AT521947B1 - Getriebe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe (1) mit zumindest einem drehenden Bauteil (2), mit zumindest einem Ölkanal (4), mit einem Ventil zur Veränderung eines Durchflussquerschnittes, wobei das Ventil einen Ventilkörper aufweist, der zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung abhängig von der Drehzahl des drehenden Bauteils (2) entlang einer Ventilachse (A) in einer Ventilbohrung (5) kontinuierlich verschiebbar ist, wobei der ersten Endstellung ein erster Durchflussquerschnitt und der zweiten Endstellung ein zweiter Durchflussquerschnitt zugeordnet ist, der von dem ersten Durchflussquerschnitt unterschiedlich ist. Aufgabe der Erfindung ist es ein Getriebe anzugeben, bei dem die Versorgung mit Schmiermittel bei unterschiedlichen Drehzahlen annähernd gleich bleibt oder sogar verringert werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Ventilkörper die Form einer ersten Buchse (6) aufweist und gegen eine zweite Buchse (7) verschiebbar angeordnet ist, und dass eine der Buchsen (6; 7) zumindest eine durch die andere Buchse (6; 7) verschließbare erste Öffnung (12) aufweist.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit zumindest einem drehenden Bauteil mit zumindest einem Olkanal, mit einem Ventil zur Veränderung eines Durchflussquerschnittes, wobei das Ventil einen Ventilkörper aufweist, der zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung abhängig von der Drehzahl des drehenden Bauteils entlang einer Ventilachse in einer Ventilbohrung kontinuierlich verschiebbar ist, wobei der ersten Endstellung ein erster Durchflussquerschnitt und der zweiten Endstellung ein zweiter Durchflussquerschnitt zugeordnet ist, der von dem ersten Durchflussquerschnitt unterschiedlich ist, wobei der Ventilkörper die Form einer ersten Buchse aufweist und gegen eine zweite Buchse verschiebbar angeordnet ist und eine der Buchsen zumindest eine durch die andere Buchse verschließbare erste Öffnung aufweist.

[0002] Häufig erfolgt Schmierung einzelner Bauteile eines Getriebes durch Ölkanäle und Querbohrungen. Auch durch Olkanäle in drehenden Wellen oder anderen drehenden Bauteilen werden verschiedene Konstruktionselemente mit Ol versorgt. Das Ol wird dabei durch eine bei der Drehung wirkende Fliehkraft entlang der Kanäle und Bohrungen befördert.

[0003] Abhängig vom gerade geschalteten Gang wirkt eine Fliehkraft auf das Öl, die abhängig von der Drehzahl und dem Bauteildurchmesser ist. Umso höher die Drehzahl ist, umso größer ist die Kraft auf das Ol durch den Olkanal. Das Ol wird durch den Olkanal von der Drehachse wegbefördert und es wird dadurch mehr Ol aus dem Versorgungsstrang angesaugt als bei kleinerer Drehzahl. Die Durchflussmenge erhöht sich dementsprechend bei gleichbleibendem Querschnitt des Olkanals.

[0004] Prinzipiell wird der Schmiermittelbedarf für die verschiedenen Verbraucher in einem bestimmten Betriebspunkt, beispielsweise bei bestimmter Motornenndrehzahl, Betriebstemperatur, Leistung und Drehmoment abgeschätzt, berechnet und festgelegt. Dabei wird versucht eine möglichst gleichmäßige Schmiermittelverteilung über verschiedene Umgebungstemperaturen und über alle geschalteten Gänge bzw. Drehzahlen zu erreichen.

[0005] Beispielsweise wird bei einem LKW-Getriebe versucht eine möglichst gleiche Schmiermittelverteilung in jedem der 16 geschalteten Gänge zu erreichen. Im geschalteten 8. Gang ist die Drehzahl einer Hauptwelle hoch und die Drehzahl eines Planetenträgers einer Bereichsgruppenschaltung niedrig. Durch die hohe Fliehkraft in der Hauptwelle wird die Durchflussmenge durch deren Olkanäle erhöht und dadurch gleichzeitig die Schmiermittelmenge im Planetenträger der Bereichsgruppenschaltung dementsprechend reduziert. Im geschalteten 16. Gang ist die Drehzahl der Hauptwelle und die Drehzahl des Planetenträgers gleich hoch, und es wird durch die hohe wirkende Fliehkraft im Planetenträger die Durchflussmenge durch dessen Olkanäle erhöht.

