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Die
Erfindung betrifft ein Wärmetauschmodul, eine Kühlpatrone,
ein Getriebe, eine Getriebebaureihe und ein Verfahren zur Überwachung
eines Getriebes.
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Aus
der
US 3 029 661 ist
ein Altzweck-Getriebe bekannt, bei dem eine Pumpe aus dem Ölsumpf über
eine Rohrleitung an der Außenwand Öl an einen
extern angebrachten Wärmetauscher pumpt zur Kühlung
des Öls. Das gekühlte Öl fließt über
ein weiteres Rohr zurück in den Ölsumpf.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schmierkreislauf in einer
Getriebebaureihe weiterzubilden, wobei die Variabilität
der Baureihe erhöht ist.
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Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe bei dem Wärmetauschmodul nach den in Anspruch
1, bei der Kühlpatrone nach den in Anspruch 21, bei dem
Getriebe nach den in Anspruch 29, bei der Getriebebaureihe nach
den in Anspruch 30 und bei dem Verfahren nach den in Anspruch 35,
37, 38 oder 39 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige
Merkmale der Erfindung eines Wärmetauschmoduls sind, dass
ein Grundkörper vorgesehen ist, die ein Gewinde aufweist
zum Einschrauben in eine Gehäuseöffnung eines
Getriebes und an der ein langgestrecktes Wärmetauschelement
befestigt ist, dessen räumliche Ausdehnung quer zu seiner Längsrichtung
durch den Durchmesser des Gewindes begrenzt ist. Von Vorteil ist
dabei, dass eine ein Wärmetauschmodul einfach montierbar
ist. Insbesondere sind Flansche mit Bohrlöchern für
Schrauben verzichtbar. Durch die Begrenzung der Ausdehnung quer
zur Längsrichtung des Wärmetauschmoduls ist ein
Einführen des Moduls durch die Öffnung vornehmbar.
Somit ist eine nachträgliche Montage beispielsweise eine
Kühlmoduls ermöglicht, wenn die Kühlleistung
eines Getriebes ohne Kühlung für eine bestimmte
Einsatzart nicht ausreicht.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein erster Temperatursensor
vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass mit der Zurüstung
eines kompakt ausgeführten Wärmetauschmoduls gleichzeitig
eine Temperaturüberwachungsfunktionalität bereitgestellt
wird. Hierdurch wird eine Ergänzung der Wärmetauschfunktionalität,
insbesondere in Form einer Regelbarkeit und/oder Überwachbarkeit
der Wärmetauschfunktionalität, bewirkt.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht zwischen dem Fühler
des ersten Temperatursensors und dem langgestreckten Wärmetauschelement
ein höherer Wärmeübergangswiderstand
als zwischen dem Fühler und einem Bereich des Innenraums
des Getriebegehäuses in eingeschraubter Position. Der erhöhte
Wärmeübergangswiderstand ist vorzugsweise durch
eine Wärmesperre bewirkt. Eine solche Wärmesperre
ist vorzugsweise dadurch ausgebildet, dass der Temperatursensor
in einem Bereich gehalten wird, der von den kühlenden und/oder
wärmenden Elementen des Wärmetauschmoduls beabstandet
ist, wobei das Halten des Temperatursensors durch ein schlecht wärmeleitendes
Material, die Wärmesperre, bewirkt ist. Somit ist vorteilhaft
die Temperatur des Ölsumpfs bestimmbar, ohne dass kühlere oder
wärmere Bereiche des Wärmetauschmoduls diese Bestimmung
störend beeinflussen und/oder verfälschen. Die
Temperaturfunktionalität ist somit vorteilhaft in elektronischen
Regelkreisen einsetzbar, in denen die Temperatur des Ölsumpfs
berücksichtigt wird.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein zweiter Temperatursensor
vorgesehen, wobei zwischen dem Fühler des zweiten Temperatursensors und
dem langgestreckten Wärmetauschelement ein höherer
Wärmeübergangswiderstand besteht als zwischen
dem Fühler und einem Bereich des Umgebungsraums des Getriebegehäuses
in eingeschraubter Position. Somit ist vorteilhaft die Temperatur
der Umgebung bestimmbar, ohne dass kühlere oder wärmere
Bereiche des Wärmetauschmoduls diese Bestimmung störend
beeinflussen und/oder verfälschen. Die Temperaturfunktionalität
ist somit vorteilhaft in Regelkreisen einsetzbar, in welche die
Temperatur der Umgebung eingeht. Die Temperatur der Umgebung ist
vorteilhaft mit der Temperatur des Ölsumpfs verknüpft,
wodurch ein verbessertes Abbild des Getriebes als Modell zur Temperaturüberwachung
verwendbar ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der zweite Temperatursensor
in einem Sackloch vorgesehen, wobei zwischen Sensor und Gehäuse
eine Wärmesperre vorgesehen ist. Vorzugsweise ist in das
Sackloch eine thermisch isolierende Masse eingebracht, durch die
der zweite Temperatursensor gehalten ist, wobei der Messfühler
des zweiten Temperatursensor mit der Umgebung wärmeleitend
verbunden ist. Somit ist eine einfach herstellbare Vorrichtung zur
Bestimmung der Temperatur der Umgebung bereitgestellt. Der Temperatursensor
ragt vorzugsweise zumindest mit seinem Messfühler aus der
thermisch isolierenden Masse heraus und/oder ist mit einer vorzugsweise
metallischen Kontaktfläche wärmeleitend verbunden,
die an der Außenfläche der Masse angeordnet ist.
