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WO2013110113A2 - Getriebe - Google Patents

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WO2013110113A2
WO2013110113A2 PCT/AT2013/050025 AT2013050025W WO2013110113A2 WO 2013110113 A2 WO2013110113 A2 WO 2013110113A2 AT 2013050025 W AT2013050025 W AT 2013050025W WO 2013110113 A2 WO2013110113 A2 WO 2013110113A2
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
temperature
gear
sensor element
bolt
receiving element
Prior art date
Application number
PCT/AT2013/050025
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English (en)
French (fr)
Other versions
WO2013110113A3 (de
Inventor
Christian Forstner
Original Assignee
Miba Gleitlager Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Miba Gleitlager Gmbh filed Critical Miba Gleitlager Gmbh
Publication of WO2013110113A2 publication Critical patent/WO2013110113A2/de
Publication of WO2013110113A3 publication Critical patent/WO2013110113A3/de

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/12—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load
    • F16C17/24—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load with devices affected by abnormal or undesired positions, e.g. for preventing overheating, for safety
    • F16C17/243—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load with devices affected by abnormal or undesired positions, e.g. for preventing overheating, for safety related to temperature and heat, e.g. for preventing overheating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/04—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving solid bodies
    • G01K13/08—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving solid bodies in rotary movement
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K5/00—Measuring temperature based on the expansion or contraction of a material
    • G01K5/48—Measuring temperature based on the expansion or contraction of a material the material being a solid
    • G01K5/50—Measuring temperature based on the expansion or contraction of a material the material being a solid arranged for free expansion or contraction
    • G01K5/52—Measuring temperature based on the expansion or contraction of a material the material being a solid arranged for free expansion or contraction with electrical conversion means for final indication
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/52—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
    • F16C19/525—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions related to temperature and heat, e.g. insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2361/00—Apparatus or articles in engineering in general
    • F16C2361/61—Toothed gear systems, e.g. support of pinion shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/08—General details of gearing of gearings with members having orbital motion
    • F16H2057/085—Bearings for orbital gears

Definitions

  • the invention relates to a transmission, in particular planetary gear, with at least one transmission assembly comprising a transmission shaft or a bolt, a gear wheel, which is arranged on the transmission shaft or the bolt, and at least one bearing element which is arranged between the gear and the transmission shaft, and with a temperature measuring device for measuring the temperature of the at least one bearing element, and a method for measuring the temperature of a bearing of a transmission, in particular a planetary gear, with at least one transmission assembly comprising a transmission shaft or a bolt, a gear arranged on the transmission shaft or the bolt is, and at least one bearing element which is arranged between the gear and the transmission shaft, and with a Temperaturmes s device for measuring the temperature of the at least one bearing element.
  • DE 102005017450 A1 describes a method for determining the temperature of components, i.a. Also, a gearbox bearing, a motor vehicle at least one temperature measuring point in the interior of the component. It is formed by twisting a thermo wire, a thermocouple as a temperature measuring unit. The fact that the temperature measurement is wired is lagging behind.
  • Measurement takes place in real time via the SAW (Surface Acoustic Wave) radar technology. It is generated from radio waves acoustic waves that are sent to the rotating sensor. From the runtime differences of the echoes the temperature is calculated in the sequence.
  • SAW Surface Acoustic Wave
  • This method requires a complex telemetry for the radio transmission of measurement data, as the journal rotates, so this method is currently not used in mass-produced transmissions. It is the object of the invention to provide a simple way to monitor the temperature of the bearings in rotating transmission components.
  • the temperature measuring device comprises a temperature receiving element and a first sensor element, wherein a length of the temperature receiving element is variable depending on the temperature, and further spaced apart the first sensor element arranged to the temperature-receiving element and for, in particular non-contact, determination of a change in length of the temperature receiving element is formed.
  • a temperature measuring device which has a temperature-receiving element and a first sensor element, wherein the temperature-receiving element is arranged on or in the gear or the bolt and the temperature from the measurement of the path length between the first sensor element and the temperature receiving element, the objected to the first sensor element is arranged is determined.
  • the advantage here is that the temperature measurement can be carried out analogously, whereby the structure of the Temperaturmes s device simplified and thus less prone to error or less susceptible to interference can be designed. In addition, this temperature measurement is inexpensive to produce. Due to these factors, the temperature measuring device is particularly suitable for monitoring the temperature in bearings of series gearboxes. In addition, a subsequent installation in a transmission is easily possible. Also, the measurement itself is simplified by only the way between the sensor and the temperature recording element must be measured. Thus, multiple data transmission is not required for the temperature measurement; in particular, it is not necessary to transmit radio data, which makes it possible to avoid interferences from other radio sources, especially in mass-produced transmissions. In addition, it is also possible with this temperature measuring device to arrange the temperature receiving element very close to the bearing, whereby the accuracy of the measured value can be significantly improved even without expensive calibration.
