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Die Erfindung betrifft eine Getriebebaugruppe, eine Antriebsbaugruppe sowie einen Futtermischwagen mit einer solchen Antriebsbaugruppe.
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Futtermischwägen sind in der Landwirtschaft zur Verteilung von Futter in Ställen bekannt. Solche Futtermischwägen weisen einen Futterbehälter auf, der mittels einer Aufnahmevorrichtung mit Futter gefüllt werden kann. Üblicherweise können verschiedene Futterkomponenten gleichzeitig in den Futterbehälter aufgenommen werden, die vermischt werden müssen, oder einzelne Futterkomponenten benötigen eine stete Bewegung, um deren Qualität zu gewährleisten. Daher sind in Futterbehältern üblicherweise Mischvorrichtungen in Form einer Mischschnecke vorgesehen, die das Futter, das in den Futterbehälter geladen wurde, vermischen.
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Zum Antrieb dieser Mischvorrichtungen kommen Antriebseinheiten mit hohen Ausgangsdrehzahlen, beispielsweise von mehr als 2500 Umdrehungen pro Minute, zum Einsatz. Die Rotationsgeschwindigkeit der Mischvorrichtung bzw. der Mischschnecke liegt üblicherweise jedoch zwischen 15 und 50 Umdrehungen pro Minute, sodass ein Getriebe notwendig ist.
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Hierzu ist es bekannt, ein mehrstufiges Planetengetriebe aus einem Vorsatzgetriebe und einem Hauptgetriebe vorzusehen, wobei das Vorsatzgetriebe deutlich schneller läuft als das Hauptgetriebe. Dadurch entstehen am Vorsatzgetriebe hohe Betriebstemperaturen, die zu einer schnellen Alterung des verwendeten Schmieröls führen bzw. die Schmiereigenschaften des Schmieröls so stark vermindern, sodass der Ölfilm abreißen kann und es zu hohem Verschleiß an den Getrieben selbst kommt.
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Üblicherweise werden daher aufwendige und teure Kühlvorrichtungen separat zur Getriebebaugruppe vorgesehen, die das Schmieröl kühlen, um die Lebensdauer der Getriebebaugruppe bzw. des Schmieröls zu verlängern.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine langlebige Getriebebaugruppe bereitzustellen, bei der keine separaten Vorrichtungen zur Kühlung des Schmiermittels notwendig sind.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Getriebebaugruppe für einen Futtermischwagen, mit einem Vorsatzgetriebe, einem Vorgehäuse, einem Hauptgetriebe, einem Hauptgehäuse sowie einer ersten Bypassleitung. Das Vorsatzgetriebe ist in einem Innenraum des Vorgehäuses angeordnet und das Hauptgetriebe ist in einem Innenraum des Hauptgehäuses angeordnet. Die erste Bypassleitung geht vom Vorgehäuse aus und mündet in einem Bereich abtriebsseitig vom Hauptgetriebe oder im Bereich des Hauptgetriebes in den Innenraum des Hauptgehäuses und stellt eine Strömungsverbindung zwischen den Innenräumen der Gehäuse bereit.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Hauptgehäuse mitsamt dem Hauptgetriebe als Temperatursenke dienen kann, da sie sich aufgrund der höheren thermischen Masse von Gehäuse und Getriebe deutlich weniger schnell erwärmen.
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Durch die erste Bypassleitung wird erfindungsgemäß eine eitere Strömungsverbindung zwischen dem Vorgehäuse und dem Hauptgehäuse bereitgestellt. Dadurch kann sich ein Schmiermittelkreislauf einstellen, der das Schmiermittel vom Vorgehäuse in das Hauptgehäuse befördert, sodass sich das Schmiermittel dort abkühlen kann.
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Die Bypassleitung verläuft zum Beispiel außerhalb der Gehäuse.
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Insbesondere besteht eine erste, direkte Strömungsverbindung zwischen dem Innenraum des Vorgehäuses und dem des Hauptgehäuses, zum Beispiel entlang einer die Getriebe verbindenden Verbindungswelle.
