DE102020204527A1 - Lubrication arrangement - Google Patents

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DE102020204527A1 DE102020204527.5A DE102020204527A DE102020204527A1 DE 102020204527 A1 DE102020204527 A1 DE 102020204527A1 DE 102020204527 A DE102020204527 A DE 102020204527A DE 102020204527 A1 DE102020204527 A1 DE 102020204527A1
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Conrad Haeussermann
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schmieranordnung (1), umfassend ein zu schmierendes Element (2), ein Schmierstoffreservoir (3) mit darin aufgenommenen Schmierstoff (30), wobei das Schmierstoffreservoir (3) unmittelbar an das zu schmierende Element (2) angrenzt, und einen Aktuator (4), der eingerichtet ist, steuerbar mechanische Impulse in den Schmierstoff (30) im Schmierstoffreservoir (3) einzubringen, zum Mobilisieren des Schmierstoffs (30).The invention relates to a lubrication arrangement (1) comprising an element (2) to be lubricated, a lubricant reservoir (3) with lubricant (30) accommodated therein, the lubricant reservoir (3) directly adjoining the element (2) to be lubricated, and a Actuator (4) which is set up to introduce controllable mechanical pulses into the lubricant (30) in the lubricant reservoir (3) in order to mobilize the lubricant (30).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schmieranordnung. Ferner betrifft die Erfindung ein Getriebe, ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs.The present invention relates to a lubrication arrangement. The invention also relates to a transmission, a vehicle and a method for operating a vehicle.

Üblicherweise wird an tribologisch belasteten Baugruppen, wie z.B. einem Getriebe, die Reibung über ein Fluid, z.B. Öl reduziert. Ist dies aufgrund konstruktiver Rahmenbedingungen nicht möglich wird üblicherweise auf ein pastöses Schmiermittel, z.B. Fett, zurückgegriffen. Bei sich drehenden Baugruppen, wie z.B. einem Getriebe, wird dieses pastöse Schmiermittel aus dem funktionalen Bereich herausgetrieben und steht für eine dauerhafte Reduzierung des Reibwerts nur noch eingeschränkt zur Verfügung. Speziell für mechatronische Einheiten, die über längere Dauer ein hohes Drehmoment wandeln bzw. erzeugen ist eine manuelle Nachschmierung eine übliche Abhilfe, um während des Betriebs Schmiermittel wieder in den relevanten Bereich einzubringen. Dies steht im Widerspruch zu einem möglichst wartungsfreien Betrieb. Bei fehlender Nachschmierung ist mit einem verstärkten Verschleiß der tribologisch belasteten Komponenten zu rechnen mit signifikantem Einfluss auf Eigenschaften bezüglich Komfort und Funktion.Usually, the friction of tribologically loaded assemblies, such as a gearbox, is reduced by means of a fluid, e.g. oil. If this is not possible due to structural conditions, a paste-like lubricant, e.g. grease, is usually used. In the case of rotating assemblies, such as a gearbox, this pasty lubricant is driven out of the functional area and is only available to a limited extent for a permanent reduction in the coefficient of friction. Manual relubrication is a common remedy for mechatronic units that convert or generate high torque over long periods of time in order to bring lubricant back into the relevant area during operation. This contradicts a maintenance-free operation as possible. In the absence of relubrication, increased wear of the tribologically loaded components is to be expected, with a significant impact on properties with regard to comfort and function.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Schmieranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zeichnet sich dadurch aus, dass eine besonders gute Schmierung ermöglicht wird. Dabei kann eine Notwendigkeit eines manuellen Eingriffs zum Nachschmieren vermieden werden, wobei dennoch eine zuverlässige Schmierung der zu schmierenden Zone sichergestellt wird. Dies wird erreicht durch eine Schmieranordnung, umfassend ein zu schmierendes Element, ein Schmierstoffreservoir, in welchem ein Schmierstoff aufgenommen ist, und einen Aktuator. Vorzugsweise ist das zu schmierende Element ein einzelnes Bauteil, oder alternativ eine Anordnung aus mehreren Bauteilen, welche sich insbesondere relativ zueinander bewegen, wie beispielsweise Zahnräder eines Getriebes. Das Schmierstoffreservoir ist dabei unmittelbar an das zu schmierende Element angrenzend angeordnet, insbesondere so, dass der Schmierstoff im Schmierstoffreservoir das zu schmierende Element berührt. Vorzugsweise ist das Schmierstoffreservoir so angeordnet, dass der Schmierstoff eine zu schmierende Stelle des zu schmierenden Elements überdeckt.The lubrication arrangement according to the invention with the features of claim 1 is characterized in that particularly good lubrication is made possible. The need for manual intervention for relubrication can thereby be avoided, while reliable lubrication of the zone to be lubricated is nevertheless ensured. This is achieved by a lubrication arrangement comprising an element to be lubricated, a lubricant reservoir in which a lubricant is received, and an actuator. The element to be lubricated is preferably a single component or, alternatively, an arrangement made up of a plurality of components which, in particular, move relative to one another, such as gears of a transmission. The lubricant reservoir is arranged directly adjacent to the element to be lubricated, in particular such that the lubricant in the lubricant reservoir touches the element to be lubricated. The lubricant reservoir is preferably arranged such that the lubricant covers a point to be lubricated on the element to be lubricated.

Der Aktuator ist dabei eingerichtet, steuerbar mechanische Impulse in den Schmierstoff im Schmierstoffreservoir einzubringen, um den Schmierstoff zu mobilisieren. Zur Steuerung des Aktuators kann dieser vorzugsweise Signale einer Steuereinrichtung empfangen, welche vorzugsweise als Teil der Schmieranordnung oder separat vorgesehen sein kann.The actuator is set up to introduce controllable mechanical pulses into the lubricant in the lubricant reservoir in order to mobilize the lubricant. To control the actuator, it can preferably receive signals from a control device, which can preferably be provided as part of the lubrication arrangement or separately.