  • the temperature-receiving element is designed as an actuator. It is thus possible to increase the travel distances of an actuator rod as a function of the temperature or to increase the response of the temperature measurement. at a temperature change to improve, whereby the accuracy of the measurement can be improved.
  • the actuator is a fluidic actuator. It can thus the response of the actuator can be improved by the faster temperature-induced expansion of the fluid compared to a solid. As a result, the ongoing temperature monitoring, ie not just the individual determination of measured values, can be improved. Moreover, such actuators are more robust compared to other actuators. This is particularly advantageous in view of the sometimes fast rotational movement of the actuator after it is to be arranged as close as possible to camp.
  • the temperature measuring device has at least one further sensor element, which is arranged outside the measuring range of the first sensor element.
  • a second measured value can be detected so that measured value errors in the measurement with the first sensor element can be better compensated by forming differences.
  • the accuracy of the temperature determination of the bearing element can be increased.
  • a relative change in position in the axial direction between the first sensor element and the gear wheel can be detected with the second sensor element.
  • the sensor element or the sensor elements (a) displacement sensor (s).
  • the measured value detection takes place in the sensor itself, which can be arranged on a non-rotating component of the transmission, whereby the measured value detection has a lower susceptibility to interference.
  • the temperature-receiving element is at least partially disposed in the shaft or the bolt, so that it is thus located at a short distance from the camp. In this way, even lower temperature changes in the bearing are recognizable earlier.
  • the senor has a limit switch. This variant allows a further simplification of the system, although a running temperature turüberwachung so that is no longer possible, but first a signal is emitted when a predeterminable temperature is reached or exceeded.
  • Fig. 1 shows a detail of a planetary gear in cross section.
  • Fig. 1 shows a section of a planetary gear 1 in cross section.
  • the invention can be used not only in planetary gears, but generally in transmissions of all kinds.
  • the planetary gear 1 may also be a multi-stage planetary gear.
  • the planetary gear 1 has at least one transmission assembly 2.
  • This transmission assembly 2 comprises a gear shaft or a bolt 3, the so-called planet pin, a gear wheel 4, the so-called planet gear, which is arranged on the gear shaft or the bolt 3 and in meshing engagement (FIG. in Fig. 1 with a dashed line indicated) with the ring gear, as well as at least one bearing element 5, the so-called planetary bearing, which is arranged between the gear 4 and the transmission shaft or the bolt 3.
  • the bearing element 5 may be a plain bearing or a rolling bearing, but preferably it is a sliding bearing.
  • the transmission assembly 2 comprises a temperature measuring device 6 for measuring the temperature of the at least one bearing element 5.
  • the temperature measuring device 6 has a temperature receiving element 7 and a first sensor element 8.
  • the sensor element 8 is arranged at a distance from the temperature-receiving element 7 so that its measuring surface, i. the surface with which a measurement of a change in the temperature-receiving element 7 can take place points to the temperature-receiving element 7, as can be seen from FIG.
  • the temperature-receiving element 8 is preferably arranged in the bolt 3 or the shaft, the arrangement being as close as possible to the bearing element 5. For example, it is at least partially received in a blind hole 9 in the bolt 3 and the shaft. In particular, it is immediately below the bearing element 5, i. at a small distance from the bearing element 5, placed, as can be seen from Fig. 1.
  • the distance to the bearing element 5 may for example be between 2 mm and 20 mm.
  • the bolt 3 or the shaft By a change in temperature in the bearing element 5, the bolt 3 or the shaft also undergoes a change in temperature which is passed on in the sequence to the temperature receiving element 7, so this also undergoes a change in temperature. As a result of this temperature change, the length of the temperature-receiving element 7 changes, so that it becomes longer. The change of the length dimension is detected by the first sensor element 8.
  • the temperature-receiving element 7 is preferably arranged in the blind hole 9 in such a way that a contact of the surface of the temperature-receiving element 7 on the surface of the blind hole 9, which is as complete as possible, is obtained.
  • the temperature receiving element 7 has a length which is at least as long as the length of the bearing element 5 in the axial direction, plus the length to an end face 10 of the bolt 3 and the shaft in which the temperature receiving element 7 is inserted.