Somit ist der Temperatursensor thermisch isoliert von den sonstigen
metallischen Bauteilen des Wärmetauschmoduls angeordnet,
die aufgrund des thermischen Kontakts mit dem Wärmetauschmittel
auf einer von der Umgebungstemperatur verschiedenen Temperatur gebracht
sind. Vorteilhaft ist das Sackloch derart mit einem thermischen Isolator
befüllt, dass selbst eine Wärmestrahlung zwischen
Temperatursensor und metallischen Bauteilen des Moduls unterbrochen
ist. Somit sind störende Einflüsse auf die Bestimmung
der Umgebungstemperatur vermindert.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein dritter Temperatursensor
vorgesehen, der die Temperatur einer in das Wärmetauschmodul
einströmenden Flüssigkeit erfasst. Von Vorteil
ist dabei, dass die Temperatur des Wärmetauschmittels,
also der Kühlflüssigkeit oder der Heizflüssigkeit,
erfassbar ist für eine Berücksichtigung in einem
modellhaften Abbild des Getriebes. Somit ist einer Temperaturüberwachung
und/oder eine Temperatursteuerung und/oder eine Temperaturregelung
verbessert durchführbar.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein vierter Temperatursensor
vorgesehen, der die Temperatur einer aus dem Wärmetauschmodul
ausströmenden Flüssigkeit erfasst. Von Vorteil
ist dabei, dass sogar die Temperaturdifferenz, die sich im Wärmetauschmittel
bei Durchströmen des Wärmetauschers einstellt,
erfassbar ist. Somit ist insbesondere die momentane Kühlleistung
beziehungsweise Heizleistung eines Wärmetauschmoduls bestimmbar,
und es ist beispielsweise der Wärmeübergang vom
Wärmetauschmodul an den Ölsumpf oder umgekehrt
berechenbar. Somit ist ein Zusetzen der Wärmetauschlamellen
und/oder Wärmetauschschlingen, die an einem Wärmetauschmodul
ausgebildet sind, detektierbar.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Temperatursensor
im Bereich der Spitze des Stabes angeordnet. Von Vorteil ist dabei,
dass der Stab eine Doppelfunktion ausfüllt. Zum einen stabilisiert
er die Wärmetauschelemente insbesondere gegen seitliche
Verwindungen, zum anderen nimmt er einen Temperatursensor auf, der,
aufgrund der länglichen Ausführung des Stabes
und der punktuellen Verbindung mit dem Wärmetauschelement
durch Distanzbleche, thermisch gut gegen das Temperaturniveau des
Wärmetauschelement abgeschirmt ist. Ein länglicher
Abschnitt des Stabes zwischen Sensor und Distanzblech stellt somit
eine Wärmesperre dar. Vorteilhaft ist der Stab zumindest
in diesem Bereich mit einem thermisch isolierenden Material ausgefüllt, wodurch
der Wärmesperren-Effekt verstärkt ist. Bei einer
Weiterbildung ist der Stab in einem weiteren Bereich, in welchem
auch der Sensor angeordnet ist, aus gut wärmeleitendem
Material ausgeführt und/oder mit einer gut wärmeleitenden
Paste ausgefüllt oder ausgegossen, um eine thermisch gut
leitende Anbindung an den Ölsumpf herzustellen.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Wärmetauschelement
mehrere bügelförmige Rohre, die mit beiden Enden
in jeweils einer Bohrung in dem Grundkörper befestigt sind.
Von Vorteil ist dabei, dass eine einfach fertigbare Ausführungsform
bereitgestellt ist. Die Bügel weisen vorzugsweise einen
langgestreckten geraden Abschnitt und einen bogenförmigen
Abschluss oder Umkehrabschnitt auf. Die Ausdehnung des sich quer
zur Längsrichtung des Moduls erstreckenden bogenförmigen
Abschnitts ist klein gegenüber der Erstreckung in Längsrichtung.
Hierdurch ist ein Wärmetauschmodul bereitgestellt, dass
durch eine relativ enge Öffnung einführbar ist,
und das in den Ölsumpf des Getriebes weit hineinragt und
dieses kühlt und/oder erwärmt. Vorzugsweise beträgt
die Länge des hineinragenden Anteils mindestens das Fünffache
oder sogar mindestens das Siebenfache des Durchmessers der Öffnung.
Hierdurch wird ein großer Bereich des Ölsumpfs
thermisch gut an das Wärmetauschmodul gekoppelt, und die Öffnung
ist mit geringem Durchmesser ausführbar.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die bügelförmigen
Rohre in dem Grundkörper durch Einrollen befestigt. Von
Vorteil ist dabei, dass ein einfaches Herstellungsverfahren einsetzbar
ist. Insbesondere ist das Wärmetauschmodul aus bügelförmigen
Rohren und einem Grundkörper so aufgebaut, dass die eingesteckten
bügelförmigen Rohre von außen zugänglich
sind. Somit können die Rohre in ihren Endbereichen jeweils
von innen aufgeweitet werden, wodurch ein Kraftschluss zwischen
Rohr und Bohrungswand hergestellt ist. Eine stoffschlüssige
Verbindungstechnik wie Schweißen oder Löten ist
somit vermeidbar. Hierdurch sind die Herstellungskosten reduziert.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die bügelförmigen
Rohre im Ölsumpf des Getriebes angeordnet. Von Vorteil
ist dabei, dass zusätzliche Vorrichtungen wie Wärmetauschzylinder
im Ölkreislauf verzichtbar sind.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung spannt jedes bügelförmige
Rohr eine Ebene auf, wobei sich mindestens zwei Ebenen transversal
schneiden. Somit ist der in etwa zylinderförmige Raumbereich
im Ölsumpf, der durch die Erfordernis einer Einschiebbarkeit
des Moduls definiert ist, ausfüllbar durch rohrförmige
Wärmetauschelemente, die einen vorteilhaft großen
Abstand zueinander aufweisen. Insbesondere ist hierdurch ein Zusetzen
der Zwischenräume zwischen den Rohren mit Öl niedriger
Viskosität, wie es bei Kühlbetrieb auftritt, vermeidbar.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Fußteil ausgebildet,
das den Grundkörper und einen Anschlussdeckel mit Anschlusselementen
für einen Wärmetauschkreislauf umfasst, wobei
durch Grundkörper und Anschlussdeckel zwei Kammern gebildet werden,
in die je ein Anschlusselement mündet, wobei jedes bügelförmige
Rohr mit einem Ende an eine Kammer und mit dem anderen Ende an die
jeweils andere Kammer zur Bildung des Wärmetauschkreislaufs
angeschlossen ist. Jede Kammer bildet somit einen Verteiler von
dem einen jeweiligen Anschlusselement auf die vielen jeweils angeschlossenen
Rohre des Wärmetauschelements.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die bügelförmigen
Rohre, der Befestigungsbereich der Rohre im Grundkörper,
die Kammern im Grundkörper und der Anschlussdeckel in axialer
Richtung hintereinander angeordnet. Axial meint hierbei die Richtung
der größten Ausdehnung des Wärmetauschmoduls,
also die Richtung, entlang derer die geraden Abschnitte der bügelförmigen
Rohre in etwa ausgerichtet sind. Die Anordnung hat den Vorteil, dass
quer zur axialen Richtung ein kompaktes Baumaß für
das Wärmetauschmodul erreicht ist, so dass das Wärmetauschmodul
selbst bei beengten Platzverhältnissen an der Außenseite
des Gehäuses in Umgebung der Öffnung in die Öffnung
einschiebbar ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Kammern in axialer Richtung
derart verlängert, dass seitlich Platz ist für
sich in radialer Richtung öffnende Anschlusselemente. Somit
ist eine Führung der Anschlussleitungen des Wärmetauschkreislaufs parallel
zur Gehäusewand ausführbar, und der Wärmetauschkreislauf
ist geschützt vor unbeabsichtigter Beschädigung.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die bügelförmigen
Rohre durch mindestens ein Distanzblech mit Löchern gesteckt,
dessen Lochmuster identisch ist zu dem Bohrmuster in dem Grundkörper und
dessen Außendurchmesser begrenzt ist durch den Durchmesser
des Gewindes. Von Vorteil ist dabei, dass das Modul somit eine erhöhte
Steifigkeit gegen Querbeanspruchung aufweist, und dass die Einhaltung
eines konstanten Abstandes zwischen den Rohren sichergestellt ist.