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Vorzugsweise sind das Hauptgehäuse und das Vorgehäuse mit einem Schmiermittel gefüllt, insbesondere Schmieröl, beispielsweise in vorgesehener Betriebsposition bis einschließlich der Mündung der ersten Bypassleitung in den Innenraum des Hauptgehäuses.
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In einem Aspekt erstreckt sich die erste Bypassleitung im Bereich des Vorsatzgetriebes oder einem Bereich abtriebsseitig vom Vorsatzgetriebe vom Vorgehäuse aus, wodurch sichergestellt ist, dass besonders warmes Schmiermittel durch die erste Bypassleitung gefördert wird.
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Damit der Schmiermittelkreislauf durch die Schwerkraft unterstützt wird, kann in vorgesehener Betriebsposition die Mündung der ersten Bypassleitung in den Innenraum des Hauptgehäuses höher liegen als der Beginn der ersten Bypassleitung am Vorgehäuse.
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In einer Ausgestaltung grenzen das Vorgehäuse und das Hauptgehäuse aneinander an, insbesondere sind sie aneinander befestigt, und die Innenräume des Vorgehäuses und des Hauptgehäuses gehen ineinander über, sodass eine Strömungsverbindung für Schmiermittel zwischen den Innenräumen des Vorgehäuses und des Hauptgehäuses ausgebildet ist, wodurch die Getriebebaugruppe kompakt ausgeführt ist.
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Zum Beispiel erstreckt sich die Verbindungswelle durch den Übergang zwischen den Innenräumen des Vorgehäuses und des Hauptgehäuses.
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Um die Bauhöhe der Getriebebaugruppe zu verringern, kann das Hauptgetriebe in einem Winkel, insbesondere senkrecht zum Vorsatzgetriebe angeordnet sein, insbesondere wobei sich eine Abtriebswelle des Hauptgetriebes in vorgesehener Betriebsposition im Wesentlichen vertikal erstreckt.
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Zum Beispiel ist das Winkelgetriebe zwischen dem Hauptgetriebe und dem Vorsatzgetriebe angeordnet, insbesondere im Hauptgehäuse.
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In einer Ausführungsform weist die Getriebebaugruppe eine zweite Bypassleitung auf, die sich von einem Bereich abtriebsseitig vom Vorsatzgetriebe zu einem Bereich antriebsseitig vom Vorsatzgetriebe erstreckt. Durch die zweite Bypassleitung kann der Schmiermittelfluss und damit die Kühlung des Schmiermittels weiter verbessert werden.
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Die zweite Bypassleitung kann vollständig außerhalb des Vorgehäuses und Hauptgehäuses verlaufen.
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Beispielsweise erstreckt sich die zweite Bypassleitung von einem Bereich antriebsseitig vom Hauptgetriebe, insbesondere vom Vorgehäuse oder vom Hauptgehäuse, wodurch Schmiermittel gefördert werden kann, das das Hauptgetriebe oder das Vorsatzgetriebe passiert hat.
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Die zweite Bypassleitung kann auch von einem Bereich antriebsseitig vom Winkelgetriebe ausgehen.
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Um einen Schmiermittelkreislauf durch das Vorsatzgetriebe bereitzustellen, kann die zweite Bypassleitung in den Innenraum des Vorgehäuses oder einen Innenraum eines weiteren Gehäuses antriebsseitig vom Vorgehäuse münden.
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In einer Ausgestaltung sind das Vorsatzgetriebe und/oder das Hauptgetriebe Planetengetriebe, wodurch die Getriebebaugruppe besonders kompakt ausgeführt ist.
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Beispielsweise läuft das Vorsatzgetriebe schneller als das Hauptgetriebe.
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Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Antriebsbaugruppe mit einer Getriebebaugruppe wie zuvor beschrieben und einer Antriebseinheit, die mit dem Vorsatzgetriebe antriebsseitig vom Vorsatzgetriebe zur Drehmomentübertragung verbunden ist, insbesondere wobei die Antriebseinheit ein Hydraulikmotor oder ein Elektromotor ist.