  • the temperature-receiving element 7 consists of a metal rod, preference being given to metals or metal alloys which experience a relatively large change in length as the temperature changes.
  • the temperature receiving member 7 may be made of NiCr alloy or PtW alloy. Since such temperature sensors are known, reference is made to the relevant prior art.
  • the temperature-receiving element 7, for example, in the temperature-measuring front region have a diameter between 3 mm and 3 cm.
  • the temperature-receiving element 7 is designed as an actuator, in particular as a fluidic actuator.
  • a fluid for example an oil or a gas, contained in the temperature receiving element 7, that undergoes an expansion by increasing the temperature and thus builds up a pressure.
  • This pressure is passed on to an actuator rod 11 in the sequence.
  • This actuator rod 11 is longitudinally displaceable in the direction of a longitudinal central axis of the temperature receiving element 7 in this arranged in an actuator head 12, so that the change in length of the temperature receiving element 7 is achieved in this embodiment by the relative position of the actuator rod 11 in the temperature receiving element 7.
  • the actuator rod 11 is pushed out, so that a distance 12 from the first sensor element 8, as with the metal rod design, is reduced.
  • the fluidic actuator consists in the simplest embodiment of a tube in which the fluid is contained. In essence, therefore, the actuator corresponds to a thermostat. In addition to this actuator training but other actuators are used, for example, actuators with a bellows or with a membrane. Such actuators are known in the related art, so reference is made.
  • the first sensor element 8 is preferably arranged on a transmission housing 14 of the planetary gear 1 and spaced from the temperature receiving element 7. Preferably, the sensor element 8 is received in a sensor head 15.
  • the sensor element 8 is designed in particular for non-contact detection of the change in length of the temperature-receiving element 7, so that, for example, the relative displacement of the actuator 12 is detected with respect to the first sensor element 8.
  • the first sensor element 8 is designed as a displacement sensor, so that the distance 13 of the temperature receiving element 7, in particular the Aktua- torstabes 12, is determined directly to the first sensor element. Via a corresponding calibration curve, the measured value, i. the distance 13, to be assigned to a specific temperature.
  • the creation of the calibration curve is done by measuring the distances at certain temperatures, which is measured for example by means of a thermometer.
  • further material-related influencing parameters of the temperature-receiving element or of the planetary gear 1 as a whole can be taken into account. Since the creation of calibration curves is known per se, this is not further enhanced to avoid repetition.
  • the temperature-measuring device 6 preferably has at least one further sensor element 16.
  • This at least one further sensor element 16 is preferably likewise arranged in the sensor head 15, although the measuring range of the at least one further sensor element 16 lies outside the measuring range of the first sensor element 8, so that with this at least one further sensor element 16 the change in the distance 13 between the sensor element 16 first sensor element 8 and the temperature receiving element 7 is not detected.
  • the at least one further sensor element 16 is arranged such that the relative distance between the gear housing 14 or the further sensor element 16 and the gear wheel 4 or a rotating planet carrier 17 which carries the gear wheel 4 is determined.
  • the further sensor element 16 is preferably also designed as a displacement sensor.
  • the temperature measuring device 6 may, as has already been stated above, be designed for the continuous measurement of the temperature in the bearing element 5, ie for tracking the temperature profile in the bearing element 5. However, it is also possible within the scope of the invention that only a predeterminable, critical temperature is determined.
  • the first sensor element 8 may have a limit switch, which leads to the triggering of an action, such as the delivery of an alarm.
  • a temperature measuring device 6 may be arranged in the transmission 1 per bearing element 5.
  • the exemplary embodiments show possible variants of the temperature measuring device 6 or of the transmission, it being noted at this point that various combinations of the individual variants are also possible among each other and this possibility of variation due to the teaching on technical action by objective invention in the skill of technical expert working in this technical field.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit zumindest einer Getriebebaugruppe (2) umfassend eine Getriebewelle oder einen Bolzen (3), ein Getrieberad (4), das auf der Getriebewelle oder dem Bolzen (3) angeordnet ist, sowie zumindest ein Lagerelement (5) das zwischen dem Getrieberad (4) und der Getriebewelle bzw. dem Bolzen (3) angeordnet ist, sowie mit einer Temperaturmessvorrichtung (6) zur Messung der Temperatur des zumindest einen Lagerelementes (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmessvorrichtung (6) ein Temperaturaufnahmeelement (7) sowie ein erstes Sensorelement (8) aufweist, wobei eine Länge des Temperaturaufnahmeelementes (7) in Abhängigkeit von der Temperatur veränderlich ist, und wobei weiter das erste Sensorelement (8) beabstandet zum Temperaturaufnahmeelement (7) angeordnet und zur, insbesondere berührungslosen, Feststellung einer Längenänderung des Temperaturaufnahmeelementes (7) ausgebildet ist.

Description

Getriebe
Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere Planetengetriebe, mit zumindest einer Ge- triebebaugruppe umfassend eine Getriebewelle oder einen Bolzen, ein Getrieberad, das auf der Getriebewelle oder dem Bolzen angeordnet ist, sowie zumindest ein Lagerelement das zwischen dem Getrieberad und der Getriebewelle angeordnet ist, und mit einer Temperaturmessvorrichtung zur Messung der Temperatur des zumindest einen Lagerelementes, sowie ein Verfahren zur Messung der Temperatur einer Lagerstelle eines Getriebes, insbesondere eines Planetengetriebes, mit zumindest einer Getriebebaugruppe umfassend eine Getriebewelle oder einen Bolzen, ein Getrieberad, das auf der Getriebewelle oder dem Bolzen angeordnet ist, sowie zumindest ein Lagerelement das zwischen dem Getrieberad und der Getriebewelle angeordnet ist, und mit einer Temperaturmes s Vorrichtung zur Messung der Temperatur des zumindest einen Lagerelementes.
Die DE 102005017450 AI beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur von Bauteilen, u.a. auch eines Getriebelagers, eines Kraftfahrzeugs an mindestens einer Temperaturmessstelle im Innern des Bauteils. Es wird dabei durch Verdrillung eines Thermodrahts ein Thermoelement als Temperaturmesseinheit gebildet. Nacheilig ist daran, dass die Tempera- turmessung drahtgebunden erfolgt.
Die berührungslose Temperaturmessung von Getriebelagern ist im Stand der Technik ebenfalls bereits beschrieben worden. So wird in dem Artikel„Engine safty enhanced with wirel- ess temperature monitoring", Wärtsilä Technical Journal 01, 2007, Seiten 48 - 50 beschrie- ben, dass die Temperatur mit einem Sensor gemessen wird, der so nah wie möglich an der
Lagerstelle angeordnet ist. Die Messung erfolgt über die SAW (Surface Acoustic Wave) Radartechnologie in Echtzeit. Es wird dabei aus Radiowellen akustische Wellen erzeugt, die an den rotierenden Sensor gesandt werden. Aus den Laufzeitunterschieden der Echos wird in der Folge die Temperatur berechnet. Diese Methode erfordert eine aufwändige Telemetrie für die Funkübertragung von Messdaten, da der Lagerzapfen rotiert, sodass diese Methode in Seriengetrieben derzeit nicht eingesetzt wird. Es ist die Aufgabe der Erfindung eine einfache Möglichkeit zur Temperaturüberwachung der Lager bei drehenden Getriebebauteilen zu schaffen.
Diese Aufgabe wird mit dem eingangs genannten Getriebe sowie mit dem eingangs genannten Verfahren gelöst, wobei bei dem Getriebe die Temperaturmessvorrichtung ein Temperaturaufnahmeelement sowie ein erstes Sensorelement aufweist, wobei eine Länge des Temperaturaufnahmeelementes in Abhängigkeit von der Temperatur veränderlich ist, und wobei weiter das erste Sensorelement beabstandet zum Temperaturaufnahmeelement angeordnet und zur, insbesondere berührungslosen, Feststellung einer Längenänderung des Temperaturauf- nahmeelementes ausgebildet ist. Nach dem Verfahren ist vorgesehen, eine Temperaturmessvorrichtung verwendet wird, die ein Temperaturaufnahmeelement und ein erstes Sensorelement aufweist, wobei das Temperaturaufnahmeelement an oder in dem Getriebe bzw. dem Bolzen angeordnet wird und die Temperatur aus der Messung der Weglänge zwischen dem ersten Sensorelement und dem Temperaturaufnahmeelement, das beanstandet zum ersten Sensorelement angeordnet wird, bestimmt wird.
