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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schmiermittelversorgung eines Getriebes, eine Getriebeschmiereinrichtung, eine Getriebeeinheit einer Baumaschine sowie eine Baumaschine, insbesondere eine Bodenfräsmaschine, eine Bodenverdichtungseinrichtung oder einen Fertiger.
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Im Einsatz von Maschinen finden Getriebe Verwendung. Unter einem Getriebe wird allgemein ein System zum Wandeln oder Übertragen von Bewegungen und Kräften verstanden. Im Maschinenbau sehr weit verbreitete Getriebe sind beispielsweise Kupplungs- und/oder Schaltgetriebe, Verteilergetriebe, insbesondere Pumpenverteilergetriebe, etc. Im Betrieb solcher Getriebe ist regelmäßig an Lager- und/oder Verzahnungsstellen eine kontinuierliche Schmierung des Getriebes erforderlich. Für moderne Getriebe wird dazu üblicherweise auf das Prinzip der Tauchschmierung zurückgegriffen. Dabei tauchen die zu schmierenden Elemente, beispielsweise rotierende Bauteile, insbesondere Zahnräder, kontinuierlich in ein mit einem geeigneten Schmiermittel, insbesondere Schmieröl (nachfolgend auch als Öl bezeichnet), gefülltes Schmiermittelbad ein und nehmen dabei einen Teil des Schmiermittels mit. Bei dem Schmiermittel handelt es sich typischerweise um Öl. Die in das Schmiermittelbad eintauchenden Getriebeelemente reißen im Betrieb somit Schmiermittel mit und verwirbeln dies zum Teil innerhalb eines das Getriebegehäuse umgebenden Getriebegehäuses. Unter einem Getriebegehäuse wird vorliegend ein Gehäuse verstanden, in dem das jeweils betreffende Getriebe untergebracht ist. Durch das Mitreißen und Verwirbeln des Schmiermittels entsteht im Getriebegehäuse ein Schmiermittel-Luft-Gemisch, welches die inneren Widerstände der, insbesondere rotierenden, Getriebekomponenten erhöht und in der Gesamtbilanz den Wirkungsgrad reduziert. Gleichzeitig hat sich herausgestellt, dass dadurch der Temperaturhaushalt des Getriebes ungünstig beeinflusst wird.
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Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Möglichkeit zur Schmierung eines Getriebes anzugeben, die einerseits eine zuverlässige Schmiermittelversorgung gewährleistet und gleichzeitig einen möglichst effizienten Betrieb des jeweiligen Getriebes ermöglicht.
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Die Lösung der Aufgabe gelingt mit einem Verfahren zur Ölschmierung, einer Getriebeschmiereinrichtung, einer Getriebeeinheit einer Baumaschine sowie einer Baumaschine gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ölschmierung eines Getriebes. Wesentliche Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens sind dabei a) das Betreiben eines Getriebes in einem Getriebegehäuse, b) das Schmieren des Getriebes während des Betriebs mit einem Schmiermittel in einem Schmierbereich und c) das Erzeugen eines Unterdrucks in dem Getriebegehäuse während des Betriebs und das Absaugen wenigstens eines Teils eines im Gehäuse während des Betriebs entstehenden Schmiermittel-Luft-Gemisches aus dem Innenraum des Getriebegehäuses. Unter dem Betreiben eines Getriebes wird der Arbeitszustand des Getriebes verstanden. Dies umfasst insbesondere Betriebszustände, während denen umlaufende Elemente rotieren und der Aufgabe und Funktion des Getriebes entsprechend Kräfte weitergeleitet und/oder umgesetzt werden. Der Betrieb des Getriebes erfolgt dabei innerhalb eines mehr oder weniger nach außen durch das Getriebegehäuse abgeschlossenen Bereichs, dem Innenraum des Getriebegehäuses. Um einen zuverlässigen Betrieb des Getriebes zu ermöglichen, erfolgt während des Betriebs des Getriebes ein, insbesondere kontinuierliches, Schmieren des Getriebes in einem Schmierbereich. Der Schmierbereich des Getriebes bezeichnet dabei denjenigen Bereich, in dem eine Schmiermittelversorgung des Getriebes erwünscht und erforderlich ist. Dies ist beispielsweise üblicherweise in Lagerbereichen und/oder Verzahnungsbereichen von Getriebeelementen der Fall. Der wesentliche Grundgedanke der Erfindung liegt nun darin, dass zusätzlich zum herkömmlichen Betrieb der Ölschmierung eines Getriebes das Erzeugen eines Unterdrucks in dem Getriebegehäuse vorgesehen ist. Der Innenraum des Getriebegehäuses ist somit an eine Unterdruckversorgung angeschlossen, so dass bei anliegendem Unterdruck während des Betriebs ein Absaugen wenigstens eines Teils des im Gehäuse während des Betriebs entstehenden Schmiermittel-Luft-Gemisches erfolgt. Dem Innenraum des Getriebegehäuses wird im Betrieb somit Schmiermittel-Luft-Gemisch entzogen, so dass insbesondere der für die Getriebeelemente durch das Schmiermittel-Luft-Gemisch resultierende innere Widerstand der Getriebekomponenten gesenkt wird. Gleichzeitig verbessert sich dadurch der Wirkungsgrad des Getriebes und ein effizienteres Temperaturmanagement ist möglich.