[0006] Durch die Erhöhung einer Durchflussmenge in einem Ölkanal beispielsweise in einem Planetenträger, kommt es in einem Versorgungsstrang des Schmiersystems zu einem Druckabfall, was im schlimmsten Fall in weiterer Folge auch zu einer Umkehr der Olflussrichtung führen kann. Dieser Effekt ist gänzlich unerwünscht und muss verhindert werden.

[0007] In JP 2014 0954 A ist ein Getriebe zumindest einem drehenden Bauteil bekannt, wobei eine Schmierung über einen Olkanal vorgesehen ist. Der Olkanal weist ein Ventil zur Veränderung des Durchflusses auf. Dabei ist eine Hülse in einer zylindermantelförmigen Hülle entgegen der Kraft einer Feder verschiebbar und verschließt je nach Drehzahl die Ventilöffnung mehr oder weniger. Nachteilig an dieser Ausführung ist jedoch, dass bei extremen Drehzahlverhältnissen die Ventilöffnung ganz verschlossen wird, wenn die Federkraft nicht ausreicht. Dadurch kommt es zu unzureichender Schmierung oder sogar zum Stillstand der Schmierung und in weiterer Folge zu vermehrter Reibung, Überhitzung und zur Schädigung der Bauteile.

[0008] Aufgabe der Erfindung ist es ein Getriebe anzugeben, bei dem die Schmierung verbessert ist.

[0009] Diese Aufgabe wird durch ein eingangs erwähntes Getriebe erfindungsgemäß dadurch

gelöst, dass die erste Buchse und die zweite Buchse zumindest jeweils eine Mindestdurchflussöffnung aufweisen, die jeweils nicht verschließbar ist.

[0010] Dadurch wird unabhängig von der Drehzahl eine Mindestschmierung gesichert. Es wird der technische Effekt erzielt, dass zu jeder Zeit bei Betrieb geschmiert werden kann. Was vor allem bei hohen Drehzahlen ein Heißlaufen und thermische Schäden, sowie Schäden durch Reibung und die dadurch induzierte Abnutzung verhindert.

[0011] Dadurch kann der Verschleiß durch Feststoffreibung beim Trockenlaufen auch bei hohen Drehzahlen, wenn das Ventil vollständig schließt - auch wenn die Mindestdurchflussöffnung dem zweiten Durchflussquerschnitt in der zweiten Endstellung entspricht - vermieden werden.

[0012] Darüber hinaus kann trotz größerem Druck aufgrund der erhöhten Fliehkraftwirkung auf das Ol eine gleichmäßige oder sogar eine geringere Durchflussmenge realisiert werden kann. Der Einfluss der Drehzahl auf die Olzufuhr ist trotzdem verringert zu herkömmlichen Schmierungen. Das ist vorteilhaft, wenn eine drehzahlunabhängige und gleichmäßige Schmierung in allen Gängen erreicht werden soll.

[0013] Um die Ölzufuhr mit zunehmender Drehzahl zu verringern, ist es günstig, wenn der jeweilige zugeordnete, durch das Ventil freigegebene Durchflussquerschnitt bei einer größeren Drehzahl des drehenden Bauteils kleiner ist als bei einer kleineren Drehzahl des drehenden Bauteils.

[0014] In einer besonders gut einstellbaren und kontrollierbaren Ausführung ist vorgesehen, dass die erste Buchse entgegen der Kraft einer Feder verschiebbar ist. Aufgrund der Federsteifigkeit der Feder kann für verschiedene Drehzahlen eine erwünschte Verschiebung der ersten Buchse erreicht werden. Der Ventilkörper des Ventils ist dann gegen eine definierte Federkraft der Feder in die zweite Endstellung bewegbar. Dadurch kann die Bewegung des Ventils, und der resultierende Durchflussquerschnitt kontrolliert werden und genau auf die jeweilige Drehzahl, und die damit wirkende Fliehkraft oder die damit wirkende Druckkraft des Öles angepasst werden.

[0015] Um die Fertigung und den Zusammenbau möglichst zu vereinfachen, ist es günstig, wenn eine Feder zwischen der ersten Buchse und der zweiten Buchse angeordnet ist.

[0016] Besonders einfach und günstig für die Strömung lässt sich dies wiederum gestalten, wenn die Mindestdurchflussöffnung jeweils im Bereich der Ventilachse an einer Deckfläche der ersten und/oder der zweiten Buchse angeordnet ist.