Von Vorteil ist dabei, dass die Temperaturmessung analog erfolgen kann, wodurch der Aufbau der Temperaturmes s Vorrichtung vereinfacht und damit weniger fehleranfällig bzw. weniger störanfällig gestaltet werden kann. Zudem ist diese Temperaturmessung kostengünstig herstellbar. Durch diese Faktoren ist die Temperaturmessvorrichtung insbesondere auch für die Überwachung der Temperatur in Lagern von Seriengetrieben geeignet. Zudem ist auch problemlos ein nachträglicher Einbau in ein Getriebe möglich. Auch die Messung an sich ist vereinfacht, indem lediglich der Weg zwischen dem Sensor und dem Temperaturaufnahmeelement gemessen werden muss. Es ist also für die Temperaturmessung keine mehrfache Da- tenübertragung erforderlich, insbesondere ist es nicht erforderlich Funkdaten zu senden, wodurch gerade in Seriengetrieben Störeinflüsse durch andere Funkquellen vermieden werden können. Zudem ist es auch mit dieser Temperaturmessvorrichtung möglich das Temperaturaufnahmeelement sehr nahe am Lager anzuordnen, wodurch die Genauigkeit des Messwertes auch ohne aufwändige Kalibrierung deutlich verbessert werden kann.
Nach einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass das Temperaturaufnahmeelement als Aktuator ausgebildet ist. Es ist damit möglich Verfahrwege eines Aktuatorstabes in Abhängigkeit von der Temperatur zu vergrößern bzw. das Ansprechverhalten der Temperaturmes- sung bei eine Temperaturveränderung zu verbessern, wodurch die Genauigkeit der Messung verbessert werden kann.
Bevorzugt ist der Aktuator ein fluidischer Aktuator. Es kann damit das Ansprechverhalten des Aktuators durch die schneller temperaturbedingte Ausdehnung des Fluids im Vergleich zu einem Feststoff verbessert werden. In der Folge kann damit die laufende Temperaturüberwachung, also nicht nur die Einzelbestimmung von Messwerten, verbessert werden. Darüber hinaus sind derartige Aktuatoren im Vergleich zu anderen Aktuatoren robuster. Dies ist insbesondere in Hinblick auf die zum Teil schnelle Drehbewegung des Aktuators, nachdem dieser so nahe wie möglich bei Lager angeordnet werden soll, von Vorteil.
Es ist weiter möglich, dass die Temperaturmessvorrichtung zumindest ein weiteres Sensorelement aufweist, das außerhalb des Messbereichs des ersten Sensorelementes angeordnet ist. Mit dieser Ausführungsvariante kann ein zweiter Messwert erfasst werden, sodass durch Dif- ferenzbildung Messwertfehler in der Messung mit dem ersten Sensorelement besser kompensiert werden können. In der Folge kann damit die Genauigkeit der Temperaturbestimmung des Lagerelementes erhöht werden. Insbesondere kann mit dem zweiten Sensorelement eine relative Ortsänderung in axialer Richtung zwischen dem ersten Sensorelement und dem Getrieberad festgestellt werden.
Bevorzugt ist das Sensorelement oder sind die Sensorelemente (ein) Wegsensor(en). Es ist auf diese Weise eine einfache Ausbildung einer berührungslosen Messwerterfassung möglich, wobei die Messwerterfassung im Sensor selbst erfolgt, der auf einem nicht drehenden Bauteil des Getriebes angeordnet werden kann, wodurch die Messwerterfassung eine geringere Stör- anfälligkeit aufweist.
Vorzugsweise ist das Temperaturaufnahmeelement zumindest teilweise in der Welle oder dem Bolzen angeordnet, sodass dieses also in kurzer Entfernung vom Lager angeordnet ist. Auf diese Weise sind bereits geringere Temperaturänderungen im Lager früher erkennbar.
Es ist auch möglich dass der Sensor einen Endlagenschalter aufweist. Diese Ausführungsvariante ermöglicht eine weitere Vereinfachung des Systems, wenngleich eine laufende Tempera- turüberwachung damit nicht mehr möglich ist, sondern erste ein Signal abgegeben wird, wenn eine vorbestimmbare Temperatur erreicht oder überschritten wird.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figur näher erläutert.
Es zeigt in schematisch vereinfachter Darstellung:
Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Planetengetriebe im Querschnitt.
Einführend sei festgehalten, dass die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen sind. Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Planetengetriebe 1 im Querschnitt.
Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit ist in Fig. 1 nicht ein gesamtes Planetengetriebe 1 dargestellt, sondern nur die für die Erfindung relevanten Bauteile. Beispielsweise wurde auf die Darstellung des Sonnenrades verzichtet. Nachdem Planetengetriebe prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannt sind, sei daher auf den einschlägigen Stand der Technik dazu verwiesen.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass die Erfindung nicht nur in Planetengetrieben eingesetzt werden kann, sondern generell in Getrieben aller Art. Die besonderen Vorteile der Erfindung treten aber insbesondere in Getrieben, wie Planetengetriebe, zu Tage, bei denen die Temperaturmessung an sich drehenden Lagerelementen vorgenommen werden soll.
