DE102016107452B4 - Getriebesystem - Google Patents

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Abstract

Getriebesystem (1),mit einem eine Getriebeeingangswelle (3) und eine Getriebeausgangswelle (4) aufweisenden Getriebe (2),mit einem getriebeseitigen Power-Take-Out (5), über welchen vom Getriebe (2) Leistung mechanisch abzweigbar ist,mit einer vom Power-Take-Out (5) aus antreibbaren, getriebeseitigen Hochdruckpumpe (6), die aus einem Getriebesumpf (8) des Getriebes (2) Öl ansaugt,mit einem von der Hochdruckpumpe (6) antreibbaren Hydraulikmotor (7), von dem aus das von der Hochdruckpumpe (6) angesaugte Öl in Richtung auf den Getriebesumpf (8) zurückführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (9), die in einem Normalbetrieb ausgehend von einer elektrischen Maschine (11) betreibbar ist, bei Ausfall einer Stromversorgung der elektrischen Maschine (11) in einem Notbetrieb über den Hydraulikmotor (7) betreibbar ist, und dass zwischen den Hydraulikmotor (7) und der elektrischen Maschine (11) ein Freilauf (12) geschaltet ist, der ausgehend vom Hydraulikmotor (7) einen Antrieb der elektrische Maschine (11) zulässt, jedoch ausgehend von der elektrischen Maschine (11) einen Antrieb des Hydraulikmotors (7) unterbindet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Getriebesystem.
  • Aus der Praxis bekannte Getriebe verfügen über eine antriebsseitige Getriebeeingangswelle und eine abtriebsseitige Getriebeausgangswelle. An die antriebsseitige Getriebeeingangswelle des Getriebes ist ein Antriebsaggregat anbindbar, welches an der Getriebeeingangswelle ein definiertes Moment bereitstellen kann. An die abtriebsseitige Getriebeausgangswelle des Getriebes ist ein Abtrieb anbindbar, wobei das Getriebe Drehzahlen und Drehmomente wandelt und so letztendlich das vom Antriebsaggregat an der Getriebeeingangswelle bereitgestellte Moment auf die Getriebeausgangswelle und damit in Richtung auf den Abtrieb überträgt. Aus der Praxis ist weiterhin bereits bekannt, dass ein Getriebe einen sogenannten Power-Take-Out aufweisen kann, über welchen vom Getriebe Leistung mechanisch abgezweigt werden kann. So kann zum Beispiel an den Power-Take-Out des Getriebes eine Pumpe angekoppelt werden, um die Pumpe ausgehend vom Getriebe mechanisch anzutreiben.
  • Aus der Praxis ist es weiterhin bereits bekannt, dass ein Getriebesystem mit einem solchen Getriebe eine elektromotorisch antreibbare Schmiermittelpumpe aufweist, die von einem Elektromotor aus angetrieben wird und die zur Versorgung von zu schmierenden und/oder zu kühlenden Baugruppen des Getriebes Hydrauliköl aus einem Ölvorratsbehälter ansaugt und dieses Hydrauliköl dem Getriebe bereitstellt. Dann, wenn eine elektrische Stromversorgung der elektrischen Maschine ausfällt, kann die elektromotorisch angetriebene Schmiermittelpumpe die Ölversorgung der zu schmierenden und/oder zu kühlenden Baugruppen des Getriebes nicht weiter aufrechterhalten.
  • Bezüglich der zuvor genannten Getriebesysteme mit Schmiermittelpumpe wird beispielsweise auf die EP 2 184 487 A1 , die US 5 769 182 A und die DE 10 2013 003 000 A1 verwiesen.
  • Hierzu kann dann nach der Praxis die an den Power-Take-Out angekoppelte Pumpe genutzt werden, um bei Ausfall der elektrischen Stromversorgung für die elektromotorisch antreibbare Schmiermittelpumpe über die an den Power-Take-Out angekoppelte Pumpe die Versorgung der zu kühlenden und/oder zu schmierenden Baugruppen des Getriebes mit Hydrauliköl aufrechtzuerhalten, und zwar dadurch, dass die an den Power-Take-Out angekoppelte Baugruppe aus dem Ölvorratsbehälter Öl ansaugt und dieses dem Getriebe bereitstellt.