Insbesondere ist ein Mindestabstand zwischen den Rohren gewährleistet,
so dass das Öl in den Zwischenräumen zirkulieren
oder strömen kann. Vorzugsweise sind mehrere, identisch ausgebildete
Distanzbleche in gleichen Abständen zueinander angeordnet,
wodurch die Seitenstabilität weiter erhöht ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Schnittstelle an dem
Grundkörper ausgebildet zum formschlüssigen Verbinden
mit einem Montagewerkzeug. Von Vorteil ist dabei, dass weiter Verbindungsmittel
wie Flansche mit Schrauben verzichtbar sind. Das Getriebegehäuse
weist eine Öffnung auf, in die das Wärmetauschmodul
einschraubbar ist. Die vorgesehene Schnittstelle ermöglicht
das Ansetzen eines Montagewerkzeugs, um die zu Dichtung zwischen
Modul und Gehäusewand nötige Anpresskraft aufzubringen.
Somit ist das Wärmetauschmodul einfach unterhalb der Linie
des Ölfüllstandes einsetzbar und ragt mithin in
den Ölsumpf.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an dem Grundkörper
an der Außenseite ein Außensechskant als Schlüsselansatz
ausgebildet. Von Vorteil ist dabei, dass zur Montage ein Standardwerkzeug,
ein Maulschlüssel, verwendbar ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung umschließt der Außensechskant
zumindest einen Teilbereich der Kammern radial und/oder begrenzt
diesen, wobei die Kanten des Außensechskants den Außensechskant
radial überragen. Von Vorteil ist dabei, dass der Außensechskant
zwei Funktionen vereint, zum einen die Ansatzmöglichkeit
für ein Montagewerkzeug und zum anderen die Ausbildung
eines stabilisierenden, ringförmigen Gehäuseteils
am Grundkörper. Die überstehenden Kanten des Außensechskants
bilden hierbei axial verlaufende Verdickungen des ringförmigen
Gehäuseteils, die eine zusätzliche Verwindungssteifigkeit
des Grundkörpers herstellen. Durch die Verlegung der Kammern
in den vom Außensechskant umschlossenen Bereich wird vorteilhaft
eine Verkürzung der Gesamtbaulänge des Wärmetauschmoduls
erreicht. Der ringförmige Gehäuseteil bietet überdies
Platz zur Aufnahme von längs zu seiner Wand axial verlaufenden
Bohrlöchern für Befestigungsschrauben des Anschlussdeckels, insbesondere
im Bereich der Verdickungen an seinen Kanten.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an dem Grundkörper
ein Stab befestigt, der durch das Distanzblech gesteckt ist und
der das Wärmetauschelement in Längsrichtung überragt.
Von Vorteil ist dabei, dass das Wärmetauschelement stabilisiert
ist gegen Querbeanspruchung und geschützt gegen Stoß in
Längsrichtung. Somit ist ein Einführen des Wärmetauschmoduls
sicher und fehlerfrei ausführbar. Der Stab ist vorteilhaft
für die Befestigung von Distanzblechen verwendbar, wodurch
die Steifigkeit nochmals erhöht ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die bügelförmigen
Rohre im Wärmetauschkreislauf parallelgeschaltet. Von Vorteil
ist dabei, dass das Wärmetauschmodul einen geringen Strömungswiderstand
im Wärmetauschkreislauf aufweist, wodurch die Kreislaufpumpe
entlastet ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung weist ein bügelförmiges
Rohr im Inneren einen Heizdraht auf. Von Vorteil ist dabei, dass
das Modul als Kühlmodul und als Heizmodul betreibbar ist,
wobei das Kühlen über ein strömendes
Kühlmittel und das Heizen elektrisch erfolgt. Somit ist
bei einem Getriebe, dass in einer kalten Umgebung in Betrieb genommen werden
soll, zunächst das Öl erwärmbar bis zum
Erreichen einer Mindestviskosität und anschließend
im Dauerbetrieb kühlbar.
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Wichtige
Merkmale der Erfindung einer Kühlpatrone sind, dass ein
Kühlelement aus entlang einer Längsachse parallel
geführten Rohren gebildet ist, die an ihrem einen Ende
jeweils paarweise durch ein bogenförmiges Rohrstück
verbunden sind und an ihrem anderen Ende jeweils in eine Bohrung
eines Grundkörpers eingesteckt sind, wobei bogenförmige Rohrstücke
in Ebenen verlaufen, die sich zumindest teilweise paarweise kreuzen,
und wobei der Grundkörper einen zylindrischen Abschnitt
aufweist, dessen Achse durch die Längsachse gegeben ist,
und wobei der Grundkörper einen sechskantigen Schlüsselansatz-Abschnitt
aufweist, der sich an den zylindrischen Abschnitt anschließt
und wobei sich an den zylindrischen Abschnitt ein Anschlussdeckel
anschließt, der zwei parallel zu der Längsachse
ausgerichtete Anschlussstutzen aufweist, die in den Anschlussdeckel
eingeschraubt sind, und wobei der Anschlussdeckel mit dem Grundkörper
zwei Kammern umschließt, die jeweils mit einem Anschlussstutzen verbunden
sind und wobei mit jeder Kammer jeweils die Hälfte der
Rohre verbunden ist, und wobei kreisförmige Distanzbleche
vorgesehen ist, durch die jeweils alle Rohre gesteckt sind, und
wobei ein Stab in dem Grundkörper befestigt ist, der durch
alle Distanzbleche gesteckt ist und die Rohre in Richtung der Längsachse überragt.
Hierdurch ist vorteilhaft ein erfindungsgemäßes
Wärmetauschmodul bereitgestellt, mit dem ein Ölkreislauf
eines Getriebes kühlbar ist. Die Kühlpatrone ist
insbesondere durch ihre Merkmale so ausgebildet, dass sie in eine Öffnung
des Getriebes nachträglich, d. h. nach der kompletten Montage,
einschiebbar ist und in dieser Öffnung ohne zusätzliche
Mittel durch Einschrauben dichtend befestigbar ist. Die Öffnung
liegt vorzugsweise unterhalb der Linie des Ölfüllstandes
im Getriebe. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Kühlpatrone
in den Ölsumpf hineinragt. Vorzugsweise erstreckt sich
die Kühlpatrone unterhalb der Zahnräder über
die Länge der Gehäusewanne, mindestens über
eine Bereich von zwei oder mehr Stufen.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein erster Temperatursensor
vorgesehen. Somit ist die Temperatur des Schmieröls überwachbar.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Temperatursensor
im Bereich der Spitze des Stabes angeordnet. Bei einer vorteilhaften
Ausgestaltung besteht zwischen dem Fühler des ersten Temperatursensors
und dem langgestreckten Wärmetauschelement ein höherer
Wärmeübergangswiderstand als zwischen dem Fühler
und einem Bereich des Innenraums, insbesondere einem Bereich in
räumlicher Nähe zur Kühlpatrone, des
Getriebegehäuses in eingeschraubter Position. Die räumliche Trennung
wirkt thermisch als Wärmesperre. Von Vorteil ist dabei,
dass der Temperatursensor räumlich entfernt von demjenigen
Bereich angeordnet ist, in dem die Kühlung erfolgt. Somit
ist die Temperatur des Ölsumpfs durch Mittel der Kühlpatrone
bestimmbar, wobei der verfälschende Einfluss der Kühlung
vermindert ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein zweiter Temperatursensor
vorgesehen, wobei zwischen dem Fühler des zweiten Temperatursensors und
dem langgestreckten Wärmetauschelement ein höherer
Wärmeübergangswiderstand besteht als zwischen
dem Fühler und einem Bereich des Umgebungsraums des Getriebegehäuses,
insbesondere einem oberflächennahen Bereich, in eingeschraubter Position.
