DE102017206598A1

DE102017206598A1 - Getriebegehäuse mit integrierten Ölkanälen

Info

Publication number: DE102017206598A1
Application number: DE102017206598.2A
Authority: DE
Inventors: Klaus Stephany
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-04-19
Filing date: 2017-04-19
Publication date: 2018-10-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebegehäuse (103) mit einem Grundkörper (111) und mindestens einer Abdeckung (113, 115, 117); wobei die Abdeckung (113, 115, 117) mit dem Grundkörper (111) verfügt ist; und wobei der Grundkörper (111) mindestens eine Fluidleitung (119, 121, 123) ausbildet. Die Abdeckung (113, 115, 117) weist mindestens eine Nut (125, 127, 129, 131, 133) auf; wobei die Fluidleitung (119, 121, 123) in die Nut (125, 127, 129, 131, 133) mündet; und wobei der Grundkörper (111) die Nut (125, 127, 129, 131, 133)fluiddicht kapselt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebegehäuse nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, einen Grundkörper und eine Abdeckung eines solchen Getriebegehäuses nach den Ansprüchen 9 und 11, eine Baureihe nach Anspruch 8 und Verfahren zur Herstellung der genannten Komponenten nach den Ansprüchen 10, 12 und 13.
Getriebe mit einer Druckölschmierung weisen in der Regel eine externe Verrohrung auf. Um Öl von einer Austrittsstelle an dem Getriebegehäuse zu einer Eintrittsstelle zu leiten, wird dabei eine externe Verrohrung mit der Austrittsstelle und der Eintrittsstelle verbunden.
Externe Verrohrungen sind in vielerlei Hinsicht von Nachteil. So ist deren Herstellung aufwändig, da zusätzliche Montageschritte erforderlich sind. Die Montage erfolgt gewöhnlich vor Auslieferung des Getriebes. Bei Transport und Einbau des Getriebes besteht daher sind aufgrund ihrer exponierten ein hohes Risiko mechanischer Beschädigungen externer Verrohrungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile zu eliminieren. Insbesondere soll die Ölversorgung eines Getriebes montagefreundlich und robust ausgestaltet werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Getriebegehäuse nach Anspruch 1, einen Grundkörper und eine Abdeckung eines solchen Getriebegehäuses nach den Ansprüchen 9 und 11, eine Baureihe nach Anspruch 8 und ein Verfahren zur Herstellung der genannten Komponenten nach den Ansprüchen 10, 12 und 13..
Das erfindungsgemäße Getriebegehäuse weist einen Grundkörper und mindestens eine Abdeckung auf, die mit dem Grundkörper verfügt ist. Insbesondere kann die Abdeckung mit dem Grundkörper formschlüssig, etwa durch Verschrauben verfügt sein. Zusammen mit der Abdeckung bildet der Grundkörper eine fluiddichte Hülle, in deren Inneren sich die Wellen, Lager und Zahnräder des Getriebes sowie Schmierstoff befinden. Vorzugsweise besteht das Getriebegehäuse aus dem Grundkörper und der Abdeckung sowie ggf. vorhandenen Fügemitteln, etwa Schrauben und Dichtungen.
Der Grundkörper bildet mindestens eine Fluidleitung aus. Dies bedeutet, dass die Fluidleitung einstückig in den Grundkörper integriert ist. Insbesondere kann die Fluidleitung in eine Wandung des Grundkörpers eingelassen sein. Bevorzugt weist der Grundkörper Bohrungen auf, welche die Fluidleitung bilden.
Bei dem Fluid handelt es bevorzugt um eine Flüssigkeit, etwa einen Schmierstoff bzw. Öl. Entsprechend handelt es sich bei den Fluidleitungen bevorzugt um Flüssigkeitsleitungen, insbesondere Schmierstoff- bzw. Ölleitungen.
Die Abdeckung weist erfindungsgemäß mindestens eine Nut auf. In diese mündet die Fluidleitung.
