DE102010037602A1

DE102010037602A1 - Getriebebeölung

Info

Publication number: DE102010037602A1
Application number: DE102010037602A
Authority: DE
Inventors: Dr. Lutz Mathias; Dr. Berger Martin; Dr. Kalmbach Klaus
Original assignee: HOFER-PDC GmbH; hofer pdc GmbH
Current assignee: HOFER-PDC GmbH; hofer pdc GmbH
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2012-03-22

Abstract

Eine Beölungseinrichtung eines Schaltgetriebes, insbesondere für Kraftfahrzeuge, zur gezielten Beölung ausgewählter Getriebeeinheiten, mit wenigstens einer als Hohlwelle ausgebildeten Getriebewelle umfasst ein Ölzuführsystem mit wenigstens einer Ölauslassöffnung je Getriebeeinheit und wenigstens einer Schiebemuffe gelagert auf einem an der Getriebewelle befestigten Synchronkörper zum Schalten von Getriebeeinheiten. Die entlang der Getriebeachse verschiebliche Schiebemuffe dient wie ein Verschlusselement zur Unterbrechung des Ölausflusses des Ölzuführsystems durch einen Durchgangskanal im Synchronkörper aus den Ölauslassöffnungen und ist von einer Verschlussstellung, in der der Ölausfluss unterbrochen ist, in eine Öffnungsstellung, in der der Ölausfluss gegeben ist, beweglich. Die Schiebemuffe wird über eine Schaltgabel bewegt. Die entsprechende Stellung der Schiebemuffe in einem lastfreigeschalteten Gang bzw. einem lastgeschalteten Gang bestimmt somit die Beölung.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beölungseinrichtung für ein Schaltgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, sowie ein Schaltgetriebe mit einer solchen Beölungseinrichtung.
STAND DER TECHNIK
In herkömmlichen Fahrzeuggetrieben erfolgt die Schmierung und Kühlung in der Regel permanent an allen Stellen, die im Betrieb durch Reibungskräfte beansprucht werden und von denen die damit verbundene Wärmeentwicklung abzuleiten ist. Weil jedoch in schaltbaren Getrieben immer nur die Verzahnungen des aktuell geschalteten Ganges aufgrund der Lastübertragung tatsächlich einen erhöhten Ölbedarf besitzen, führt eine gleichbleibend starke Beölung der sonstigen Verzahnungen im Allgemeinen zu hohen Anforderungen an die Förderleistung der Ölpumpen. Die damit erforderliche Dimensionierung der Pumpleistung führt zu erheblichen Verlusten am nutzbaren Wirkungsgrad der Kraftmaschine. Gleiches gilt für die Ölzufuhr zu den in synchronisierten Getrieben vorliegenden Synchronisierungseinheiten. Für die eigentliche Funktion der Synchronisierungseinheit ist lediglich während des Synchronisierungsvorganges eine nennenswerte Menge Öl notwendig. Hierbei ist zusätzlich zu beachten, dass die permanente Beölung von nichtaktiven Synchronisierungseinheiten und die daraus resultierenden Schleppmomente dem Synchronisierungsvorgang des gerade zu schaltenden Ganges entgegenwirken und somit die Schaltkräfte, respektive die Entsperrkräfte, unnötig erhöhen. Bei Doppelkupplungsgetrieben ist eine sogenannte Teilgetriebebeölung bekannt. Hierbei wird der Beölungsstrom vorzugsweise dem unter Last befindlichen Teilgetriebe zugeführt. Dies wird typischerweise über eine mechatronische Regelungen gesteuert. Somit ist eine Reduktion der o. g. Schleppmomente im nichtaktiven Teilgetriebe erzielbar. Da in den bekannten Anwendungen lediglich diese recht grobe Beölungssteuerung vorliegt, wird auch in diesen Systemen eine Vielzahl von Stellen mit Öl versorgt, die aktuell zum einen keinen Beölungsbedarf besitzen und zum anderen auf Grund der dann stattfindenden Beölung Verluste erzeugen. Weiterhin ist in den bekannten Systemen diese Beölungssteuerung mit Hilfe von zusätzlichen Ventilen in der Getriebesteuerung realisiert und erzeugt somit einen nicht unerheblichen Zusatzaufwand.
Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zum Schmieren von Getrieben bekannt, die eine unterschiedliche Beölung verschiedener Getriebeeinheiten ermöglichen. Beispielsweise ist aus der DE 10 2007 051 016 A1 (Anmelderin: ZF Friedrichshafen AG; Anmeldetag: 25.10.2007) eine Ölversorgungseinrichtung eines Schaltgetriebes bekannt, die eine Hauptdruckölleitung mit mehreren daran angeschlossenen Verteilerleitungen und zugehörige Anschlussleitungen umfasst. Dabei sind Verteilerleitungen erster Priorität zum Schmieren und Kühlen der Zahneingriffe von Zahnradpaaren des Schaltgetriebes von aussen in der Nähe dieser Bauteile angeordnet. Eine weitere Verteilerleitung zweiter Priorität verläuft durch die Getriebewelle und dient der Beölung der Lager der Getriebewelle sowie der Lager der auf der Getriebewelle angeordneten Losräder, Gangkupplungen und Synchronisierelemente. Die Verteilerleitung zweiter Priorität ist mit einem Volumenstromregelventil mit der Hauptleitung verbunden, durch welches die Priorisierung der Verteilerleitungen geregelt wird. Dadurch wird sichergestellt, dass nicht zu viel Getriebeöl über die Verteilerleitung zweiter Priorität abfliesst. Somit kann eine unterschiedliche Beölung der über die Verteilerleitungen erster Priorität versorgten Bauteile gegenüber den über die Verteilerleitung zweiter Priorität versorgten Bauteilen erfolgen. Eine individuelle Beölung der einzelnen Bauteile, die einer bestimmten Verteilerleitung zugeordnet sind, ist nicht möglich.