Insbesondere bewirken die mechanischen Impulse Scherkräfte im Schmierstoff, welche zu der Mobilisierung des Schmierstoffs führen. Diese in den Schmierstoff eingebrachten Scherkräfte bewirken dabei eine Mobilisierung des Schmierstoffs, insbesondere in Form einer Reduzierung der Viskosität des Schmierstoffs. Dadurch wird der aus der aktiven Zone des zu schmierenden Elements, beispielsweise durch einen Betrieb des zu schmierenden Elements, verdrängte Schmierstoff durch die Mobilisierung wieder in die aktive Zone zurückgebracht, indem der Schmierstoff durch die reduzierte Viskosität von selbst zurück in die zu schmierende Zone fließen kann. Der mobilisierte Schmierstoff kann somit in der aktiven Zone des zu schmierenden Elements seine schmierende Wirkung entfalten.In particular, the mechanical impulses cause shear forces in the lubricant, which lead to the mobilization of the lubricant. These shear forces introduced into the lubricant bring about a mobilization of the lubricant, in particular in the form of a reduction in the viscosity of the lubricant. As a result, the lubricant displaced from the active zone of the element to be lubricated, for example by operation of the element to be lubricated, is brought back into the active zone by mobilization, as the lubricant can flow back into the zone to be lubricated by itself due to the reduced viscosity . The mobilized lubricant can thus develop its lubricating effect in the active zone of the element to be lubricated.

Die Schmieranordnung ermöglicht somit eine optimierte Schmierung des zu schmierenden Elements, wobei ein manueller Eingriff zum Nachschmieren auf einfache und effiziente Art und Weise vermieden werden kann. Zudem kann dadurch ein früher Verschleiß des zu schmierenden Elements, beispielsweise aufgrund von fehlendem Schmierstoff in der aktiv beanspruchten Zone, verringert oder verhindert werden.The lubricating arrangement thus enables optimized lubrication of the element to be lubricated, with manual intervention for relubrication being able to be avoided in a simple and efficient manner. In addition, early wear of the element to be lubricated, for example due to a lack of lubricant in the actively stressed zone, can be reduced or prevented.

Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.The subclaims contain preferred developments of the invention.

Bevorzugt umfasst der Schmierstoff ein pastöses Schmierfett. Das heißt, der Schmierstoff weist eine zähflüssige Konsistenz, wie eine Paste, auf. Insbesondere weist das pastöse Schmierfett bei Umgebungstemperatur, vorzugsweise bei etwa 300K, und vorzugsweise im Ruhezustand, das heißt, ohne mechanische Einwirkungen, eine nicht fließfähige Konsistenz auf. Insbesondere weist das Schmierfett bei der Umgebungstemperatur eine Viskosität von mindestens 10 Ns/m2 und maximal 500 Ns/m2 auf. Ein pastöses Schmierfett eignet sich dabei besonders gut für eine kostengünstige Schmierung bei niedrigem konstruktiven Aufwand. Zudem zeigt sich bei einem pastösen Schmierfett der Effekt der Mobilisierung durch Einbringen mechanischer Impulse in das Schmierfett besonders deutlich.The lubricant preferably comprises a pasty lubricating grease. This means that the lubricant has a viscous consistency, like a paste. In particular, the pasty lubricating grease has a non-flowable consistency at ambient temperature, preferably around 300K, and preferably in the idle state, that is to say without mechanical effects. In particular, the lubricating grease has a viscosity of at least 10 Ns / m 2 and a maximum of 500 Ns / m 2 at the ambient temperature. A paste-like lubricating grease is particularly suitable for low-cost lubrication with little structural effort. In addition, with a paste-like lubricating grease, the effect of mobilization by introducing mechanical impulses into the lubricating grease is particularly clear.

Besonders bevorzugt umfasst das pastöse Schmierfett ein Grundöl und einen Eindicker, in welchen das Grundöl einlagerbar ist. Insbesondere ist das Schmierfett somit ein Feststoff-Flüssigkeitsgemisch, eine sogenannte Suspension, wobei vorzugsweise das Grundöl die Flüssigkeit und der Eindicker den Feststoff des Feststoff-Flüssigkeitsgemischs bilden. Das Grundöl kann beispielsweise ein Mineralöl, oder ein ähnliches Öl sein, welches zur Schmierung tribologisch belasteter mechanischer Baugruppen geeignet ist. Der Eindicker kann beispielsweise eine Leichtmetallseife oder eine Alkalimetallseife sein. Der Eindicker bildet dabei eine Matrix, in welche das Grundöl eingelagert ist. Bei mechanischer Beanspruchung, insbesondere in Form von Scherkräften, wie durch die vom Aktuator erzeugten mechanischen Impulse, kann das Grundöl vom Eindicker freigegeben werden, sodass das Grundöl in die aktive Zone des zu schmierenden Elements fließen kann, um dort eine optimale Schmierung zu bewirken. Bezogen auf den Schmierstoff als Ganzes bewirken somit die in den Schmierstoff eingebrachten Scherkräfte eine Reduzierung der Viskosität des Schmierstoffs. Dieser Effekt kann auch als „Strukturviskosität“ bezeichnet werden.The paste-like lubricating grease particularly preferably comprises a base oil and a thickener in which the base oil can be stored. In particular, the lubricating grease is thus a solid-liquid mixture, a so-called suspension, with the base oil preferably being the liquid and the thickener being the solid of the solid-liquid mixture form. The base oil can for example be a mineral oil or a similar oil which is suitable for the lubrication of tribologically loaded mechanical assemblies. The thickener can be, for example, a light metal soap or an alkali metal soap. The thickener forms a matrix in which the base oil is stored. In the event of mechanical stress, in particular in the form of shear forces, such as the mechanical impulses generated by the actuator, the base oil can be released by the thickener so that the base oil can flow into the active zone of the element to be lubricated in order to achieve optimal lubrication there. In relation to the lubricant as a whole, the shear forces introduced into the lubricant thus reduce the viscosity of the lubricant. This effect can also be referred to as "structural viscosity".