Unter einer Nut ist eine längliche Vertiefung einer Oberfläche zu verstehen. Gegenüber anderen Vertiefungen einer Oberfläche eines Werkstücks zeichnet sich eine Nut durch einen entlang des Verlaufs der Nut unveränderlichen Querschnitt aus.
Der Querschnitt ist gegenüber einer orthogonal zu einer den Verlauf der Nut beschreibenden Kurve ausgerichteten Schnittebene invariant. Jede längliche Vertiefung einer Oberfläche und damit jede Nut weist genau eine Öffnung auf. Diese Öffnung trennt die Nut von dem die Oberfläche umgehenden Raum. Die Oberfläche des Werkstücks und die Öffnung entsprechen zusammen einer Fläche, welche die Oberfläche vor dem Einbringen der Nut hatte.
Die Abdeckung ist vorliegend so mit dem Grundkörper verfügt, dass der Grundkörper die Nut fluiddicht kapselt. Der Grundkörper deckt also die Öffnung der Nut ab und ist entlang der Rändern der Nut fluiddicht mit der Abdeckung verbunden. Auf diese Weise entsteht eine durch die Nut und den Grundkörper gebildete Fluidleitung, welche fluidleitend mit der obengenannten Fluidleitung verbunden ist.
Die durch den Grundkörper und die Nut gebildete Fluidleitung ersetzt eine gemäß dem Stand der Technik notwendige externe Verrohrung. Als Abdeckung kann eine Platte verwendet werden, die mit dem Grundkörper eine kompakte Einheit bildet und robust gegenüber Beschädigungen ist.
In einer bevorzugten Weiterbildung verläuft die Nut mäanderförmig. Dies bedeutet, dass die Nut eine Vielzahl von Biegungen aufweist, wobei im Verlauf der Nut aufeinanderfolgende Biegungen entgegengesetzt orientiert sind. So folgt auf jede Biegung, die links herum orientiert ist, eine Biegung die recht herum orientiert ist. Auf jede Biegung, die rechts herum orientiert ist, folgt eine Biegung, die links herum orientiert ist. In jeder der Biegungen ändert sich der Verlauf der Nut vorzugsweise um mindestens 180 Grad.
Durch den mäanderförmigen Verlauf der Nut wirkt die Abdeckung als Wärmetauscher. Ohne signifikanten Mehraufwand lässt sich somit ein Fluidkühler realisieren.
Anstelle der Abdeckung kann der Grundkörper die Nut aufweisen. Bei einem entsprechenden erfindungsgemäßen Getriebegehäuse mit einem Grundkörper und mindestens einer Abdeckung, die mit dem Grundkörper verfügt ist, bildet die Abdeckung anstelle des Grundkörpers die Fluidleitung aus. Auch hier mündet die Fluidleitung in die Nut. Die Abdeckung kapselt die Nut fluiddicht.
Das Getriebegehäuse ist bevorzugt derart weitergebildet, dass der Grundkörper mindestens einen Lagersitz ausbildet. Ein Lagersitz ist ein Mittel zur Aufnahme und Fixierung eines Lagers. Gewöhnlich handelt es sich um eine zylindrische Bohrung, in die das Lager eingesetzt werden kann und die das Lager form- und kraftschlüssig fixiert.
Wenn der Lagersitz durchgängig ist, muss er abgedeckt werden, um zu verhindern, dass Öl aus dem Getriebegehäuse austritt. Weiterbildungsgemäß wird der von dem Grundkörper ausgebildete Lagersitz von der Abdeckung abgedeckt. Ist eine Abdeckung des Lagersitzes, wie gemeinhin üblich, ohnehin erforderlich, lassen sich durch die fluidleitende Nut die Kosten für eine Verrohrung sparen.
In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung weist die Abdeckung eine Schmierstoffpumpe auf. Da die Abdeckung den Lagersitz abdeckt, ist es möglich, die Schmierstoffpumpe über eine Welle anzutreiben, die mittels eines in dem Lagersitz fixierten Lagers drehbar gelagert ist. Insbesondere kann die Schmierstoffpumpe über eine der ohnehin vorhandenen Wellen des Getriebes angetrieben werden.