[0017] Es ist vorteilhaft, wenn die zumindest eine erste Öffnung, am Mantel der ersten und/oder der zweiten Buchse angeordnet ist und durch die andere Buchse verschließbar ist. Je nach Drehzahl kann dann durch die Verschiebung der anderen Buchse ein definierter Querschnitt verschlossen oder freigegeben werden und die Schmiermittelmenge somit gezielt eingestellt werden. Dabei ist in einer alternativen Ausführung auch möglich, dass entlang des Umfangs der ersten und/oder zweiten Buchse mehrere erste Öffnungen in gleicher axialer Höhe angeordnet sind. Dabei ist die axiale Richtung in Richtung der Ventilachse orientiert.

[0018] Um mehrere Abstufungen der Schmiermittelmenge abhängig von der jeweiligen Drehzahl des Bauteils bereit zu stellen, ist es günstig, wenn axial verschoben zur zumindest einen ersten Öffnung zumindest eine zweite Öffnung an der ersten und/oder der zweiten Buchse angeordnet ist.

[0019] In einer Ausführung ist dabei vorgesehen, dass zwischen erstem und zweitem Durchflussquerschnitt ein dritter Durchflussquerschnitt mithilfe von ersten Öffnungen, zweiten Offnungen, dritten Öffnungen und der Mindestdurchflussöffnung gebildet wird.

[0020] Die zweiten Öffnungen sind zu den ersten Öffnungen axial verschoben angeordnet und die dritten Öffnungen sind zu den ersten Öffnungen und den zweiten Öffnungen jeweils axial verschoben angeordnet.

[0021] Bei Erhöhung der Drehzahl wird die dafür vorgesehene Buchse in Richtung der zweiten

Endstellung verschoben und die ersten Öffnungen verschlossen. Dadurch ist ein vierter Durchflussquerschnitt freigelegt und vom Ol durchströmbar. Der vierte Durchflussquerschnitt wird gebildet durch die zweiten Öffnungen, die dritten Öffnungen und die Mindestdurchflussöffnung.

[0022] Bei weiterer Erhöhung der Drehzahl werden die zweiten Öffnungen verschlossen und ein fünfter Durchflussquerschnitt bleibt frei und umfasst dabei die dritten Öffnungen und die Mindestdurchflussöffnung.

[0023] Besonders einfach lässt sich das Ventil realisieren, wenn die erste Buchse koaxial zur und radial außerhalb der zweiten Buchse angeordnet ist.

[0024] Eine einfache und unkomplizierte Führung lässt sich bereitstellen, wenn die Buchsen zueinander am Mantel eine Gleitfläche aufweisen.

[0025] Es ist vorteilhaft, wenn in einer Ausführung vorgesehen ist, dass zwischen der radial äußeren Buchse und der Ventilbohrung ein Spalt ist, der die Öffnungen mit dem Olkanal strömungsverbindet.

[0026] Mit Erhöhung der Fliehkraft, wird die Durchflussmenge durch das System zur Durchflussmengenregelung gedrosselt.

[0027] Ein wesentlicher Vorteil dieser Erfindung ist eine Reduzierung der Gesamtgetriebeschmierölmenge. Dadurch kann beispielsweise eine kleinere Versorgungspumpe verwendet werden, wodurch wiederum der Getriebegesamtwirkungsgrad verbessert werden kann.

[0028] In der Folge wird die Erfindung anhand der in den nicht einschränkenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

[0029] Fig. 1 eine erste Ausführung eines erfindungsgemäßen Getriebes; und [0030] Fig. 2 eine zweite Ausführung eines erfindungsgemäßen Getriebes.

[0031] In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Getriebe 1 in einem Detail gezeigt. Dabei ist ein drehendes Bauteil 2, eine Welle geschnitten dargestellt, die eine Zentralversorgungsbohrung 3 und einen Olkanal 4 aufweist in dem eine Ventilbohrung 5 eines Ventils mit einem Ventilkörper angeordnet ist. Als Ventilkörper dient hier eine erste Buchse 6, die in der Ventilbohrung 5 entlang einer Ventilachse A verschiebbar angeordnet ist.

[0032] Das drehende Bauteil 2 und die mit der Zentralversorgungsbohrung 3 sind drehbar um eine Drehachse D angeordnet. In der Welle 2 sind ebenfalls Kanäle vorgesehen, die jedoch nicht näher gezeigt sind. Als Schmiermittel wird in der Regel Ol eingesetzt.