Vorzugsweise umfasst die Schmieranordnung ferner ein Gehäuse, innerhalb welchem das zu schmierende Element und das Schmierstoffreservoir mit dem Schmierstoff angeordnet sind. Insbesondere wird dabei eine Begrenzung des Schmierstoffreservoirs einerseits durch das Gehäuse und andererseits durch das zu schmierende Element gebildet. Bevorzugt ist das Gehäuse geschlossen ausgebildet, sodass eine vordefinierte Menge an Schmierstoff im Schmierstoffreservoir innerhalb des Gehäuses aufgenommen ist.Preferably, the lubrication arrangement further comprises a housing, within which the element to be lubricated and the lubricant reservoir with the lubricant are arranged. In particular, a limitation of the lubricant reservoir is formed on the one hand by the housing and on the other hand by the element to be lubricated. The housing is preferably designed to be closed, so that a predefined amount of lubricant is received in the lubricant reservoir within the housing.

Weiter bevorzugt ist der Aktuator an einer Außenseite des Gehäuses im Bereich des Schmierstoffreservoirs angeordnet. Besonders bevorzugt ist der Aktuator dabei eingerichtet, eine Gehäusewand des Gehäuses in Bewegung, insbesondere in Schwingung, zu versetzen, um hierdurch die mechanischen Impulse indirekt, also über die Gehäusewand, in den Schmierstoff einzubringen. Dadurch ist der Aktuator von außen zugänglich, wodurch beispielsweise eine besonders einfache Montage möglich ist. Vorteilhafterweise kann der Aktuator somit als Anbauteil, vorzugsweise nachträglich, an dem Gehäuse mit dem darin befindlichen zu schmierenden Element und dem Schmierstoffreservoir angebracht werden. Vorzugsweise kann der Aktuator mittels einer Klebeverbindung oder mittels einer Schweißverbindung mit dem Gehäuse verbunden sein.The actuator is more preferably arranged on an outside of the housing in the area of the lubricant reservoir. The actuator is particularly preferably set up to set a housing wall of the housing in motion, in particular in oscillation, in order to introduce the mechanical pulses indirectly into the lubricant, that is to say via the housing wall. As a result, the actuator is accessible from the outside, which enables particularly simple assembly, for example. The actuator can thus advantageously be attached as an add-on part, preferably subsequently, to the housing with the element to be lubricated and the lubricant reservoir located therein. The actuator can preferably be connected to the housing by means of an adhesive connection or by means of a welded connection.

Vorzugsweise ist der Aktuator eingerichtet, die mechanischen Impulse in Form von Schwingungen oder Vibrationen in den Schmierstoff einzubringen. Dadurch kann der Aktuator besonders einfach und effektiv Scherkräfte in den Schmierstoff einbringen, um eine besonders gute Mobilisierung des Schmierstoffs und damit eine optimale Schmierung des zu schmierenden Elements zu erzielen.The actuator is preferably set up to introduce the mechanical pulses into the lubricant in the form of oscillations or vibrations. As a result, the actuator can introduce shear forces into the lubricant in a particularly simple and effective manner in order to achieve particularly good mobilization of the lubricant and thus optimum lubrication of the element to be lubricated.

Bevorzugt umfasst der Aktuator einen Ultraschallerzeuger, welcher eingerichtet ist, die mechanischen Impulse, insbesondere wenn diese in Form einer Schwingung oder Vibration in den Schmierstoff eingebracht werden, mit einer Frequenz von mindestens 5kHz und maximal 1GHz zu erzeugen. Vorzugsweise beträgt die Frequenz der mechanischen Impulse mindestens 100kHz, insbesondere mindestens 300kHz, bevorzugt maximal 800kHz, besonders bevorzugt maximal 600kHz. Vorteilhafterweise liegt die Frequenz der erzeugten mechanischen Impulse somit im Ultraschallbereich. Derartige Frequenzen sind einerseits mit einfachen technische Mitteln zu erzeugen und bewirken zum anderen besonders effektiv die Mobilisierung des Schmierstoffs.The actuator preferably comprises an ultrasonic generator which is set up to generate the mechanical pulses, in particular when these are introduced into the lubricant in the form of an oscillation or vibration, at a frequency of at least 5 kHz and a maximum of 1 GHz. The frequency of the mechanical pulses is preferably at least 100 kHz, in particular at least 300 kHz, preferably a maximum of 800 kHz, particularly preferably a maximum of 600 kHz. The frequency of the mechanical pulses generated is therefore advantageously in the ultrasonic range. Such frequencies can on the one hand be generated with simple technical means and on the other hand they are particularly effective in mobilizing the lubricant.

Weiter bevorzugt ist der Aktuator eingerichtet, die mechanischen Impulse mit einer Amplitude von mindestens 10-5 m, bevorzugt von maximal 5*10-4 m, zu erzeugen. Besonders günstig ist es dabei, wenn eine Gehäusewand des Gehäuses durch den Aktuator in Schwingung versetzt wird, sodass eine maximale Amplitude der schwingenden Gehäusewand der vordefinierten Amplitude entspricht. Dadurch ist eine besonders einfache und effektive Einbringung der mechanischen Impulse in den Schmierstoff möglich, um diesen zu mobilisieren.The actuator is more preferably set up to generate the mechanical pulses with an amplitude of at least 10 -5 m, preferably a maximum of 5 * 10 -4 m. It is particularly favorable here if a housing wall of the housing is caused to vibrate by the actuator, so that a maximum amplitude of the vibrating housing wall corresponds to the predefined amplitude. This enables the mechanical impulses to be introduced into the lubricant in a particularly simple and effective manner in order to mobilize it.