Auch kann der Grundkörper in einer bevorzugten Weiterbildung mindestens eine Montageöffnung aufweisen. Bei der Montageöffnung handelt es sich um eine Öffnung, über die das Getriebeinnere zu Montagezwecken zugänglich ist. Vor Inbetriebnahme muss die Montageöffnung verschlossen werden. Hierzu wird weiterbildungsgemäß die oben beschriebene Abdeckung verwendet.
In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung ist die Abdeckung mit Kühlrippen versehen. Hierdurch lässt sich mit vergleichsweise geringem Mehraufwand die Effektivität der Kühlung erhöhen.
Eine erfindungsgemäße Baureihe umfasst ein erstes Getriebe und ein zweites Getriebe. Das erste Getriebe und das zweite Getriebe weisen jeweils ein Getriebegehäuse mit den Merkmalen des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Getriebegehäuses oder einer bevorzugten Weiterbildung auf.
Eine Baureihe ist definiert als eine Mehrzahl einzelner Vorrichtungen. Die Vorrichtungen bilden die Baureihe, d. h. die Baureihe ist identisch mit der Gesamtheit der enthaltenen Vorrichtungen. Bei den Vorrichtungen der erfindungsgemäßen Baureihe handelt es sich um Getriebe, zu denen das genannte erste Getriebe und zweite Getriebe gehört.
Die Abdeckung des Getriebegehäuses des ersten Getriebes und die Abdeckung des Getriebegehäuses des zweiten Getriebes sind baugleich. Dies bedeutet, dass die erste Abdeckung und die zweite Abdeckung in ihren physikalischen Parametern - insbesondere hinsichtlich ihrer Material- und Geometrieeigenschaften - im Rahmen von Fertigungstoleranzen übereinstimmen. Baugleiche Komponenten sind gegeneinander austauschbar.
Der Grundkörper des Getriebegehäuses des ersten Getriebes und der Grundkörper des Getriebegehäuses des zweiten Getriebes hingegen unterscheiden sich. Sie unterscheiden sich mindestens hinsichtlich der jeweiligen Anordnung der Mündung der Fluidleitung in die Nut der Abdeckung. Im Einzelnen unterscheidet sich die Anordnung der Mündung der Fluidleitungen des ersten Getriebes in die Nut des ersten Getriebes von der Anordnung der Mündungen sämtlicher Fluidleitungen des zweiten Getriebes, die in die Nut des zweiten Getriebes münden. Der Grundkörper des Getriebegehäuses des zweiten Getriebes weist keine Fluidleitung mit einer Mündung in die Nut der Abdeckung des Gehäuses des zweiten Getriebes auf, wobei die Anordnung der Mündung mit der Anordnung der Mündung der Fluidleitungen des ersten Getriebes übereinstimmt. Mit der Anordnung einer Mündung in eine Nut wird die räumliche Anordnung der Mündungen relativ zu der Nut bezeichnet.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Grundkörpers wird die Fluidleitung durch Urformen, etwa durch Gießen, oder durch Trennen, etwa durch Bohren, hergestellt.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Abdeckung entsteht die Nut durch Urformen, etwa durch Gießen, oder wird trennend, etwa durch Fräsen, in die Abdeckung eingebracht.
In einem Verfahren zur Herstellung des Getriebegehäuses wird in einem zusätzlichen Verfahrensschritt die Abdeckung mit dem Grundkörper verfügt.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 dargestellt. Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:

1 ein Getriebe.

Das in 1 dargestellte Getriebe 101 umfasst ein Getriebegehäuse 103, eine Welle 105, ein Zahnrad 107 und Wälzlager 109. Die Welle 105 ist mittels der Wälzlager 109 drehbar in dem Gehäuse 103 gelagert. Das Zahnrad 107 ist auf der Welle 105 angeordnet.