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Die zur Getriebebaugruppe genannten Merkmale und Vorteile gelten gleichermaßen für die Antriebsbaugruppe und umgekehrt.
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Ferner wird die Aufgabe gelöst durch einen Futtermischwagen mit einer Antriebsbaugruppe wie zuvor beschrieben, insbesondere wobei der Futtermischwagen einen Futterbehälter aufweist, in dem eine Mischvorrichtung, insbesondere eine Mischschnecke, drehbar angeordnet ist, wobei die Mischvorrichtung mit dem Hauptgetriebe abtriebsseitig vom Hauptgetriebe zur Drehmomentübertragung verbunden ist.
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Die zur Getriebebaugruppe und/oder zur Antriebsbaugruppe genannten Merkmale und Vorteile gelten gleichermaßen für den Futtermischwagen und umgekehrt.
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In einer Ausführungsform liegt, wenn die Getriebebaugruppe ordnungsgemäß im Futtermischwagen montiert ist, die Mündung der ersten Bypassleitung in den Innenraum des Hauptgehäuses höher als der Beginn der ersten Bypassleitung am Vorgehäuse. Dadurch kann der Schmiermittelkreislauf teilweise durch die Schwerkraft unterstützt werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus dem beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- 1: einen erfindungsgemäßen Futtermischwagen mit einer erfindungsgemäßen Antriebsbaugruppe mit einer erfindungsgemäßen Getriebebaugruppe in einer schematischen Seitenansicht,
- 2: eine dimetrische Ansicht der erfindungsgemäßen Antriebsbaugruppe gemäß 1,
- 3, 4: Schnittansichten der Antriebsbaugruppe gemäß 2 entlang eines Schnitts durch die Mitte der Antriebsbaugruppe bzw. eines Schnitts am Rand der zweiten Bypassleitung der Antriebsbaugruppe.
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In 1 ist ein Futtermischwagen 10 dargestellt. Der Futtermischwagen 10 weist Räder 12, einen Hauptmotor (nicht gezeigt), beispielsweise einen Verbrennungsmotor oder einen Elektromotor, eine Aufnahmevorrichtung 14, einen Futterbehälter 16, eine Mischvorrichtung 18 sowie eine Antriebsbaugruppe 20 auf.
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Aus Gründen der Übersicht sind in 1 die Bypassleitungen der Antriebsbaugruppe 20 nicht dargestellt.
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Die Mischvorrichtung 18 ist beispielsweise eine Mischschnecke und im Futterbehälter 16 drehbar angeordnet. Die Mischvorrichtung 18 ist dazu ausgebildet, Futter zu vermischen, das mittels der Aufnahmevorrichtung 14 in den Futterbehälter 16 gefördert wurde. Hierzu wird die Mischvorrichtung 18 bzw. die Mischschnecke von der Antriebsbaugruppe 20 angetrieben.
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Die Antriebsbaugruppe 20 weist eine Getriebebaugruppe 22 sowie einen Antriebseinheit 24, beispielsweise einen Hydraulikmotor oder einen Elektromotor auf.
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In 2 ist die Antriebsbaugruppe 20 in dimetrischer Ansicht und in den 3 und 4 in zwei verschiedenen Schnitten dargestellt.
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Die Getriebebaugruppe 22 weist ein Vorgehäuse 26, ein Hauptgehäuse 28, eine erste Bypassleitung 30, eine zweite Bypassleitung 32, ein Vorsatzgetriebe 34 ( 3) sowie ein Hauptgetriebe 36 (3) auf. Die Getriebebaugruppe 22 ist somit mehrstufig.
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Das Vorgehäuse 26 sowie das Hauptgehäuse 28 definieren jeweils einen Innenraum, in denen das Vorsatzgetriebe 34 bzw. das Hauptgetriebe 36 angeordnet sind.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel grenzen das Vorgehäuse 26 und das Hauptgehäuse 28 an einem Übergang aneinander an, insbesondere sind sie aneinander befestigt.