Vorzugsweise ist der Aktuator ein Vibrationsmotor oder ein Piezo-Aktuator. Als Vibrationsmotor kann beispielsweise ein Motor mit exzentrisch an einer Drehachse befestigtem Schwungelement, welches bei einer Drehung um die Drehachse einen oszillierenden mechanischen Impuls erzeugen kann, vorgesehen sein. Alternativ kann ein Piezo-Aktuator als Aktuator verwendet werden, an welchen vorzugsweise eine oszillierende elektrische Spannung angelegt wird, um eine entsprechende oszillierende mechanische Bewegung auszuführen. Insbesondere ist der Aktuator hierbei elektrisch ansteuerbar, beispielsweise mittels einer Steuereinrichtung. Somit können auf besonders einfache und kostengünstige Art und Weise die mechanischen Impulse in den Schmierstoff eingebracht werden.The actuator is preferably a vibration motor or a piezo actuator. As a vibration motor, for example, a motor with an oscillating element attached eccentrically to an axis of rotation, which can generate an oscillating mechanical impulse when it rotates about the axis of rotation, can be provided. Alternatively, a piezo actuator can be used as the actuator, to which an oscillating electrical voltage is preferably applied in order to carry out a corresponding oscillating mechanical movement. In particular, the actuator can be controlled electrically, for example by means of a control device. The mechanical impulses can thus be introduced into the lubricant in a particularly simple and inexpensive manner.

Bevorzugt ist der Aktuator ferner eingerichtet, den Schmierstoff zu heizen und/oder zu kühlen. Beispielsweise kann der Aktuator hierfür ein Peltier-Element umfassen, welches insbesondere mit einem elektrischen Strom versorgbar ist, um eine Temperaturdifferenz zu erzeugen, welche zum Heizen und/oder zum Kühlen des Schmierstoffs verwendet werden kann. Dadurch kann der Schmierstoff beispielsweise auf eine vordefinierte Temperatur gebracht werden, bei welcher der Effekt der Mobilisierung der Schmierung besonders effektiv genutzt werden kann. Ein Kühlen kann insbesondere verhindern, dass der Schmierstoff, beispielsweise bei hohem Wärmeeintrag durch das zu schmierende Element, zu stark erhitzt wird, wodurch eine Schmierfunktion des Schmierstoffs verringert werden könnte. Sofern beispielsweise ein Schmierstoff verwendet wird, welcher bei zunehmender Temperatur eine abnehmende Viskosität aufweist, so kann der Aktuator beispielsweise als zusätzliche Heizung genutzt werden, um die durch die mechanischen Impulse bewirkte Mobilisierung zusätzlich durch thermischen Energieeintrag zu unterstützen.The actuator is preferably also set up to heat and / or cool the lubricant. For example, the actuator can include a Peltier element for this purpose, which can in particular be supplied with an electrical current in order to generate a temperature difference which can be used for heating and / or cooling the lubricant. In this way, the lubricant can be brought to a predefined temperature, for example, at which the effect of mobilizing the lubrication can be used particularly effectively. Cooling can in particular prevent the lubricant from being overheated, for example when there is a high input of heat from the element to be lubricated, as a result of which a lubricating function of the lubricant could be reduced. If, for example, a lubricant is used which has a decreasing viscosity with increasing temperature, the actuator can be used, for example, as an additional heater in order to additionally support the mobilization brought about by the mechanical impulses by introducing thermal energy.

Ferner führt die Erfindung zu einem Getriebe, welches die oben beschrieben Schmieranordnung umfasst. Bei einem Getriebe kann die Schmieranordnung besonders vorteilhaft eingesetzt werden, um tribologisch hoch belastete Bauteile optimal zu schmieren, um einen niedrigen Verschleiß und eine lange Lebensdauer zu ermöglichen.The invention also leads to a transmission which comprises the lubrication arrangement described above. In the case of a transmission, the lubricating arrangement can be used particularly advantageously in order to optimally lubricate components that are tribologically highly stressed in order to enable low wear and a long service life.

Besonders bevorzugt umfasst das Getriebe eine Zahnradpaarung, insbesondere mit zwei ineinandergreifenden Zahnrädern, wobei die Zahnradpaarung das zu schmierende Element der Schmieranordnung bildet. Bei einer Zahnradpaarung kann durch die verbesserte Schmierung besonders effektiv Verschleiß verringert und damit eine Effizienz des Getriebes erhöht sowie auch eine Lebensdauer verlängert werden.The transmission particularly preferably comprises a gear pair, in particular with two intermeshing gear wheels, the gear pair forming the element of the lubrication arrangement to be lubricated. In the case of a gear pairing, the improved lubrication can be particularly effective in reducing wear and thus increasing the efficiency of the transmission and extending its service life.

Weiterhin führt die Erfindung zu einem Fahrzeug, insbesondere einem mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbaren Zweirad, vorzugsweise einem Elektrofahrrad, welches die oben beschrieben Schmieranordnung oder das Getriebe umfasst. Besonders bevorzugt umfasst das Fahrzeug einen Antriebsstrang mit dem Getriebe, wobei durch die verbesserte Schmierung mittels der Schmieranordnung eine besonders effiziente Kraftübertragung ermöglicht wird.Furthermore, the invention leads to a vehicle, in particular a two-wheeler that can be operated with muscle power and / or motor power, preferably an electric bicycle, which comprises the above-described lubrication arrangement or the transmission. Particularly preferably, the vehicle comprises a drive train with the transmission, with the improved lubrication by means of the lubrication arrangement enabling particularly efficient power transmission.