[0033] Die Ventilachse A ist parallel zu einer Normalebene n zu der Drehachse D angeordnet.

[0034] Die erste Buchse 6 ist in der Ventilbohrung 5 zwischen einer ersten Endstellung, die in der Fig. gezeigt ist und einer nicht gezeigten zweiten Endstellung kontinuierlich verschiebbar angeordnet. Der ersten Endstellung ist ein erster Durchflussquerschnitt und der zweiten Endstellung ein zweiter Durchflussquerschnitt zugeordnet. Der zweite Durchflussquerschnitt ist kleiner als der erste Durchflussquerschnitt.

[0035] Innerhalb der ersten Buchse 6 ist koaxial zu ihr eine zweite Buchse 7 angeordnet. Die erste Buchse 6 ist dabei entlang einer Gleitfläche F geführt an der die erste Buchse 6 entlang der zweiten Buchse 7 in Richtung der Ventilachse A gleitet.

[0036] Zwischen der ersten Buchse 6 und der zweiten Buchse 7 ist eine Feder 8 angeordnet, die entgegen einer Fliehkraft von der ersten Buchse 6 mit einer Druckkraft wirkt.

[0037] In der ersten Buchse 6 und in der zweiten Buchse 7 ist jeweils eine MindestdurchflussÖffnung 9 an einer Deckfläche 10 vorgesehen. In der zweiten Endstellung bildet die Mindestdurchflussöffnung 9 im Wesentlichen, ohne Leckagen zu berücksichtigen, einen zweiten Durchflussquerschnitt.

[0038] Zwischen der ersten Buchse 6 und der Ventilbohrung 5 ist ein Spalt 11 vorgesehen, der von Ol durchströmt wird.

[0039] In der zweiten Buchse 7 sind mehrere erste Öffnungen 12 auf einer axialen Höhe entlang der Ventilachse A am Mantel der zweiten Buchse 7 als Durchgangsbohrungen angeordnet. In der gezeigten Ausführung sind es zwei Durchgangsbohrungen durch den Mantel, die einander am Umfang gegenüber liegen. In einer anderen axialen Höhe um eine Höhe H versetzt sind in gleicher Weise zwei zweite Öffnungen 13 angeordnet. Und wiederum um eine Höhe H dazu versetzt sind zwei dritte Öffnungen 14 am Mantel der zweiten Buchse 7 vorgesehen. Die ersten Öffnungen 12 sind dabei in der ersten Endstellung näher zu der ersten Buchse 6 hin angeordnet als die zweiten Öffnungen 13 und die dritten Öffnungen 14.

[0040] In der ersten Endstellung wird ein erster Durchflussquerschnitt durchströmt. Dabei umfasst dieser erste Durchflussquerschnitt die Mindestdurchflussöffnung 9, die ersten Öffnungen 12, die zweiten Öffnungen 13 und die dritten Öffnungen 14. Sie sind alle freigelegt und werden vom Ol durchströmt.

[0041] Mit steigender Drehzahl des drehenden Bauteils 2 bewegt sich die erste Buchse 6 in Richtung der Fliehkraft entgegen der Kraft der Feder 8 über die ersten Öffnungen 12 und verschließt diese. Dann ist nur mehr ein dritter Durchflussquerschnitt frei, der sich aus der Mindestdurchflussöffnung 9, den zweiten Öffnungen 13 und den dritten Öffnungen 14 zusammensetzt.

[0042] Bei weiter steigender Drehzahl werden auch die zweiten Öffnungen 13 verschlossen und es sind nur mehr die dritten Öffnungen 14 und die Mindestdurchflussöffnung 9 durchströmbar und bilden den vierten Durchflussquerschnitt.

[0043] In der zweiten Endstellung der ersten Buchse 6 und damit des Ventils sind auch die dritten Öffnungen 14 verschlossen und es ist nur noch die Mindestdurchflussöffnung 9 frei. Dadurch ist nur mehr ein zweiter Durchflussquerschnitt durchströmbar.

[0044] Durch die Mindestdurchflussöffnung 9, die bei jeder beliebigen Drehzahl frei ist, wird eine Mindestschmierung mit Ol ermöglicht.

[0045] Die Feder 8 sorgt bei abnehmender Drehzahl für die Rückstellung der ersten Buchse 6 von der zweiten Endstellung in die erste Endstellung.

