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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 A ist ein Allzweck-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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Aus dem Katalog SEW-EURODRIVE: Katalog Industriegetriebe, Stirn- und Kegelradgetriebe Baureihe X. Horizontal. Firmenschrift, Ausgabe 04/2007, S. 1-14, 63-68 und 77-80 sind Wasserkühlpatronen und Ölheizungen zur Montage im Ölsumpf eines Getriebes bekannt.
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Aus der
CH 519 692 A ist ein Wärmetauscher nach dem Oberbegriff von Anspruch 16 bekannt.
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Aus der
US 5 319 963 A ist ein Verfahren zur Vorhersage einer Getriebe-Öltemperatur bekannt.
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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 16, bei dem Getriebe nach den in Anspruch 23, bei der Getriebebaureihe nach den in Anspruch 24 und bei dem Verfahren nach den in Anspruch 28 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige Merkmale der Erfindung eines Wärmetauschmoduls sind in Anspruch 1 angegeben. Insbesondere wird somit vorgeschlagen, dass ein Grundkörper vorgesehen ist, der ein Gewinde aufweist zum Einschrauben in eine Gehäuseöffnung eines Getriebes und an dem ein langgestrecktes Wärmetauschelement befestigt ist, dessen räumliche Ausdehnung quer zu seiner Längsrichtung durch den Durchmesser des Gewindes begrenzt ist. Von Vorteil ist dabei, dass das 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 eines Kühlmoduls ermöglicht, wenn die Kühlleistung eines Getriebes ohne Kühlung für eine bestimmte Einsatzart nicht ausreicht.
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Bei der erfindungsgemäßen 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 Temperatursensors 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 eine-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 eine-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 der erfindungsgemäßen Ausgestaltung hat das Wärmetauschelement einen Stab und der erste Temperatursensor ist 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 Wärmetauschelements 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 der erfindungsgemäßen 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, das 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 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 hoher Viskosität, wie es bei Kühlbetrieb auftritt, vermeidbar.
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Bei der erfindungsgemäßen 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 zur 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 Inkreis des Außensechskants 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 der erfindungsgemäßen 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, das in einer kalten Umgebung in Betrieb genommen werden soll, zunächst das Öl erwärmbar bis zum Erreichen einer Mindesttemperatur und anschließend im Dauerbetrieb kühlbar.
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Wichtige Merkmale der Erfindung einer Kühlpatrone sind in Anspruch 16 angegeben. Insbesondere wird somit vorgeschlagen, 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 auf den Grundkörper ein Anschlussdeckel aufgesetzt ist, 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 sind, durch die jeweils alle Rohre gesteckt sind, und wobei ein Stab an 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 einen Bereich von zwei oder mehr Stufen.
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Bei der erfindungsgemäßen 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 ist der zweite Temperatursensor in eine thermisch isolierende Masse eingebracht, 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 in Anspruch 23 angegeben. Insbesondere wird somit vorgeschlagen, 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 ein-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 in Anspruch 24 angegeben. Insbesondere wird somit vorgeschlagen, 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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Es kann vorgesehen sein, 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 niedrige Viskosität des Schmieröls und damit eine Schädigung der Verzahnungen zur Folge hätte. Alternativ ist vorteilhaft ein Verfahren ausführbar, mit dem die Viskosität eines Schmieröls unter 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 der 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 vorhandene-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 Verfahren-verfügbar ist.
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Bezugszeichenliste
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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
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Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
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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,
- - 5 eine weitere Ansicht des Fußteils nach 4,
- - 6 unterschiedliche Temperaturmesspunkte in einem Getriebe.
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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 einen 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 unterem 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 den 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 das 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 den 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 den 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 54 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 101 42 751 A1 , 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 erhöht 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 das Innere 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 Anschlussdeckel 31 weist zusätzliche 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.