Ferner führt die Erfindung zu einem Verfahren zum Betreiben der beschriebenen Schmieranordnung, des beschriebenen Getriebes oder des beschriebenen Fahrzeugs. Das Verfahren umfasst dabei den Schritt: Betätigen des Aktuators der Schmieranordnung für eine vordefinierte Betätigungsdauer. Die vordefinierte Betätigungsdauer beträgt vorzugsweise mindestens 1s, insbesondere mindestens 3s, bevorzugt maximal 20s. Vorzugsweise wird der Aktuator wiederholt betätigt, insbesondere periodisch, in vordefinierten Abständen. Das heißt, der Aktuator wird insbesondere nicht dauerhaft betätigt, sondern nur für eine kurze Zeit, wodurch ein sehr energiesparender Betrieb des Fahrzeugs ermöglicht wird.The invention also leads to a method for operating the lubrication arrangement described, the transmission described or the vehicle described. The method comprises the step: actuation of the actuator of the lubrication arrangement for a predefined actuation period. The predefined actuation duration is preferably at least 1s, in particular at least 3s, preferably a maximum of 20s. The actuator is preferably actuated repeatedly, in particular periodically, at predefined intervals. That is to say, the actuator is in particular not actuated continuously, but only for a short time, which enables very energy-saving operation of the vehicle.

Bevorzugt wird das Betätigen des Aktuators im Ansprechen auf eines oder mehrere der folgenden Kriterien ausgeführt:

  • - Erreichen einer vordefinierten Betriebsdauer des Fahrzeugs, insbesondere seit dem letzten Betätigen des Aktuators,
  • - Erreichen einer vordefinierten zurückgelegten Wegstrecke des Fahrzeugs, insbesondere seit dem letzten Betätigen des Aktuators,
  • - Vorliegen eines vordefinierten Fahrereignisses, insbesondere in Form einer Bergfahrt.
Preferably, the actuation of the actuator is carried out in response to one or more of the following criteria:
  • - Reaching a predefined operating time of the vehicle, in particular since the last actuation of the actuator,
  • - Reaching a predefined distance covered by the vehicle, in particular since the last actuation of the actuator,
  • - Presence of a predefined driving event, in particular in the form of an uphill drive.

Das heißt, der Aktuator kann jeweils betätigt werden, wenn das Fahrzeug für eine vordefinierte Betriebsdauer betrieben wurde, und/oder wenn mit dem Fahrzeug eine vordefinierte Wegstrecke zurückgelegt wurde. Insbesondere kann der Aktuator somit regelmäßig betätigt werden, um einen erhöhten oder vorzeitigen Verschleiß an dem zu schmierenden Element zu vermeiden. Alternativ oder zusätzlich kann der Aktuator stets bei Vorliegen eines vordefinierten Fahrereignisses, wie beispielsweise eine Bergfahrt, betätigt werden. Solche Bergfahrten führen zu einer hohen mechanischen Belastung des Getriebes. Durch entsprechende Betätigung des Aktuators bei oder nach einer Bergfahrt kann hierbei jeweils die Schmierung des zu schmierenden Elements erhöht werden, um die Reibung am zu schmierenden Element niedrig zu halten und damit einen niedrigen Verschleiß und eine lange Lebensdauer des Getriebes sicherzustellen.That is to say, the actuator can be actuated in each case when the vehicle has been operated for a predefined operating period and / or when the vehicle has covered a predefined distance. In particular, the actuator can thus be actuated regularly in order to avoid increased or premature wear on the element to be lubricated. Alternatively or in addition, the actuator can always be actuated when a predefined driving event is present, such as driving uphill. Such uphill journeys lead to a high mechanical load on the transmission. By appropriately actuating the actuator during or after driving uphill, the lubrication of the element to be lubricated can be increased in order to keep the friction on the element to be lubricated low and thus ensure low wear and a long service life of the transmission.

FigurenlisteFigure list

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren beschrieben. In den Figuren sind funktional gleiche Bauteile jeweils mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigt:

  • 1 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Fahrzeugs gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
  • 2 eine schematische Ansicht eines Getriebes des Fahrzeugs der 1.
The invention is described below using an exemplary embodiment in conjunction with the figures. In the figures, functionally identical components are each identified by the same reference symbols. It shows:
  • 1 a simplified schematic view of a vehicle according to a preferred embodiment of the invention, and
  • 2 a schematic view of a transmission of the vehicle of FIG 1 .

Bevorzugte Ausführungsform der ErfindungPreferred embodiment of the invention

1 zeigt ein mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbares Fahrzeug 100. Bei dem Fahrzeug 100 handelt es sich um ein Elektrofahrrad mit einem Elektromotor 101 zur Unterstützung einer Tretkraft eines Fahrers. Der Elektromotor 101 wird von einem Akku 102 mit elektrischer Energie versorgt. 1 shows a vehicle that can be operated with muscle power and / or motor power 100 . With the vehicle 100 it is an electric bike with an electric motor 101 to support a pedaling force of a driver. The electric motor 101 is powered by a battery 102 supplied with electrical energy.

Das Fahrzeug 100 umfasst ein Getriebe 10 mit einer Schmieranordnung 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein Ausschnitt des Getriebes 10 mit der Schmieranordnung 1 ist in der 2 dargestellt, wobei das Getriebe 10 geschnitten dargestellt ist.The vehicle 100 includes a transmission 10 with a lubrication arrangement 1 according to a preferred embodiment of the invention. A section of the transmission 10 with the lubrication arrangement 1 is in the 2 shown, the transmission 10 is shown in section.

