DE3606963C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Maschinengehäusemäntel nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und geht aus von der in der DE-OS 32 26 631 beschriebenen Gehäusebauart, bei der ein rotie­ rende Maschinenelemente (dort einen Hydromotor) umgebender Ge­ häusemantel einen Zwischenraum aufweist, welcher ringförmig an­ gelegt und durch im wesentlichen längsgerichtete radiale Stege in einzelne labyrinthartig vom Öl durchströmte Kammern unter­ teilt ist und dank erhöhter Wärmeaustauschfläche einen separaten Ölkühler erübrigt. Die Konturen und Ölanschlüsse des Hydromotors haben es dabei erlaubt, für das Gehäuse eine gießtechnisch gün­ stige mit einem stirnseitig angeformten Boden des Ringraumes auf der einen und einem nachträglich auf der anderen Seite eingesetz­ ten Deckel zu wählen und unmittelbar angeformte Stege zusammen mit den beiden Wänden und dem Boden einstückig als ein gemein­ sames Gußteil mit ringförmigem Hauptquerschnitt anzufertigen und mit nur einem stirnseitig eingesetzten Deckel auszukommen, wel­ cher den Hydromotor und in Achsrichtung herausziehbare Leitbleche zur Strömungsumlenkung trägt.

Eine Übernahme dieser Gehäusebauart mit vom Deckel getra­ genen Maschinenelementen und labyrinthartig angeordneten Stegen bzw. Rippen im Zwischenraum eines Doppelmantelgehäuses für Ge­ triebe mit Tauch- bzw. Spritzschmierung mit flächigen bzw. ebenen und von Wellen bzw. Lagern durchbrochenen Wänden, ist jedoch wegen deren meist kubischer bzw. großzylindrischen Gestalt sowie auch wegen der bei Tauch- bzw. Spritzschmierung im Vergleich zu Hydromotoren geringeren Transportgeschwindigkeit des Öles und auch wegen des dort meistens erforderlichen relativ großen Öl­ volumens nicht ohne weiteres möglich.

Andererseits besteht ein dringender Bedarf, auch bei Ge­ trieben eine integrierte Ölkühlung in einem wirkungsähnlichen Doppelmantel zu realisieren, welcher die bei Gehäusen mit Ein­ fachwand erforderlichen zusätzlichen separaten Ölkühler und Öl­ behälter erspart und auch erlaubt, die dann frei zu verlegenden Verbindungsölleitungen zu vermeiden. Insbesondere muß daneben auch die speziell bei großflächigen Gehäusewänden erhebliche Schallübertragung durch die weniger steifen, ebenen Wände hin­ durch gesenkt werden. - Dem stehen besonders bei großen Gehäuse­ abmessungen bzw. mechanisch höher belasteten Grundkörpern neben Ölumwälzungsfragen auch die kubische Bauform sowie Wellendurch­ führungs- und Werkstoff- und Gewichtsprobleme der Doppelwand entgegen, die den Einsatz bei Fahrzeugen mit sehr engen Ge­ wichtsbeschränkungen (z. B. in der Luftfahrt) stark behindern. Dabei ist ungünstig, daß eine teilweise oder bedarfsweise Umrü­ stung einfacher Gehäusewände zu Doppelwänden nicht möglich ist.

Die Fertigungskosten sollen dabei möglichst wenig steigen, so daß neben werkstoff- und bearbeitungssparenden Lösungen auch Anwendungsfälle für an sich gleiche Einbauten in Betracht zu ziehen sind.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen alternativ mit und ohne Doppelmantel-Zwischenräume verwendbaren Maschinengehäuse­ mantel für Getriebe kubischer Bauform mit fertigungsgünstiger und vielseitig anwendbarer Ausgestaltung zu schaffen, dessen Doppelmantelgehäuse als vertikal durchströmter Ölkühler und Öl­ behälter dient, von Stegen bzw. Rippen durchsetzt und von Wellen bzw. Lagern durchdrungen sein kann, und etwa gleiche Gehäuse­ grundabmessungen wie bei externer Ölkühlung hat sowie extreme Schalldämmungs- und Leichtbau-Vorteile bietet.