Das Gehäuse 103 besteht aus einem Grundkörper 111, einer ersten Abdeckung 113, einer zweiten Abdeckung 115 und einer dritten Abdeckung 117. Mittels der ersten Abdeckung 113 und der zweiten Abdeckung 115 werden die Wälzlager 109 abgedeckt. Die dritte Abdeckung 117 verschließt eine Montageöffnung in dem Grundkörper 111, über welche die Innereien des Getriebes 101 zugänglich sind.
Der Grundkörper 111 bildet eine erste Ölleitung 119, eine zweite Ölleitung 121 und eine dritte Ölleitung 123 aus. In die Abdeckungen 113, 115, 117 sind Nuten eingebracht. So weist die erste Abdeckung 113 eine Nut 125, die zweite Abdeckung 115 eine erste Nut 127 und eine zweite Nut 129 und die dritte Abdeckung 117 eine erste Nut 131 und eine zweite Nut 133 auf. Die Nuten 125, 127, 129, 131, 133 verlaufen jeweils orthogonal zur Bildebene der 1.
Das Gehäuse 103 beherbergt einen Ölsumpf 135. Über die erste Ölleitung 119 ist der Ölsumpf 135 schmierstoffleitend mit der ersten Nut 127 der zweiten Abdeckung 115 verbunden. Die zweite Nut 129 der zweiten Abdeckung 115 wiederum ist über die zweite Ölleitung 121 schmierstoffleitend mit der ersten Nut 131 der dritten Abdeckung 117 verbunden. Die dritte Ölleitung 123 stellt eine schmierstoffleitende Verbindung zwischen der zweiten Nut 133 der dritten Abdeckung 117 und der Nut 125 der ersten Abdeckung 113 her.
Um die erste Nut 131 und die zweite Nut 133 der dritten Abdeckung 117 schmierstoffleitend miteinander zu verbinden, bildet die zweite Abdeckung 117 eine parallel zur Bildebene der 1 verlaufende Ölleitung 137 aus. Bei der Ölleitung 137 kann es sich um eine Bohrung oder eine weitere Nut handeln.
Zur Förderung von Öl ist in die zweite Abdeckung 115 eine Pumpe 139 integriert. Diese wird von der Welle 105 angetrieben. Die Pumpe 139 ist schmierstoffleitend mit der ersten Nut 127 und der zweiten Nut 129 der zweiten Abdeckung 115 verbunden. Sie fördert Öl von der ersten Nut 127 in die zweite Nut 129 der zweiten Abdeckung 115. Das Öl wird dabei mit einem Druck beaufschlagt.
Die erste Ölleitung 119 des Grundkörpers 111, die erste Nut 127 der zweiten Abdeckung 115, die Pumpe 139, die zweite Nut 129 der zweiten Abdeckung 115, die zweite Ölleitung 121 des Grundkörpers 111, die erste Nut 131 der dritten Abdeckung 117, die Ölleitung 137 der dritten Abdeckung 117, die zweite Nut 133 der dritten Abdeckung 117, die dritte Ölleitung 123 des Grundkörpers 111 und die Nut 125 der ersten Abdeckung 113 bilden einen Schmierstoffkreislauf zur Versorgung der Wälzlager 109 und des Zahnrads 107 mit Öl. Aus der ersten Abdeckung 115 wird Öl zur Schmierung des in 1 rechts dargestellten Wälzlagers 109 abgezweigt. Das in 1 links dargestellte Wälzlager 109 wird über die erste Abdeckung 113 geschmiert. Aus der dritten Abdeckung 117 tritt Öl zur Schmierung des Zahnrads 107 aus.