Der höhere Wärmeübergangswiderstand ist vorteilhaft
durch eine Wärmesperre herstellbar. Von Vorteil ist dabei,
dass die Umgebungstemperatur an der Kühlpatrone erfassbar
ist, wobei der verfälschende Einfluss der gekühlten
Kühlpatrone minimiert ist. Somit sind komplexere thermische
Modellierungen des Getriebes einsetzbar und mit Messdaten versorgbar.
Alternativ sind die Wärmeübergangswiderstände
zwischen gekühlten Bereichen der Kühlpatrone und
Umgebungstemperatur-Sensor im Modell erfasst und es sind entsprechende
Korrekturwerte berücksichtigt.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der zweite Temperatursensor in
eine thermisch isolierende Masse eingebracht ist, die ein Sackloch
an der Außenseite des Wärmetauschmoduls ausfüllt,
wobei ein Messfühler des zweiten Temperatursensors an der
Oberfläche der thermisch isolierenden Masse wärmeleitend
mit der Umgebung verbunden ist. Somit ist eine robuste und einfach
herstellbare Anordnung angegeben, mit der die Umgebungstemperatur erfassbar
ist. Durch das Sackloch ist der Sensor gleichzeitig gegen mechanische
Beanspruchung geschützt.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein dritter Temperatursensor
vorgesehen, der die Temperatur einer in das Wärmetauschmodul
einströmenden Flüssigkeit erfasst. Bei einer vorteilhaften
Ausgestaltung ist ein vierter Temperatursensor vorgesehen, der die
Temperatur einer aus dem Wärmetauschmodul ausströmenden
Flüssigkeit erfasst. Von Vorteil ist dabei, dass die Kühlleistung überwachbar
ist.
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Wichtige
Merkmale der Erfindung eines Getriebes sind, dass in einem Gehäuseteil
mindestens eine Öffnung vorgesehen ist, in die ein Wärmetauschmodul,
insbesondere nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
von außen eingeführt und eingeschraubt ist. Somit
ist vorteilhaft eine Getriebe mit einem Wärmetauschmodul,
beispielsweise einer Kühlpatrone oder einem kombinierten
Kühl- und Heizmodul, nachträglich ausrüstbar.
Externe Ölleitungen vom Getriebekreislauf zu einem Wärmetauscher
sind verzichtbar.
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Wichtige
Merkmale der Erfindung einer Getriebebaureihe sind, dass zur Bildung
einer ersten Variante eines Getriebes in einer Öffnung
eines Gehäuseteils eine Heizpatrone eingeschraubt ist,
die elektrisch betreibbar ist, und zur Bildung einer zweiten Variante
eines Getriebes in der Öffnung eine Kühlpatrone
eingeschraubt ist, die an einen Kühlkreislauf anschließbar
ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Zahl der Öffnungen,
die ein Grundkörper für die Gehäuse einer
Getriebebaureihe zur Realisierung aller Varianten aufweisen muss,
möglichst gering ist. Insbesondere ist die Öffnung
für die Heizpatrone alternativ für eine Kühlpatrone
nutzbar. Somit sind Fertigungsschritte einsparbar.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung sind Varianten mit Kühlpatronen
unterschiedlicher Länge, die in Gehäusen mit gleichen
Abmessungen angeordnet sind, umfasst. Somit ist die Varianz der
Getriebebaureihe erhöht, denn eine Kühlpatrone
ist aus einem bereitgestellten Satz mit unterschiedlichen Längen
aber gleichem Schraubgewinde je nach Platzbedarf und Kühlleistungsanforderungen
auswählbar. Insbesondere variiert der verfügbare
Platz je nach eingesetzten Zahnrädern, insbesondere deren Durchmesser
und insbesondere auf der abtreibenden Welle.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zur Bildung einer dritten
Variante in der Öffnung eine Kühlpatrone angeordnet
und in einer weiteren Öffnung des Gehäuseteils
eine weitere Kühlpatrone. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung
umfasst die Baureihe Varianten mit Kühlpatronen unterschiedlicher
Länge. Somit ist die Kühlleistung in Schritten
steigerbar.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zur Bildung einer dritten
Variante in der Öffnung eine Kühlpatrone angeordnet
und in einer weiteren Öffnung des Gehäuseteils
eine elektrisch betriebene Heizpatrone. Somit ist vorteilhaft eine
Variante mit Heizmodul und Kühlmodul bildbar. Eine solche
Variante ist beispielsweise in Kühlhäusern einsetzbar,
in denen beim Anlaufen das Öl erwärmt werden muss, im
Dauerbetrieb dagegen gekühlt. Auch in Umgebungen mit großen
Temperaturschwankungen ist eine solche Variante vorteilhaft einsetzbar.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kühlpatrone als
erfindungsgemäßes Wärmetauschelement
ausgebildet.
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Wichtige
Merkmale der Erfindung eines Verfahrens zur Überwachung
eines Getriebes sind, dass die Temperatur des Schmieröls
im Getriebe ermittelt wird und bei Über- oder Unterschreiten
eine Warnung und/oder eine Aktion ausgelöst wird oder die
Drehzahl des Getriebes verringert oder nullgesetzt wird. Somit ist
ein Verfahren bereitgestellt zur Verhinderung einer thermischen Überlastung
eines Getriebes, das vorteilhaft mit einem erfindungsgemäßen
Wärmetauschmoduls ausführbar ist. Eine Überhitzung des
Schmieröls ist vermeidbar, die eine zu hohe Viskosität
des Schmieröls und damit eine Schädigung der Verzahnungen
zur Folge hätte. Alternativ ist vorteilhaft ein Verfahren
ausführbar, mit dem die Viskosität eines Schmieröls über
einem kritischen Wertes gehalten wird, beispielsweise durch zusätzliches
Heizen mit dem Wärmetauschmodul.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Temperatur des Schmieröls
im Getriebe in regelmäßigen Zeitabständen
ermittelt und es wird zu jeder ermittelten Temperatur ein Schädigungsfaktor
ermittelt und es werden die Schädigungsfaktoren zu einer Gesamtschädigung
addiert, und es wird bei Überschreiten eines vorgegebenen
kritischen Wertes durch die Gesamtschädigung eine Aktion
ausgelöst. Die Schädigungsfaktoren geben an, wie
schnell das Schmieröl altert bei der ermittelten Temperatur.