Das Getriebe 10 umfasst eine Zahnradpaarung 11 mit einem ersten Zahnrad 11a und einem zweiten Zahnrad 11b. Die beiden Zahnräder 11a, 11b greifen dabei ineinander und sind innerhalb eines Gehäuses 5 angeordnet. Die Zahnradpaarung 11 bildet ein zu schmierendes Bauteil 2, welches von einem Schmierstoff 30 beaufschlagt werden muss, um an einer Eingriffsstelle der beiden Zahnräder 11a, 11b eine Reibung zu reduzieren für einen niedrigen Verschleiß der Zahnradpaarung 11.The gear 10 includes a gear pairing 11 with a first gear 11a and a second gear 11b . The two gears 11a , 11b interlock and are within a housing 5 arranged. The gear pairing 11 forms a component to be lubricated 2 which from a lubricant 30th must be applied to a point of engagement of the two gears 11a , 11b to reduce friction for low wear of the gear pairing 11 .

Um eine optimale Schmierung der Zahnradpaarung 11 bereitzustellen, umfasst das Getriebe 10 die Schmieranordnung 1, welche ein Schmierstoffreservoir 3 mit einem darin aufgenommenen Schmierstoff 30 aufweist. Der Schmierstoff 30 ist aus Gründen der Darstellbarkeit und Übersichtlichkeit nicht in der 2 abgebildet.To ensure optimal lubrication of the gear pair 11 provide includes the transmission 10 the lubrication arrangement 1 , which is a lubricant reservoir 3 with a lubricant incorporated therein 30th having. The lubricant 30th is not included in the for reasons of display and clarity 2 pictured.

Das Schmierstoffreservoir 3 befindet sich innerhalb des Gehäuses 5 und ist durch die beiden Zahnräder 11a, 11b der Zahnradpaarung 11 und eine Gehäusewand 50 des Gehäuses 50 begrenzt. Das Schmierstoffreservoir 3 ist im Wesentlichen vollständig mit dem Schmierstoff 30 gefüllt.The lubricant reservoir 3 is located inside the housing 5 and is through the two gears 11a , 11b the gear pairing 11 and a housing wall 50 of the housing 50 limited. The lubricant reservoir 3 is essentially complete with the lubricant 30th filled.

Der Schmierstoff 30 ist ein pastöses Schmierfett mit einem Grundöl, welches in einem Eindicker eingelagert ist. Bei einem Betrieb des Getriebes 10 kann der Schmierstoff 30, insbesondere durch die Drehung der beiden Zahnräder 11a, 11b, aus der Eingriffszone herausgetrieben werden, sodass nur eine eingeschränkte Schmierung auftreten kann.The lubricant 30th is a pasty lubricating grease with a base oil that is stored in a thickener. When operating the transmission 10 can the lubricant 30th , especially by the rotation of the two gears 11a , 11b , are driven out of the engagement zone so that only limited lubrication can occur.

Um die Schmierung der Zahnradpaarung 11 zu verbessern wird der Schmierstoff mobilisiert, um in einer Fließrichtung A zurück in die Eingriffszone der beiden Zahnräder 11a, 11b zu fließen. Hierfür umfasst die Schmieranordnung 1 einen mechanischen Aktuator 4, welcher eingerichtet ist, mechanische Impulse in den Schmierstoff 30 einzubringen, um diesen zu mobilisieren. Der Aktuator 4 ist dabei ein Ultraschallerzeuger in Form eines Piezo-Aktuators, welcher mittels einer Spannungsversorgungseinrichtung 45 mit einer oszillierenden Spannung versorgt wird. Dadurch erzeugt der Aktuator 4 eine mechanische Schwingung bzw. eine Vibration mit einer Frequenz im Ultraschallbereich, insbesondere im Bereich von 5kHz bis 1GHz.About the lubrication of the gear pair 11 To improve, the lubricant is mobilized to move in one direction of flow A. back into the meshing zone of the two gears 11a , 11b to flow. For this purpose, the lubrication arrangement includes 1 a mechanical actuator 4th , which is set up, mechanical impulses into the lubricant 30th bring in to mobilize it. The actuator 4th is an ultrasonic generator in the form of a piezo actuator, which by means of a voltage supply device 45 is supplied with an oscillating voltage. This creates the actuator 4th a mechanical oscillation or a vibration with a frequency in the ultrasonic range, in particular in the range from 5 kHz to 1 GHz.

Der Aktuator 4 ist an einer Außenseite 51 der Gehäusewand 50 des Gehäuses 5 angeordnet, und insbesondere mittels einer Klebeverbindung mit der Gehäusewand 50 verbunden. Dadurch überträgt der Aktuator 4 die mechanische Schwingung auf die Gehäusewand 50, wodurch diese im Bereich des Aktuators 4 in Schwingung versetzt wird. Insbesondere schwingt die Gehäusewand 50 hierbei mit einer maximalen Amplitude von 10-5 m bis 5*10-4 m. Der Aktuator 4 ist dabei im Bereich des Schmierstoffreservoirs 3 angeordnet, sodass durch die mechanische Schwingung der Gehäusewand 50 mechanische Impulse in den Schmierstoff 30 im Schmierstoffreservoir 3 eingebracht werden. Die in den Schmierstoff 30 eingebrachten mechanischen Impulse führen zu Scherkräften innerhalb des Schmierstoffs 30.The actuator 4th is on an outside 51 the housing wall 50 of the housing 5 arranged, and in particular by means of an adhesive connection to the housing wall 50 connected. This causes the actuator to transmit 4th the mechanical vibration on the housing wall 50 causing this in the area of the actuator 4th is set in vibration. In particular, the housing wall vibrates 50 here with a maximum amplitude of 10 -5 m to 5 * 10 -4 m. The actuator 4th is in the area of the lubricant reservoir 3 arranged so that by the mechanical vibration of the housing wall 50 mechanical impulses in the lubricant 30th in the lubricant reservoir 3 be introduced. Those in the lubricant 30th introduced mechanical impulses lead to shear forces within the lubricant 30th .