Bezugszeichenliste

101: Getriebe
103: Gehäuse
105: Welle
107: Zahnrad
109: Wälzlager
111: Grundkörper
113: erste Abdeckung
115: zweite Abdeckung
117: dritte Abdeckung
119: erste Ölleitung des Grundkörpers
121: zweite Ölleitung des Grundkörpers
123: dritte Ölleitung des Grundkörpers
125: Nut der ersten Abdeckung
127: erste Nut der zweiten Abdeckung
129: zweite Nut der zweiten Abdeckung
131: erste Nut der dritten Abdeckung
133: zweite Nut der dritten Abdeckung
135: Ölsumpf
137: Ölleitung der dritten Abdeckung
139: Pumpe

Claims

Getriebegehäuse (103) mit einem Grundkörper (111) und mindestens einer Abdeckung (113, 115, 117); wobei die Abdeckung (113, 115, 117) mit dem Grundkörper (111) verfügt ist; und wobei der Grundkörper (111) mindestens eine Fluidleitung (119, 121, 123) ausbildet; dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (113, 115, 117) mindestens eine Nut (125, 127, 129, 131, 133) aufweist; wobei die Fluidleitung (119, 121, 123) in die Nut (125, 127, 129, 131, 133) mündet; und wobei der Grundkörper (111) die Nut (125, 127, 129, 131, 133) fluiddicht kapselt.
Getriebegehäuse (103) nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (125, 127, 129, 131, 133) mäanderförmig verläuft.
Getriebegehäuse mit einem Grundkörper und mindestens einer Abdeckung; wobei die Abdeckung mit dem Grundkörper verfügt ist; wobei die Abdeckung mindestens eine Fluidleitung ausbildet; dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper mindestens eine Nut aufweist; wobei die Fluidleitung in die Nut () mündet; und wobei die Abdeckung die Nut fluiddicht kapselt.
Getriebegehäuse (103) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (111) mindestens einen Lagersitz ausbildet; wobei die Abdeckung (113, 115) den Lagersitz abdeckt.
Getriebegehäuse (103) nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (115) eine Schmierstoffpumpe (139) aufweist; wobei die Schmierstoffpumpe (139) ausgebildet ist, von einer Welle (105) angetrieben zu werden, die mittels eines in dem Lagersitz fixierten Lagers (109) drehbar gelagert ist.
Getriebegehäuse (103) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (111) mindestens eine Montageöffnung aufweist; wobei die Abdeckung (117) die Montageöffnung verschließt.
Getriebegehäuse (103) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (117) mit Kühlrippen versehen ist.
Baureihe mit einem ersten Getriebe und einem zweiten Getriebe; dadurch gekennzeichnet, dass das erste Getriebe und das zweite Getriebe jeweils ein Getriebegehäuse (103) nach den Ansprüchen 1 oder 2 oder nach einem der Ansprüche 4 bis 7 unter Rückbezug auf Anspruch 1 aufweisen; wobei die Abdeckung (113, 115, 117) des Getriebegehäuses (103) des ersten Getriebes und die Abdeckung (113, 115, 117) des Getriebegehäuses (103) des zweiten Getriebes baugleich sind; wobei der Grundkörper (111) des Getriebegehäuses (103) des ersten Getriebes und der Grundkörper (111) des Getriebegehäuses (103) des zweiten Getriebes sich mindestens hinsichtlich der Anordnung der jeweiligen Mündung der Fluidleitung (119, 121, 123) in die Nut (125, 127, 129, 131, 133) der Abdeckung (113, 115, 117) unterscheiden.
Grundkörper (111) mit den Merkmalen des Grundkörpers (111) eines Getriebegehäuses (103) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Verfahren zur Herstellung eines Grundkörpers (111) nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidleitungen (119, 121, 123) durch Urformen oder Trennen hergestellt werden.
Abdeckung (113, 115, 117) mit den Merkmalen der Abdeckung (113, 115, 117) eines Getriebegehäuses (103) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Verfahren zur Herstellung einer Abdeckung (113, 115, 117) nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (125, 127, 129, 131, 133) durch Urformen oder Trennen hergestellt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Getriebegehäuses (103) nach einem der Ansprüche 1 bis 7; dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (111) mit einem Verfahren nach Anspruch 10 hergestellt wird; wobei die Abdeckung (113, 115, 117) mit einem Verfahren nach Anspruch 12 hergestellt wird; und wobei die Abdeckung (113, 115, 117) mit dem Grundkörper (111) verfügt wird.