In der WO 2008/051155 A1 (Anmelderin: Scania CV AB; Prioritätstag: 25.10.2006) ist eine Schmiervorrichtung für Schaltgetriebe gezeigt, die eine Ölversorgung der einzelnen Getrieberäder dadurch sicherstellt, dass Öl mittels einer Pumpe durch eine Zuleitungen mit mehreren Auslässen zu den Getrieberädern gefördert wird. Die Auslässe weisen jeweils ein Ventil auf, wobei die einzelnen Ventile über eine Steuereinrichtung je nach Bedarf an Beölung von bestimmten Getrieberädern unabhängig von einander geöffnet und geschlossen werden können. Die Steuereinrichtung für die Beölung des Getriebes ist zusätzlich zur Steuerung der Getriebeschaltung vorgesehen.
Aus der DE 10 2007 021 686 A1 (Anmelderin: Audi AG; Anmeldetag: 09.05.2007) und der EP 1 775 500 A1 (Anmelderin: Peugeot Citroen Automobiles S. A.; Prioritätstag: 13.10.2005) sind Schmiervorrichtungen für Schaltgetriebe bekannt, die ein Ölreservoir auf einem Niveau oberhalb der zu schmierenden Getriebeeinheiten aufweisen, aus dem Öl zu den verschiedenen Getriebeeinheiten geleitet wird. Es sind mehrere Ölauslassöffnungen vorgesehen, die jeweils einer Getriebeeinheit zugeordnet sind, wie etwa den unterschiedlichen Zahnradpaaren des Getriebes. Die einzelnen Ölauslassöffnungen können unabhängig von einander durch die Bewegung einer Schaltgabel beim Schalten einer Gangstufe geöffnet und geschlossen werden. Damit können jeweils die geschalteten Zahnräder beölt werden, ohne dass gleichzeitig eine Beölung anderer Getriebebauteile erfolgt, die bei diesem Schaltvorgang keiner Beölung bedürfen. Unterhalb des Getriebes ist ein Schmierölsumpf vorgesehen, in den einige der Getriebezahnräder teilweise eintauchen. Beim Drehen der Zahnräder wird somit Öl aus dem Sumpf nach oben in das Ölreservoir gespritzt, so dass dieses wieder mit Öl befüllt wird.
Bei den bekannten Vorrichtungen zur Beölung von Getrieben ist ein hoher konstruktiver Aufwand und der Einsatz zahlreicher Bauelemente für die Durchführung der Beölung erforderlich. Die Zugänglichkeit der zu beölenden Stellen im Getriebe ist bei der Verwendung von Bauteilen, die zusätzlich zu den bereits für die Schaltmechanik notwenigen Bauteilen vorgesehen sind, teilweise eingeschränkt und kann zu einem Mehrverbrauch an Öl führen. Daraus können wiederum die oben bereits beschriebenen Probleme, wie erhöhte Schleppmomente etc., resultieren. Zudem erfolgt die Ölzufuhr nicht selektiv und zielgerichtet zu vielen der unter Last beanspruchten Oberflächen von Getriebekomponenten.
ZIELSETZUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegenden Erfindung setzt sich mit den Aspekten auseinander, dass eine Beölungseinrichtung eines Schaltgetriebes zu schaffen ist, die eine gezielte und bedarfsgerechte Beölung ermöglicht, die Belastungen in den Getriebeeinheiten reduziert und deren Lebensdauer im Betrieb damit erhöht. Außerdem wird durch die Erfindung die Steuerung des Ölstroms vereinfacht, der Gesamtvolumenölstrom minimiert, der Gesamtbedarf an Getriebeöl reduziert sowie eine Betriebskosten-, Gewichts- und Bauraumreduzierung ermöglicht.
Es ist eine weitere Zielsetzung der vorliegenden Erfindung ein Schaltgetriebe mit einer Beölungseinrichtung vorzusehen, bei dem die Verlustmomente reduziert sind, der Wirkungsgrad verbessert ist, die Schaltkräfte niedrig sind, die Ölversorgung während eines Schalt-, bzw. Synchronisierungsvorganges des Getriebes verbessert ist und bei dem Herstellungskosten und Gewicht verringert sind.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Diese der Erfindung zugrundeliegenden Aspekte werden von der Erfindung durch eine Beölungseinrichtung nach Anspruch 1, durch ein Schaltgetriebe mit einer Beölungseinrichtung nach Anspruch 17 für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 18 gelöst. Die Lösung der Aufgabe erfolgt insbesondere in der Anwendung eines Verfahrens nach Anspruch 19. Vorteilhafte Ausgestaltungen und weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Eine Beölungseinrichtung eines Schaltgetriebes nach der vorliegenden Erfindung ist so gestaltet, dass sie in einem Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges verwendbar ist. Weitere Anwendungsbereiche der Beölungseinrichtung liegen im Bereich Nutzfahrzeuge, wie Baumaschinen und Lastentransporter oder landwirtschaftliche Zugmaschinen oder Schienenfahrzeuge. Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Beölungseinrichtung in Schaltgetrieben, gekuppelt bzw. angebaut an Antriebseinheiten wie Verbrennungskraftmaschinen, eingesetzt. Allerdings lässt sich auch die Wirkung von Elektromotoren als Antriebseinheiten über gezielt beölte Getriebe in angetriebenen Fahrzeugen steigern. In der Ausbildung des Getriebes als Schaltgetriebe ist mindestens eine Gangstufe realisiert, die entweder im geschalteten auch als lastgeschaltet bezeichneten oder im nicht geschalteten auch als lastfreigeschaltet bezeichneten Zustand ist. Erhöhter Nutzen ergibt sich bei Einsatz der Beölungseinrichtung in schaltbaren Mehrgang-Stufengetrieben. Der Schaltvorgang am Getriebe wird vom Schaltknüppel des Fahrzeugs über einen mechanischen Schaltmechanismus und ein Schaltgestänge ausgeführt. Für eine komfortablere Bedienung in automatisierten oder teilautomatisierten Schaltgetrieben wird die erfindungsgemäße Beölungseinrichtung in den automatisierten Steuerablauf mit geringem Aufwand integriert. Im automatisierten Schaltgetriebe werden Schaltfunktionen mittels Hydraulik durch Öldruck ausgelöst und/oder gesteuert. Weitere Getriebevarianten in denen die Beölungseinrichtung vorteilhaft zu betreiben ist, schließen insbesondere Synchrongetriebe oder Doppelkupplungsgetriebe ein. Weiterhin findet die in dieser Anmeldung beschriebene Beölungseinrichtung in Planetengetrieben Verwendung. Diese Getriebe werden aufgrund Ihrer kompakten Bauweise häufig auch als hydraulisch gesteuerte Automatik-Getriebe eingesetzt, in denen die erfindungsgemäße Beölungseinrichtung ohne großen Aufwand mit dem beschriebenen Nutzen zu implementieren ist. All diesen Getrieben gemeinsam ist, dass sie wenigstens eine Getriebewelle enthalten.