Die Lösung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruches 1 erreicht, indem nun nicht mehr nur an relativ kleinen rohrähnlichen Gehäusen und parallel zu deren Hauptachse je ein einzelner koaxial- bzw. längsgerichteter Labyrinthströmungskanal (mit Speisung von der allein umfaßten Hydraulikmaschine) ange­ bracht ist, dessen Stege zur Hälfte mit den Wänden nicht einmal fest verbunden bzw. einstückig sind, sondern daß nun auch an kubischen bzw. gewölbte Wände aufweisenden, erheblich größeren Gehäusen, wie sie für Getriebe nötig sind, mit flachen bzw. nur wenig gekrümmten Wänden und auch quer zu darin gegebenen Ge­ triebeachse und die Wände durchsetzenden Wellendurchführungen eine Vielzahl von im wesentlichen vertikal gerichteten Einzel­ kanälen vorgesehen sein kann, wobei alle Stege mit mindestens der Wand einstückig sind. Dabei muß zunächst jeweils nur eine Wand des Gehäusegrundkörpers gegossen werden, auf dessen kam­ merseitiger Fläche eine Gitterstruktur erhabener Halterungsstege vorgesehen ist, welche sowohl versteifende statische, als auch strömungslenkende sowie eine abdichtende Funktion bei Einsatz von auf dem Gitter anbringbaren einzelnen Kammerdeckeln haben, welche dann die zweite Gehäusewand ergeben. Dabei ist es mög­ lich, diese statisch weniger beanspruchten Deckel aus im Ver­ gleich zur Wand des Grundkörpers besonders leichten und/oder besser schalldämmendem bzw. gut wärmeleitendem Material vorzu­ sehen. Weiter ist es ohne Änderung des Grundkörpers möglich, z. B. in weniger auf Leichtbau bzw. Platzersparnis etc. ange­ wiesenen Fällen auf die Kammerdeckel einfach zu verzichten und dann die konventionelle Ölkühlung in Kauf zu nehmen, oder aber die Deckel bzw. die Mantelkühlung erst später nachzurüsten, so­ bald es notwendig erscheint. So kann ein und dasselbe Getriebe fakultativ einmal mit und einmal ohne Ölkühlung in der Wand vor­ gesehen werden, ohne diese tragende Wand wesentlich zu ändern. Da sowohl in die Kammern frei hineintauchende als auch in die Umgebung des Doppelmantelzwischenraumes frei hinausragende Kühl­ rippen vorgesehen sein können, lassen sich günstige Wärmeaus­ tauschleistungen erzielen. Dazu trägt auch bei, daß die Verbin­ dungen der Kammern untereinander und im wesentlichen parallel zum Maschinengehäuse labyrinthartig in den Halterungsstegen an­ ordenbar sind, und daß lediglich im extremen oberen und unteren Eckbereich des Maschinengehäuses Übertrittsöffnungen zu den Öl­ sammelräumen bestehen, so daß der vertikale Hauptstrom mehrfach quer abgelenkt wird. Die serienmäßige Fertigung des erfindungs­ gemäßen Gehäuses ist dabei mit einem Kammern vorsehenden Druck­ gußmodell, dessen Stege mit der tragenden Wand einstückig sind und das durch Deckel zu einem Doppelmantelgehäuse ausbaubar sind sehr kostengünstig auch dann möglich, wenn Wellendurchtritte bzw. Lager miteingegossen werden, indem diese entweder z. B. durch Verstärkungsstege in den Wänden speziell gießgerecht ge­ staltet und/oder in einer horizontalen Trennfuge halb geschnit­ ten angeordnet werden. Die Kammern können dazu kanalartig mit­ tels Drosselquerschnitten und eigener Umwälzeinrichtung (Pumpe) bei etwa gleichen Strömungsgeschwindigkeiten unter Über­ druck kühlungsintensivierend in Richtung des Ölsumpfes zwangs­ durchströmt werden. Dabei ergeben die Wandversteifungen neben statischen und wärmetransportbezogenen Vorteilen trotz flacher großflächiger Gehäuseseitenwände mittels fast des gesamten Öl­ vorrats in den Zwischenräumen auch eine bessere Geräuschdämpfung unter weitestgehender Ersparnis an Bauraum und Gewicht. Hiermit wird es möglich, auch solche Getriebe ohne separate Ölkühler und Ölbehälter zu betreiben, deren Wände bisher nur ganz unwesent­ lich zu Kühlzwecken und gar nicht als Ölbehälter mitbenutzt wor­ den waren und daher großvolumige Separatkühler und -ölbehälter mit offenliegenden Verbindungsleitungen und großem Gesamtraum­ bedarf nötig machten.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteran­ sprüchen angegeben.

