DE102004022863A1 - Getriebe und Baukasten von Getrieben - Google Patents

Abstract

Getriebe, umfassend einen Deckel und ein restliches Gehäuse, die dicht und lösbar verbindbar sind, wobei der Deckel eine Kühlvorrichtung umfasst.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Getriebe und einen Baukasten von Getrieben.
• Aus der DE 197 04 226 A1 ist ein Umrichtermotor bekannt, bei dem ein Gehäuseteil des Umrichters mit Kühlrippen und/oder Kühlfingern ausgestattet ist. Die elektronischen Leistungshalbleiter sind wärmeleitend mit dem Gehäuseteil verbunden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe weiterzubilden, wobei insbesondere die Temperatureinflüsse aufs Betriebsverhalten reduzierbar sind.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Getriebe nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
• Wesentliche Merkmale der Erfindung bei dem Getriebe sind, dass das Getriebe einen Deckel und ein restliches Gehäuse, die dicht und lösbar verbindbar sind, umfasst, wobei der Deckel eine Kühlvorrichtung umfasst.
• Von Vorteil ist dabei, dass eine verbesserte Kühlung, also Wärmeabfuhr aus dem Schmierstoff erreichbar ist. Somit weist das Getriebe ein höhere Leistungsdichte auf und ist in der Lage dauerhaft mehr Drehmoment durchzuleiten. Die zulässige Maximaltemperatur ist nicht mehr so leicht erreichbar wie bei einem vergleichbaren Getriebe nach Stand der Technik. Außerdem ist die Alterung des Schmierstoffes verringert. Denn bei niedrigeren Temperaturen altert dieser weniger. Auf diese Weise sind die Intervalle für Schmierstoffwechsel vergrößert und somit die Betriebskosten verringert.
• Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Deckel aus Aluminium, insbesondere ein Aluminium-Druckgussteil. Von Vorteil ist dabei, dass die Fertigung kostengünstig ist und der spezifische Wärmewiderstand gering ist.
• Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Kühlvorrichtung Kühlfinger und/oder Kühlrippen. Von Vorteil ist dabei, dass das Abführen von Schmierstoff-Wärme montagerichtungsunabhängig ist.
• Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kühlvorrichtung an ihrer Innenseite in Kontakt mit Schmierstoff des Getriebes und an ihrer Außenseite mit einem Kühlmedium, insbesondere Luft. Von Vorteil ist dabei, dass die Wärmedurchleitung direkt über den Deckel vorsehbar ist.
• Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Deckel einen Lüfter oder eine andere Vorrichtung zum Antreiben und/oder Bewegen des Kühlmediums. Von Vorteil ist dabei, dass die Kühlleistung auf diese Weise stark verbesserbar ist.
• Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Deckel einen Heizwiderstand. Von Vorteil ist dabei, dass bei tiefen Umgebungstemperaturen die Viskosität des Schmierstoffes erhöhbar ist und somit der Wirkungsgrad verbesserbar ist.
• Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Deckel zumindest einen Sensor zum Bestimmen einer Temperatur des Schmierstoffes. Von Vorteil ist dabei, dass eine Überwachung des Getriebes ermöglicht ist.
• Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Deckel zumindest einen Sensor zum Bestimmen einer Temperatur der Umgebung. Von Vorteil ist dabei, dass das Wärmemodell und somit auch die Regelung oder zumindest Beeinflussung der Schmierstofftemperatur verbesserbar ist.
• Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind Daten und/ Signale vom Deckel zu weiteren Vorrichtungen, insbesondere Feldbusteilnehmern, übertragbar. Von Vorteil ist dabei, dass eine Fernsteuerung und/oder Fernüberwachung ermöglicht ist.
• Wesentliche Merkmale der Erfindung bei dem Baukasten von Getrieben, sind, dass der Baukasten mindestens ein Getriebe mit zwei verschiedenen Deckel umfasst. Von Vorteil ist dabei, dass je nach Anlage, in welcher das Getriebe installiert ist, der Deckel in seiner verschiedenen Ausstattung schnell und einfach anpassbar und austauschbar ist. Damit ist auch bei wechselnden Anforderungen das Getriebe Anpassbar, ohne dass es auszutauschen ist. Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.

1

Kühlfinger

2

Deckel als Gehäuseteil des Getriebes

3

restliches Gehäuse des Getriebes

4

Abtriebswelle

5

Elektromotor

6

Lüfter

7

Anschlusskasten

8

Verbindungsschrauben

• Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
  In der 1 ist ein erfindungsgemäßes Getriebe in Draufsicht und Schnittansicht gezeichnet.
• Das Getriebe umfasst ein Gehäuseteil, das im Folgenden als Deckel 2 bezeichnet wird. Das restliche Gehäuse 3 ist vorzugsweise aus Guss, insbesondere Stahlguss, gefertigt. Die Abtriebswelle 4, Eintriebswelle und die je nach Stufenzahl des Getriebes vorgesehenen, im Getriebe angeordneten Zwischenwellen sind über Lager in diesem restlichen Gehäuse 3 gelagert. Über dieses restliche Gehäuse 3 sind also hohe mechanische Kräfte ableitbar, da Guss eine hohe mechanische Stabilität und geringe Verformbarkeit aufweist.
• Der Deckel 2 ist vorzugsweise derart an diesem restlichen Gehäuse 3 vorgesehen, dass er in Kontakt ist mit dem Schmierstoff, insbesondere Öl, des Getriebes. Also ist der spezifische Wärmeübergangswiderstand vom Schmierstoff zum Deckel 2 gering, insbesondere geringer als vom Schmierstoff zum restlichen Gehäuse 3. Der Deckel 2 ist vorzugsweise aus Aluminium ausgeführt. Alternativ ist auch ein anderes Material verwendbar, das eine hohe spezifische Wärmeleitfähigkeit hat.
• Der Deckel 2 weist eine Schnittstelle zum restlichen Getriebegehäuse 3 auf, die mittels einer Dichtung, beispielsweise vorteiligerweise ein Flachstanzteil aus Kunststoff oder Gummi, eine Flaschendichtung oder ein O-Ring, abdichtbar ist. Außerdem ist der Deckel mittels Verbindungsschrauben 8 lösbar verbindbar mit dem restlichen Gehäuse 3 des Getriebes.
• Die am restlichen Gehäuse 3 vorgesehene Ausnehmung, die zur Bildung der Schnittstelle zum Deckel 2 hin vorgesehen ist, ist derart ausgeführt, dass die mechanische Stabilität nicht wesentlich beeinflusst ist. Insbesondere wird der größte Teil der mechanischen Kraftflüsse nicht durch den Deckel 2 sondern durch das restliche Gehäuse 3 geleitet.
• Die Schnittstelle ist derart ausgeführt, dass die durch die verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Aluminium und Guss wärmebedingten Ausdehnungen innerhalb der Schnittstelle kompensierbar sind und/oder keine Undichtigkeiten auftreten.
• Der Anschlusskasten 7 ist derart ausführbar, dass nur Anschlussvorrichtungen für das Anschließen der Versorgungsleitungen des Elektromotors 5 vorgesehen sind. In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist aber auch eine elektronische Schaltung, wie beispielsweise Bremsgleichrichter, Motor-Sanftanlauf-Elektronik oder ein Umrichter zur Versorgung und/oder Steuerung des Elektromotors, im Anschlusskasten 7 vorsehbar.
• Der Elektromotor 5 ist mittels des Lüfters 6 kühlbar.
• Der geschilderte Deckel ist als erste Variante, also als erstes erfindungsgemäßes Beispiel, ohne Kühlfinger oder Kühlkörper ausgeführt sondern ist flach ausgeführt. Es wird somit kein besonderer Bauraum benötigt.
• In zweiter Variante weist der Deckel 2, wie in 1 gezeigt, zusätzlich eine Kühlvorrichtung auf. Die Kühlvorrichtung ist vorteiligerweise mit Kühlfingern 1 ausgeführt. Somit ist Wärme an das umgebende Kühlmedium ableitbar, beispielsweise Luft oder bei Spezialausführung Wasser.
• In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist der Deckel 2 auch zusätzlich oder ausschließlich mit Kühlrippen ausführbar.
• In dritter Variante weist der Deckel zusätzlich einen elektrisch betreibbaren Lüfter oder eine Pumpe auf, der ein Kühlmedium antreibt zum Durchströmen der Kühlvorrichtung.
• In vierter Variante weist der Deckel einen elektrischen Heizwiderstand auf. Somit ist die vom Heizwiderstand erzeugte Wärme wegen des geringen Wärmeübergangswiderstandes schnell und fast direkt in den Schmierstoff einbringbar. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Getriebe beim Starten oder auch Betreiben eine sehr niedrige Temperatur aufweist und die Viskosität daher noch unvorteiligerweise gering ist. Mittels des Einbringens der vom Heizwiderstand erzeugten Wärme ist die Viskosität erhöhbar und somit der Wirkungsgrad des Getriebes verbesserbar. Mittels des Heizwiderstandes ist eine Fernsteuerung der Temperatur des Getriebes ermöglicht.
• In fünfter Variante weist der Deckel eine elektronische Schaltung mit Sensor auf. Auf diese Weise ist eine Temperatur des Schmierstoffes bestimmbar. Abhängig von dieser Temperatur ist der Heizwiderstand einschaltbar oder ausschaltbar. Somit ist bei tiefen Umgebungs-Temperaturen die Viskosität erhöhbar und bei hohen Temperaturen die beim Eingriff der Verzahnungsteile und beim Betrieb der Lager erzeugte Wärme aus dem Schmierstoff über den Deckel abführbar. Mittels des Sensors ist also eine Fernüberwachung des Getriebes ermöglicht, wenn die Mess-Daten des Sensors über einen Kanal, beispielsweise ein Bussystem wie Feldbus oder dergleichen, übertragbar sind. Somit ist in Zusammenwirkung des Sensors und des Heizwiderstandes und der zugehörigen elektronischen Schaltungen mit Datenübertragung eine Regelung der Temperatur ermöglicht oder zumindest eine Beeinflussung.
• Der erfindungsgemäße Baukasten von Getrieben umfasst die genannten Varianten von Deckeln und das restliche Getriebe. Vorteilig ist bei der Bildung des Baukastens, dass je nach Anforderung der Anwendung ein Deckel auswählbar und einsetzbar ist. Beispielsweise wird in einem Antrieb, umfassend ein Getriebe, ein Deckel erster Variante eingesetzt. Dieser ist kostengünstig. Wenn dann später beim Betreiben vom Bediener festgestellt wird, dass die Wärmeabfuhr zu gering ist, ist der Deckel einfach und schnell gegen die etwas kostspieligeren Deckel der zweiten oder gar dritten Variante austauschbar. Wenn nun wiederum später – beispielsweise im Winter oder in Tiefkühlhäusern – festgestellt wird, dass beim Starten des Antriebs der Schmierstoff zu hochviskos ist und/oder daher beispielsweise das Startmoment zu gering ist, ist der Deckel vierter oder gar fünfter Variante einsetzbar. Somit ist das Getriebe schnell und einfach umrüstbar und optimierbar auf die Einsatzbedingungen.
• Der Deckel ist in sechster Variante auch mit einem der Temperatur der Umgebung zugeordneten Sensor vorsehbar. Somit ist ein noch verbessertes Wärmemodell berechenbar und die Beeinflussung der Temperatur des Schmierstoffes verbesserbar.
• Vorteilig ist auch, dass im Lager nur die kleineren Deckel in den genannten Varianten vorzuhalten sind und nicht das größere restliche Gehäuse des Getriebes.
• Insgesamt ist somit der Energieverbrauch des Antriebs verringerbar.
• Bei anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist das restliche Gehäuse des Getriebes nicht aus Stahlguss sondern aus Aluminium, insbesondere Aluminiumdruckguss, gefertigt. Um die genannten Vorteile der Erfindung dann zu erreichen, ist ein einfacher flacher Deckel dann nicht ausreichend sondern es muss ein Deckel mit Kühleinrichtung, also Kühlrippen oder Kühlfingern, verwendet werden, um die erwünschten Verbesserungen zu erzielen.

Claims (11)

1. Getriebe, umfassend einen Deckel und ein restliches Gehäuse, die dicht und lösbar verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel eine Kühlvorrichtung umfasst.
2. Getriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel aus Aluminium ist, insbesondere ein Aluminium-Druckgussteil.
3. Getriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung Kühlfinger, insbesondere zum montagerichtungsunabhängigen Abführen von Schmierstoff-Wärme, und/oder Kühlrippen umfasst.
4. Getriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung an ihrer Innenseite in Kontakt mit Schmierstoff des Getriebes ist und an ihrer Außenseite mit einem Kühlmedium, insbesondere Luft, in Kontakt ist.
5. Getriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel einen Lüfter oder eine andere Vorrichtung zum Antreiben und/oder Bewegen des Kühlmediums umfasst.
6. Getriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel einen Heizwiderstand umfasst.
7. Getriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel zumindest einen Sensor zum Bestimmen einer Temperatur des Schmierstoffes umfasst.
8. Getriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel zumindest einen Sensor zum Bestimmen einer Temperatur der Umgebung umfasst.
9. Getriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Daten und/ Signale vom Deckel zu weiteren Vorrichtungen, insbesondere Feldbusteilnehmern, übertragbar sind.
10. Baukasten von Getrieben, dadurch gekennzeichnet, dass der Baukasten mindestens ein Getriebe mit zwei verschiedenen Deckel umfasst.
11. Baukasten nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckel nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche ausgeführt sind.