Mit der Beölungseinrichtung werden ausgewählte Getriebeeinheiten beölt. Die Versorgung der Getriebeeinheiten mit Öl erfolgt hierbei vorzugsweise zu den jeweils geschalteten Getriebeeinheiten. Eine Getriebeeinheit beinhaltet alle Komponenten, die in einem Getriebe beim Einlegen eines Getriebeganges in den Drehmomentübertragungsweg aufgenommen werden. In vielen Schaltgetriebeausführungen befindet sich zu einem Zeitpunkt lediglich eine Getriebeeinheit in geschaltetem Zustand. Eine Ausnahme hiervon bilden beispielsweise Getriebe mit mindestens einem Windungsgang, in denen aufgrund hoher Lastübertragung über mindestens zwei gleichzeitig geschaltete Getriebeeinheiten die gezielte Beölung der gleichzeitig in die Lastübertragung geschalteten Getriebeeinheiten mit der erfindungsgemäß beschriebenen Beölungseinrichtung besonders zur Schonung der Getriebekomponenten beiträgt. Eine Getriebeeinheit umfasst also alle Komponenten, die bei der Verbindung eines Drehmomentübertragungsweges durch das Getriebe in einer mittelbaren Funktion durch eine Last beansprucht werden. Hierzu zählen insbesondere durch Last beanspruchte Lagerflächen von auf den Getriebewellen drehbar angeordneten Losrädern. Weiterhin zählen hierzu Verzahnungen von Festrädern und Losrädern oder anderen verzahnt gegeneinander beweglichen Getriebebauteile, die miteinander im Eingriff stehen. Lastbeanspruchte Oberflächen befinden sich ebenfalls an Komponenten von Synchronisiereinrichtungen. In der einfachsten Ausführung können zwei aufeinander abgestimmte Zahnräder als Getriebeeinheit betrachtet werden, insbesondere ein Festrad und ein Losrad. Die Getriebeeinheit umfasst zwei Zahnräder. Die Zahnräder sind bezüglich ihrer Eingriffsflächen aufeinander abgestimmt und bestimmen das Übersetzungsverhältnis.
Zu den Komponenten der Synchronisiereinrichtungen zur Synchronisierung bei der drehfesten Koppelung eines auf einer Welle drehbar gelagerten Losrades an die Welle und somit in den Drehmomentübertragungsweg durch das Getriebe zählen in der Ausführung der Einkonus-Synchronisierung der Kupplungskörper am Losrad mit Schaltverzahnung und Reibkonus, Synchronring mit Gegenkonus und Sperrverzahnung, Synchronkörper mit Innenverzahnung für den Formschluss mit der Getriebewelle und Klauenaußenverzahnung für die Schiebemuffe sowie die Schiebemuffe mit Klaueninnenverzahnung und Ringnut im äußeren kreisförmigen Umfang. Zahnräder und Komponenten der Synchronisiereinrichtungen sowie die im Getriebe drehbaren Wellen mit den jeweiligen Lagerungen sind umfassend auch als Getriebe-Untereinheiten zu bezeichnen bzw. als Getriebebauteile zu kategorisieren. Andere Ausführungsformen von Getriebeeinheiten mit Mehrkonussynchronisierungen als Synchronisiereinrichtung sind mit der hier erfindungsgemäß beschriebenen Beölungseinrichtung ebenfalls vorteilhaft zu betreiben, weil die gezielte Beölung zu einer Verlängerung der Komponentenlebensdauer führt oder aber bei gleichbleibender Lebensdauer eine kleiner dimensionierte Synchronisiereinrichtung verwendet werden kann. Die hier erfindungsgemäß beschriebene Beölungseinrichtung kann zudem in Getriebeeinheiten mit Lamellensynchronisierung zur Verbesserung der Beölung implementiert werden. Weiterhin ist die Beölungseinrichtung beim Schalten von Getriebeeinheiten mit Sperrbolzensynchronisierung vorteilhaft zu betreiben, weil im Schaltvorgang Reibung an aneinander gleitenden Metalloberflächen stark vermindert wird.