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Zudem weisen die Gehäuse 26, 28 am Übergang miteinander fluchtende Öffnungen auf, sodass der Innenraum des Vorgehäuse 26 in den Innenraum des Hauptgehäuses 28 übergeht. Diese Öffnungen stellen eine direkte Strömungsverbindung für Schmiermittel zwischen den Innenräumen des Vorgehäuses 26 und des Hauptgehäuses 28 bereit.
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Das Vorsatzgetriebe 34 und das Hauptgetriebe 36 sind beispielsweise Planetengetriebe.
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Insbesondere ist das Vorsatzgetriebe 34 ein schnell laufendes Getriebe und das Hauptgetriebe 36 ist ein langsam laufendes Getriebe, in anderen Worten läuft das Vorsatzgetriebe 34 während des Betriebs der Getriebebaugruppe 22 schneller als das Hauptgetriebe 36.
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Die Antriebseinheit 24 ist beispielsweise am Vorgehäuse 26 befestigt und eine Antriebswelle 40 der Antriebseinheit 24 erstreckt sich in das Vorgehäuse 26 hinein und ist mit dem Vorsatzgetriebe 34 drehfest verbunden.
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Somit ist die Antriebseinheit 24 zur Drehmomentübertragung antriebsseitig vom Vorsatzgetriebe 34 angeordnet.
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Abtriebsseitig vom Vorsatzgetriebe 34 ausgehend erstreckt sich eine drehfest mit dem Vorsatzgetriebe 34 verbundene Verbindungswelle 42. Die Verbindungswelle 42 erstreckt sich vom Innenraum des Vorgehäuse 26 durch den Übergang in den Innenraum des Hauptgehäuses 28.
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Das Hauptgetriebe 36 ist in einem Winkel größer 0°, im gezeigten Ausführungsbeispiel um 90° zum Vorsatzgetriebe 34 angeordnet. Hierzu ist ein Winkelgetriebe 38 mit zwei Kegelrädern vorgesehen, das zwischen dem Hauptgetriebe 36 und dem Vorsatzgetriebe 34 angeordnet ist, beispielsweise im Hauptgehäuse 28.
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Die Verbindungswelle 42 ist drehfest mit dem Winkelgetriebe 38 verbunden.
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Abtriebsseitig ist das Winkelgetriebe 38 drehfest mit dem Hauptgetriebe 36 verbunden, gegebenenfalls unter Verwendung einer weiteren Verbindungswelle.
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Abtriebsseitig vom Hauptgetriebe 36 erstreckt sich eine Abtriebswelle, die drehfest mit dem Hauptgetriebe 36 verbunden ist.
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Wie insbesondere in 1 gut zu erkennen ist, erstreckt sich die Abtriebswelle 44 in Vertikalrichtung und die Antriebswelle 40 in horizontaler Richtung, wenn sich die Getriebebaugruppe 22 in ihrer vorgesehenen Betriebsposition befindet, d. h. ordnungsgemäß im Futtermischwagen 10 montiert ist.
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Die Abtriebswelle 44 verläuft aus dem Hauptgehäuse 28 hinaus und ist drehfest mit der Mischvorrichtung 18 verbunden, gegebenenfalls unter Verwendung weiterer Komponenten.
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Die Mischvorrichtung 18 ist somit abtriebsseitig vom Hauptgetriebe 36 mit dem Hauptgetriebe 36 zur Drehmomentübertragung verbunden.
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Zusammenfassend ist die Antriebseinheit 24 mittels der Getriebebaugruppe 22 zur Drehmomentübertragung mit der Mischvorrichtung 18 verbunden. Die Getriebebaugruppe 22 kann dabei eine Übersetzung zwischen 1:55 bis 1:65, beispielsweise 1:62 bereitstellen.
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Die erste Bypassleitung 30 hat ihren Beginn 46 am Vorgehäuse 26 und ihre Mündung 48 am Hauptgehäuse 28, sodass eine weitere Strömungsverbindung zwischen dem Innenraum des Vorgehäuses 26 und dem Innenraum des Hauptgehäuses 28 gebildet wird.