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Das Getriebegehäuse ist im Regelfall nach außen hin nicht gasdicht ausgebildet. Dadurch ist es möglich, während des Betriebs des Getriebes kontinuierlich Schmiermittel-Luft-Gemisch aus dem Innenraum des Getriebegehäuses abzusaugen und auf diese Weise eine Absaugströmung innerhalb des Getriebegehäuses zu erhalten. Dieser Effekt kann weiter dadurch verstärkt werden, dass in einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens eine Lufteinlassöffnung im Getriebegehäuse vorgesehen ist, um ein definiertes Nachströmen von Luft durch diese Lufteinlassöffnung in den unter Unterdruck stehenden Innenraum des Getriebegehäuses zu ermöglichen. Dadurch kann die Luftdurchströmung des Getriebegehäuses beeinflusst und auf die jeweilige Bauart des Getriebes hin optimiert ausgebildet werden.
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Die vorteilhaften Effekte des erfindungsgemäßen Verfahrens treten grundsätzlich bereits dann ein, wenn eine Absaugung wenigstens eines Teils des im Betrieb entstehenden Schmiermittel-Luft-Gemisches aus dem Gehäuse stattfindet. So kann es zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise vorgesehen sein, dass ein bestimmter Unterdruck im Innenraum erzeugt und idealerweise gehalten wird. Bevorzugt ist es allerdings, wenn das Erzeugen des Unterdrucks und/oder das Absaugen geregelt erfolgt, insbesondere lastabhängig. Dies bedeutet, dass die Höhe des erzeugten Unterdrucks und damit das Volumen des während des Betriebs abgesaugten Schmiermittel-Luft-Gemisches in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Getriebes geregelt werden. Eine lastabhängige Regelung liegt dabei dann vor, wenn das Verhältnis Drehzahl zu Drehmoment die für die Erzeugung des Unterdrucks maßgebende Regelgröße darstellt. Je höher die Last im Betriebszustand einer Antriebsmaschine ist (beispielsweise Volllast oder Teillast), desto höher soll auch der erzeugte Unterdruck und damit das pro Zeiteinheit abgesagte Volumen des Schmiermittel-Luft-Gemisches sein. Damit erfolgt eine Anpassung des Ausmaßes des Schritts c) an den jeweiligen Betriebszustand des Gehäuses.
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Für einen zuverlässigen Betrieb des Getriebes ist das Vorhandensein einer bestimmten Mindestmenge an Schmiermittel im Innenraum des Getriebegehäuses erforderlich. Durch das Erzeugen eines Unterdrucks und damit dem Absaugen wenigstens eines Teils des im Gehäuse entstehenden Schmiermittel-Luft-Gemisches wird dem Innenraum somit Schmiermittel über die Zeit entzogen. Darüber hinaus ist das Schmiermittel in der Regel vergleichsweise kostenintensiv, so dass dem Nutzer des erfindungsgemäßen Verfahrens stets an einem möglichst geringen Schmiermittelverbrauch gelegen ist. Hierzu ist es nun in einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass ein Abscheiden des Schmiermittels aus dem abgesaugten Schmiermittel-Luft-Gemisch und ein anschließendes Rückführen des abgeschiedenen Schmiermittels in das Gehäuse erfolgt. Bei dieser Verfahrensweiterbildung wird das Schmiermittel dem Absaugen nachgeschaltet aus dem abgesaugten Schmiermittel-Luft-Gemisch abgetrennt und dem Getriebe anschließend Idealerweise zu weiteren Schmierzwecken erneut zur Verfügung gestellt. Damit entsteht ein Schmiermittelkreislauf, mit dem der Gesamtschmiermittelbedarf gesenkt wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann weiter dadurch noch effizienter gestaltet werden, dass Transportwege des Schmiermittels zu den relevanten Schmierstellen im Getriebe möglichst verkürzt werden. Ferner kann dadurch vollständig auf eine Tauchschmierung verzichtet werden, so dass insbesondere Planschverluste erheblich reduziert werden können. Erfindungsgemäß ist es dazu nun vorgesehen, dass das Schmieren des Getriebes durch ein direktes Aufgeben des Schmiermittels auf den Schmierbereich durch eine Ausgabeeinrichtung erfolgt. Die wesentliche Funktion der Ausgabeeinrichtung liegt somit darin, dass sie von einer Schmiermittelversorgung kommendes Schmiermittel zum Schmierbereich in freigibt. Dabei erfolgt somit eine gleichmäßige und insbesondere kontinuierliche Versorgung des jeweiligen Schmierbereichs durch die Ausgabeeinrichtung, die idealerweise gleichzeitig auch eine Dosierung des Schmiermittels vornimmt. Dazu kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass das Schmiermittel auf den Schmierbereich während des Betriebs des Getriebes aufgetropft oder anderweitig zur Verfügung gestellt wird.