Dadurch, daß in die Kammern außer den trennenden Halteste­ gen noch weitere zusätzliche Kühlrippen frei hineinragen, welche Fortsetzungen in den umgebenden Außenraum haben, wird ohne bzw. mit nur geringem Materialmehraufwand für die Gehäusewand ein er­ heblicher Zugewinn an Wärmeaustauschfläche und damit eine Erhö­ hung der Kühlleistung pro Wandfläche unter gleichzeitiger sta­ tischer Höherbelastbarkeit erreicht. Indem durch den vorgesehe­ nen Ölüberdruck und die netzartige Ölverteilung zwischen den Wänden das Öl zur Schalldämpfung wirksamer eingesetzt werden kann, als wenn es nur eine Wand im wesentlichen nur bespritzt, wird ein weiterer Zusatznutzen ohne Gewichtserhöhung erreicht.

Nach Anspruch 2 wird erreicht, daß die Dichtkanten für die Befestigung der Kammerdeckel vor Beschädigungen gut beschützt bleiben und daß die Halterungsstege auch nach Anbringung der Kammerdeckel direkten, die Wärmeableitung fördernden Kontakt zum umgebenden Außenraum haben, was z. B. mittels einer als Windka­ nal ausgebildeten Verkleidung intensiviert werden kann. Zudem bietet diese Dichtkantenausgestaltung Vorteile für eventuelle Klebe- oder Schweißverbindungen zwischen Kammerdeckeln und Haltestegen.

Nach Anspruch 3 wird erreicht, daß die zusätzlichen Kühl­ rippen direkt aus dem Material des Maschinengehäuses selbst be­ stehen und daß die Kammerdeckel auf der Innenseite des Maschi­ nengehäuses eingesetzt sein können, wo dann kleinere Leckagen der Kammern bedeutungslos wären.

Nach Anspruch 4 wird erreicht, daß die zusätzlichen Kühl­ rippen von außen auf dem Maschinengehäuse aufgelegt sein können und aus dem leichteren bzw. wärmeleitenderen Material der Kam­ merdeckel herstellbar sind, sowie daß das Maschinengehäuse ein­ facher herstellbar ist, weil es lediglich die Halterungsstege aufzuweisen braucht.

Nach Anspruch 5 wird erreicht, daß die Fugen zwischen den Halterungsstegen und den Kammerdeckeln mit deren Erwärmung eine zunehmende Dichtigkeit erfahren und auch ohne weitere Verstei­ fung weniger mit dem Schalldruck aus dem Inneren des Maschinen­ gehäuses mitschwingen können.

Nach Anspruch 6 wird erreicht, daß das Maschinengehäuse selbst durch Erwärmung weniger Verspannungen erfährt und daß ein Maximum an Wärmetauschfläche bzw. Schallisolationswirkung nutzbar gemacht wird.