Die Gesamtschädigung entspricht somit der Ölalterung. Von
Vorteil ist bei dem Verfahren, dass eine Überwachung auf
Schmierölwechsel vornehmbar ist, das vorzugsweise in ein
Wärmetauschmodul integrierbar ist. Denn ein Temperatursensor
und ein Chip mit der Berechnungsroutine für den Schädigungsfaktor
sowie einem Zähler und Ausgabemitteln sind in ein kompaktes
Wärmetauschmodul integrierbar.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung wird als eine erste Temperatur
die Temperatur des Schmieröls im Getriebe in regelmäßigen
Zeitabständen ermittelt und als eine zweite Temperatur
die Temperatur der Umgebung des Getriebes, wobei die Kühlleistung einer
Schmierölkühlvorrichtung geregelt wird in Abhängigkeit
von der ersten und der zweiten Temperatur. Von Vorteil ist dabei,
dass die Kühlung des Getriebes über seine Gehäuseoberfläche
mittels eines Modells berücksichtigbar ist. Somit kann
der Kühlkreislauf besser auf den tatsächlichen
Kühlleistungsbedarf zugeschnitten werden, und es kann Energie zum
Betrieb des Kühlkreislaufs eingespart werden.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung wird als eine erste Temperatur
die Temperatur des Schmieröls im Getriebe in regelmäßigen
Zeitabständen ermittelt und als eine zweite Temperatur
die Temperatur der Umgebung des Getriebes, wobei eine Leistungsreserve,
insbesondere für konstante Dauerbelastung, aus der ersten
und der zweiten Temperatur bestimmt wird und angezeigt wird. Von
Vorteil ist dabei, dass ein Regelkreis und/oder ein Bediener zukünftige,
voraussichtliche oder geplante Belastungen des Getriebes anpassen
kann an eine bestehende Belastung. Somit ist ein gegebenes Getriebe über
einen größeren Leistungsbereich einsetzbar, indem
eine zur Sicherheit vorgesehene Überdimensionierung des
Getriebes auch in einem veränderten Einsatz mit erhöhter
thermischer Belastung nutzbar ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung wird als eine erste Temperatur
die Temperatur des Schmieröls im Getriebe in regelmäßigen
Zeitabständen ermittelt, als eine zweite Temperatur die
Temperatur einer in eine Schmierölkühlvorrichtung
einströmenden Kühlflüssigkeit und als
eine dritte Temperatur die Temperatur der aus die Schmierölkühlvorrichtung ausströmenden
Kühlflüssigkeit und es wird aus der ersten, der
zweiten und der dritten Temperatur die momentane Kühlleistung
der Schmierölkühlvorrichtung ermittelt. Von Vorteil
ist dabei, dass ein Verfahren bereitgestellt wird, mit dem ein Zusetzen
des Kühlelements, beispielsweise der Kühlschlangen und/oder
der Kühllamellen, durch Festfrieren des Schmieröls
an den kalten Rohren erkennbar ist. Insbesondere ist durch das Verfahren
eine an der Kühlpatrone vorhandenen Hilfsheizung zuschaltbar,
um das festgefrorene Schmieröl aufzutauen.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung wird mindestens eine der Temperaturen
mit einem Temperatursensor ermittelt, der an einer erfindungsgemäßen
Kühlpatrone und/oder an einem erfindungsgemäßen
Wärmetauschmodul ausgebildet ist. Von Vorteil ist dabei,
dass mit dem Nachrüsten eines erfindungsgemäßen
Wärmetauschmoduls eine weitere Funktionalität,
nämlich eines der erfindungsgemäßen Verfahrens
verfügbar ist.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung
ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt.
Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten
von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder
Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus
der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand
der Technik stellenden Aufgabe.
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- 1
- Getriebe
- 2
- Ölsumpf
- 3
- Gehäuse
- 4
- Fußteil
- 5
- Wärmetauschelement
- 20
- Öffnung
- 21
- Öffnung
- 22
- Kühlpatrone
- 23
- Ölablassschraube
- 30
- Grundkörper
- 31
- Anschlussdeckel
- 32
- Anschlussstutzen
- 33
- Befestigungsbereich
- 34
- Kammer
- 35
- Kammer
- 36
- Trennwand
- 37
- Bohrung
- 38
- Bohrung
- 39
- Rohr
- 40
- Rohrbogen
- 41
- Rohr
- 42
- Rohrbogen
- 43
- Rohr
- 44
- Rohrbogen
- 45
- Distanzblech
- 46
- Schlüsselansatz
- 47
- Gewinde
- 48
- Schraube
- 49
- Stab
- 50
- Dichtmittel
- 51
- Bohrung
- 52
- Bohrung
- 53
- Sackloch
- 54
- Sensor
- 55
- Stecker
- 56
- Sensor
- 57
- Rückplatte
- 58
- Sensorspitze
- 60
- Gehäuse
- 61
- Ölsumpf
- 62
- Luft
- 63
- Kühlpatrone
- 64
- Zahnräder
- A,
B, C, D, E
- Temperaturmesspunkte
-
Die
Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
-
Es
zeigt:
-
1 ein
teilweise aufgeschnittenes Getriebe mit montiertem Wärmetauschmodul,
-
2 eine
weitere Ansicht des Getriebes aus 1,
-
3 ein
erfindungsgemäßes Wärmetauschmodul,
-
4 den
Fußteil des Wärmetauschmoduls nach 3,
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5 eine
weitere Ansicht des Fußteils nach 4.
-
1 zeigt
ein Getriebe 1 mit einem Gehäuse 3, das
im unteren Bereich eine Wanne ausbildet, in der ein Ölsumpf 2 vorhanden
ist. Eine Kühlpatrone umfasst ein Fußteil 4,
das in eine Öffnung des Gehäuses eingeschraubt
ist, und ein Wärmetauschelement 5 zum Kühlen
des Ölsumpfes. Das Wärmetauschelement erstreckt
sich unterhalb der Zahnräder über fast die gesamte
Länge der Gehäusewanne, mindestens über
eine Bereich von zwei Stufen. Je nach Durchmesser der vorgesehenen
Zahnräder, insbesondere der abtreibenden Welle auf der
rechten Seite und/oder der Ausstattung mit einer seitlich austretenden
Kegelradstufe, sind Kühlpatronen unterschiedlicher Länge
in eine einheitliche Öffnung einschraubbar. Die jeweiligen
Kühlleistungen der so gebildeten Kühlpatronen-Varianten
unterscheiden sich entsprechend der jeweiligen Länge, der
jeweiligen Anzahl und Stärke der Rohre und des Durchmessers des überdeckten
Bereichs im Ölsumpf 2 sowie weiterer Faktoren.
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2 zeigt
das Getriebe 1 mit einem Gehäuse 3, in
dessen unteren Bereich eine Wanne mit einer ersten Öffnung 20 und
einer zweiten Öffnung 21 ausgebildet ist. In die Öffnungen 20 und 21 ist
jeweils eine Kühlpatrone 22 eingeschraubt. Alternativ
ist in eine der Öffnungen eine Kühlpatrone 22 eingeschraubt
und in die zweite eine Heizpatrone, beispielsweise eine elektrische
Heizpatrone nach der Art eines Tauchsieders. Alternativ ist eine
oder beide Öffnungen mit einem Verschlussdeckel verschlossen.
Die Wanne des Gehäuses 3 ist weiter mit einer Ölablassschraube 23 versehen.
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Das
Gehäuse 3 weist an der Oberkante einen Sensor 56 auf,
der die Umgebungstemperatur erfasst. Der Sensor 56 ist
als temperaturabhängiger Widerstand mit bekannter Temperaturkennlinie
ausgebildet, beispielsweise als Pt100 oder Pt1000. Der Sensor 56 ist
an einer Stelle des Gehäuses angebracht, die im Betrieb
des Getriebes möglichst genau die Umgebungstemperatur wiedergibt.
Insbesondere ist der Sensor 56 weit entfernt vom Ölsumpf
angeordnet und mit einer Isolationsschicht, die eine Wärmesperre
darstellt, thermisch vom Gehäuse 3 entkoppelt.
Der Sensor 56 ist zur Bildung der Wärmesperre auf
ein thermisch isolierendes, flaches Material aufgeklebt, das wiederum
auf das Gehäuse 3 aufgeklebt ist.
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3 zeigt
eine Schnittdarstellung einer Kühlpatrone. Die Kühlpatrone
umfasst ein Fußteil 4 und ein Wärmetauschelement 5.
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Das
Fußteil 4 umfasst einen Grundkörper 30, in
die Bohrungen 37 und 38 eingebracht sind. In diese
Bohrungen 37 und 38 sind Rohre 39, 41 und 43 gesteckt,
die sich in einer Längsrichtung parallel erstrecken und
die an ihrem anderen Ende durch jeweils einen Rohrbogen 40, 42, 44 paarweise
verbunden sind. Somit sind beispielsweise die Rohre 39 miteinander
zu einem durchgängigen, bügelförmigen Rohr
mit 180° Umlenkung verbunden.
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Die
Rohrbögen 40 und 42 spannen jeweils eine
Ebene auf, die sich entlang einer Linie schneiden, die in Längsrichtung
verläuft. Der Rohrbogen 44 spannt eine Ebene auf,
die sich zumindest mit der Ebene des Rohrbogens 42 entlang
einer Linie schneidet, die in Längsrichtung verläuft.
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Auf
die Rohre 39, 41, 43 sind vier Distanzbleche 45 geschoben.
Diese Distanzbleche 45 weisen zur Aufnahme der Rohre 39, 41, 43 Löcher
auf, wobei das Lochmuster in jedem Distanzblech 45 identisch ist
zu dem Bohrmuster der Bohrungen 37, 38 in dem Grundkörper 30.
Somit ist sichergestellt, dass die Rohre 39, 41, 43 entlang
der Längsrichtung untereinander einen konstanten Abstand
aufweisen. Gleichzeitig ist durch die Distanzbleche 45 eine
erhöhte Steifigkeit quer zur Längsrichtung erreicht.
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Auf
der von den Rohren 39, 41, 43 abgewandten
Seite ist ein Anschlussdeckel 31 angeordnet. Der Anschlussdeckel 31 bildet
mit dem Grundkörper 30 eine erste Kammer 34 und
eine zweite Kammer 35 aus, die durch eine Trennwand 36 abgeteilt
werden.
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Die
Rohre 39, 41 und 43 münden in
Kammern 34 und 35. Dabei mündet jeweils
ein Rohr in die erste Kammer 34 und das über den
jeweiligen Rohrbogen verbundene andere Rohr in die zweite Kammer 35.
Somit sind parallelgeschaltete Rohrschleifen in Form von bügelförmigen
Rohren gebildet, beispielsweise durch die Rohre 39 und
den Rohrbogen 40, welche in den Bohrungen 37, 38 befestigt
sind und die erste Kammer 34 mit der zweiten Kammer 35 verbinden.
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Die
Bohrungen 37, 38 erfüllen eine Doppelfunktion.
Zum einen verbinden sie die Rohre 39, 41, 43 mit
den Kammern 34, 35 zur Durchleitung einer Flüssigkeit,
zum anderen halten sie die Rohre 39, 41, 43.
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In
Bohrungen des Anschlussdeckels 31 sind Anschlussstutzen 32 eingeschraubt,
die an ihrem äußeren Ende jeweils einen Befestigungsbereich 33 aufweisen
zur Montage eines Flüssigkeitskreislaufs. In den Befestigungsbereichen 33 sind
hierzu umlaufende Rillen ausgeformt, auf denen jeweils ein Schlauch
des Flüssigkeitskreislaufs mittels Rohrschellen gehalten
ist. Je ein Anschlussstutzen 32 mündet in eine
Kammer 34, 35 zur Bildung eines Flüssigkeitskreislaufs.
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Im
Ausführungsbeispiel der Figur zeigen die Öffnungen
der Anschlussstutzen in axiale Richtung. Bei weiteren Ausführungsbeispielen
sind die Anschlussstutzen abgewinkelt oder seitlich angebracht, und
die Öffnungen zeigen in eine radiale Richtung oder mehrere
radiale Richtungen.
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In
einem alternativen Ausführungsbeispiel sind statt der einschraubbaren
Anschlussstutzen 32 einsteckbare und/oder einrastbare Anschlussstutzen vorgesehen.
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Allgemein
ist die Kühlpatrone auch als Heizpatrone verwendbar, indem
die Rohre des Wärmetauschelements von einer Flüssigkeit
durchströmt werden, die eine höhere Temperatur
als die Umgebung aufweist. Somit ist mit der Kühlpatrone
ein Wärmetauschmodul bereitgestellt. In diesem Fall weist der
Flüssigkeitskreislauf an einer weiteren Stelle eine Vorrichtung
auf, durch welche die Flüssigkeit erwärmbar ist.
Die Erwärmung ist elektrisch und/oder chemisch, beispielsweise
in einem Durchlauferhitzer, bewirkbar.
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Zur
Fertigung einer Kühlpatrone werden zunächst bügelförmige
Rohre bereitgestellt, auf die Distanzbleche geschoben werden. Somit
ist ein Bündel bügelförmiger Rohre hergestellt.
Anschließend wird das Bündel mit dem Grundkörper
verbunden, indem die Rohrenden in jeweils eine Bohrung eingesteckt werden
und indem die Rohrenden eingerollt werden, also vom offenen Ende
her aufgeweitet werden zur Herstellung einer kraftschlüssigen
Verbindung.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst dass Wärmetauschelement
ein Rohr mit mehreren Windungen, dessen Enden in den Grundkörper eingerollt
sind.
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In
dem Grundkörper 30 der 3 ist eine weitere
Bohrung eingebracht, in die ein Stab 49 eingesteckt ist,
wobei der Stab 49 die bügelförmigen Rohre
des Wärmetauschelements 5 in axialer Richtung überragt.
Somit ist ein zusätzlicher Schutz des Wärmetauschelements 5 geschaffen.
Der Stab 49 ist vorzugsweise massiv ausgebildet und/oder
stoffschlüssig mit den Distanzblechen 45 verbunden
zur Erhöhung der seitlichen Steifigkeit des Wärmetauschelements 5.
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In
der Spitze des Stabs 49 ist ein Temperatursensor angeordnet.
Die so gebildete Sensorspitze 58 ragt in montierter Position
in den Ölsumpf 2 des Getriebes zur Temperaturerfassung.
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Die
Anschlussleitungen des Temperatursensors sind in dem Stab 49 geführt.
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Der
Stab 49 ist mit einem thermisch und elektrisch isolierenden
Material ausgefüllt, um eine thermische Entkopplung des
Sensors von dem gekühlten Metall des Rohrbündels
der Kühlpatrone zu bewirken.
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In
der Grundkörper 30 ist eine erste Bohrung 51 eingebracht,
die radial verläuft und seitlich in die zweite Kammer 35 mündet.
In die Bohrung ist ein Temperatursensor eingelassen, dessen Messbereich in
den Strom des Kühlmittels hineinragt. Somit ist die Temperatur
des aus der Kühlpatrone zurückfließenden
Kühlmittels erfassbar.
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In
der Grundkörper 30 ist eine zweite Bohrung 52 eingebracht,
die radial verläuft und seitlich in die erste Kammer 34 mündet.
In die Bohrung ist ein Temperatursensor eingelassen, dessen Messbereich in
den Strom des Kühlmittels hineinragt. Somit ist die Temperatur
des in die Kühlpatrone hineinströmenden Kühlmittels
erfassbar.
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4 zeigt
eine Detailansicht des Fußteils 4 der Kühlpatrone
aus 3. Der Grundkörper 30 weist
ein Gewinde 47 auf, das in eine Öffnung eines Getriebegehäuses
eingeschraubt wird.
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Der
Grundkörper 30 weist weiter einen Schlüsselansatz 46 in
Form eines sechskantigen Prismas auf. Dieser Schlüsselansatz 46 dient
zum Einschrauben der Kühlpatrone in die Öffnung
des Getriebegehäuses.
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Der
Schlüsselansatz 46 überragt das Gewinde 47 radial.
Im Grenzbereich zwischen Schlüsselansatz 46 und
Gewinde 47 ist somit die Öffnung mit einem Dichtmittel 50,
etwa einem Dichtring oder aufgebrachtem Kleber, abdichtbar.
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Auf
den Grundkörper 30 ist der Anschlussdeckel 31 aufgesetzt
und mittels Schrauben 48 an dem Grundkörper 30 befestigt.
Die Schrauben sind von der dem Grundkörper 30 abgewandten
Seite des Anschlussdeckels 31 zugänglich. Sie
sind in der Oberfläche der Seite versenkt zum Schutz vor
Beschädigung.
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In
derselben Seite sind Bohrungen eingebracht, in die Anschlussstutzen 32 eingeschraubt sind.
Diese Anschlussstutzen 32 weisen ebenfalls jeweils einen
Schlüsselansatz auf. Die Anschlussstutzen 32 dienen
als Anschlusselemente für einen externen Kühl-
oder Heizkreislauf, in dem ein Kühl- oder Heizmittel zirkuliert.
Zur Befestigung der Anschlussleitungen sind Befestigungsbereiche 33 mit
Rillen vorgesehen.
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In
eine Seitenfläche des Schlüsselansatzes 46 ist
eine Bohrung 51 eingebracht, in der ein Temperatursensor
versenkt ist. Der Temperatursensor ist mit einer Steckeinrichtung
verbunden und somit auslesbar.
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Die
Rückplatte 57 des Anschlussdeckels 31 ist
weiter mit einer Sacklochbohrung 53 versehen zur Aufnahme
eines weiteren Sensors zur Erfassung der Umgebungstemperatur.
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5 zeigt
eine Draufsicht auf die dem Grundkörper 30 abgewandten
Seite des Fußteils 4. Durch die Öffnungen
der Anschlussstutzen 32 sind die Bohrungen 37 und 38 für
die Rohre des Wärmetauschelements 5 sichtbar.
Weitere derartige Bohrungen sind in dem Grundkörper vorgesehen
für die weiteren Rohre 41, 43.
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Die
Bohrungen sind dabei jeweils paarweise mittig um den axialen Mittelpunkt
des Grundkörpers 30 einander gegenüber
angeordnet. Die Paare sind jeweils um einen Winkelbetrag versetzt,
so dass sich die in den Bohrungen befestigten Schleifen gegenseitig
durchdringen, wie in 3 gezeigt.
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Alternativ
oder zusätzlich sind Paare von Bohrungen in zwei parallelen
Reihen angebracht, so dass parallel zueinander liegende Schleifen
von bügelförmigen Rohrabschnitten gebildet werden.
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In
die Rückplatte 57 des Anschlussdeckels 31 ist
ein Sackloch 53 eingebracht, das mit einer wärmeisolierenden
Masse als Wärmesperre ausgegossen ist. In der Mitte des
Sacklochs 53 ist ein Sensor 54 angeordnet, dessen
Messbereich nach außen weist und mit der Umgebungsluft
in thermischen Kontakt gebracht ist. Die Wärmesperre hat
somit zusätzlich eine Haltefunktion und hält den
Sensor 54 im Sackloch 53.
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An
der Rückplatte 57 ist weiter ein Stecker 55 vorgesehen,
dessen Kontaktelemente mit den Sensoren in der Sensorspitze 58,
in den Bohrungen 51 und 52 und im Sackloch 53 verbunden
ist. Somit sind die Temperatursensoren über den Stecker 55 auslesbar.
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Der
Stecker 55 und der Sensor 56 sind an eine Auswerteelektronik
angeschlossen.
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6 zeigt
schematisch die durch den Einbau der unterschiedlichen Sensoren
geschaffenen Temperaturmesspunkte A, B, C, D und E. In einem Gehäuse 60 ist
ein Ölsumpf 61 angeordnet, der von einem Bereich
mit Luft 62 begrenzt ist. Zahnräder 64 tauchen
zumindest teilweise in den Ölsumpf 61. Eine Kühlpatrone 63,
hier durch eine schematische, gestrichelt gezeichnete Box angedeutet,
ist zum Kühlen des Ölsumpfs 61 seitlich
eingesteckt. Die Temperaturmesspunkte B bis E sind an der Kühlpatrone 63 angebracht.
Somit ist durch Einschieben der Kühlpatrone 63 eine
Temperatur-Überwachungseinheit für das Getriebe
bereitgestellt.
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In
einer Weiterbildung umfasst das Fußteil der Kühlpatrone 63 zumindest
einen Teil der Auswerteelektronik für die Temperatursensoren,
die an ein Bussystem angeschlossen ist.
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Am
Punkt B ist somit die Temperatur des Ölsumpfs erfassbar,
am Punkt D die Temperatur des in die Kühlpatrone einströmenden
Kühlmittels, am Punkt C die Temperatur des aus der Kühlpatrone ausströmenden
Kühlmittels und am Punkt E die Außentemperatur.
Alternativ ist die Außentemperatur am Punkt A erfassbar.
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Mit
der Temperatur-Überwachungseinheit sind zumindest die folgenden
Verfahren ausführbar.
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In
einem ersten Verfahren wird mit dem Sensor B die Temperatur des Öls
erfasst. Ein Zeitgeber in der Auswerteelektronik erzeugt Signalpulse,
deren zeitlicher Abstand mit zunehmender Temperatur am Sensor B
abnimmt. Insbesondere ist der Zusammenhang durch eine Exponentialfunktion
beschrieben, die die reziproke Temperatur mit dem reziproken Zeitabstand
in Beziehung setzt.
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Durch
ein Zählen der Pulse ist das effektive Ölalter,
also das Ölalter unter Berücksichtigung der Belastung,
erfasst.
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Besonders
vorteilhaft ist ein Verfahren nach der anhängigen Anmeldung
DE 100 63 935 , insbesondere
Anspruch 15 bis 30, eingesetzt. Sämtliche Merkmale dieses
dort beschriebenen Verfahrens sind somit Bestandteil dieser Beschreibung.
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In
einem zweiten Verfahren wird in regelmäßigen Zeitabständen
die Temperatur des Öls erfasst, und es wird der Kühlkreislauf
zugeschaltet, wenn die Temperatur einen kritischen Wert übersteigt.
Bei weiter trotzdem dauerhaft ansteigender Temperatur wird das Getriebe
abgeschaltet und/oder es wird eine Warnmeldung ausgelöst.
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In
einem dritten Verfahren wird in regelmäßigen Zeitabständen
die Temperatur bei B und die Temperatur bei E erfasst. Somit ist
die Temperatur des Öls im Vergleich zur Außentemperatur
bestimmt, und es wird die Temperatur des Kühlmittels oder
die Durchströmgeschwindigkeit im Kühlmittelkreislauf
so geregelt, dass die benötigte Kühlleistung in
der Kühlpatrone bereitgestellt ist. Insbesondere ist in
der Auswerteelektronik ein thermisches Modell des Getriebegehäuses
hinterlegt, mit dem bei vorgegebener Außentemperatur und
vorgegebener Öltemperatur die Wärmeabstrahlung
des Getriebes bestimmbar ist. Die Kühlmitteltemperatur
wird nun so eingestellt, dass die Differenz zwischen der Kühlung
durch Abstrahlung und der benötigten Kühlung für
das Getriebe durch die Kühlleistung der Kühlpatrone
zumindest erbracht wird oder übertroffen wird, beispielsweise um
unter einen kritischen Wert für die Öltemperatur zu
gelangen oder unter diesem zu bleiben.
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In
einem vierten Verfahren wird in regelmäßigen Zeitabständen
die Temperatur bei B und die Temperatur bei C und bei D erfasst.
Somit ist die tatsächliche Kühlleistung der Kühlpatrone
bestimmbar, insbesondere der tatsächlich augenblicklich
bestehende Wärmewiderstand zwischen Ölsumpf und Kühlmittel. Übersteigt
der Wärmewiderstand einen vorgegebenen kritischen Wert,
so ist dies ein Hinweis darauf, dass die Außenflächen
der Rohre der Kühlpatrone mit Öl zugesetzt sind,
das festgefroren ist, dessen Viskosität sich mit anderen
Worten durch die Kühlung derart erniedrigt hat, dass es
nicht mehr von den Rohren wegströmt. Solches Öl
stellt eine Wärmebarriere zwischen Kühler und Öl
dar. Die Kühlpatrone blockiert sich gewissermaßen
selbst.
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Bei
einem fünften Verfahren wird am Messpunkt B die Temperatur
des Schmieröls im Getriebe in regelmäßigen
Zeitabständen ermittelt und am Messpunkt E oder A die Temperatur
der Umgebung des Getriebes. Aus der ersten und der zweiten Temperatur,
beispielsweise aus der Temperaturdifferenz, wird eine Leistungsreserve
für das Getriebe bestimmt. Die Leistungsreserve wird für
den Fall einer konstanten Dauerbelastung berechnet und auf einem Anzeigemittel
angezeigt.
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Bei
einer Weiterbildung sind die Rohre der Kühlpatrone ganz
oder teilweise mit Heizdrähten versehen, die im Falle einer
Warnung, beispielsweise bei festgestelltem Festfrieren von Öl
an den Außenflächen der Rohre und/oder bei festgestelltem
Abfall der Kühlleistung unter einen kritischen Wert, die Kühlpatrone
kurz aufheizen, um das festgefrorene Öl loszuschmelzen
und somit den Kühler freizusetzen.
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Bei
einer Weiterbildung wird zusätzlich am Messpunkt E die
Außentemperatur erfasst, um die Funktion der Kühlpatrone
in der Auswerteelektronik verbessert modellieren zu können.
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Bei
einer Weiterbildung der Verfahren wird alternativ oder zusätzlich
die Außentemperatur am Messpunkt A erfasst. Somit ist die
Messgenauigkeit erhöht. Außerdem ist die Leistungsreserve
bestimmbar.
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Bei
einem alternativen Ausführungsbeispiel ist im Inneren eines
der bügelförmigen Rohre, beispielsweise das Rohr 43 aus 3,
mit einem Heizdraht versehen. Die übrigen Rohre sind zum
Kühlen vorgesehen, so dass eine kombinierbar einsetzbare Patrone
bereitgestellt ist. Der Grundkörper 31 weist zusätzlich
Anschlussstecker auf, über die der Heizdraht elektrisch
anschließbar ist. Bei einer vorzugsweisen Ausführung
wird während des Aufheizens das Kühlmittel in
den Kühlrohren angehalten oder zumindest verlangsamt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 3029661 [0002]
- - DE 10063935 [0094]