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Die erste Bypassleitung 30 verläuft dabei zwischen ihrem Beginn 46 und der Mündung 48 vollständig außerhalb der Gehäuse 26, 28.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich der Beginn 46 der ersten Bypassleitung 30, d.h. die Strömungsverbindung zwischen dem Innenraum des Vorgehäuses 26 und der ersten Bypassleitung 30, in einem Bereich abtriebsseitig vom Vorsatzgetriebe 34.
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Denkbar ist jedoch auch, dass der Beginn 46 etwas antriebsseitiger angeordnet ist, beispielsweise im Bereich des Vorsatzgetriebes 34.
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Die Mündung 48 der ersten Bypassleitung 30 ist in einem Bereich abtriebsseitig des Hauptgetriebes 36 vorgesehen. Denkbar ist jedoch, dass die Mündung 48 antriebsseitiger vorgesehen ist, beispielsweise im Bereich des Hauptgetriebes 36.
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Aufgrund der Anordnung der Getriebebaugruppe 22 im Futtermischwagen 10 ist in vorgesehener Betriebsposition bzw. bei ordnungsgemäßer Montage die Mündung 48 höher als der Beginn 46 der ersten Bypassleitung 30.
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Die zweite Bypassleitung 32 hat ihren Beginn 50 in einem Bereich abtriebsseitig vom Vorsatzgetriebe 34 und hat ihre Mündung 52 antriebsseitig ihres Beginns 50. Beispielsweise ist die Mündung 52 in einem Bereich antriebsseitig vom Vorsatzgetriebe 34 im Vorgehäuse 26 vorgesehen.
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Auch die zweite Bypassleitung 32 verläuft vollständig außerhalb des Vorgehäuse 26 und des Hauptgehäuses 28.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich der Beginn 50 der zweiten Bypassleitung 32 am Hauptgehäuse 28 und zwar antriebsseitig des Winkelgetriebes 38. Denkbar ist jedoch auch, dass der Beginn 50 der zweiten Bypassleitung 32 am Vorgehäuse 26 vorgesehen ist.
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Denkbar ist auch, dass antriebsseitig vom Vorgehäuse 26 ein weiteres Gehäuse vorgesehen ist, beispielsweise der Antriebseinheit 24, in das die zweite Bypassleitung 32 mündet.
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Die Innenräume der Gehäuse 26 und 28 sowie die erste und zweite Bypassleitung 30, 32 sind mit einem Schmiermittel 54, beispielsweise Schmieröl gefüllt.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel reicht die Füllhöhe des Schmiermittels 54, wie in 3 angedeutet, in vorgesehener Betriebsposition der Getriebebaugruppe 22 bis oberhalb der Mündung 48 der ersten Bypassleitung 30 in das Hauptgehäuse 28.
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Während des Betriebs der Antriebsbaugruppe 20 bzw. der Getriebebaugruppe 22 läuft die Antriebseinheit 24 mit mehr als 2500 Umdrehungen pro Minute. Die Rotationsgeschwindigkeit der Mischvorrichtung 18 bzw. der Mischschnecke liegt dabei zwischen 15 und 50 Umdrehungen pro Minute.
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Durch die Rotation des Vorsatzgetriebes 34 entsteht eine Strömung des Schmiermittels 54 durch die Innenräume der Gehäuse 26, 28 sowie den Bypassleitungen 30, 32. Insbesondere wird das Schmiermittel 54 durch Rotation des antriebsseitigen Kegelrads des Winkelgetriebes 38 in den Beginn 50 der zweiten Bypassleitung 32 gepumpt.
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In den 2 und 4 sind die Strömungsrichtungen des Schmiermittels 54 während des Betriebs durch Pfeile angedeutet.
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Zum einen entsteht ein Schmiermittelkreislauf von einem Bereich antriebsseitig des Vorsatzgetriebes 34 zum Bereich abtriebsseitig des Vorsatzgetriebes 34, beispielsweise in einen Bereich zwischen den beiden Kegelrädern des Winkelgetriebes 38, und mittels der Strömungsverbindung der zweiten Bypassleitung 32 zurück.
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Zudem kann sich ein weiterer Schmiermittelkreislauf durch die erste Bypassleitung 30 einstellen. Dieser Schmiermittelkreislauf beginnt am Beginn 46 der ersten Bypassleitung 30 und das Schmiermittel 54 strömt zur Mündung 48 der ersten Bypassleitung 30 abtriebsseitig des Hauptgetriebe 36.
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Von dort fließt es nach unten durch das Hauptgetriebe 36 und das Winkelgetriebe 38. Ist es antriebsseitig des dem Hauptgetriebe 36 zugeordneten Kegelrad des Winkelgetriebe 38 angelangt, so kann das Schmiermittel 54 wieder durch den Beginn 46 der ersten Bypassleitung 30 gefördert werden, zum Beispiel aufgrund der Rotation des Vorsatzgetriebe 34.
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Ebenfalls kann das antriebsseitig des dem Hauptgetriebe 36 zugeordneten Kegelrads des Winkelgetriebes 38 eintreffende Schmiermittel 54 durch den Beginn 50 in die zweite Bypassleitung 32 strömen und so über die zweite Bypassleitung 32 in den Bereich antriebsseitig des Vorsatzgetriebes 34 gelangen.
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Nun strömt das Schmiermittel 54 durch das Vorsatzgetriebe 34 und kann dort wieder in den Beginn 46 der ersten Bypassleitung 30 strömen.
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Hierdurch wird ein großer Schmiermittelkreislauf bereitgestellt, der nacheinander durch die erste Bypassleitung 30, das Hauptgetriebe 36, die zweite Bypassleitung 32 und das Vorsatzgetriebe 34 verläuft.
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Der Bereich zwischen den beiden Kegelrädern des Winkelgetriebes 38 kann dabei die Funktion einer Ölwanne erfüllen, in der sich das Schmiermittel sammelt und von dort - über den Beginn 50 der zweiten Bypassleitung 32 - gefördert wird. Wie eine Pumpe kann dabei das dem Vorsatzgetriebe 34 zugeordnete Kegelrad fungieren.
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Aufgrund der ersten Bypassleitung 30 stellen sich also Strömungen ein, die vom Innenraum des Vorgehäuses 26 ausgehen und anschließend durch den Innenraum des Hauptgehäuses 28 und das Hauptgetriebe 36 verlaufen.
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Hierdurch wird das heiße Schmiermittel 54, das durch die erste Bypassleitung 30 strömt, gekühlt, da die Temperatur im Innenraum des Hauptgehäuses 28 niedriger ist als die im Vorgehäuse 26.
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Dies liegt daran, dass das Hauptgetriebe 36 langsamer läuft - also weniger Wärme erzeugt - und das Schmiermittel 54 im Innenraum des Hauptgehäuses 28, das Hauptgehäuse 28 selbst und Hauptgetriebe 36 eine große thermische Masse darstellen.
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Hat das Schmiermittel 54 das Hauptgehäuse 28 passiert, so ist es wieder kühl genug, um das Vorsatzgetriebe 34 zu kühlen.
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Auf diese Weise kann also eine ausreichende Kühlung des Vorsatzgetriebes 34 auf besonders einfache Weise stets sichergestellt werden.
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Es entfällt somit die Notwendigkeit von zusätzlichen Vorrichtungen zur Kühlung des Schmiermittels 54.
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Denkbar ist dabei, dass der Schmiermittelkreislauf durch die erste Bypassleitung 30 erst ab einer vorbestimmten Temperatur, zum Beispiel 60°, einsetzt.
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Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Temperaturabhängigkeit der Viskosität des Schmiermittels 54 derart gewählt ist, dass die Viskosität erst bei Erreichen der gewünschten vorbestimmten Temperatur, zu der eine Strömung durch die erste Bypassleitung 30 entstehen soll, gering genug ist, um durch die Bypassleitung 30 gefördert zu werden. Daher stellt sich dann die Strömung tatsächlich erst ab der gewünschten Temperatur ein. Unterhalb dieser Temperatur ist das Schmiermittel 54 zu dickflüssig, um durch die Rotation des Vorsatzgetriebes 34 durch die erste Bypassleitung 30 gefördert zu werden.