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Um das Schmiermittel nun im laufenden Verfahren an die gewünschte Stelle mit der Ausgabeeinrichtung transportieren zu können, ist zur Versorgung der Ausgabeeinrichtung mit Schmiermittel insbesondere der Betrieb einer Schmiermittelpumpe vorgesehen, die Schmiermittel von einer Sammelvorrichtung zur Ausgabeeinrichtung pumpt. Der Betrieb der Schmiermittelpumpe kann dabei intervallartig oder kontinuierlich erfolgen, je nach Schmiermittelbedarf. So ist es beispielsweise auch möglich, die Schmiermittelpumpe ebenfalls regulierbar zu betreiben, beispielsweise drehzahlabhängig oder lastabhängig.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt in einer Getriebeschmiereinrichtung. Unter einer Getriebeschmiereinrichtung wird vorliegend ein Gesamtsystem verstanden, über das eine Schmiermittelversorgung eines Getriebes erreicht und sichergestellt werden kann. Wesentliche Elemente der erfindungsgemäßen Getriebeschmiereinrichtung sind ein Getriebegehäuse zur Aufnahme eines Getriebes, eine Schmiermittelversorgung mit einer Ausgabeeinrichtung von Schmiermittel in einem Schmierbereich des Getriebes innerhalb des Getriebegehäuses und eine Absaugeinrichtung, die zur Erzeugung eines Unterdrucks innerhalb des Getriebegehäuses ausgebildet ist und mit der ein während des Betriebs des Getriebes innerhalb des Getriebegehäuses entstehendes Schmiermittel-Luft-Gemisch wenigstens teilweise aus dem Innenraum des Getriebegehäuses absaugbar ist. In Bezug auf die Bedeutung der Begriffe ”Getriebe”, ”Getriebegehäuse”, ”Schmiermittelversorgung”, ”Ausgabeeinrichtung”, ”Schmierbereich” und ”Absaugeinrichtung” wird auf die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren Bezug genommen. Der wesentliche Aspekt der Getriebeschmiereinrichtung liegt in ihrer derartigen Ausbildung, dass die Entfernung zumindest eines Anteils des während des Betriebs im Innenraum des Getriebegehäuses entstehenden Schmiermittel-Luft-Gemisches mit den vorstehend bereits erzielten Effekten während des Betriebs des Getriebes aus dem Innenraum ermöglicht wird.
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Um nun eine kontinuierliche Absaugung zu ermöglichen, kann auf die in Getriebegehäusen häufig innewohnenden Undichtigkeiten zum Nachströmen von Umgebungsluft in den Innenraum des Getriebegehäuses zurückgegriffen werden. Es ist allerdings bevorzugt, wenn die Getriebeschmiereinrichtung einen speziellen Einströmzugang aufweist, der ein Nachströmen, insbesondere gefilterter, Umgebungsluft in den Innenraum des Getriebegehäuses ermöglicht, um möglichst eine definierte Absaugströmung im Innenraum des Getriebegehäuses erzeugen zu können. Im einfachen Fall handelt es sich hierbei schlicht um ein Loch, wobei in diesem Zusammenhang insbesondere auch auf entsprechende Rohr- und/oder Schlauchleitungen zur Luftversorgung zurückgegriffen werden kann.
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Das Ausmaß und die Zusammensetzung des entstehenden Schmiermittel-Luft-Gemisches können von einer Vielzahl von Betriebszuständen des Getriebes abhängen. Um nun eine übermäßige oder eine zu geringe Absaugung während des Betriebs des Getriebes zu verhindern, ist die Getriebeschmiereinrichtung vorzugsweise in der Weise ausgebildet, dass die Absaugeinrichtung im Bezug auf ihre Absaugleistung, d. h. dass von ihr pro Zeiteinheit aus dem Innenraum abgesaugte Schmiermittel-Luft-Gemisch oder der maximal erreichbare Unterdruck im Innenraum des Gehäuses, regulierbar ist. Die Regelung erfolgt anhand festgelegter Betriebsgrößen, wie beispielsweise in Abhängigkeit der Betriebslast und/oder der Drehzahl des Getriebes. Für den Betrieb der Getriebeschmiereinrichtung ist es dabei von Vorteil, wenn die Absaugleistung der Absaugeinrichtung selbsttätig regulierbar ist. Eine Anpassung der Absaugleistung erfolgt somit vorzugsweise nicht durch manuellen Eingriff, sondern automatisch. Dazu kann beispielsweise eine geeignete Steuereinheit vorhanden sein, die die Absaugleistung der Absaugeinrichtung steuert, insbesondere wenn die Absaugeinrichtung eine steuerbare Absaugpumpe ist. Um den durch die Getriebeschmiereinrichtung zusätzlich entstehenden Energiebedarf möglichst gering zu halten, weist die Absaugeinrichtung der Getriebeschmiereinrichtung idealerweise eine von einem Abgasstrom durchströmte Strahlpumpe (Abgasejektor) auf, die über eine Saugleitung an den Innenraum des Getriebegehäuses angeschlossen ist. Das Prinzip einer Strahlpumpe ist bekannt. Dabei durchströmt ein Treibmedium, im vorliegenden Fall in einem Abgasstrang geführtes Abgas, eine Treibdüse innerhalb eines Mischraums, in den auch die Saugleitung mündet. Durch den entstehenden dynamischen Druckabfall im Mischraum wird ein Teil des Saugmediums zum Austritt aus dem Mischraum mitgerissen, so dass im Endergebnis ein Unterdruck in der Saugleitung entsteht. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass die Absaugwirkung eines Abgasejektors ohne eine mit einer zusätzlichen Energieversorgung betreibbare Pumpe ermöglicht wird und somit der für die Absaugung des Schmiermittel-Luft-Gemisches aus dem Innenraum des Getriebegehäuses erforderliche Unterdruck an ein bereits bestehendes System zum Antrieb der Maschine, konkret der Abgasleitung eines Verbrennungsmotors, angeschlossen werden kann. Auf diese Weise gelingt eine besonders effiziente Ausbildung der Getriebeschmiereinrichtung.
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Idealerweise weist die Absaugeinrichtung einen, insbesondere in die Saugleitung integrierten, Schmiermittelabscheider auf, der zur wenigstens teilweisen Abtrennung des im abgesaugten Schmiermittel-Luft-Gemisches enthaltenen Schmiermittels ausgebildet ist. Dadurch kann einerseits verhindert werden, dass die abgesaugten Schmiermittelanteile in die Außenumgebung abgeblasen werden. Darüber hinaus ist eine Wiedergewinnung des aus dem Innenraum des Getriebegehäuses abgesaugten Schmiermittels möglich, wobei der Schmiermittelabscheider hierzu besonders bevorzugt mit der Schmiermittelversorgung der Getriebeschmiereinrichtung in der Weise verbunden ist, dass er im Schmiermittelabscheider abgetrenntes Schmiermittel zur Schmiermittelversorgung, insbesondere über eine Schmiermittelrücklaufleitung, zurückführt. Die Rückführung kann dabei entweder in ein Schmiermittelreservoir oder aber auch alternativ direkt hin zur Ausgabeeinrichtung erfolgen.
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Vorzugsweise umfasst die Schmiermittelversorgung der Getriebeschmiereinrichtung eine Schmiermittelpumpe, die Schmiermittel von einem Schmiermittelreservoir, insbesondere innerhalb des Getriebegehäuses, zur Ausgabeeinrichtung fördert. Durch die Schmiermittelpumpe wird somit ein aktiver Schmiermitteltransport ermöglicht, über den der Schmiermitteltransport während des Betriebs des Getriebes ermöglicht wird. Zwar ist es grundsätzlich möglich, dass das Schmiermittelreservoir außerhalb des Getriebegehäuses angeordnet ist. Insbesondere bei der Nachrüstung bisher per Tauchschmierung geschmierter Getriebe mit der erfindungsgemäßen Getriebeschmiereinrichtung ist allerdings die Unterbringung des Schmiermittelreservoirs im Innenraum des Getriebegehäuses von Vorteil. Es kann dann im Bezug auf die Ausbildung des Schmiermittelreservoirs auf das bestehende Getriebegehäuse zurückgegriffen werden, wobei der Schmiermittelstand innerhalb des Getriebegehäuses im Vergleich zur Tauchschmierung mit der erfindungsgemäßen Getriebeschmiereinrichtung im Regelfall erheblich gesenkt werden kann, da ein kontinuierliches Eintauchen von Getriebegliedern in das Tauchbad nicht mehr erforderlich ist.