Ein besonderer Nutzen ergibt sich bei der Verwendung der Beölungseinrichtung an Getriebewellen, die als Hohlwelle ausgebildet sind, welche wenigstens einen Synchronkörper und mindestens ein Losrad tragen. Aufgrund der hierbei realisierbaren zielgerichteten Ölführung zu Getriebe-Untereinheiten mit insbesondere während des Schaltvorgangs erhöhtem Ölbedarf wird eine im Ölumsatz verringerte Beölung erreicht. Ein erhöhter Ölbedarf besteht ebenfalls im Eingriffsbereich geschalteter Zahnräder. Die gezielte Ölzufuhr durch die Beölungseinrichtung verbessert die Ölversorgung zu den eingreifenden Zahnrädern. Die als Hohlwelle ausgebildete Getriebewelle ist in einer Ausführungsform der Beölungseinrichtung eine Antriebswelle, die zur Drehmomentaufnahme an die Antriebseinheit gekoppelt ist. in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Beölungseinrichtung ist die als Hohlwelle ausgebildete Getriebewelle eine Vorgelegewelle, über die wenigstens ein Gang schaltbar ist. Hierbei kann die Vorgelegewelle auch als Parallelwelle ausgebildet sein. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Beölungseinrichtung beinhaltet eine als Hohlwelle ausgebildete Nebenwelle, die in den Kraftfluss schaltbar ist. Auch im Anwendungsfall einer als Hohlwelle ausgebildeten Antriebswelle, die insbesondere ein in den Kraftfluss schaltbares Losrad trägt, ist die Wärmeableitung mit gezielter Beölung durch die erfindungsgemäße Beölungseinrichtung verbessert.
Auf der wenigstens einen, als Hohlwelle ausgebildeten Getriebewelle ist ein Synchronkörper angeordnet. Dieser Synchronkörper ist in einer Ausführung eines Synchrongetriebes eine drehfest auf einer Hohlwelle befestigte Komponente einer Synchronisiereinrichtung. Auf dem drehfest auf der Hohlwelle befestigt Synchronkörper ist eine Schiebemuffe angeordnet. Die Schiebemuffe ist derart gelagert, dass sie in axialer Richtung der Getriebewelle verschieblich ist. Die Verschiebung der Schiebemuffe erfolgt im Schaltvorgang über einen Schaltmechanismus. Durch die verschiebbare Schiebemuffe werden Getriebeeinheiten geschaltet. Das Schalten von Getriebeeinheiten schließt die Herstellung einer drehfesten Verbindung zwischen einem Losrad und einer Getriebewelle ein. In manchen Schaltvorgängen werden weiterhin auch drehfeste Verbindungen zwischen einer Getriebewelle und einem zweiten Losrad gelöst, sodass das zweite Losrad wiederum auf seiner Lagerung frei um die Getriebewelle drehbar ist.
Weiter ist die Beölungseinrichtung an ein Ölzuführsystem angeschlossen, mit wenigstens einer Ölauslassöffnung je Getriebeeinheit. Hierbei wird das Öl vom Ölzuführsystem durch mindestens eine Ölzuleitung durch die wenigstens eine Hohlwelle der Beölungseinrichtung zugeführt. Das Ölzuführsystem wird in einer Ausführung der Beölungseinrichtung durch eine eigene Pumpe gespeist. In einer effizienten Ausführung wird das Ölzuführsystem durch eine bereits für den Betrieb des Getriebes vorgesehene Hydraulik gespeist. In einer weiteren, mit geringem Aufwand an Bauteilen realisierbaren Ausführung wird Öl aus einem Ölreservoir durch mindestens eine Ölzuleitung zu der erfindungsgemäßen Beölungseinrichtung geleitet.
Weiter gehört zu dem Ölzuführsystem zur Beölungseinrichtung wenigstens ein Ölauslasskanal je Getriebeeinheit in der Getriebewelle. Dieser Ölauslasskanal führt aus der Hohlwelle im Wesentlichen radial nach außen zu wenigstens einer Ölauslassöffnung je Getriebeeinheit. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Beölungseinrichtung sind mehrere Ölauslassöffnungen zur Beölung verschiedener Getriebe-Untereinheiten mit dem Ölzuführsystem verbunden.
Gemäss einem Aspekt der vorliegenden Erfindung erfolgt die Ölzufuhr zu den Getriebeeinheiten durch zumindest einen Synchronkörperdurchgangskanal. Dieser Synchronkörperdurchgangskanal leitet das Öl aus der Ölauslassöffnung des Ölauslasskanals in der Getriebewelle durch den Synchronkörper. Die Ölzufuhr zu den Getriebeeinheiten erfolgt hierbei mittels einer Betätigung der Schiebemuffe. Bei der Betätigung der Schiebemuffe wird diese auf dem Synchronkörper entlang der Achse der Getriebewelle bewegt. In mindestens einer Stellung der Schiebemuffe öffnet die Schiebemuffe den Ölfluss durch den Öldurchgangskanal im Synchronkörper, auch Synchronkörperdurchgangskanal genannt. In einer anderen Stellung versperrt bzw. hemmt die Schiebemuffe den Ölfluss durch den Synchronkörperdurchgangskanal. So ist durch die Schiebemuffe der Ölfluss zu einer geschalteten Getriebeeinheit eingestellt. Weiterhin ist der Ölfluss zu nicht von mindestens einer Schiebemuffe geschalteten Getriebeeinheiten abgestellt bzw. stark reduziert. Damit wird erfindungsgemäß eine gezielte Beölung von Getriebeeinheiten, die in Form eines gewählten Ganges geschaltet sind, realisiert. Gleichzeitig wird die Beölung von Getriebeeinheiten, die nicht durch Lastübertragung beansprucht sind, reduziert, wodurch eine kleinere Dimensionierung der Ölpumpen oder anderer Einrichtungen des Ölzuführsystems zur Ölversorgung des Getriebes zulässig ist. Im Idealfall kann die im Getriebe vorzuhaltende Ölmenge reduziert werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen und zusätzliche, ggf. eigenständige erfinderische Aspekte lassen sich den nachfolgenden Darlegungen entnehmen.