Das Planetengetriebe 1 kann auch ein mehrstufiges Planetengetriebe sein. Das Planetengetriebe 1 weist zumindest eine Getriebebaugruppe 2 auf. Diese Getriebebaugruppe 2 umfasst bzw. besteht aus eine(r) Getriebewelle oder einen(einem) Bolzen 3, den so genannten Planetenbolzen, ein Getrieberad 4, das so genannte Planetenrad, das auf der Getriebewelle oder dem Bolzen 3 angeordnet ist und in kämmenden Eingriff (in Fig. 1 mit einer strichlierten Linie angedeutet) mit dem Hohlrad steht, sowie zumindest ein Lagerelement 5, das so genannte Planetenlager, das zwischen dem Getrieberad 4 und der Getriebewelle oder dem Bolzen 3 angeordnet ist. Das Lagerelement 5 kann ein Gleitlager oder ein Wälzlager sein, vorzugsweise ist es jedoch ein Gleitlager.
Bekanntlich weisen Planetengetriebe mehrere dieser Getriebebaugruppen 2 auf, beispielsweise drei, vier, fünf, sechs, etc., die in der Regel gleich ausgeführt sind.
Weiter umfasst die Getriebebaugruppe 2 eine Temperaturmessvorrichtung 6 zur Messung der Temperatur des zumindest einen Lagerelementes 5. Die Temperaturmessvorrichtung 6 weist ein Temperaturaufnahmeelement 7 sowie ein erstes Sensorelement 8 auf. Das Sensorelement 8 ist beabstandet zum Temperarturaufnahmeelement 7 so angeordnet, dass dessen Messfläche, d.h. die Oberfläche mit der eine Messung einer Veränderung im Temperaturaufnahmeelement 7 erfolgen kann, auf das Temperaturaufnahmeelement 7 weist, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist.
Das Temperaturaufnahmeelement 8 ist bevorzugt im Bolzen 3 bzw. der Welle angeordnet, wobei die Anordnung möglichst nahe an dem Lagerelement 5 erfolgt. Beispielsweise ist es zumindest teilweise in einer Sacklochbohrung 9 im Bolzen 3 bzw. der Welle aufgenommen. Insbesondere ist es unmittelbar unterhalb des Lagerelementes 5, d.h. in geringem Abstand zum Lagerelement 5, platziert, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist. Der Abstand zum Lagerelement 5 kann beispielsweise zwischen 2 mm und 20 mm betragen.
Durch eine Temperaturänderung im Lagerelement 5 erfährt der Bolzen 3 bzw. die Welle ebenfalls eine Temperaturänderung die in der Folge an das Temperaturaufnahmeelement 7 weitergegeben wird, sodass dieses ebenfalls eine Temperaturänderung erfährt. Durch diese Temperaturänderung verändert sich die Länge des Temperaturaufnahmeelementes 7, sodass dieses länger wird. Die Änderung der Längenabmessung wird vom ersten Sensorelement 8 detektiert. Das Temperaturaufnahmeelement 7 ist vorzugsweise derart in der Sacklochbohrung 9 angeordnet, dass eine möglichst vollflächige Anlage der Oberfläche des Temperaturaufnahmeelementes 7 an der Oberfläche der Sacklochbohrung 9 erhalten wird. Vorzugsweise weist das Temperaturaufnahmeelement 7 eine Länge auf, die zumindest so groß ist, wie die Länge des Lagerelementes 5 in axialer Richtung, zuzüglich der Länge bis zu einer Stirnfläche 10 des Bolzens 3 bzw. der Welle, in der das Temperaturaufnahmeelement 7 eingesteckt ist. Im einfachsten Fall besteht das Temperaturaufnahmeelement 7 aus einem Metallstab, wobei Metalle bzw. Metalllegierungen bevorzugt werden, die eine relativ große Längenänderung bei Temperaturänderung erfahren. Beispielsweise kann in diesem Fall das Temperaturaufnahmeelement 7 aus einer NiCr-Legierung oder einer PtW-Legierung bestehen. Da derartige Temperatursensoren bekannt sind, sei auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen.
Das Temperaturaufnahmeelement 7 kann beispielsweise im die Temperatur messenden vorderen Bereich einen Durchmesser zwischen 3 mm und 3 cm aufweisen.