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Ergänzend oder alternativ zu dem vorstehend beschriebenen, zum Getriebegehäuse externen Schmiermittelabscheider kann es ferner vorgesehen sein, dass die Getriebeschmiereinrichtung einen Schmiermittelabscheidefilter, insbesondere einen Labyrinthfilter, umfasst, der im Getriebegehäuse angeordnet ist und über den die Absaugeinrichtung Schmiermittel-Luft-Gemisch aus dem Innenraum des Getriebegehäuses absaugt. Der Schmiermittelabscheidefilter zeichnet sich dadurch aus, dass er einerseits in der Weise angeordnet ist, dass das Schmiermittel-Luft-Gemisch diesen passiert, wenn es aus dem Innenraum abgesaugt wird, und andererseits wenigstens eines Teils des im Schmiermittel-Luft-Gemisches enthaltenen Schmiermittels aus diesem abtrennt. Die Anordnung dieses Schmiermittelabscheidefilters innerhalb des Getriebegehäuses hat zur Folge, dass das aus dem abgesaugten Schmiermittel-Luft-Gemisch abgeschiedene Schmiermittel gleich im Innenraum des Getriebegehäuses zur Wiederverwendung verbleibt und somit keine aktive Rückführung, beispielsweise mittels der vorstehend bereits beschriebenen Schmiermittelpumpe, erforderlich ist.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt schließlich auch in einer Getriebeeinheit einer Baumaschine, umfassen ein Getriebe und ein das Getriebe wenigstens teilweise umschließendes Getriebegehäuse. Hierzu wird auf die vorstehenden Ausführungen Bezug genommen. Moderne Baumaschinen umfassen üblicherweise wenigstens eine Getriebeeinheit, wobei es sich hier um insbesondere Schaltgetriebe, Verteilergetriebe, wie insbesondere Pumpenverteilergetriebe, etc. handeln kann. Solche Getriebe umfassen in der weit überwiegenden Zahl zur Kraftübertragung Verzahnungen drehbar gelagerter Zahnräder, die im Betrieb einen umfangreichen Schmiermittelbedarf haben. Darüber hinaus treten bei diesen Getrieben ganz besonders die durch entstehendes Schmiermittel-Luft-Gemisch resultierenden inneren Widerstände auf, so dass sich eine Ausbildung der Getriebeeinheit mit einer erfindungsgemäßen Getriebeschmiereinrichtung, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, besonders positiv auswirkt. Die Erfindung eignet sich somit ganz besonders zur Verwendung bei in Getriebegehäusen angeordneten Zahnradgetrieben.
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Grundsätzlich umfasst nahezu jede Baumaschine in irgendeiner Form in einem Getriebegehäuse angeordnetes Getriebe, wobei hier insbesondere sogenannte Bodenfräsmaschinen, insbesondere Straßenfräsen, Stabilisierer, Recycler und Surface-Miner, wie sie beispielsweise in den Druckschriften
DE 10 2012 008 252 A1 und
DE 10 2012 001 310 A1 beschrieben sind, Bodenverdichtungseinrichtung wie beispielsweise Walzen (zum Beispiel gemäß der
DE 10 2010 052 713 A1 ) oder wie beispielsweise Rüttelplatten (zum Beispiel gemäß der
DE 10 2008 033 525 A1 ), oder Fertiger insbesondere sogenannte Straßenfertiger (zum Beispiel gemäß der
DE 10 2011 018 469 A1 ), zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignet sind. Entsprechend sind solche Baumaschinen mit einer erfindungsgemäßen Getriebeeinheit von der Erfindung ebenfalls mit umfasst.
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Die Vorteile der Erfindung treten in diesem Zusammenhang besonders mit der Schmiermittelversorgung einer Erregereinheit für eine Baumaschine, insbesondere eine Walze oder eine Rüttelplatte, besonders deutlich hervor. Von ihrer grundsätzlichen Funktionsweise sind solche Erregereinheiten im Stand der Technik bekannt, wie beispielsweise in der
EP 2 172 279 B1 offenbart, auf die im Hinblick auf den Aufbau und die Funktionsweise einer solchen Erregereinheit hiermit Bezug genommen wird.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in den Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen schematisch:
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1a eine Bodenfräsmaschine;
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1b eine Straßenwalze;
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1c eine Rüttelplatte;
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1d einen Straßenfertiger;
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2 ein Ablaufschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
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3 eine in einen Antriebsstrang und ein Getriebe integrierte Getriebeschmiereinrichtung; und
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4 eine Erregereinheit für eine Bodenverdichtungsmaschine.
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Gleiche Bauteile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen angegeben, wobei nicht jedes sich wiederholende Bauteil in jeder Figur separat bezeichnet ist.
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Die 1a bis 1d zeigen Baumaschinen, für die die erfindungsgemäße und nachfolgend näher beschriebene Getriebeschmiereinrichtung besonders gut geeignet ist und die entsprechend zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders bevorzugt sind.
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1a betrifft dabei eine Bodenfräsmaschine vom Typ Straßenkaltfräse, deren wesentliche Elemente ein Maschinenrahmen 2, eine Fräseinrichtung 3, eine Antriebseinrichtung 4, ein Fahrstand 5, Fahreinrichtungen 6 sowie ein Transportförderband 7 sind. Im Arbeitsbetrieb fährt die Straßenkaltfräse über den Bodenuntergrund in oder entgegen Arbeitsrichtung a und fräst dabei mit einer Fräswalze Bodenuntergrundmaterial auf. Die für den Betrieb der Straßenfräse 1 erforderliche Antriebsenergie wird vom Antriebsmotor 4, bei dem es sich typischerweise um einen Verbrennungsmotor handelt, generiert. Die Straßenfräse 1 weist eine Vielzahl von Getriebeeinheiten auf, wie beispielsweise ein lediglich schematisch angedeutetes Fräswalzengetriebe 8 und ein Antriebsgetriebe 9.
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1b zeigt eine Straßenwalze 10 in Seitenansicht, deren wesentliche Elemente zwei Verdichtungsbandagen 11, ein knickgelenkter Maschinenrahmen 12 sowie ein Fahrstand 13 sind. Im Arbeitsbetrieb überfährt die Straßenwalze 10 den zu verdichtenden Bodenuntergrund, wobei in den Bandagen 11 jeweils eine Erregereinheit 14 mit entsprechendem Erregergetriebe vorhanden ist, wie in 1b ebenfalls lediglich schematisch angedeutet ist. Die Erregereinheiten 14 sind in der Weise ausgebildet, dass sie im Betrieb Vibrationen erzeugen, um auf diese Weise eine aktive Verdichtung des Bodenuntergrundes zu ermöglichen.
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1c betrifft als weitere alternative Ausbildung eine Bodenverdichtungsmaschine vom Typ Rüttelplatte 15. Wesentliche Elemente sind ein Tragrahmen 16 auf dem ein Antriebsmotor 17, insbesondere ein Verbrennungsmotor, angeordnet ist. Im Arbeitsbetrieb wird die Rüttelplatte 15 mit dem Führungsbügel 18 über den zu verdichtenden Bodenuntergrund geführt. Die Verdichtung erfolgt dabei mittels einer Grundplatte 19, auf der eine Erregereinheit 20 (in 1c schematisch angegeben), angeordnet ist, die vom Antriebsmotor 17 im Arbeitsbetrieb angetrieben wird. Die Erregereinheit 20 umfasst ebenfalls ein entsprechendes Getriebe und ist in ihrer Gesamtheit zur Erzeugung von Vibrationen ausgebildet.
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Bei der in 1d gezeigten Baumaschine handelt es sich um einen Straßenfertiger 21, der zum Auftragen eines Bodenbelags auf den Bodenuntergrund ausgebildet ist. Wesentliche Elemente des Straßenfertigers 21 sind ein Maschinenrahmen 22, ein Antriebsmotor 23, konkret ein Verbrennungsmotor, ein Bunker 24, Fahreinrichtungen 25, ein Fahrstand 26 und eine Verdichtungsbowle 27. Solche Straßenfertiger 21 umfassen eine Vielzahl von Arbeitsaggregaten, die häufig über ein Pumpenverteilergetriebe angesteuert werden. Ein solches Pumpenverteilergetriebe ist in 1d mit dem Bezugszeichen 28 schematisch angegeben.
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Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung liegt nun in einem Verfahren zur Schmierung eines Getriebes, insbesondere eines der in den 1a bis 1d angedeuteten Getriebe der dort aufgeführten Baumaschinen. Wesentliche Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens sind das Betreiben 29 eines Getriebes in einem Getriebegehäuse, das Schmieren 30 während des Betriebs mit einem Schmiermittel in einem Schmierbereich, das Erzeugen 31 eines Unterdrucks in dem Getriebegehäuse während des Betriebs und das Absaugen 32 wenigstens eines Teils eines im Gehäuse während des Betriebs entstehenden Schmiermittel-Luft-Gemisches. Die Schritte 29 bis 32 laufen dabei während der Durchführung dieses Verfahrens zeitgleich und mehr oder weniger kontinuierlich ab. Der wesentliche Grundgedanke der Erfindung liegt einerseits darin, dass im Innenraum des Getriebegehäuses entstehendes Schmiermittel-Luft-Gemisch, welches fein verteilte Schmiermitteltröpfchen in der Innenraumluft umfasst, aus dem Getriebeinnenraum abgesaugt wird und dadurch der aus diesem Schmiermittel-Luft-Gemisch resultierende Widerstand für das Getriebe reduziert wird. Unter dem Erzeugen 31 eines Unterdrucks ist insbesondere das Anlegen einer Unterdruckquelle an den Innenraum des Getriebegehäuses zu verstehen, so dass, sofern von anderer Stelle Luft in das Getriebegehäuse, beispielsweise durch Undichtigkeiten oder einen spezielle Zugang, aus dem Innenraum des Gehäuses kontinuierlich Luft bzw. ein Teil des Schmiermittel-Luft-Gemisches abgesaugt wird. Insofern ist das Absaugen 32 eine Folge des Erzeugens 31 des Unterdrucks. Wesentlich ist ferner, dass das Schmieren 30 des Getriebes in den Schmierbereich erfolgt, also an die Stelle, wo eine Schmierung erforderlich ist oder von der aus das Schmiermittel an die erforderliche Schmierstelle des Getriebes transportiert wird.
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Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Erzeugen 31 des Unterdrucks und/oder das Absaugen 32 wenigstens eines Teils eines während des Betriebs im Gehäuse entstehenden Schmiermittel-Luft-Gemisches lastabhängig 33 erfolgt. Verfahrensschritt 33 umfasst somit eine Regelung der Schritte 31 und 32 in Abhängigkeit von einem Regelparameter, insbesondere der Betriebslast. Alternativ kann die Regelung der Unterdruckerzeugung und des Absaugens beispielsweise auch drehzahlgesteuert, d. h. in Abhängigkeit von der aktuellen Drehzahl des jeweiligen Getriebes, erfolgen.
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Die Weiterbildungen gemäß der Schritte 34 und 35 können ebenfalls gleichzeitig zu den Schritten 29 bis 32 erfolgen und betreffen ein Abscheiden 34 des Schmiermittels aus dem abgesaugten Schmiermittel-Luft-Gemisch. Dies bedeutet, dass nachgeordnet zum Getriebegehäuse das Schmiermittel-Luft-Gemisch in der Weise aufbereitet wird, dass Schmiermittel zumindest anteilig aus dem Schmiermittel-Luft-Gemisch abgeschieden wird, wodurch beispielsweise ein unter ökologischen Gesichtspunkten effizienterer Betrieb des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich ist. Idealerweise erfolgt ferner im Schritt 35 ein Rückführen des aus dem Schmiermittel-Luft-Gemisch im Schritt 34 abgeschiedenen Schmiermittels zu Schmierzwecken gemäß Schritt 30, beispielsweise in das Gehäuse des Getriebes. Durch den daraus resultierenden Kreislauf kann das eingesetzte Schmiermittel effizienter genutzt werden und der Gesamtschmiermittelbedarf zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sinkt.
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Ideal ist es, wenn das Schmieren 30 des Getriebes bzw. der Austrag des Schmiermittels zum Getriebe möglichst nah oder unmittelbar an der zu schmierenden Schmierstelle des Getriebes erfolgt. Idealerweise ist es im ebenfalls optionalen Schritt 36 daher vorgesehen, dass das Schmieren des Getriebes durch ein direktes Aufgeben 36 des Schmiermittels auf den Schmierbereich durch eine spezielle Ausgabeeinrichtung erfolgt. Dies kann beispielsweise das Aufgeben durch eine Düse oder eine vergleichbare Dosiereinrichtung betreffen. Konkret kann das Versorgen 37 der Ausgabeeinrichtung mit Schmiermittel mit Hilfe einer Schmiermittelpumpe erfolgen, die Schmiermittel von einer Sammelvorrichtung zur Ausgabeeinrichtung pumpt. Bei dieser Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit zusätzlich eine Vorrichtung zum aktiven Schmiermitteltransport vorgesehen.
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3 gibt nun schematisch den Aufbau einer Getriebeschmiereinrichtung 38, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens aus 2, idealerweise bei einer der Maschinen aus den 1a bis 1d, wieder. Wesentliche Elemente der Getriebeschmiereinrichtung 38 sind ein Getriebegehäuse 39 zur Aufnahme eines Getriebes 40, bei dem es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um ein Zahnradgetriebe mit zwei ineinander kämmend angeordneten Zahnrädern 40a und 40b handelt. Die Getriebeschmiereinrichtung 38 umfasst ferner eine Schmiermittelversorgung 41 mit einer Ausgabeeinrichtung 42. Die Ausgabeeinrichtung 42 ist über dem kämmenden Bereich zwischen den beiden Zahnrädern 40a, 40b angeordnet und sprüht Schmiermittel aus einer entsprechenden Austragsöffnung in diesen Schmierbereich 43 ein. Die Öffnung der Austrageinrichtung 42 ist somit unmittelbar oberhalb des Schmierbereichs 43 zwischen den beiden Zahnrädern 40a, 40b angeordnet. Die Schmiermittelversorgung umfasst ferner eine Schmiermittelleitung 44, eine Schmiermittelpumpe 45 und ein Schmiermittelreservoir 46. Das Schmiermittelreservoir 46 ist im Innenraum des Getriebegehäuses 39 angeordnet. Die Schmiermittelleitung 44 kann über die Pumpe 45 aus diesem Schmiermittelreservoir 46 Schmiermittel abpumpen und über die Schmiermittelleitung 44 der Austragvorrichtung 42 für den Schmierprozess zuführen. Überschüssiges Schmiermittel aus dem Schmierbereich 43 kann dann in das Schmiermittelreservoir 46, vorliegend beispielsweise durch Abtropfen, zurückgeführt werden, so dass hier ein erster Schmiermittelkreislauf besteht.
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Im Betrieb des Getriebes 40, konkret bei rotierenden und kämmenden Zahnrädern 40a und 40b, entsteht im Innenraum 47 des Gehäuses 39 ein Schmiermittel-Luft-Gemisch, abhängig beispielsweise von der Drehzahl der Zahnräder 40a, 40b. Dieses kann nun zumindest anteilig mit Hilfe einer Absaugeinrichtung 48 aus dem Innenraum 47 des Gehäuses 39 entfernt werden. Wesentliche Elemente der Absaugeinrichtung sind eine Absaugpumpe 49, bei der es sich im konkreten Ausführungsbeispiel um eine Strahlpumpe 50 handelt, eine dem Innenraum 47 des Getriebegehäuses 39 mit der Absaugeinrichtung 49 verbindende Absaugleitung 51, ein Schmiermittelabscheider 52 sowie ein Schmiermittelfilter 53. Der Schmiermittelfilter 43, bei dem es sich vorliegend um einen Labyrinthfilter handelt, ist im Innenraum 47 des Getriebegehäuses 39 angeordnet. Die Absaugpumpe 49 erzeugt im Betrieb innerhalb der Absaugleitung 51 einen Unterdruck, so dass im Innenraum 47 des Getriebegehäuses 39 befindliches Luft-Schmiermittel-Gemisch anteilig über den Schmiermittelfilter 43 in die Absaugleitung 51 eingesogen wird. Im Schmiermittelfilter 53 erfolgt bereits eine Teilabtrennung des Schmiermittels aus dem abgesaugten Schmiermittel-Luft-Gemisch wobei das abgetrennte Schmiermittel zurück in das Reservoir 46 tropft. Über die Absaugleitung 41 wird das verbleibende Schmiermittel-Luft-Gemisch zum Schmiermittelabscheider 52 transportiert, aus dem ein wesentlicher Anteil des im Schmiermittel-Luft-Gemisch verbliebenen Anteils an Schmiermittel abgetrennt und in ein Zwischenreservoir 54 abgeleitet wird. Von dort ist beispielsweise über eine Rückführleitung 55 die Rückführung des abgetrennten Schmiermittels beispielsweise in die Schmiermittelleitung 44 der Schmiermittelversorgung 41 möglich, wie in 3 durch den gestrichelten Pfeil angegeben. Das verbleibende Schmiermittel-Luft-Gemisch passiert die Absaugleitung 51 weiter hin zur Absaugpumpe 49 und wird dort über einen Auslass 56 in die Außenumgebung ausgeblasen.
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Ein weiterer wesentlicher Aspekt des vorliegenden Ausführungsbeispiels liegt in der Verwendung der Strahlpumpe 50, die in einen Abgasstrang 57 eines Verbrennungsmotors 58 integriert ist. Das im Betrieb des Verbrennungsmotors 58 entstehende Abgas fungiert dabei als Treibmedium der Strahlpumpe und saugt im Bereich einer Mischkammer 49 das in der Absaugleitung 51 befindliche Saugmedium Schmiermittel-Luft-Gemisch zum Auslass 56 hin mit. Dadurch entsteht ein Unterdruck innerhalb der Absaugleitung 51, über den im Endergebnis Schmiermittel-Luft-Gemisch aus dem Innenraum 47 des Getriebegehäuses 39 abgesaugt wird. Insgesamt liegt somit ein sogenannter Abgasejektor vor. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass die Absaugeinrichtung 48 keine zusätzlich separat anzutreibende Pumpe benötigt, sondern die Pumpwirkung über dem bereits per se vorhandenen Abgasstrom innerhalb des Abgasstranges durch die Strahlpumpe 50 erzeugt werden kann.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel treibt der Verbrennungsmotor 58 ein Pumpenverteilergetriebe 60 an, das mehrere Hydraulikpumpen für einzelnen Verbraucher angeschlossen sein können, wobei in diesem Zusammenhang in 3 lediglich eine Beispielpumpe 61 entsprechend angegeben ist. Die Getriebeschmiereinrichtung 38 kann in gleicher Weise beispielsweise auch für das Pumpenverteilergetriebe 60 vorgesehen sein, um bei diesem eine entsprechende Schmiermittelversorgung zu ermöglichen. Solche Pumpenverteilergetriebe sind typisch für multifunktionale Baumaschinen, wie beispielsweise Straßenfräsen und Straßenfertiger gemäß den 1a und 1d.
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Ein weiteres bevorzugtes Anwendungsbeispiel der vorliegenden Getriebeschmiereinrichtung 38 ist in 4 wiedergegeben, die in perspektivischer Schrägansicht einen Zweiwellenerreger zur Erzeugung von Vibrationen für Bodenverdichtungsmaschinen, wie beispielsweise Walzen gemäß der 1b oder Vibrationsplatten gemäß der 1c, zu erzeugen. Das Grundprinzip solcher Erregereinheiten ist im Stand der Technik bekannt und besteht im Wesentlichen darin, dass um eine Erregerwelle 63 umlaufend geführte Unwuchten 64a und 64b (in 2 nur teilweise angegeben) Schwingungen erzeugen. Um gerichtete Schwingungen zu ermöglichen, sind diese Erregereinheiten 62 häufig als Zweiwellenerreger mit zueinander gegenläufig rotierenden Grundwellen ausgebildet. Vorliegend ist dazu eine Verzahnung der beiden Grundwellen 63 über die Zahnräder 65 vorgesehen, wobei insbesondere der kämmende Bereich dieser Zahnräder 65 ein Schmierbereich darstellt. Dieser Schmierbereich eignet sich insbesondere durch eine Schmierung mit Hilfe einer Getriebeschmiereinrichtung 38, wie sie vorstehend beschrieben worden ist. Solche Erregereinheiten sind üblicherweise in einem Gehäuse angeordnet, wie es in 4 durch das Gehäuse 39 exemplarisch angedeutet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012008252 A1 [0018]
- DE 102012001310 A1 [0018]
- DE 102010052713 A1 [0018]
- DE 102008033525 A1 [0018]
- DE 102011018469 A1 [0018]
- EP 2172279 B1 [0019]