Die Beölungseinrichtung ist insbesondere in einem Schaltgetriebe, das mehrere Gänge umfasst, von Nutzen. Das Einlegen jeweils einer Schiebemuffe erlaubt einen Kraftfluss über das Getriebe. Durch Verschieben einer Schiebemuffe wird beispielsweise in einer Ausführung eines Synchrongetriebes eine feste Verbindung durch Überbrückung zwischen einer Verzahnung am Synchronkörper und einer Verzahnung am Kupplungskörper des Losrades erstellt. Über diese Verbindung wird Drehkraft einer Antriebseinheit vom Getriebeeingang zum Getriebeausgang übertragen. Umgekehrt wird beispielsweise in einer beschleunigten Rollbewegung von Rädern eines Kraftfahrzeugs Drehkraft von den Rädern durch das Schaltgetriebe zur Antriebseinheit übertragen. Während dieses Drehkraftflusses verbleiben die übrigen Schiebemuffen vorzugsweise in einer ungeschalteten Stellung. Die ungeschaltete Stellung ist erfindungsgemäss eine Ölflussreduktionsstellung (I). In einer Schaltgetriebeausführung erfolgt in der Ölflussreduktionsstellung eine Beölung ungeschalteter Getriebeeinheiten mit einer Ölmenge, die lediglich 10% der Beölung in der geöffneten Stellung bei geschalteter Getriebeeinheit ausmacht. Vorzugsweise ist eine Beölung von nicht durch Last beanspruchten Lagerflächen mit lediglich 1% der in geöffneter Stellung erforderlichen Beölungsmenge ausreichend.
Ein mehrere Gänge umfassendes Schaltgetriebe lässt sich mit der Beölungseinrichtung mit erhöhter Effizienz betreiben, indem der Synchronkörper mit mindestens einer Ölauslassöffnung in einer Stellung der Schiebemuffe durch die Schiebemuffe in Sperrstellung (I) steht. In dieser Stellung der Beölungseinrichtung ist die Ölzuleitung zu nicht geschalteten Getriebeeinheiten verschlossen, sodass keine Beölung dieser Getriebeeinheiten erfolgt. Insbesondere in einer zweiten Stellung (II) der Schiebemuffe ist die oben genannte Ölauslassöffnung des Synchronkörperdurchgangskanals zu der Getriebeeinheit freigeschaltet. In dieser Schaltstellung ist der Synchronkörperdurchgangskanal durchgängig, sodass Öl aus der Ölzuleitung zu der in dieser Stellung der Schiebemuffe geschalteten Getriebeeinheit gelangt und somit die gezielt wirksame Beölung erreicht wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Beölungseinrichtung weist einen Synchronkörper mit mindestens einer Ölauslassöffnung mit einem Verschlusselement auf. Das Verschlusselement kann hierbei als eine Verschlussklappe ausgebildet sein, die drehbar in dem Öldurchgangskanal im Synchronkörper angeordnet ist. Die Stellung der Verschlussklappe wird über einen Hebelmechanismus von der Schiebemuffe betätigt. In einer anderen vorteilhaften Variante des Verschlusselements ist dieses als ein Riegel ausgebildet, der im Synchronkörper verschieblich gelagert eingebaut ist. Die Stellung des verschiebbaren Riegels ist hierbei an die Stellung der Schiebemuffe über einen Hebelmechanismus gekoppelt. In diesen Ausführungen wird das Verschlusselement als eine Art Ventil eingesetzt, womit der Ölfluss durch den Durchgangskanal des Synchronkörpers einzustellen ist. Diese Art Ventil wird insbesondere in vereinfachter baulicher Realisierung vorteilhaft vor der Ölauslassöffnung des Synchronkörpers montiert.
Die Stellung dieses Verschlusselements wird über die Schiebemuffe betätigt. In einer Stellung (I) der Schiebemuffe mündet die Ölauslassöffnung in das Verschlusselement. Hierdurch ist die Ölauslassöffnung verschlossen. In einer Getriebeausführung, die bestimmten Leistungsanforderungen unterliegt, ist dieser Mündungsverschluss als eine Ölflussreduktion ausgebildet. Die Ölflussreduktion erfolgt in der Weise, dass das Verschlusselement an der Ölauslassöffnung einen verkleinerten Öffnungsquerschnitt anbringt. Bei gleichbleibendem Druck aus der Ölversorgungseinrichtung fließt damit weniger Öl durch die Ölauslassöffnung.
Die Verringerung des Ölflusses kann insbesondere auch dadurch erreicht werden, dass in die Ölauslassöffnung ein Strömungswiderstandskörper als Verschlusselement eingebracht wird.