Bevorzugt ist das Temperaturaufnahmeelement 7 als Aktuator ausgebildet, insbesondere als fluidischer Aktuator. In letzterem ist im Temperaturaufnahmeelement 7 ein Fluid, beispielsweise ein Öl oder ein Gas, enthalten, dass durch Temperaturerhöhung eine Ausdehnung erfährt und damit eine Druck aufbaut. Dieser Druck wird in der Folge an einen Aktuatorstab 11 weitergegeben. Dieser Aktuatorstab 11 ist in Richtung einer Längsmittelachse des Temperaturaufnahmeelementes 7 längsverschieblich in diesem in einem Aktuatorkopf 12 angeordnet, sodass also die Längenänderung des Temperaturaufnahmeelementes 7 bei dieser Ausführungsvariante durch die relative Stellung des Aktuatorstabes 11 im Temperaturaufnahmeelement 7 erreicht wird. Es wird also beispielsweise bei einer Temperaturerhöhung der Aktuatorstab 11 herausgeschoben, sodass sich ein Abstand 12 zum ersten Sensorelement 8, wie auch bei der Metallstabausführung, verringert.
Der fluidische Aktuator besteht in der einfachsten Ausführungsform aus einem Rohr, in dem das Fluid enthalten ist. Im Wesentlichen entspricht also der Aktuator einem Thermostaten. Neben dieser Aktuatorausbildung sind aber auch andere Aktuatoren verwendbar, beispielsweise Aktuatoren mit einem Balg oder mit einer Membran. Derartige Aktuatoren sind in dem hierfür einschlägigen Stand der Technik bekannt, sodass darauf verwiesen sei. Das erste Sensorelement 8 ist vorzugsweise an einem Getriebegehäuse 14 des Planetengetriebes 1 und beabstandet zum Temperaturaufnahmeelement 7 angeordnet. Vorzugsweise ist das Sensorelement 8 in einem Sensorkopf 15 aufgenommen. Das Sensorelement 8 ist insbesondere zur berührungslosen Feststellung der Längenänderung des Temperaturaufnahmeelementes 7 ausgebildet, sodass also beispielsweise die relative Verschiebung des Aktuatorsabes 12 in Bezug auf das erste Sensorelement 8 detektiert wird.
In der bevorzugten Ausführungsvariante ist das erste Sensorelement 8 als Wegsensor ausgebildet, sodass der Abstand 13 des Temperaturaufnahmeelementes 7, insbesondere des Aktua- torstabes 12, zum ersten Sensorelement direkt bestimmt wird. Über eine entsprechende Kalib- rierkurve kann der Messwert, d.h. der Abstand 13, einer bestimmten Temperatur zugeordnet werden. Die Erstellung der Kalibrierkurve erfolgt durch die Messung der Abstände bei bestimmten Temperaturen, die beispielsweise mit Hilfe eines Thermometers gemessen wird. Zudem können weitere werkstoffbedingte Einflussparameter der Temperaturaufnahmeelementes bzw. des Planetengetriebes 1 insgesamt berücksichtigt werden. Da die Erstellung von Kalibrierkurven an sich bekannt ist, wird dies zur Vermeidung von Wiederholungen nicht weiter vertieft.
Bevorzugt weist die Temperaturme ss Vorrichtung 6 zumindest ein weiteres Sensorelement 16 auf. Dieses zumindest eine weitere Sensorelement 16 ist vorzugsweise ebenfalls im Sensor- köpf 15 angeordnet, wobei allerdings der Messbereich des zumindest einen weiteren Sensorelementes 16 außerhalb des Messbereichs des ersten Sensorelementes 8 liegt, sodass mit diesem zumindest einen weiteren Sensorelement 16 die Veränderung des Abstandes 13 zwischen dem ersten Sensorelement 8 und dem Temperaturaufnahmeelement 7 nicht detektiert wird. Beispielsweise ist das zumindest eine weitere Sensorelement 16 so angeordnet, dass damit der relative Abstand zwischen dem Getriebegehäuse 14 bzw. dem weiteren Sensorelement 16 und dem Getrieberad 4 oder einem rotierenden Planetenträger 17, der das Getrieberad 4 trägt, bestimmt wird. Aus diesem Grund ist das weitere Sensorelement 16 vorzugsweise ebenfalls als Wegsensor ausgebildet. Mithilfe des weiteren Sensorelementes 16 können Fehlmessungen aufgrund von axialen Bewegungen des Getrieberades 4 bzw. des Planetenträgers 17 kompensiert werden, indem diese zusätzliche Abstandsveränderung zwischen dem ersten Sensorelement 8 und dem Temperaturaufnahmeelement 7, die nicht durch eine Temperaturveränderung im Lagerelement 5 be- dingt sind, vom Messwert des ersten Sensorelementes 8, d.h. dem Abstand 13, abgezogen werden.