Der Schmierstoff 30 verfügt aufgrund seiner Zusammensetzung, also dem Grundöl, welches in den Eindicker eingelagert ist, über sogenannte strukturviskose Eigenschaften. Das heißt, bei zunehmenden Scherkräften sinkt die Viskosität des Schmierstoffs 30. Dadurch wird der Schmierstoff 30 durch die von dem Aktuator 4 eingebrachten mechanischen Impulse mobilisiert und kann in der Fließrichtung A zurück zur Eingriffsstelle der beiden Zahnräder 11a, 11 b fließen, um dort eine optimale Schmierung zu ermöglichen. Durch die verringerte Viskosität kann der Schmierstoff 30 dabei besonders gut in die Eingriffsstelle der beiden Zahnräder 11a, 11b eindringen, wodurch die Reibung beim Betrieb des Getriebes 10 deutlich reduziert werden kann, um einen niedrigen Verschleiß und eine lange Lebensdauer des Getriebes 10 zu ermöglichen.The lubricant 30th Due to its composition, i.e. the base oil which is stored in the thickener, it has so-called pseudoplastic properties. This means that with increasing shear forces, the viscosity of the lubricant decreases 30th . This will make the lubricant 30th by the from the actuator 4th introduced mechanical impulses and can move in the direction of flow A. back to the point of engagement of the two gears 11a , 11 b flow in order to enable optimal lubrication there. Due to the reduced viscosity, the lubricant can 30th particularly well into the point of engagement of the two gears 11a , 11b penetrate, reducing the friction during operation of the transmission 10 can be significantly reduced to low wear and tear and a long service life of the transmission 10 to enable.

Die Spannungsversorgungseinrichtung 45 kann weiterhin eine Steuereinrichtung umfassen, welche eingerichtet ist, den Aktuator 4 für eine vordefinierte Betätigungsdauer von beispielsweise 3s bis 20s zu betätigen. Dadurch kann ein geringer Energieverbrauch der Schmieranordnung 1 sichergestellt werden.The power supply device 45 can further comprise a control device which is set up, the actuator 4th to be actuated for a predefined actuation period of for example 3s to 20s. As a result, the lubrication arrangement can consume less energy 1 be ensured.

Insbesondere erfolgt dieses Betätigen des Aktuators 4 im Ansprechen auf vordefinierte Kriterien, welche während des Betrieb des Fahrzeugs 100 auftreten können. Beispielsweise kann der Aktuator 4 stets nach Erreichen einer vordefinierten Betriebsdauer des Fahrzeugs 100, insbesondere seitdem letzten Betätigen des Aktuators 4, betätigt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Aktuator 4 stets nach Erreichen einer vordefinierten Wegstrecke, welche das Fahrzeug 100 seit dem letzten Betätigen des Aktuators 4 zurückgelegt hat, betätigt werden. Weiterhin kann der Aktuator 4 alternativ oder zusätzlich jedes Mal bei Vorliegen eines vordefinierten Fahrereignisses betätigt werden. Beispielsweise jedes Mal nach einer Bergfahrt, insbesondere in welcher das Fahrzeug 100 eine vordefinierte Mindest-Steigung überwunden hat. Solche Bergfahrten führen zu einer hohen mechanischen Belastung des Getriebes 10, insbesondere der Zahnradpaarung 11. Durch Betätigen des Aktuators 4 kann dabei jeweils das Schmiermittel 30 mobilisiert werden, sodass dieses in der Fließrichtung A in die Eingriffszone der Zahnräder 11a, 11b fließt, um dort seine Wirkung entfalten zu können. Die Schmieranordnung 1 ermöglicht somit eine verbesserte Schmierung der Zahnradpaarung 11, wodurch auf einfache und kostengünstige Art und Weise ein erhöhter oder vorzeitiger Verschleiß an den Zahnrädern 11a, 11b vermieden werden kann.In particular, this actuation of the actuator takes place 4th in response to predefined criteria used during operation of the vehicle 100 may occur. For example, the actuator 4th always after the vehicle has reached a predefined operating time 100 , especially since the last time the actuator was operated 4th , are operated. Alternatively or additionally, the actuator 4th always after reaching a predefined distance which the vehicle 100 since the last time the actuator was operated 4th has traveled. Furthermore, the actuator 4th alternatively or additionally each time a predefined driving event occurs. For example, every time after a mountain trip, especially when the vehicle is 100 has overcome a predefined minimum incline. Such uphill journeys lead to a high mechanical load on the transmission 10 , especially the gear pairing 11 . By operating the actuator 4th can use the lubricant 30th mobilized so that this is in the direction of flow A. in the meshing zone of the gears 11a , 11b flows in order to be able to develop its effect there. The lubrication arrangement 1 thus enables improved lubrication of the gear pair 11 , which in a simple and inexpensive way increases or premature wear on the gears 11a , 11b can be avoided.

Claims (15)

Schmieranordnung, umfassend: - ein zu schmierendes Element (2), - ein Schmierstoffreservoir (3) mit darin aufgenommenen Schmierstoff (30), wobei das Schmierstoffreservoir (3) unmittelbar an das zu schmierende Element (2) angrenzt, und - einen Aktuator (4), der eingerichtet ist, steuerbar mechanische Impulse in den Schmierstoff (30) im Schmierstoffreservoir (3) einzubringen, zum Mobilisieren des Schmierstoffs (30).Lubrication arrangement comprising: - an element to be lubricated (2), - A lubricant reservoir (3) with lubricant (30) received therein, the lubricant reservoir (3) directly adjoining the element (2) to be lubricated, and - An actuator (4) which is set up to introduce controllable mechanical pulses into the lubricant (30) in the lubricant reservoir (3) in order to mobilize the lubricant (30). Schmieranordnung nach Anspruch 1, wobei der Schmierstoff (30) ein pastöses Schmierfett ist.Lubrication arrangement according to Claim 1 , wherein the lubricant (30) is a pasty lubricating grease. Schmieranordnung nach Anspruch 2, wobei das pastöse Schmierfett ein Grundöl und einen Eindicker, in welchen das Grundöl einlagerbar ist, umfasst.Lubrication arrangement according to Claim 2 , wherein the pasty lubricating grease comprises a base oil and a thickener in which the base oil can be stored. Schmieranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Gehäuse (5), wobei das zu schmierende Element (2) und das Schmierstoffreservoir (3) mit dem Schmierstoff (30) innerhalb des Gehäuses (5) angeordnet sind.Lubricating arrangement according to one of the preceding claims, further comprising a housing (5), wherein the element (2) to be lubricated and the lubricant reservoir (3) with the lubricant (30) are arranged within the housing (5). Schmieranordnung nach Anspruch 4, wobei der Aktuator (4) an einer Außenseite (31) des Gehäuses (30) im Bereich des Schmierstoffreservoirs (3) angeordnet ist.Lubrication arrangement according to Claim 4 , wherein the actuator (4) is arranged on an outside (31) of the housing (30) in the region of the lubricant reservoir (3). Schmieranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktuator (4) eingerichtet ist, die mechanischen Impulse in Form von Schwingungen oder Vibrationen in den Schmierstoff einzubringen.Lubricating arrangement according to one of the preceding claims, wherein the actuator (4) is set up to introduce the mechanical pulses in the form of oscillations or vibrations into the lubricant. Schmieranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktuator (4) einen Ultraschallerzeuger umfasst, welcher eingerichtet ist, die mechanischen Impulse mit einer Frequenz von mindestens 5kHz und maximal 1Ghz zu erzeugen.Lubricating arrangement according to one of the preceding claims, wherein the actuator (4) comprises an ultrasonic generator which is set up to generate the mechanical pulses with a frequency of at least 5 kHz and a maximum of 1 GHz. Schmieranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktuator (4) eingerichtet ist, die mechanischen Impulse mit einer Amplitude von mindestens 10-5 m, bevorzugt von maximal 5*10-4 m, zu erzeugen.Lubricating arrangement according to one of the preceding claims, wherein the actuator (4) is set up to generate the mechanical pulses with an amplitude of at least 10 -5 m, preferably of a maximum of 5 * 10 -4 m. Schmieranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktuator (4) ein Vibrationsmotor oder ein Piezo-Aktuator ist.Lubricating arrangement according to one of the preceding claims, wherein the actuator (4) is a vibration motor or a piezo actuator. Schmieranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktuator (4) eingerichtet ist, den Schmierstoff (30) zu heizen und/oder zu kühlen.Lubricating arrangement according to one of the preceding claims, wherein the actuator (4) is set up to heat and / or cool the lubricant (30). Getriebe, umfassend eine Schmieranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Transmission comprising a lubrication arrangement (1) according to one of the preceding claims. Getriebe nach Anspruch 11, umfassend zumindest eine Zahnradpaarung (11), wobei die Zahnradpaarung (11) das zu schmierende Element (2) der Schmieranordnung (1) ist.Gearbox after Claim 11 , comprising at least one gear pair (11), wherein the gear pair (11) is the element (2) of the lubrication arrangement (1) to be lubricated. Fahrzeug, insbesondere mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbares Zweirad, umfassend eine Schmieranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder ein Getriebe (10) nach einem der Ansprüche 11 oder 12.A vehicle, in particular a two-wheeler which can be operated with muscle power and / or motor power, comprising a lubricating arrangement (1) according to one of the Claims 1 to 10 or a transmission (10) according to one of the Claims 11 or 12th . Verfahren zum Betreiben einer Schmieranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder einem Getriebe nach einem der Ansprüche 11 oder 12, umfassend den Schritt: - Betätigen des Aktuators (4) der Schmieranordnung (1) für eine vordefinierte Betätigungsdauer.Method for operating a lubrication arrangement according to one of the Claims 1 to 10 or a transmission according to one of the Claims 11 or 12th , comprising the step: - actuation of the actuator (4) of the lubrication arrangement (1) for a predefined actuation period. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs nach Anspruch 13, wobei der Aktuator (4) im Ansprechen auf eines oder mehrere der folgenden Kriterien für eine vordefinierte Betätigungsdauer betätigt wird: - Erreichen einer vordefinierten Betriebsdauer des Fahrzeugs (100), insbesondere seit dem letzten Betätigen des Aktuators (4), - Erreichen einer vordefinierten zurückgelegten Wegstrecke des Fahrzeugs (100), insbesondere seit dem letzten Betätigen des Aktuators (4), - Vorliegen eines vordefinierten Fahrereignisses, insbesondere in Form einer Bergfahrt.Method for operating a vehicle according to Claim 13 , the actuator (4) being actuated for a predefined operating time in response to one or more of the following criteria: - reaching a predefined operating time of the vehicle (100), in particular since the last actuation of the actuator (4), - reaching a predefined distance covered Distance traveled by the vehicle (100), in particular since the actuator (4) was last actuated, - the presence of a predefined driving event, in particular in the form of an uphill journey.
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