Der Strömungswiderstandskörper ist in einer Ausbildungsform eine Kugel, die insbesondere mit vorteilhaft strukturierter Oberfläche eine verstärkte Verwirbelung des Ölstroms verursacht, woraus sich ein erhöhter Wiederstand für den umfließenden Ölstrom und damit geringerer Öldurchfluss ergibt. In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist der Strömungswiderstandskörper als Gitter ausgebildet, das mindestens eine Ölauslassöffnung aufweist, deren Öffnungsquerschnitt kleiner ist, als die Ölauslassöffnung des Synchronkörperdurchgangskanals. Durch die Mündung der Ölauslassöffnung dieses Durchgangskanals im Synchronkörper in das Verschlusselement wird eine Ölflussreduktion bewirkt. Insbesondere in einer zweiten Stellung (II) der Schiebemuffe ist das Verschlusselement an der Synchronkörperölauslassöffnung zu der Getriebeeinheit freigeschaltet. Somit ist die Ölzuleitung in der Getriebewelle durch den Synchronkörper auf der Getriebewelle durchgängig für den Ölfluss. Der Ölfluss lässt sich hierbei auch als frei durchgängiger Ölvolumenstrom spezifizieren. Die Ölflussreduktion in der Verschlussstellung (I) des Verschlusselements beträgt in einer Ausführung 50% des Ölflusses in der Öffnungsstellung (II). Für einige Anwendungen vorteilhaft ist die Ölflussreduktion auf 8%. In vielen Fällen lässt sich das Getriebe effizient mit einer Ölflussreduktion in Verschlussstellung (I) auf 2% gegenüber Öffnungsstellung (II) betreiben. Einige optimierte Getriebevarianten arbeiten mit einer Ölflussreduktion in Verschlussstellung (I), wobei ein Ölfluss kleiner als 0.5% im Vergleich zur Öffnungsstellung (II) ohne großen konstruktiven Aufwand verwirklicht ist.
Ein weiterer Vorteil in der Ausführung der Beölungseinrichtung mit Verschlusselement liegt darin, dass eine Öffnungscharakteristik unabhängig von der Bewegung der Schiebemuffe optimierbar ist. In einer vorteilhaften Ausführung wurde eine Öffnungscharakteristik realisiert durch eine besondere Ausbildung des zuvor erwähnten Hebelmechanismus zur Betätigung des Verschlusselements. Dieser Hebelmechanismus zwischen Verschlusselement und Schiebemuffe ist derart gestaltet, dass das Verschlusselement ausgehend von der Verschlussstellung (I) die Öffnungsstellung (II) einnimmt, wenn eine Mindestkraft zur Betätigung der an das Verschlusselement gekoppelten Schiebemuffe in einem Schaltvorgang an der Schiebemuffe anliegt. Damit erfolgt die Beölung der zu schaltenden Getriebeeinheit bereits vor dem Einsetzen des mechanischen Schaltvorgangs, genauer des Einspurens der Verzahnungen, wodurch eine optimale Beölung der Getriebeeinheit im Schaltvorgang gewährleistet ist.
Die Beölungseinrichtung weist also wenigstens eine Ölzuleitung auf, die innerhalb der wenigstens einen Getriebewelle vorgesehen ist und nahe einer zu beölenden Getriebeeinheiten durch wenigstens einen Ölauslasskanal aus der wenigstens einen Getriebewelle und wenigstens einen Synchronkörperdurchgangskanal mündet. Der Ölauslasskanal aus der Getriebewelle mündet in bestimmten Ausführungen der Beölungseinrichtung unmittelbar als Ölauslassöffnung, die durch einen Verschlusselement verschließbar ist. Das Öl wird möglichst direkt an die zu beölende Stelle gebracht, z. B. zwischen die beiden Zahnräder der Getriebeeinheit. Unnötige Ölverteilungen werden möglichst vermieden. Das Öl gelangt auf die Zahnradflächen mit den Zähnen.
In anderen vorteilhaften Ausführungen mündet die Ölauslassöffnung des Synchronkörperdurchgangskanals in ein weiteres Ölleitungselement. Dieses Ölleitungselement ist als mindestens ein Durchgangskanal, insbesondere im Volumen mindestens eines weiteren Schaltbauteils der Schaltmechanik wie einer Getriebeuntereinheit, angeordnet. An bestimmten Getriebeuntereinheiten wird das Ölleitungselement vorteilhaft in Form von mindestens einer Ölführungsnut ausgebildet. Aufgrund der besonderen Form von bestimmten Getriebeuntereinheiten ist hier eine Ausgestaltung als röhrenförmiger Durchgangskanal, der insbesondere sequenziell in eine Ölführungsnut übergeht, angeordnet. In einer anderen vorteilhaften Ausführung verbindet der Ölauslasskanal die Ölzuführung mit einer Ringnut, die zwischen Synchronkörper und der Getriebewelle angeordnet ist, in der sich das Öl über den kreisförmigen Umfang der Welle verteilt. Von dieser Ringnut wird das Öl durch eine Mehrzahl von Durchgangskanälen in eine darauf angeordnete Getriebe-Untereinheit wie den Synchronkörper oder die Schiebemuffe weitergeleitet. In einer vorteilhaften Variante dieser Ausführung ist die Ringnut zur kreisförmigen Ölführung um die Welle in die über dem Ölauslasskanal angeordnete Getriebe-Untereinheit, wie beispielsweise an der Innenseite der Schiebemuffe eingearbeitet, wobei bei Ölzuleitung zur Ringnut insbesondere Öldurchfluss zu den Gleitflächen der Schiebemuffe auf dem Synchronkörper erfolgt.
