DE1298819B - Cooling device for planetary gear - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für Umlaufrädergetriebe unter Verwendung eines Wasser-oder Luftkühlungssystems.The invention relates to a cooling device for epicyclic gears using a water or air cooling system.

Moderne Zahnrad- oder auch Reibrad-Umlaufgetriebe weisen hohe Raumleistung auf. Da ihre Oberfläche demzufolge nur selten ausreicht, um die aus den Leistungsverlusten entstehende Wärmemenge durch Konvektion an die Umgebungsluft abführen zu können, ist man zumeist genötigt, eine besondere Kühleinrichtung vorzusehen.Modern gear or friction-wheel epicyclic gears have a high spatial capacity on. As their surface is seldom sufficient to prevent the loss of performance to be able to dissipate the amount of heat generated by convection to the ambient air, it is usually necessary to provide a special cooling device.

Die für solche Kühlzwecke bekannte Anordnung von Kühlrohrschlangen im ölsumpf des Getriebes scheitert oft an der Kleinheit bzw. Enge des Getriebe-Innenraums. In vielen Fällen wird daher ein besonderes, am Getriebegehäuse angeordnetes Kühlsystern erforderlich.The arrangement of cooling coils known for such cooling purposes In the oil sump of the gearbox, the small size or tightness of the interior of the gearbox often fails. In many cases, therefore, a special cooling system arranged on the gearbox housing is used necessary.

Es ist bereits versucht worden, die besonders vom Elektromotorenbau her bekannte Gehäuseaußenkühlung mittels Lüfter unter bestimmten Voraussetzungen auch für Umlaufgetriebe vorzusehen. So beschreibt z. B. die USA.-Patentschrift 2 583 751 ein Luftkühlungssystem, bei dem auf der zentral gelegenen Welle eines Getriebes an einer der äußeren Stirnflächen ein Lüfterrad angeordnet ist. Dieses Lüfterrad ventiliert Kühlluft, die vermittels kurzer Umlenkkanäle über die Mantelfläche des Getriebegehäuses geleitet wird. Ein anderes, in der USA.-Patentschrift 2 481914 beschriebenes Kühlsystem arbeitet nach dem gleichen Prinzip, geht aber noch einen Schritt weiter und ventiliert die Kühlluft durch den Hohlraum eines als Doppelmantel ausgebildeten Getriebegehäuses. Obwohl dadurch zwar gegenüber der ersterwähnten USA.-Patentschrift eine etwas bessere Kühlwirkung erreicht wird, scheitert die allgemeine Verwendung dieser Luftkühlsysteme häufig an deren nicht ausreichender Kühlleistung.Attempts have already been made to provide the external housing cooling by means of fans, which is particularly known from electric motor construction, also for epicyclic gears under certain conditions. So describes z. B. the USA. Patent 2,583,751 an air cooling system, a transmission on one of the outer end faces a fan wheel is arranged in the centrally located on the shaft. This fan wheel ventilates cooling air, which is guided over the outer surface of the gearbox housing by means of short deflection channels. Another cooling system described in US Pat. No. 2,481,914 works on the same principle, but goes one step further and ventilates the cooling air through the cavity of a gear housing designed as a double jacket. Although this achieves a somewhat better cooling effect compared to the first-mentioned USA patent, the general use of these air cooling systems often fails due to their inadequate cooling capacity.

In vielen Fällen wird deshalb vorgesehen, zur Kühlung von Getriebegehäusen ein Kühlmittel mit einer höheren spez. Wärme als der von Luft, z. B. Wasser, zu verwenden. Die bekannten Kühlvorrichtungen dieses Typs sehen in der Regel einzelne Kühlkanäle am äußeren Getriebegehäuse oder aber zusammenhängende Hohlräume innerhalb des als Doppelmantel ausgebildeten Gehäuses vor (vgl. deutsche Patentschrift 196 899), durch die vermittels einer Fördereinrichtung das Kühlmittel hindurchgedrückt wird. Aber auch dieses System kann bei Getrieben größerer Leistung nicht die erforderliche Kühlwirkung erbringen.In many cases, a coolant with a higher spec. Warmth than that of air, e.g. B. water to be used. The known cooling devices of this type usually provide individual cooling channels on the outer gear housing or contiguous cavities within the housing designed as a double jacket (cf. German Patent 196 899) through which the coolant is forced by means of a conveying device. But even this system cannot provide the required cooling effect for gearboxes with a higher output.

Beide Kühlsysteme, d. h. sowohl die Luftkühlung als auch die Wasserkühlung, haben insbesondere bei Getrieben mit stark schwankender Belastung den Nachteil, daß ihre Kühlleistung in der Regel nur schlecht oder gar nicht an die jeweiligen Betriebsverhältnisse angepaßt werden kann.Both cooling systems, d. H. Both air cooling and water cooling have the disadvantage, particularly in the case of transmissions with heavily fluctuating loads, that their cooling performance can generally only be adapted poorly or not at all to the respective operating conditions.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer einfachen und betriebssicheren Kühleinrichtung für Umlaufrädergetriebe. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß beide - auch jeweils allein betreibbare - Kühlsysteme an einem Gehäuse eines Umlaufrädergetriebes angeordnet sind, ohne sich in ihrer Kahlwirkung gegenseitig zu beeinflussen.The invention aims to create a simple and reliable cooling device for epicyclic gears. This object is achieved in that both cooling systems - which can also be operated individually - are arranged on a housing of an epicyclic gear without influencing one another in terms of their balding effect.

Die Erfindung, die für Umlaufrädergetriebe mit umlaufenden oder auch festgehaltenem Planetenträger anwendbar ist, gewährleistet - falls erforderlich - also nicht nur die volle Kühlwirkung beider Systeme, sondern es wird vorteilhaft auch eine weitgehende Anpassung der Kühleinrichtung an die jeweils erforderlichen Verhältnisse ermöglicht, z. B. derart, daß bei geringerem Wärmeabführ-Bedarf ohne weiteres die Verwendung nur eines von beiden Kühlsystemen, unter Umständen sogar der Fortfall beider Systeme erzielbar ist, ohne das Getriebegehäuse verändern zu müssen.The invention, which is applicable for epicyclic gears with rotating or fixed planetary carrier, ensures - if necessary - not only the full cooling effect of both systems, but it is also advantageously made possible extensive adaptation of the cooling device to the required conditions, e.g. B. in such a way that if there is less heat dissipation requirement, the use of only one of the two cooling systems, possibly even the elimination of both systems, can be achieved without having to change the transmission housing.

Das hierbei zur Anwendung kommende System für Wasserkühlung ist erfindungsgemäß durch eine Einschnürung des Getriebegehäuses und entsprechende Abdeckung als versenkter Ringraum ausgebildet, der außer einer diesen Raum quer durchtrennenden Rippe zweckmäßig mehrere kürzere Rippen zwecks vorzugsweise mäanderförmiger Urnlenkung des Kühlwasserstroms besitzt und an derjenigen Stelle des Getriebegehäuses angeordnet ist, an der ein an der Gehäuse-Innenwandung durch die umlaufenden Getriebeinnenteile erzeugter ölumlauf stattfindet. Diese Ausbildung gewährleistet, einesteils infolge der relativ hohen Geschwindigkeit des entlang der Gehäuse-Innenwandung umlaufenden öls und anderenteils infolge des im Bereich dieser Zone an der Gehäuse-Außenwandung im Ringraum umströmenden Wassers, eine an sich schon außerordentlich hohe Kühlleistung je Flächeneinheit, die noch dadurch gesteigert werden kann, daß öl und Wasser entgegengesetzte Strömungsrichtung erhalten. Für den Kühleffekt ist es dabei belanglos, ob das Getriebe eine horizontale oder vertikale Lage einnimmt.The system for water cooling used here is designed according to the invention by a constriction of the gear housing and corresponding cover as a recessed annular space which, in addition to a rib that transversely separates this space, advantageously has several shorter ribs for the purpose of preferably meandering direction of the cooling water flow and is arranged at that point on the gear housing , on which there is an oil circulation generated on the inside wall of the housing by the rotating inner gear parts. This design ensures, partly due to the relatively high speed of the oil circulating along the inner wall of the housing and partly due to the water flowing around this zone on the outer wall of the housing in the annulus, an extremely high cooling capacity per unit of area, which is further increased can be that oil and water get opposite flow directions. For the cooling effect, it is irrelevant whether the gear unit is in a horizontal or vertical position.

Vorteilhaft ist das vorgeschlagene System für Wasserkühlung weiterhin auch dadurch, daß es einen Wassereinbruch in den ölraum mit Sicherheit ausschließt und auch ein Verschmutzen des nur mit großen Querschnitten arbeitenden Kühlers unwahrscheinlich macht. Da durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit des Mediums mit der niedrigeren spez. Wärme, hier also des öls, ein besonders guter Wärmeübergang erreicht wird, kann die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers gering sein. Dieser Umstand äußert sich in niedrigem Wasserverbrauch und sehr flacher Charakteristik ' so daß Schwankungen der Durchflußmenge elastisch aufgefangen werden. Der hohe Effekt dieses baulich sehr einfachen Wasserkühlers, der notfalls auch nachträglich an geeigneten Gehäusen anbringbar ist, erbringt also um so mehr einen technischen Fortschritt, als er durch seine Bauform die gleichzeitige Verwendung eines Systems für Luftkühlung weder ausschließt, noch in der Wirkung merkbar begrenzt, sondern sich -vielmehr mit diesem hinsichtlich der Kühlleistung ergänzt.The proposed system for water cooling is also advantageous in that it reliably excludes water ingress into the oil space and also makes it unlikely that the radiator, which only works with large cross-sections, will be contaminated. Since the high flow velocity of the medium with the lower spec. Heat, in this case of the oil, a particularly good heat transfer is achieved, the flow velocity of the water can be low. This circumstance manifests itself in low water consumption and a very flat characteristic so that fluctuations in the flow are absorbed elastically '. The high effect of this structurally very simple water cooler, which can also be retrofitted to suitable housings if necessary, is all the more a technical advance because its design neither excludes the simultaneous use of a system for air cooling, nor does it noticeably limit its effectiveness. but rather complements it in terms of cooling performance.

Ein derartiges System für Luftkühlung, das, insbesondere die eintriebsseitige Getriebestirnwand gut mit Kühlluft versorgen soll und das, um ein Zerflattern des Kühlluftstroms an etwaigen Hindernissen zu vermeiden, für eine genügend große Druckhöhe ausgelegt sein muß, ist an sich bekannt und besteht in seinen Hauptteilen aus einem Lüfter nebst Abdeckhaube und Leitrippen; zweckmäßig, jedoch nicht unbedingt erforderlic% ist dabei die Anordnung zusätzlicher Leitbleche od. dgl.. die dazu dienen, einen großen Teil des erzeugten beständigen Luftstroms noch an der abtriebsseitigen Getriebestimwand vorbeistreichen zu lassen und eine Ablenkung des schon bei mittleren Anlagengrößen erheblichen Luftvolumens in Bereiche zu erzielen, in denen eine Personenbelästigung ausgeschlossen ist, z. B. also nach oben.Such a system for air cooling, especially the one on the input side The front wall of the gearbox should provide a good supply of cooling air and that in order to prevent the To avoid cooling air flow at any obstacles, for a sufficiently high pressure head must be designed, is known per se and consists in its main parts of one Fan with cover and guide ribs; appropriate, but not absolutely necessary is the arrangement of additional baffles or the like .. which serve to one large part of the constant air flow generated is still on the gearbox end wall on the output side to pass by and a distraction of even medium-sized systems to achieve significant air volume in areas in which a person nuisance is excluded, z. B. So up.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing.

Der durch eine Einschnürung des Getriebegehäuses 6 gebildete Ringraum 1, der auf der zweckmäßig bearbeiteten Fläche 4 eine über den gesamten Getriebeumfang dicht schließende Abdeckung 5 aus Blech od. dgl. besitzt, enthält eine den Raum 1 quer durchtrennende Rippe 2 sowie, z. B. abwechselnd rechts und links, mehrere kürzere Rippen 3. Der Ringraum 1, der an derjenigen Stelle des Getriebegehäuses 6 angeordnet ist, an der ein an der Gehäuse-Innenwandung durch umlaufende Getriebeinnenteile z. B. durch den umlaufenden Planetenträger erzeugter Ölumlauf stattfindet, wird im gezeigten Beispiel mäanderförmig vom Kühlwasser durchflossen, das durch eine Öffnung in der Abdeckung 5 neben der durchgehenden Rippe 2 zugeleitet und nach erfolgter Wärmeaufnahme durch eine zweite Öffnung 7 an der anderen Seite der Rippe 2 wieder abgeleitet wird. Zweckmäßig ist es, die Strömungsrichtung des Kühlwassers durch entsprechenden Anschluß des Wasserzulaufs und -ablaufs entgegengesetzt der mit dem ölumlauf übereinstimmenden Getriebeabtriebsdrehrichtung 8 verlaufen zu lassen.The annular space formed by a constriction of the gear housing 6 1 having a tightly closing over the entire transmission peripheral cover 5 od on the appropriate machined surface 4 of sheet metal. Like. Possesses, comprises a space 1 transversely through separating rib 2 as well, such. B. alternately right and left, several shorter ribs 3. The annular space 1, which is arranged at that point of the gear housing 6 , at which a on the housing inner wall by rotating gear inner parts z. B. oil circulation generated by the rotating planet carrier takes place, in the example shown, the cooling water flows in a meandering shape, which is fed through an opening in the cover 5 next to the continuous rib 2 and again after heat absorption through a second opening 7 on the other side of the rib 2 is derived. It is expedient to allow the direction of flow of the cooling water to run in the opposite direction to the gear output direction of rotation 8, which corresponds to the oil circulation, by appropriate connection of the water inlet and outlet.

Dem vorstehend beschriebenen System für Wasserkühlung ist ein System für Luftkühlung benachbart. Beide Systeme, die sich in ihrer Kühlwirkung gegenseitig praktisch nicht behindern, können sowohl zusammen als auch jeweils unabhängig voneinander betrieben werden. Das System für Luftkühlung, das, wie an sich bekannt, den auf der Eintriebswelle 9 sitzenden Lüfter 10 nebst der Haube 11 und die auch bei Nichtgebrauch der Luftkühlung nicht störenden Leitrippen 12 besitzt, erzeugt einen am gesamten Gehäuseumfang in Richtung der Hauptachse entlangstreichenden kräftigen Luftstrom, der bei ausreichender Druckhöhe hinter dem Getriebe mittels geeigneter Leitbleche 13 od. dgl. in eine, wie schon als Beispiel erwähnt, gewünschte Richtung gelenkt werden kann.A system for air cooling is adjacent to the system for water cooling described above. Both systems, which practically do not hinder each other in terms of their cooling effect, can be operated both together and independently of one another. The system for air cooling, which, as is known per se, has the fan 10 sitting on the input shaft 9 together with the hood 11 and the guide ribs 12, which do not interfere even when the air cooling is not in use, generates a powerful air flow that sweeps along the entire circumference of the housing in the direction of the main axis, which can be steered in a desired direction, as already mentioned as an example, by means of suitable guide plates 13 or the like when there is sufficient pressure behind the transmission.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Kühlvorrichtung für Umlaufrädergetriebe unter Verwendung eines Wasser- oder Luftkühlungssystems, dadurch gekennzeichnet, daß beide - auch jeweils allein betreibbare - Kühlsysteme(lbis5undlObis12) an einem Gehäuse eines Umlaufrädergetriebes angeordnet sind, ohne sich in ihrer Kühlwirkung gegenseitig zu beeinflussen. 1. A cooling apparatus for planetary gear system using a water or air cooling system, characterized in that both - alone operable respectively - cooling systems (lbis5undlObis12) are disposed on a housing of a planetary gear system, without influencing each other in their cooling effect. 2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das System für Wasserkühlung durch eine Einschnürung des Getriebegehäuses (6) und entsprechende Abdeckung (5) als versenkter Ringraum (1) ausgebildet ist der außer einer diesen Raum (1) quer durchtrennenden Rippe (2) zweckmäßig mehrere kürzere Rippen (3) zwecks vorzugsweiser mäanderförmiger Umlenkung des Kühlwasserstromes besitzt und an derjenigen Stelle des Getriebegehäuses (6) angeordnet ist, an der ein an der Gehäuse-Innenwandung durch die umlaufenden Getriebeinnenteile erzeugter ölumlauf stattfindet. 3. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in an sich bekannter Weise mit einem Lüfter (10) nebst Haube (11) und Leitrippen (12) versehene System für Luftkühlung zusätzliche Leitbleche (13) od. dgl. zur Ablenkung eines Großteils des Luftstromes auf die abtriebsseitige Gehäusestirnwand und zur belästigungsfreien Luftabströmung aufweist.2. Cooling device according to claim 1, characterized in that the system for water cooling by a constriction of the gear housing (6) and corresponding cover (5) is designed as a recessed annular space (1) of the rib (2) transversely severing this space (1) ) suitably has several shorter ribs (3) for the purpose of preferably meandering deflection of the cooling water flow and is arranged at that point of the gear housing (6) at which an oil circulation takes place on the inner wall of the housing by the rotating gear inner parts. 3. Cooling device according to claim 1, characterized in that the system for air cooling provided in a manner known per se with a fan (10) together with hood (11) and guide ribs (12) or additional guide plates (13) or the like. To deflect a large part of the air flow to the housing end wall on the output side and for nuisance-free air outflow.