Die Temperaturmessvorrichtung 6 kann, wie dies voranstehend bereits ausgeführt wurde, zur laufenden Messung der Temperatur im Lagerelement 5 ausgebildet sein, also zur Verfolgung des Temperaturverlaufs im Lagerelement 5. Ebenso ist es im Rahmen der Erfindung aber auch möglich, dass lediglich eine vorbestimmbare, kritische Temperatur bestimmt wird. In diesem Fall kann das erste Sensorelement 8 einen Endlagenschalter aufweisen, der zur Auslösung einer Aktion, beispielsweise der Abgabe eines Alarms, führt. Selbstverständlich kann in dem Getriebe 1 pro Lagerelement 5 eine Temperaturmessvorrichtung 6 angeordnet sein.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Au sführungs Varianten der Temperaturmessvorrichtung 6 bzw. des Getriebes, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass auch diverse Kombi- nationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Temperaturmessvorrichtung 6 bzw. des Getriebes diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden. Bezugszeichenaufstellung
Planetengetriebe
Getriebebaugruppe
Bolzen
Getrieberad
Lagerelement
Temperaturmessvorrichtung
Temperaturaufnahmeelement
Sensorelement
S acklochbohrung
Stirnfläche
Aktuatorstab
Aktuatorkopf
Abstand
Getriebegehäu se
Sensorkopf
Sensorelement
Planetenträger

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Getriebe, insbesondere Planetengetriebe (1), mit zumindest einer Getriebebaugruppe (2) umfassend eine Getriebewelle oder einen Bolzen (3), ein Getrieberad (4), das auf der Getriebewelle oder dem Bolzen (3) angeordnet ist, sowie zumindest ein Lagerelement (5) das zwischen dem Getrieberad (4) und der Getriebewelle bzw. dem Bolzen (3) angeordnet ist, sowie mit einer Temperaturmessvorrichtung (6) zur Messung der Temperatur des zumindest einen Lagerelementes (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmes s Vorrichtung (6) ein Temperaturaufnahmeelement (7) sowie ein erstes Sensorelement (8) aufweist, wobei eine Länge des Temperaturaufnahmeelementes (7) in Abhängigkeit von der Temperatur veränderlich ist, und wobei weiter das erste Sensorelement (8) beabstandet zum Temperaturaufnahmeelement (7) angeordnet und zur, insbesondere berührungslosen, Feststellung einer Längenänderung des Temperaturaufnahmeelementes (7) ausgebildet ist.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass des Temperaturaufnahmeelement (7) als Aktuator ausgebildet ist.
3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator ein fluidischer Aktuator ist.
4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmessvorrichtung (6) zumindest ein weiteres Sensorelement (16) aufweist, das außerhalb des Messbereichs des ersten Sensorelementes (8) angeordnet ist.
5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sensorelement (8) oder die Sensorelemente (8, 16) (ein) Wegsensor(en) ist oder sind.
6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das
Temperaturaufnahmeelement (7) zumindest teilweise in der Welle oder dem Bolzen (3) ange- ordnet ist.
7. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sensorelement (8) einen Endlagenschalter aufweist.
8. Verfahren zur Messung der Temperatur einer Lagerstelle eines Getriebes, insbesondere eines Planetengetriebes (1), mit zumindest einer Getriebebaugruppe (2) umfassend eine Getriebewelle oder einen Bolzen (3), ein Getrieberad (4), das auf der Getriebewelle oder dem Bolzen (3) angeordnet ist, sowie zumindest ein Lagerelement (5) das zwischen dem Ge- trieberad (4) und der Getriebewelle oder dem Bolzen (3) angeordnet ist, und mit einer Temperaturmessvorrichtung (6) zur Messung der Temperatur des zumindest einen Lagerelementes (5), dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperaturmessvorrichtung (6) verwendet wird, die ein Temperaturaufnahmeelement (7) und ein erstes Sensorelement (8) aufweist, wobei das Temperaturaufnahmeelement (7) an oder in der Getriebewelle bzw. dem Bolzen (8) angeord- net wird und die Temperatur aus der Messung der Weglänge zwischen dem ersten Sensorelement (8) und dem Temperaturaufnahmeelement (7), das beanstandet zum ersten Sensorelement (8) angeordnet wird, bestimmt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Sensorel- ement (16) verwendet wird, mit dem eine relative Ortsänderung in axialer Richtung zwischen dem ersten Sensorelement (8) und dem Getrieberad (4) festgestellt wird.
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