Somit weist die Beölungseinrichtung erfindungsgemäß in ausgewählten Ausführungen mindestens einen Durchgangskanal in der Schiebemuffe auf. Dieser mindestens eine Durchgangskanal zeichnet sich durch mindestens eine Öleinlassöffnung zum Synchronkörper und mindestens eine Schiebemuffenölauslassöffnung zu mindestens einer Getriebeeinheit aus. Die Öleinlassöffnung ist zum Synchronkörper derart angeordnet, dass zumindest in einer Stellung der Schiebemuffe die mindestens eine Ölauslassöffnung des Synchronkörpers in die mindestens eine Öleinlassöffnung der Schiebemuffe mündet. In dieser Stellung der Schiebemuffe ist der Öldurchgang von der Ölzuleitung durch den Durchgangskanal zur Schiebemuffenölauslassöffnung freigeschaltet. Dabei erfolgt ein Ölvolumenstrom aus dem Ölzuführsystem durch eine Ölzuleitung zur geschalteten Getriebeeinheit. Somit erfolgt ein Ölfluss zur Beölung von ausgewählten Getriebeuntereinheiten, der insbesondere schaltbar ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung ist dadurch ausgezeichnet, dass die Schiebemuffe mindestens ein Verschlusselement an mindestens einem Durchgangskanal durch die Schiebemuffe aufweist. Die Stellung (I oder II) des Verschlusselements wird über die Betätigung der Schiebemuffe geändert. Das Verschlusselement ist von einer Verschlussposition (I), in welcher der Ölfluss aus der Ölauslassöffnung unterbrochen ist, in eine Öffnungsposition (II), in welcher der Ölfluss gegeben ist, beweglich. Somit mündet in einer Stellung (I) der Schiebemuffe der Durchgangskanal in das Verschlusselement. Insbesondere in einer zweiten Stellung (II) der Schiebemuffe ist der Durchgangskanal zur Schiebemuffenölauslassöffnung freigeschaltet. Damit ist der Durchgangskanal geöffnet und zur Getriebeeinheit durchgängig, so dass in dieser Stellung ein Ölvolumenstrom von der Ölversorgungseinrichtung durch das Ölzuführsystem und eine Ölzuleitung gezielt zu einer Getriebeeinheit erfolgt. Insbesondere erfolgt damit die gezielte Beölung bestimmter Getriebe-Untereinheiten, die einen erhöhten Bedarf an Getriebeöl aufweisen. Dabei ist das Verschlusselement insbesondere über eine Hebelmechanik mit der Schiebemuffe gekoppelt, dass eine Betätigung der Schaltung zum Einlegen eines Ganges über eine Schaltgabel der Schaltmechanik des Getriebes eine Bewegung des Verschlusselements von einer Verschlussstellung (I) in eine Öffnungsstellung (II) bewirkt.
Eine Betätigung der Schaltung zum Einlegen eines Ganges kann weiterhin bewirken, dass ein weiteres Getriebeelement im Schaltvorgang aus der Lastbeanspruchung geschaltet wird, wobei das Verschlusselement an dem zur Beölung zugeordneten Durchgangskanal ausgehend von einer Öffnungsstellung (II) nach dem Schaltvorgang eine Verschlussstellung (I) einnimmt. Das Verschlusselement ist in verschiedenen Ausführungen unterschiedlich gestaltet, mit Ausführungsformen entsprechend dem Verschlusselement, das im Zusammenhang dieser Beölungseinrichtung zuvor für den Synchronkörperdurchgangskanals bzw. der zugehörigen Ölauslassöffnung beschrieben wurde. Die Verschlussstellung wird demgemäß in verschiedenen Anwendungen als Ölflussreduktionsstellung ausgebildet. Die Ölflussreduktion erfolgt hierbei derart, dass Durchgangskanäle zu Getriebe-Untereinheiten mit vergleichsweise höherem Ölbedarf eine geringere Ölflussreduktion erhalten als Getriebe-Untereinheiten mit einem vergleichsweise dazu geringeren Ölbedarf.
Grundsätzlich ist es zur Unterbrechung des Ölausflusses aus den Ölauslassöffnungen möglich, die Ölauslassöffnung unmittelbar zu verschliessen oder den Ölzulauf zur Ölauslassöffnung, bzw. in die wenigstens eine Ölzuleitung, zu unterbrechen. Das Verschlusselement ist also an beiden Enden einer Ölzuleitung oder am Ende eines Durchgangskanals eines sich an die Ölzuleitung anschliessenden Leitungselements montierbar, sodass das Verschlusselement insbesondere auf den Ölfluss aus der Schiebemuffenölauslassöffnung wirkt. Hierbei ist die Stellung (I, II) des Verschlusselements durch die Stellung von mindestens einer schaltbaren Getriebe-Untereinheit festgelegt.
Die gezielte Beölung von Getriebeuntereinheiten wird vorteilhaft mit einer Beölungseinrichtung realisiert, bei der die Schiebemuffe wenigstens einen Durchgangskanal mit einer Verzweigung des Kanals aufweist. Die sich nach der Verzweigung ergebenden mindestens zwei Fortsetzungen des Durchgangskanals führen zu jeweils mindestens einer Schiebemuffenölauslassöffnung. In einer Öffnungsstellung (II) der Schiebemuffe richten die Schiebemuffenölauslassöffnungen die Beölung aus der Ölzuleitung auf eine Mehrzahl durch unterschiedliche Last beanspruchte Oberflächensegmente der Getriebeeinheiten. Zu diesen Oberflächensegmenten zählen insbesondere Gleitflächen der Schiebemuffe. Weiterhin zählen hierzu Gleitflächen der Synchronisationseinrichtungen, wie insbesondere an Reibkonus oder Synchronring. Andere Oberflächensegmente, die durch Last mit erhöhter Reibung beansprucht werden, sind Lagerflächen, insbesondere Lager eines Losrads. Mit dem Abschluss eines Schaltvorgangs und drehfester Verbindung des Losrads mit der Getriebewelle liegt erhöhte lastbedingte Reibung insbesondere im Eingriffsbereich der Verzahnung des drehfest geschalteten Losrades mit einem Festrad vor.