Nach Anspruch 7 wird erreicht, daß die mechanische Bear­ beitung von Kammern und Rippen bzw. Kammerdeckeln einfach und genau erfolgen kann, und daß die kreisrunden Kammern mit ge­ ringstmöglichen Mittenabständen gleichmäßig verteilt angeordnet werden können. Spannungsspitzen, von der Art, wie sie bei ecki­ gen Kammergrundrissen in den Schnittpunkten der Halterungsstege auftreten, würden dabei ebenfalls vermieden.

Die aufgezeigten Konstruktionsmerkmale werden der Aufgabe der Erfindung insbesondere dadurch gerecht,

• - daß die Gehäusefläche durch die Oberflächenvergrößerung mittels der Kühlrippen allein als Wärmetauschfläche ausreicht und der Zwischenraum auch als Ölvorratsraum mitgenutzt werden kann, ohne daß ein separater Ölkühler und entsprechende zusätzliche Einbauräume benötigt werden;
• - daß zur Schwingungsdämpfung bzw. Geräuschminderung nun nicht mehr unbedingt spezifisch schwere bzw. schwerer als statisch nötig konstruierte Bauteile eingesetzt werden brauchen, sondern daß das Eigengewicht des Öles sowie dessen Überdruck und die dadurch bewirkte feste Verspannung von Gehäuse und Deckel bei deutlich geringerem Gesamtgewicht eine mindestens ebenso gute Vibrationsminderung ergeben, die sich bei höheren Temperaturdifferenzen mit entsprechend gewölbten Deckeln und Vorspannung sogar noch verstärkt;
• - daß fertigungsgünstige Herstellverfahren (Feingießen, Automatenschweißen etc.) einsetzbar sind;
• - und daß separate Ölleitungen zu externem Kühler- bzw. Vorlagebehälter sowie zu den einzelnen Schmierstellen weitestgehend vermieden werden.

Die Erfindung im einzelnen darstellende Ausführungsbeispiele enthalten die Zeichnungen.

Fig. 1 zeigt eine Außenansicht einer Maschinengehäusewand mit quadratischen Kammergrundrissen.

Fig. 2 zeigt in Detailvergrößerung eine Ansicht der Anordnung eines quadratischen Kammerdeckels.

Fig. 3 zeigt einen Seitenschnitt der Maschinengehäusewand und das Ölverteilungsprinzip.

Fig. 4 zeigt ebenfalls in Detailvergrößerung einen Seitenschnitt eines Kammerdeckels und seiner Abdichtung im Maschinengehäuse.

Fig. 5 zeigt einen entsprechenden Seitenschnitt mit unverripptem, glattem, aber eingebeultem Kammerdeckel bei einem mit Kühlrippen ausgestatteten Grundgehäuse.

Fig. 6 zeigt eine entsprechende Variante mit Kühlrippen tragendem Kammerdeckel.

Fig. 7 zeigt eine Außenansicht mit kreisrunden Kammergrundrissen.

Fig. 8 zeigt einen Seitenschnitt eines Kammerdeckels mit die Kühlrippen ersetzenden Schweißbolzen.

In Fig. 1 bzw. 2 ist der Maschinengehäusemantel 1, welcher umlaufende Maschinenteile 2 enthält bzw. trägt, kammerseitig gitterartig mit in Richtung eines Kühlmediumstromes (z. B. Luft) hervorragenden Halterungsstegen 3 überzogen, welche Grundrisse von einzelnen öldurchflossenen Kammern 4 begrenzen, die untereinander Verbindungen 5 aufweisen und so einen öldurchströmten Zwischenraum 6 bilden. In jede Kammer 4 ist ein Kammerdeckel 7 z. B. durch Klebung, Schweißung, Lötung oder dergleichen in eine am umgebenden Halterungssteg 2 seitlich eingearbeitete Dichtkante 8 öldichtend eingesetzt. Die Kammerdeckel 7 sind mit Kühlrippen 9 bestückt, welche einerseits in die Kammern 4 hinein- und andererseits in die Umgebung herausragen, wo sie durch den Luftstrom intensiv gekühlt werden.