[0046] Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführung eines erfindungsgemäßen Getriebes 1. In der Folge wird nur auf Unterschiede zwischen erster und zweiter Ausführung eingegangen. Funktionsgleiche Elemente weisen dabei gleiche Bezugszeichen auf.

[0047] Dabei weist die erste Buchse 6 erste Öffnungen 12, zweite Öffnungen 13 und dritte Öffnungen 14 auf. An der zweiten Buchse 7 sind in der Ventilbohrung 5 am vom Olkanal 4 entfernten Ende vierte Öffnungen 15 vorgesehen. Bei steigender Drehzahl verschiebt sich die erste Buchse 6 gegen die Kraft der Feder 8 und verschließt somit die vierten Öffnungen 15. Die ersten, zweiten und dritten Öffnungen 12, 13, 14 werden je nach Drehzahl durch die zweite Buchse 7 verschlossen, da sie auf einer unterschiedlichen axialen Höhe angeordnet sind.

[0048] Das Öl fließt somit immer durch die Mindestdurchflussöffnung 9 und bei geöffneten Öffnungen 12, 13, 14 und 15 entweder durch die ersten Öffnungen 12 und über den Spalt 11 zu den vierten Öffnungen 15 oder durch die zweiten Öffnungen 13 oder die dritten Öffnungen 14 über den Spalt 11 und anschließend durch die vierten Öffnungen 15.

Claims (13)

Patentansprüche

1. Getriebe (1) mit zumindest einem drehenden Bauteil (2), mit zumindest einem Ölkanal (4), mit einem Ventil zur Veränderung eines Durchflussquerschnittes, wobei das Ventil einen Ventilkörper aufweist, der zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung abhängig von der Drehzahl des drehenden Bauteils (2) entlang einer Ventilachse (A) in einer Ventilbohrung (5) kontinuierlich verschiebbar ist, wobei der ersten Endstellung ein erster Durchflussquerschnitt und der zweiten Endstellung ein zweiter Durchflussquerschnitt zugeordnet ist, der von dem ersten Durchflussquerschnitt unterschiedlich ist, wobei der Ventilkörper die Form einer ersten Buchse (6) aufweist und gegen eine zweite Buchse (7) verschiebbar angeordnet ist, und eine der Buchsen (6; 7) zumindest eine durch die andere Buchse (6; 7) verschließbare erste Öffnung (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Buchse (6) und die zweite Buchse (7) zumindest jeweils eine MindestdurchflussÖffnung (9) aufweisen, die jeweils nicht verschließbar ist.

2, Getriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige zugeordnete, durch das Ventil freigegebene Durchflussquerschnitt bei einer größeren Drehzahl des drehenden Bauteils (2) kleiner ist als bei einer kleineren Drehzahl des drehenden Bauteils (2).

3. Getriebe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Buchse (6) entgegen der Kraft einer Feder (8) verschiebbar ist.

4. Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feder (8) zwischen der ersten Buchse (6) und der zweiten Buchse (7) angeordnet ist.

5. Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mindestdurchflussöffnung (9) dem zweiten Durchflussquerschnitt in der zweiten Endstellung entspricht.

6. Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mindestdurchflussöffnung (9) jeweils im Bereich der Ventilachse (A) an einer Deckfläche (10) der ersten und/oder zweiten Buchse (6, 7) angeordnet ist.

7. Getriebe (1) nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine erste Offnung (12) am Mantel der ersten und/oder zweiten Buchse (6; 7) angeordnet ist.

8. Getriebe (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass entlang des Umfangs der ersten und/oder zweiten Buchse (6; 7) mehrere erste Öffnungen (12) in gleicher axialer Höhe angeordnet sind.

9. Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass axial verschoben zur zumindest einen ersten Öffnung (12) zumindest eine zweite Öffnung (13) an der ersten und/oder der zweiten Buchse (6; 7) angeordnet ist.

10. Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Buchse (6) koaxial zur und radial außerhalb der zweiten Buchse (7) angeordnet ist.

11. Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchsen (6, 7) zueinander am Mantel eine Gleitfläche (F) aufweisen.

12. Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der radial äußeren Buchse (6; 7) und der Ventilbohrung (5) ein Spalt (11) ist, der die Öffnungen (12, 13, 14) mit dem Olkanal (4) strömungsverbindet.

13. Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilachse (A) parallel zu einer Normalebene (n) der Drehachse (D) des drehenden Bauteils (2) angeordnet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen