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Die Erfindung bezieht sich auf ein
Getriebegehäuse
eines Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs.
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Ein Getriebegehäuse eines Fahrzeugs, insbesondere
eines Schienenfahrzeugs beinhaltet ein Getriebe, welches Teil einer
Vorrichtung zum Antrieb des Fahrzeugs ist. Bei dem Schienenfahrzeug
handelt es sich insbesondere um ein elektrisch angetriebenes Schienenfahrzeug.
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Bei einem Antrieb über ein
Getriebe weist die Vorrichtung zum Antrieb eines Fahrzeugs, insbesondere
Schienenfahrzeugs, zumindest ein Getriebe, ein Getriebegehäuse, eine
Antriebswelle und eine Abtriebswelle auf, wobei die Vorrichtung
antriebswellenseitig mittels Drehmomentabstützung mit einem Drehgestell
verbunden ist. Im Bereich des Getriebegehäuses unterhalb der Abtriebswelle
weist das Getriebegehäuse
eine Ölwanne
auf.
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In einer Ölwanne befindet sich der Ölsumpf, also
die Menge an Öl,
die nicht innerhalb des Getriebes im Umlauf ist. Der Ölsumpf beinhaltet
eine große Menge Öl, die mit
Partikeln aus Abrieb und Schmutz durchsetzt ist. Ein in einem Getriebegehäuse befindliches
Getrieberad taucht in diesen Ölsumpf
ein. Durch die hohe Umfangsgeschwindigkeit eines solchen Getrieberades
wird im Bereich des Teils des Rades, welches in den Ölsumpf eintaucht,
die sich in diesem Bereich befindliche Ölmenge des Ölsumpfs verdrängt, bzw.
größtenteils
durch das Getrieberad mitgenommen und verteilt. Ebenso wird der
Rücklauf aus
den Lagern durch das abgedrängte Öl behindert. Schmutzpartikel,
die sich im Ölsumpf
befinden, in den das Getrieberad eintaucht, werden mit dem Öl ebenfalls
mitgerissen und gelangen so in die Lager und Verzahnung, wo sie
zur Beein trächtigung
der Lebensdauer führen.
Der Schmutz hat also keine Möglichkeit,
sich im Ölsumpf
abzusetzen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, eine verbesserte Konstruktion eines Getriebegehäuses mit Ölwanne eines
Fahrzeugs anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch ein Getriebegehäuse einer
Antriebseinheit für
ein Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, wobei das Getriebegehäuse zumindest
zur Aufnahme eines Getrieberades vorgesehen ist, mit wenigstens
einer Ölwanne,
dadurch gelöst,
dass die Ölwanne
eine Erhebung aufweist, die im Bereich zwischen dem Boden der Ölwanne und
dem in dem Getriebegehäuse
untergebrachten Getrieberad angeordnet ist. Durch die Größe der Erhebung,
bzw. dessen Abstand und/oder dessen Form zum Getrieberad kann die
sich im Umlauf befindliche Ölmenge
je nach den Betriebsverhältnissen
angepasst werden. Bei Systemen mit mehreren Ölwannen kann insbesondere jede
der Ölwannen
eine solche erfindungsgemäße Erhebung aufweisen.
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Durch eine derartige Konstruktion
des Getriebegehäuses,
insbesondere der Ölwanne,
die bevorzugt beispielsweise sowohl als Teil des Getriebegehäuses, als
auch separat ausgeführt
sein kann, wird durch einen beruhigten Ölsumpf eine Separierung von
Schmutzpartikeln und deren entsprechende Absetzung vor bzw. hinter
der Erhebung erreicht. Da sich die Ölumlaufmenge ebenfalls reduziert,
wird eine Verbesserung der Öldichtheit
erreicht. Darüber hinaus
werden wesentlich geringere Pantschverluste erreicht. Weiterhin
wird die Neigung zum Aufschäumen
des Öles
erheblich reduziert. Des Weiteren werden geringere Lagertemperaturen
durch reduzierten Ölzufluss
und verbesserten Abfluss erreicht, was zu einem geringeren Verschleiß und einer
höheren
Lebensdauer führt.
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Nach einer besonders vorteilhaften
Ausführung
der Erfindung ist das Getrieberad als Getriebegroßrad insbesondere
bei Schienenfahrzeugen ausgeführt.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführung der
Erfindung ist die dem Getrieberad zugewandte Seite der Erhebung
zumindest in einem Bereich der Form des Getrieberades derart nachgebildet,
dass ein Spalt zwischen der Erhebung und dem Getrieberad entsteht.
Die Erhebung und das Getrieberad berühren sich dabei in keinem Punkt.
Dabei ist der Spalt zwischen der Erhebung und dem Getrieberad in
dem Bereich am geringsten, in dem die Erhebung der Form des Getrieberades
nachgebildet ist. Darüber
hinaus ist es besonders vorteilhaft, dass der Spalt zwischen der
Erhebung und dem Getrieberad in dem Bereich konstant ist, in dem
die Erhebung der Form des Getrieberades nachgebildet ist. Durch
die Konstruktion der Erhebung, wird erreicht, dass die Ölmenge,
die vom Getrieberad „mitgenommen" wird, insbesondere
im Bereich, in dem die Erhebung der Form des Getrieberades nachgebildet
ist, erheblich reduziert wird. Dabei sind minimale Entfernungen
bis zur Freigängigkeit
des Getrieberades möglich.
Die maximal mögliche
Entfernung ist dabei für
eine Erhebung gegeben, die gerade aus der Ölwanne herausragt. Dazwischen
sind alle Entfernungen möglich
und denkbar.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführung der
Erfindung vergrößert sich
der Spalt zwischen der Erhebung und dem Getrieberad in dem Bereich,
in dem die Erhebung der Form des Getrieberades nachgebildet ist,
kontinuierlich, wobei der Spalt am Anfang des Bereichs, in dem die
Erhebung der Form des Getrieberades nachgebildet ist, am geringsten
und am Ende des Bereichs, in dem die Erhebung der Form des Getrieberades
nachgebildet ist, am größten ist.
Die Begriffe Anfang und Ende des Bereichs sind dabei willkürlich gewählt und
beziehen sich jeweils wechselseitig auf die eine oder andere Seite
des beschriebenen Bereichs.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführung der
Erfindung, ist die Ölwanne
mit der Erhebung einteilig gefertigt. Durch die einteilige Ausführung der Ölwanne ergeben
sich insbesondere Vorteile bezüglich
des Fertigungs- und/oder Wartungsaufwands.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, ist die Erhebung in axialer Richtung, also parallel
zur Drehachse des in dem Getriebegehäuse untergebrachten Getrieberades
im wesentlichen so breit wie die Ausdehnung des Getrieberades an
der Stelle, die der Erhebung am nächsten ist und in radialer
Richtung, also senkrecht zur Drehachse des im Getriebe untergebrachten
Getrieberades, ist die Erhebung höchstens so lang wie die Ölwanne.
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Dabei ist für die Erhebung in axialer Richtung,
also parallel zur Drehachse des in dem Getriebegehäuse untergebrachten
Getrieberades, unter „im
wesentlichen" so
breit wie die Ausdehnung des Getrieberades an der Stelle, die der
Erhebung am nächsten
ist ein Bereich zu verstehen, der eine maximale Breite der Erhebung
von 90% der Breite der Ölwanne
bis zur minimalen Breite von 33% der Ausdehnung des Großrades in
axialer Richtung, also parallel zur Drehachse, an der Stelle, die
der Erhebung am nächsten
ist, umfasst. Dies gilt im entsprechenden Zusammenhang auch im folgenden.
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Eine solche Ausführung trägt außerordentlich zur Minimierung
der durch die Drehbewegung des Getrieberades, insbesondere Getriebegroßrades,
verursachten, in Umlauf gebrachten Ölmenge des Ölsumpfs bei, da der gesamte
Bereich des Ölsumpfs,
der sich im Einflussbereich des sich drehenden Getrieberades befindet,
entsprechend verkleinert wird. Dadurch wird insbesondere eine Beruhigung
des Ölsumpfes
erreicht, wodurch wiederum Schmutzpartikel absinken können, die
sonst mit dem „mitgenommenen" Öl erneut in Umlauf und somit
in die Lager und Verzahnung gebracht werden. Die Standzeit des umlaufenden Öls wird
dadurch erheblich verbessert. Dadurch ergeben sich insbesondere Vorteile
bezüglich
des Wartungsaufwandes, da die Schmierung der entsprechenden Teile
des Getriebes durch das wesentlich schmutzfreiere Öl zu längeren Wartungsintervallen
führt.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, weist die Erhebung wenigstens einen Kanal in radialer, also
senkrecht zur Drehachse, und/oder in axialer Richtung, also parallel
zur Drehachse auf. Auch mit solchen Ausführungsformen der Erhebung sind
die oben beschriebenen Effekte und damit deren Vorteile erzielbar.
Mit einem solchen durchgehenden Kanal ist abhängig von dessen Breite beispielsweise
die Ölumlaufmenge
einstellbar.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die Erhebung als Block oder als Hohlblock ausgeführt. Auch
mit diesen Ausführungsformen
der Erhebung sind die oben beschriebenen Effekte und damit deren
Vorteile erzielbar.
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Nach einer weiteren vorteilhaften
Ausführungsform
der Erfindung, weist das Getriebegehäuse eine abnehmbare Ölwanne auf.
Das Getriebegehäuse
ist dadurch zumindest zweiteilig ausgeführt, und besteht aus einem
Getriebegehäusehauptteil
und einer Ölwanne,
welche den Ölsumpf
aufnimmt. Der Vorteil einer separaten Ölwanne liegt darin, dass eine Reinigung
des Getriebes bzw. auch das Entfernen von Schmutz und Dreck, insbesondere
aus Beruhigungszonen, erleichtert ist. Ein weiterer Vorteil einer separaten Ölwanne ist
es, dass die Ölwanne
und der Hauptteil des Getriebegehäuses aus unterschiedlichen
Materialien fertigbar sind. Die Ölwanne
ist beispielsweise aus Aluminium fertigbar. Dies ermöglicht einen
gewichtsmäßig leichten
Aufbau des Getriebegehäuses.
Wird durch beispielsweise Steinschlag die separate Ölwanne beschädigt, so
ist diese separate Ölwanne
leichter austauschbar als eine im Getriebegehäuse einteilig integrierte Ölwanne.
Ist die Ölwanne
aus Aluminium, so ist das Mittelteil beispielsweise aus Grauguss
oder Stahlguss hergestellt. Der Grau- oder Stahlguss ermöglicht die
Aufnahme der auf das Getriebegehäuse
wirkenden Kräfte.
Natürlich
können Ölwanne und
Getriebegehäuse
selbstverständlich aus
dem gleichen Material hergestellt werden, dies ist vom jeweiligen
Verwendungszweck abhängig.
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Darüber hinaus ist es sehr vorteilhaft,
wenn die Ölwanne
Beruhigungs- bzw. Absetzzonen, d.h. beispielsweise Vertiefungen im
Boden der Ölwanne aufweist,
da sich die Schmutzpartikel bevorzugt dort absetzen, wodurch ein
Reinigen der Ölwanne
erheblich erleichtert wird. Dabei ist/sind die Absetzzone(n) bevorzugt
unmittelbar in der Umgebung der Erhebung angeordnet.
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Im Weiteren werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch ein Getriebegehäuse
mit einer Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Erhebung
am Boden der Ölwanne,
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2 einen
Teilquerschnitt durch ein Getriebegehäuse im Bereich der Ölwanne mit
einer Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Erhebung,
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3 einen
Teilquerschnitt durch ein Getriebegehäuse im Bereich der Ölwanne mit
einer Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Erhebung
mit einem Kanal, und
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4 ein
Getriebegehäuse
mit abnehmbarer Ölwanne.
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1 zeigt
einen Längsschnitt
durch ein Getriebegehäuse 2 mit
einer erfindungsgemäßen Erhebung 4 am
Boden 7 der Ölwanne 3.
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Das Getriebegehäuse 2 weist gemäß Darstellung
der 1 einen Getriebegehäusedeckel 12 auf,
der mit Hilfe von mehreren, der Übersichtlichkeit halber
nicht bezeichneten Schrauben auf dem Getriebegehäuse 2 angeflanscht
ist. Im Inneren des Getriebegehäuses 2 befindet
sich ein Antriebsrad 13 sowie ein als Getriebegroßrad ausgeführtes Getrieberad 1.
Der Überlappungsbereich
des Antriebsrads 13 mit dem Getriebegroßrad 1 soll das Ineinandergreifen
der Zähne
der beiden Zahnräder,
Antriebsrad 13 sowie Getriebegroßrad 1, darstellen.
Die Zähne
der beiden Zahnräder
wurden aus Übersichtlichkeitsgründen nicht
dargestellt. Die Drehachse 11 des Getriebegroßrads 1 steht
beispielhaft senkrecht auf der Zeichenebene, wodurch eine mögliche Drehrichtung 15 beispielhaft
vorgegeben ist. Selbstverständlich
ist auch die entgegengesetzte Drehrichtung möglich. Ein Austauschen des
Getriebegroßrades 1 ist
beispielsweise über
den Getriebegehäusedeckel 12 möglich. Das
in der 1 dargestellte
Getriebegehäuse 2 ist
insbesondere zum Einsatz in Schienfahrzeugen vorgesehen, jedoch
sind selbstverständlich alternative
Ausführungen
zum Einsatz in anderen Fahrzeugen denkbar und möglich.
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Unterhalb des Getriebegroßrades 1 befindet sich
die Ölwanne 3 zur
Aufnahme des Ölsumpfs,
in welchen das Getriebegroßrad 1 zum
großen
Teil hineinragt. Die Ölwanne 3 ist
beispielhaft als Teil des Getriebegehäuses 2 ausgeführt. Am
Boden 7 der Ölwanne 3 befindet
sich eine beispielhafte Ausprägung der
erfindungsgemäßen Erhebung 4.
Die Erhebung 4 besitzt auf der, dem Getriebegroßrad 1 zugewandten Seite 8 beispielhaft
einen Bereich 5, in dem die Erhebung 4 der Form
des Getriebegroßrades 1 derart nachgebildet
ist, dass ein Spalt 6 zwischen der Erhebung 4 und
dem Getriebegroßrad 1 entsteht,
wobei die Erhebung 4 und das Getriebegroßrad 1 sich
in keinem Punkt berühren.
Durch die Erhebung 4 wird der Bereich der Ölwanne 3 zwischen
dem Boden 7 der Ölwanne 3 und
dem Getriebegroßrad 1 zum
Teil gefüllt,
wobei im Bereich 5 der Erhebung 4, wie erwähnt, nur
der Spalt 6 nicht ausgefüllt bleibt. Dabei begrenzen
der Anfang 9 und das Ende 10 den Bereich 5 der
Erhebung 4. Dabei ist jedoch eine beliebige Gestaltung
der Form der Erhebung 4, insbesondere der Oberfläche der,
dem Getriebegroßrad 1 zugewandten
Seite 8, möglich
und denkbar.
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In dem hier gezeigten Beispiel ist
bevorzugterweise der Spalt 6 zwischen dem Getriebegroßrad 1 und
der dem Getriebegroßrad 1 zugewandten
Seite 8 der Erhebung 4 im Bereich 5 der
Erhebung 4 am geringsten. Bevorzugterweise ist die Spaltbreite über den
gesamten Bereich 5 der Erhebung 4 konstant. Dabei sind
minimale Entfernungen bis zur Freigängigkeit des Getriebegroßrades 1 möglich. Die
maximal mögliche
Entfernung ist dabei für
eine Erhebung 4 gegeben, die gerade aus der Ölwanne 3 herausragt.
Dazwischen sind alle Entfernungen möglich und denkbar. Darüber hinaus
sind auch Konstruktionen möglich,
bei denen sich der Spalt 6 im Bereich 5 der Erhebung 4 kontinuierlich
vom Anfang 9 bis zum Ende 10 des Bereichs 5 vergrößert. Die
gesamte Ausdehnung der Erhebung 4 in radialer Richtung, also
senkrecht zur Drehachse 11 des Getriebegroßrades 1,
die sich in der 1 beispielhaft
nur über
einen Teil der Ölwanne 3 erstreckt,
kann sich selbstverständlich
auch über
die gesamte Ölwanne 3 erstrecken.
Innerhalb dieser Grenzen sind jedoch beliebige Konstruktionen denkbar
und möglich.
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Durch die Konstruktion der Erhebung 4,
wird erreicht, dass die Ölmenge,
die durch die Drehung des Getriebegroßrad 1 „mitgenommen" wird, insbesondere
im Bereich 5, in dem die Erhebung 4 der Form des
Getriebegroßrades 1 nachgebildet
ist, erheblich reduziert wird. Die Standzeit des umlaufenden Öls wird
ebenfalls erheblich verbessert. Dadurch ergeben sich insbesondere
Vorteile bezüglich
des Wartungsaufwandes, da die Schmierung der entsprechenden Teile
des Getriebes durch das wesentlich schmutzfreiere Öl zu einer
Verlängerung
der Wartungsintervalle führt.
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2 zeigt
einen beispielhaften Teilquerschnitt durch das Getriebegehäuse 2 im
Bereich der Ölwanne 3 mit
der erfindungsgemäßen Erhebung 4. Dabei
ist zu sehen, dass der Bereich 16, der die Zähne des
Getriebegroßrades 1 darstellt,
wobei die Zähne
aus Gründen
der Übersichtlichkeit
nicht separat gezeichnet und bezeichnet wurden, sich bis auf den Spalt 6 der,
dem Getriebegroßrad 1 zugewandten Seite 8 der
Erhebung 4 annähert.
Dadurch ist der Bereich zwischen dem Boden 7 der Öl- wanne 3 und dem
Getriebegroßrad 1 bis
auf den Spalt 6 durch die Erhebung 4 zum Teil
ausgefüllt.
Des Weiteren ist zu sehen, dass die Ölwanne 3 mit der Erhebung 4 beispielhaft
einteilig gefertigt ist. Es ist selbstverständlich auch möglich und
denkbar, eine Erhebung 4 in eine bestehende Ölwanne 3 nachträglich ein-
bzw. anzubringen, oder die Ölwanne 3 mit
der Erhebung 4 zweiteilig anzufertigen.
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In der 2 ist
außerdem
die Ausdehnung der Erhebung 4 in axialer Richtung, also
parallel zur Drehachse 11 des Getriebegroßrades 1,
beispielhaft dargestellt. Bevorzugt ist die Erhebung 4 in
axialer Richtung, also parallel zur Drehachse 11, im wesentlichen
so breit wie die Ausdehnung des Getriebegroßrades 1 an der Stelle,
die der Erhebung 4 am nächsten
ist. Darüber
hinaus sind jedoch auch beispielsweise mehrkanalige Ausführungsformen, Block-
oder Hohlblockausführungen,
etc. möglich und
denkbar.
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Alternativ zu der in der 2 dargestellten Ausführungsform
sind auch Formen mit einem Kanal 17 in der Erhebung 4 sowohl
in radialer, also senkrecht zur Drehachse 11, und/oder
in axialer Richtung, also parallel zur Drehachse 11, möglich, wie
dies beispielhaft für
die axiale Richtung in der 3 dargestellt
ist. Dabei kann der Kanal 17 über die gesamte Länge bzw.
Breite oder jeweils nur in Teilbereichen der Erhebung 4 ausgeführt sein.
Darüber
hinaus sind jedoch auch beispielsweise mehrkanalige Ausführungsformen,
Block- oder Hohlblockausführungen, etc.
möglich
und denkbar.
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4 zeigt
ein Getriebegehäuse 2 mit
abnehmbarer Ölwanne 3.
Dabei ist die Ölwanne 3,
in der eine erfindungsgemäße Erhebung 4 dargestellt ist,
an das Getriebegehäuse 2 unterhalb
des Getriebegroßrades 1 mit
Hilfe eines Flanschbereichs 14 an dem Getriebegehäuse 2 befestigt.
Eine solche abnehmbare Ölwanne
erleichtert das Auswechseln des Öls,
die Reinigung des Getriebes und bei Beschädigung der Ölwanne 3, beispielsweise
durch Steinschlag, auch das Auswechseln der Ölwanne 3 selbst. Darüber hinaus
können Ölwanne 3 und
der Hauptteil des Getriebegehäuses 2 aus
unterschiedlichen Materialien gefertigt werden. Die Ölwanne 3 kann
beispielsweise aus Aluminium gefertigt werden. Dies ermöglicht einen
gewichtsmäßig leichten Aufbau
des Getriebegehäuses 2.
Darüber
hinaus kann die Ölwanne 3 Beruhigungs-
bzw. Absetzzonen, d.h. beispielsweise Vertiefungen im Boden 7 der Ölwanne 3 aufweisen,
in denen sich bevorzugt die Schmutzpartikel absetzen, wodurch ein
Reinigen der Ölwanne 3 erheblich
erleichtert wird. Dabei ist/sind die Absetzzone(n) bevorzugt unmittelbar
in der Umgebung der Erhebung 4 angeordnet.
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Zusammengefasst wird durch die erfindungsgemäße Erhebung 4 in
der Ölwanne 3 die Ölmenge im
Bereich des Ölsumpfs,
welche durch die große
Umlaufgeschwindigkeit eines Getrieberades 1 insbesondere
eines Getriebegroßrades
zum Teil wieder in Umlauf gebracht wird, erheblich reduziert. Dadurch
wird sowohl eine Beruhigung des Ölsumpfs und
damit das Absinken von Schmutzpartikeln in den Bodenbereich der Ölwanne 3,
als auch darüber
hinaus eine Verbesserung der Öldichtheit
durch die Reduzierung der in Umlauf gebrachten Ölmenge ermöglicht.