In Fig. 3 bzw. 4 ist ein ebener Gehäusemantel 1 (im Beispiel für kubische Gehäuse) und die Ölverteilung ersichtlich. Die Kühlung kann mittels einer vom Gehäusemantel 1 unabhängigen Verkleidung 10 intensiviert bzw. speziell auf die Kühlrippen 9 gelenkt werden. Im Inneren des Gehäusemantels 1 kann eine Ölumwälzeinrichtung 11 vom Ölsumpf 12 zu einer Verteilung 13 vorgesehen werden, aus welcher das umgewälzte Öl in die einzelnen Kammern 4 des oberen Bereiches des Zwischenraumes 6 aufgeteilt wird. Von hier kann es entweder mittels Pumpendruck oder durch Schwerkraft unter laufender erneuter Quervermischung mit dem Öl der jeweiligen Nachbarkammern entlang den Kühlrippen 9 wieder in den Ölsumpf 12 zurückfließen. Dabei besteht die Möglichkeit, durch einfache seitliche Anbohrungen 14 des Gehäusemantels 1 aus dem Bereich der Maschinenteile 2 diese bzw. deren Schmierstellen usw. unmittelbar mit einer angemessenen Schmierölmenge zu bespülen, ohne daß es dazu eigener Ölzuleitungen bedarf. Die Halterungsstege 3 lenken hier also nicht nur den in viele Zweige aufgeteilten Ölstrom und wirken als Kühlflächen mit, sondern tragen vor allem auch die abnehmbaren bzw. nachrüstbaren Abdeckungen der Kammern 4 und dienen zur Versteifung des eigentlichen Gehäusemantels 1, welcher dabei dünnwandiger bzw. aus leichterem Material hergestellt werden kann und vibrationsgedämpfter ist als mit weniger eng verrippter Oberfläche.

In Fig. 5 ist gezeigt, daß es möglich ist, auch den Maschinengehäusemantel 1 selbst mit Kühlrippen 9 zu versehen und die Kammerdeckel 7 unberippt zu lassen.

Dies ist z. B bei Gehäusegrößen günstig, die eine Zugriffsmöglichkeit von innen besitzen. Eventuelle Leckagen an den Dichtkanten 8 im Gehäuseinneren würden auch dann praktisch keine Rolle spielen und die einstückige Verbindung von Halterungsstegen 3 und Kühlrippen 9 würde die Wärmeabfuhr weiter begünstigen.

In Fig. 5 ist eine Variante dargestellt, die entgegen dem Ölinnendruck aus dem Zwischenraum 6 gewölbte Kammerdeckeln 7 hat, wodurch bei geringem Materialbedarf eine höhere Steifigkeit und Schwingungsdämpfung errechenbar ist.

In Fig. 6 ist eine Anordnung mit kreisförmigen Kammern 4 dargestellt, welche mit einfachen Werkzeugen schnell und genau hergestellt werden können und eine exakte Anpassung der ebenfalls leichter herstellbaren Kammerdeckel 7 erleichtern würde. Selbst eine Eindichtung allein aufgrund einer Beulvorspannung der Kammerdeckel 7 wäre hier denkbar.

In Fig. 7 und 8 sind die Einschweißungen 15 der Kammerdeckel 7 und die Schweißbefestigung 16 der Kühlrippen bzw. -stifte 9 am Beispiel von Schweißstiften dargestellt, was beispielsweise dann in Frage kommen kann, wenn einmal schwer gießfähige Werkstoffe angewandt werden müssen oder wenn Gußmodelle zu teuer wären bzw. zu lange Lieferzeiten erfordern würden.