  • Mit aus der Praxis bekannten Getriebesystemen kann demnach bei Ausfall der elektrischen Stromversorgung für eine elektromotorisch angetriebene Schmiermittelpumpe eines Getriebesystems die Versorgung von zu schmierenden und/oder zu kühlenden Baugruppen des Getriebes mit Schmieröl aufrechterhalten werden, und zwar über die an den Power-Take-Out gekoppelte Pumpe. Dies setzt jedoch voraus, dass zum Beispiel der Ölvorratsbehälter, aus welchem die an den Power-Take-Out gekoppelte Pumpe dann Öl ansaugen muss, benachbart zum Getriebe positioniert ist oder bei größerer Entfernung entsprechende Sondermaßnahmen am Getriebe ergriffen werden. Dies ist von Nachteil.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Getriebesystem zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch ein Getriebesystem nach Anspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Getriebesystem umfasst zumindest ein Getriebe mit einer Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle, einen getriebeseitigen Power-Take-Out, über welchen vom Getriebe Leistung mechanisch abzweigbar ist, eine vom Power-Take-Out aus antreibbare, getriebeseitige Hochdruckpumpe, die aus einem Getriebesumpf des Getriebes Öl ansaugt, einen von der Hochdruckpumpe antreibbaren Hydraulikmotor, von dem aus das von der Hochdruckpumpe angesaugte Öl in Richtung auf den Getriebesumpf zurückführbar ist.
  • Mit der Erfindung wird ein neuartiges Getriebesystem vorgeschlagen, bei dem an den Power-Take-Out eine Hochdruckpumpe angekoppelt ist, die einen Hydraulikmotor antreibt.
  • Die Einrichtung ist erfindungsgemäß so ausgestaltet, dass diese in einem Normalbetrieb ausgehend von einer elektrischen Maschine betreibbar ist, bei Ausfall einer Stromversorgung der elektrischen Maschine in einem Notbetrieb über den Hydraulikmotor betreibbar ist.
  • Hierdurch wird ein neuartiges Getriebesystem vorgeschlagen, bei welchem dann, wenn eine elektrische Stromversorgung einer elektrischen Maschine ausfällt, der Betrieb einer in einem Normalbetrieb von der elektrischen Maschine aus anzutreibenden bzw. zu betreibenden Einrichtung in einem Notbetrieb aufrechterhalten werden kann, nämlich dadurch, dass an den Power-Take-Out eine Hochdruckpumpe angekoppelt ist, die einen Hydraulikmotor antreibt, wobei der Hydraulikmotor dann, wenn die elektrische Stromversorgung ausfällt, die Einrichtung antreibt. Dies ist solange möglich, wie das Getriebe nicht stillsteht.
  • Zwischen dem Getriebe und der zu betreibenden Einrichtung besteht keine mechanische Verbindung. Zum Antrieb der Einrichtung bei ausgefallener elektrischer Stromversorgung ausgehend vom Getriebe dient die Hochdruckpumpe, die an den Power-Take-Out des Getriebes gekoppelt ist, sowie der ausgehend von der Hochdruckpumpe antreibbare Hydraulikmotor.
  • Vorzugsweise ist die Einrichtung, die im Normalbetrieb ausgehend von der elektrischen Maschine antreibbar ist, eine Niederdruckpumpe, die zur Versorgung von zu schmierenden und/oder zu kühlenden Baugruppen des Getriebes Hydrauliköl aus einem Ölvorratsbehälter ansaugt und dem Getriebe bereitstellt. Der Ölvorratsbehälter kann auch als separater Behälter ausgeführt sein, der z.B. unter Schwerkraftwirkung das Öl transportiert. Bei Ausfall der Stromversorgung der dem Antrieb der Niederdruckpumpe dienenden elektrischen Maschine ist die Niederdruckpumpe über den Hydraulikmotor bis zum Stillstand des Getriebes antreibbar. Diese Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher es sich bei der elektromotorisch angetriebenen Einrichtung um eine Niederdruckpumpe zur Ölversorgung von zu schmierenden und/oder zu kühlenden Baugruppen des Getriebes handelt, ist besonders bevorzugt. Auf einfache Art und Weise kann dann bei Ausfall einer elektrischen Stromversorgung für die Niederdruckpumpe die Ölversorgung des Getriebes über die Niederdruckpumpe aufrechterhalten werden, indem das Getriebe über den Power-Take-Out die Hochdruckpumpe, die Hochdruckpumpe den Hydraulikmotor und der Hydraulikmotor die Niederdruckpumpe antreibt.
  • Vorzugsweise ist über die Hochdruckpumpe ein Förderdruck von mindestens 100 bar, bevorzugt von mindestens 200 bar, besonders bevorzugt von mindestens 250 bar bereitstellbar. Bei minimalem Ölfördervolumen über die Hochdruckpumpe kann der Hydraulikmotor und über den Hydraulikmotor die anzutreibende Einrichtung angetrieben werden. Die Hochdruckpumpe kann als Kreiselpumpe ausgebildet sein mit einer Fördermenge von ca. 500 m3/h oder mehr.
  • Erfindungsgemäß ist zwischen den Hydraulikmotor und die elektrische Maschine ein Freilauf geschaltet, der ausgehend vom Hydraulikmotor einen Antrieb der elektrische Maschine zulässt jedoch ausgehend von der elektrischen Maschine einen Antrieb des Hydraulikmotors unterbindet. Hierdurch wird zwar der Antrieb der anzutreibenden Einrichtung bei ausgefallener elektrischer Stromversorgung über den Hydraulikmotor ermöglicht, es wird jedoch verhindert, dass bei vorhandener elektrischer Stromversorgung der elektrischen Maschine die elektrische Maschine den Hydraulikmotor antreibt.
  • Vorzugsweise ist zwischen den Power-Take-Out und die Hochdruckpumpe eine nicht schaltbare Kupplung geschaltet. Unmittelbar bei Ausfall einer elektrischen Stromversorgung kann so über die an den Power-Take-Out gekoppelte Hochdruckpumpe der Notbetrieb der anzutreibenden Einrichtung gewährleistet werden. Es ist kein Zuschalten durch Schließen einer Kupplung erforderlich.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
    • 1: ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Getriebesystems.
  • Die Erfindung betrifft ein Getriebesystem. 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebesystems 1.
  • Das Getriebesystem 1 der 1 umfasst ein Getriebe 2 mit einer Getriebeeingangswelle 3 und einer Getriebeausgangswelle 4. An die Getriebeeingangswelle 3 ist ein Antriebsaggregat anbindbar, an die Getriebeausgangswelle 4 ein Abtrieb. Das Getriebe 2 wandelt Drehzahlen und Drehmomente und überträgt so vom Antriebsaggregat an der Getriebeeingangswelle 3 bereitgestellte Antriebsleistung in Richtung auf den an die Getriebeausgangswelle 4 ankoppelbaren Abtrieb.
  • Das Getriebe 2 des Getriebesystems 1 der 1 umfasst weiterhin einen Power-Take-Out 5, über welchen vom Getriebe 2 Leistung mechanisch abgezweigt werden kann. So kann von einer Getriebewelle des Getriebes 2 Leistung in Richtung auf den Power-Take-Out 5 abgezweigt werden.
  • Beim erfindungsgemäßen Getriebesystem 1 ist an den Power-Take-Out 5 eine getriebeseitige Hochdruckpumpe 6 angebunden, die vom Power-Take-Out 5 aus angetrieben wird, wobei die Hochdruckpumpe 6 Öl aus einem Getriebesumpf 8 des Getriebes 2 ansaugt. Beim erfindungsgemäßen Getriebesystem 1 treibt die an den Power-Take-Out 5 angebundene Hochdruckpumpe 6 einen Hydraulikmotor 7 an, von dem aus das von der Hochdruckpumpe 6 angesaugte Öl in Richtung auf den Getriebesumpf 8 rückführbar ist.
  • 1 zeigt weiterhin eine als Niederdruckpumpe ausgebildete, elektromotorisch antreibbare Einrichtung 9, die aus einem separaten Ölvorratsbehälter 10 Öl ansaugt und zu schmierenden und/oder zu kühlenden Baugruppen des Getriebes 2 bereitstellt. Ausgehend vom Getriebesumpf 8 kann Öl vom Getriebe 2 in Richtung auf den Ölvorratsbehälter 10 zurückgeführt werden.
  • Im Normalbetrieb wird die als Niederdruckpumpe ausgebildete, elektromotorisch antreibbare Einrichtung 9 von der in 1 gezeigten elektrischen Maschine 11 aus angetrieben, wobei gemäß 1 zwischen die elektromotorisch antreibbare Einrichtung 9 und die elektrische Maschine 11 vorzugsweise ein nicht schaltbare Kupplung 14 geschaltet ist. Im Normalbetrieb ist demnach die in 1 als Niederdruckpumpe ausgebildete, elektromotorisch antreibbare Einrichtung 9 von der elektrischen Maschine 11 aus antreibbar.
  • Bei Ausfall einer elektrischen Stromversorgung der elektrischen Maschine 11 ist beim erfindungsgemäßen Getriebesystem 1 der 1 in einem Notbetrieb die Einrichtung 9 über den Hydraulikmotor 7 antreibbar, nämlich derart, dass der Hydraulikmotor 7 die elektrische Maschine 11 und die elektrische Maschine 11 die Einrichtung 9 antreibt. Im Falle der als Niederdruckpumpe ausgebildeten Einrichtung 9 kann demnach bei Ausfall der elektrischen Stromversorgung für den Elektromotor 11 die Versorgung von zu kühlenden und/oder zu schmierenden Baugruppen des Getriebes 2 mit Öl ausgehend vom Ölvorratsbehälter 10 aufrechterhalten werden, indem bei Ausfall der elektrischen Stromversorgung die elektrische Maschine 11 vom Hydraulikmotor 7 angetrieben wird, der selbst von der an den Power-Take-Out 5 angeschlossenen Hochdruckpumpe 6 angetrieben wird.
  • Hierdurch kann dann bis zum Stillstand des Getriebes 2 eine Versorgung von zu schmierenden und/oder zu kühlenden Baugruppen des Getriebes mit Öl ausgehend vom Ölvorratsbehälter 10 gewährleistet werden.
  • Wie bereits ausgeführt, ist zwischen die elektromotorisch anzutreibende Einrichtung 9 und den Elektromotor 11 die nicht schaltbare Kupplung 14 geschaltet. Eine weitere nicht schaltbare Kupplung 13 ist zwischen den Power-Take-Out 5 und die Hochdruckpumpe 6 geschaltet. Bei Ausfall der elektrischen Stromversorgung kann die Einrichtung 9 direkt vom Power-Take-Out 5 aus angetrieben werden.
  • Zwischen den Hydraulikmotor 7 und die elektrische Maschine 11 ist ein Freilauf 12 geschaltet, der zwar ausgehend vom Hydraulikmotor 7 einen Antrieb der elektrischen Maschine 11 zulässt, der jedoch in umgekehrte Richtung einen Antrieb des Hydraulikmotors 7, ausgehend von der elektrischen Maschine 11 unterbindet. Ein derartiger Freilauf 12 wird auch als mechanischer Freilauf bezeichnet.
  • Wie bereits ausgeführt, handelt es sich bei der an den Power-Take-Out angekoppelten Pumpe 6 um eine Hochdruckpumpe, wobei die Hochdruckpumpe 6 einen Förderdruck von mindestens 100 bar, bevorzugt von mindestens 200 bar, besonders bevorzugt von mindestens 250 bar, bereitstellt. Eine Hochdruckpumpe 6 stellt einen um mindestens 10-fach höheren Förderdruck bereit als die elektromotorisch angetriebene Schmiermittelpumpe 9, die als Niederdruckpumpe ausgeführt ist.
  • 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebesystems 1, bei welchem dasselbe System der Aufrechterhaltung der Ölversorgung von zu schmierenden und/oder zu kühlenden Baugruppen des Getriebes 2 bei Ausfall der elektrischen Stromversorgung für die über die elektrische Maschine 11 anzutreibende Schmiermittelpumpe 9 dient. Obwohl dieser Anwendungsfall bevorzugt ist, kann es sich bei der von der elektrischen Maschine 11 aus anzutreibenden Einrichtung 9 jedoch auch um eine andere Baugruppe handeln.
  • Zwischen der anzutreibenden Einrichtung 9 und dem Power-Take-Out 5 des Getriebes 2 ist keine mechanische Verbindung vorgesehen. Vielmehr erfolgt die Leistungsübertragung ausgehend vom Power-Take-Out 5 in Richtung auf die Einrichtung 9 über die an den Power-Take-Out gekoppelte Hochdruckpumpe 6 und den von der Hochdruckpumpe 6 angetriebenen Hydraulikmotor 7.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Getriebesystem
    2
    Getriebe
    3
    Getriebeeingangswelle
    4
    Getriebeausgangswelle
    5
    Power-Take-Out
    6
    Hochdruckpumpe
    7
    Hydraulikmotor
    8
    Getriebesumpf
    9
    Einrichtung
    10
    Ölvorratsbehälter
    11
    elektrische Maschine
    12
    Freilauf
    13
    Kupplung
    14
    Kupplung

Claims (9)

  1. Getriebesystem (1), mit einem eine Getriebeeingangswelle (3) und eine Getriebeausgangswelle (4) aufweisenden Getriebe (2), mit einem getriebeseitigen Power-Take-Out (5), über welchen vom Getriebe (2) Leistung mechanisch abzweigbar ist, mit einer vom Power-Take-Out (5) aus antreibbaren, getriebeseitigen Hochdruckpumpe (6), die aus einem Getriebesumpf (8) des Getriebes (2) Öl ansaugt, mit einem von der Hochdruckpumpe (6) antreibbaren Hydraulikmotor (7), von dem aus das von der Hochdruckpumpe (6) angesaugte Öl in Richtung auf den Getriebesumpf (8) zurückführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (9), die in einem Normalbetrieb ausgehend von einer elektrischen Maschine (11) betreibbar ist, bei Ausfall einer Stromversorgung der elektrischen Maschine (11) in einem Notbetrieb über den Hydraulikmotor (7) betreibbar ist, und dass zwischen den Hydraulikmotor (7) und der elektrischen Maschine (11) ein Freilauf (12) geschaltet ist, der ausgehend vom Hydraulikmotor (7) einen Antrieb der elektrische Maschine (11) zulässt, jedoch ausgehend von der elektrischen Maschine (11) einen Antrieb des Hydraulikmotors (7) unterbindet.
  2. Getriebesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (9), die im Normalbetrieb ausgehend von der elektrischen Maschine (11) betreibbar ist, eine Niederdruckpumpe ist, die zur Versorgung von zu schmierenden und/oder zu kühlenden Baugruppen des Getriebes (2) Hydrauliköl aus einem Ölvorratsbehälter (10) ansaugt und dem Getriebe (2) bereitstellt.
  3. Getriebesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausfall der Stromversorgung der dem Antrieb der Niederdruckpumpe (9) dienenden elektrischen Maschine (11) die Niederdruckpumpe (9) über den Hydraulikmotor (7) bis zum Stillstand des Getriebes (2) betreibbar ist.
  4. Getriebesystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass über die Hochdruckpumpe (6) ein mindestens 10-fach höherer Förderdruck bereitstellbar ist als über die Niederdruckpumpe (9).
  5. Getriebesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass über die Hochdruckpumpe (6) ein Förderdruck von mindestens 100 bar bereitstellbar ist.
  6. Getriebesystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass über die Hochdruckpumpe (6) ein Förderdruck von mindestens 200 bar bereitstellbar ist.
  7. Getriebesystem nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass über die Hochdruckpumpe (6) ein Förderdruck von mindestens 250 bar bereitstellbar ist.
  8. Getriebesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Power-Take-Out (5) und die Hochdruckpumpe (6) eine nicht schaltbare Kupplung (13) geschaltet ist.
  9. Getriebesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die elektrische Maschine (11) und die Einrichtung (9) eine nicht schaltbare Kupplung (14) geschaltet ist.
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