Die Erfindung ist auf fast alle Getriebegehäusebauarten fakultativ anwendbar. Die Gitteranordnung der Halterungsstege 3 und ihre Dichtkanten gemäß Fig. 1 und 2 erlaubt es sogar, die eine Wand als Grundausrüstung von Anfang an vorzusehen und ein solches Gehäuse durch die nachträgliche Anbringung von einzelnen Kammerdeckeln erst bei Bedarf als Kühler umzurüsten.

Bezugszeichenliste

1 Maschinengehäusemantel
2 Maschinenteile
3 Halterungsstege
4 Kammern
5 Verbindungen
6 Zwischenräume
7 Kammerdeckel
8 Dichtkante
9, 9 A Kühlrippen bzw. -stifte, außen bzw. innen
10 Verkleidung
11 Ölumwälzeinrichtung
12 Ölsumpf
13 Ölverteilung
14 Anbohrungen
15 Einschweißdichtung von 7
16 Schweißbefestigung von 9

Claims (9)

1. Maschinengehäusemantel als Ölkühler,

• a) der stellenweise von Wellen bzw. Lagern durchdrungen wird und mindestens teilweise Doppelmantelzwischenräume (6) aufweist, die durch Rippen (9) bzw. Stege (3) in mehrere Kammern (4) unterteilt sind,
• b) die über Verteilerkanäle (13) mittels einer Ölumwälzeinrichtung zwangsdurchströmt werden,

dadurch gekennzeichnet,

• c) daß der Gehäusemantel (1) tauch- bzw. spritzgeschmierte Maschinenteile (2) umfaßt und mit mindestens zwei einander gegenüberliegenden flachen bzw. wenig gekrümmten und für eine vertikale Hauptströmungsrichtung eingerichteten Wandbereichen mit Doppelmantelzwischenräumen (6) versehen ist,
• d) welche gebildet werden durch auf den kammerseitigen Flächen des Maschinengehäusemantels (1) in engmaschiger Gitteranordnung hervorragenden Halterungsstegen (3) dichtend anbringbare Kammerdeckel (7),
• e) wobei in den Kammern (4) Eintrittsöffnungen aus einer oberen Ölverteilung (13), Verbindungsöffnungen (5) zu Nachbarkammern und mit Drosseln versehbare Übertrittsöffnungen (14) ins Gehäuseinnere und zu einem als Ölsumpf dienenden unteren Ölsammelraum (12) vorgesehen sind.

2. Maschinengehäusemantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtkanten (8) in den Halterungsstegen (3) und die Kammerdeckel (7) für einen etwa bündigen Abschluß der Seitenkanten der Kammerdeckel (7) mit der Oberkante der Halterungsstege (3) eingerichtet sind.

3. Maschinengehäusemantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die außer den Halterungsstegen (3) vorgesehenen weiteren Kühlrippen (9) unmittelbar am Maschinengehäuse (1) selbst angebracht sind.

4. Maschinengehäusemantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die außer den Halterungsstegen (3) vorgesehenen weiteren Kühlrippen unmittelbar in den Kammerdeckeln (7) fest angebracht sind.

5. Maschinengehäusemantel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Wandfläche im Bereich der Kammern (4) zur ölbenetzten Seite gerichtete Beulverformungen aufweist.

6. Maschinengehäusemantel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (4) mehrheitlich gleiche Grundrisse aufweisen und den Gehäusemantel (1) außerhalb des Bereiches von Wellenein- oder -ausgängen, Rohrstutzen usw. gleichmäßig verteilt überdecken.

7. Maschinengehäusemantel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (4) kreisrunden Grundriß haben und im Winkel von 60° zueinander geneigter Mittenachsen gleichmäßig verteilt angeordnet sind.

8. Maschinengehäusemantel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen (9) als schlanke angegossene oder angeschweißte Bolzen hergestellt sind.