Daraus ergeben sich sequentiell unterschiedliche Anforderungen an die Beölung der jeweiligen durch Last und Reibung beanspruchten Oberflächen der Getriebe-Untereinheiten im Schaltprozess. Auf diese Anforderungen hin lässt sich die Öffnungscharakteristik von Verschlusselementen und der damit zugelassene Ölvolumenstrom an den jeweiligen Durchgangskanälen vom Beginn des Schaltprozesses bis zum geschalteten Zustand einer Getriebeeinheit in präziser Weise einstellen. Insbesondere werden in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Beölungseinrichtung die Beölung der Synchronisationseinrichtungen nur von Beginn bis zum Ende eines Schaltvorgangs durchgeführt, wonach das jeweilige Verschlusselement wieder eine Verschlussstellung (I) einnimmt. Die Öffnungscharakteristik eines Durchgangskanals zur Beölung des Eingriffsbereichs der geschalteten Zahnräder folgt hierbei einem zeitlichen Verlauf, der auch nach dem Ende des Schaltvorgangs maximalen Ölvolumenstrom zu den unter Last getriebenen Zahnrädern gewährleistet. Tatsächlich kann man den Beölungsvorgang der örtlichen Lage der Schiebemuffe zuordnen. Der Beölungsvorgang entspricht der Lage der Schiebemuffe.
In der hier beschriebenen Schiebemuffe einer erfindungsgemäßen Beölungseinrichtung sind somit vorzugsweise wenigstens zwei Durchgangskanäle angelegt, deren jeweilige Schiebemuffenölauslassöffnungen in voneinander abweichende Richtungen weisen.
In Getrieben, bei denen eine Schiebemuffe drei Schaltstellungen einnehmen kann, die dadurch gekennzeichnet sind, dass in einer ersten Schaltstellung (II) eine erste Getriebeeinheit in Last geschaltet ist, in einer Stellung (I) keine Getriebeeinheit in Last geschaltet ist und in einer zweiten Stellung (II') bzw. zweiten Schaltstellung (II') eine zweite Getriebeeinheit in Last geschaltet ist, sind vorteilhafter Weise ebenfalls wenigstens zwei Durchgangskanäle in der Schiebemuffe angelegt. Die jeweilige Schiebemuffenölauslassöffnung der Durchgangskanäle beölen hierbei unterschiedliche Getriebeeinheiten. Die erste Schiebemuffenölauslassöffnung steht hierbei zu einer geschalteten Getriebeeinheit in Durchgangsstellung (II), während die zweite Schiebemuffenölauslassöffnung zu einer lastfreigeschalteten Getriebeeinheit in Verschlussstellung (I) steht. In besonderen Ausführungen ist die hierbei realisierte Verschlussstellung eine Ölflussreduktionsstellung. Von Vorteil ist dabei die Ausbildung einer Ölversorgung des Lagers wie beispielsweise in Ausführung eines Nadellagers, Kegellagers, Walzenlagers, Kugellagers oder Gleitlagers des lastfreigeschalteten drehbaren Losrades der zweiten Getriebeeinheit, die besonders bei einer hohen Drehzahl des Losrades die Lebensdauer des Lagers verbessert.
Die Schiebemuffe als beweglicher Verbindungskörper eines Getriebeschaltelements ist entlang der Achse der Getriebewelle in Richtung der Getriebeeinheiten verschieblich. Die Verschiebbarkeit ist derart, dass eine Schiebemuffenölauslassöffnung in einer Durchgangsstellung (II) näher zu einer zu beölenden Getriebeeinheit angeordnet ist, als in einer hierzu gegebenen Verschlussstellung (I), die weiter entfernt von der Getriebeeinheit positioniert ist. Aufgrund des geringeren Abstands zur lastgeschalteten Getriebeeinheit wird insbesondere eine gezieltere Beölung des unter Last stehenden Eingriffsbereichs der geschalteten Getriebezahnräder ermöglicht. Die Öldurchgangskanäle und die Auslassöffnungen sind vorteilhafter Weise derart angeordnet, dass bei einer Verschiebung des Schiebemuffe entlang der Achse der Getriebewelle zu den Getriebeeinheiten hin eine Auslassöffnung einer Ölzuleitung in der Position einer Öffnungsstellung (I) gezielt eine Getriebeeinheit beölt. Und in einer Position einer Verschlussstellung (II) relativ zur gezielten Beölungsstellung der einen Getriebeeinheit ist die Schiebemuffe weiter entfernt von der Getriebeeinheit positioniert.
Die Schiebemuffenölauslassöffnung einer Ölzuleitung wird in vorteilhafter Weise so angebracht, dass sie beim Schalten des Ganges nahe der zu beölenden Stelle positioniert wird. Ist der Gang nicht geschalten, befindet sich der Ölauslasskanal weit genug von der oben genannten Stelle entfernt, sodass dann kein Öl bzw. nahezu kein Öl zu der aktuell nicht zu beölenden Stelle gelangt und somit in dieser Situation die Schleppverluste minimiert werden. Der Ölauslasskanal kann derart nahe an einer lastgeschalteten Getriebeeinheit positioniert sein, dass im geschalteten Gang der austretende Ölstrom das drehmomentübertragende Zahnradpaar mit Öl versorgt. Ebenso kann eine Gruppe von nebeneinander angeordneten drehmomentübertragenden Zahnrädern beölt werden. Weiterhin kann die Position des Ölauslasskanals so gewählt werden, dass schon zu Beginn eines Schaltvorganges Öl zugeführt wird, insbesondere zu einer in diesem Schaltvorgang zur Anpassung von Drehzahlen von Getriebe-Untereinheiten eingesetzten Synchronisiereinrichtung.
In einer Ausführung der Erfindung verbindet die Ölzuleitung das Ölzuführsystem durch die Hohlwelle und den Ölauslasskanal aus der Hohlwelle mit mindestens einem Durchgangskanal einer auf der Getriebewelle befestigten Getriebe-Untereinheit. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Getriebewelle besteht darin, dass mehrere Ölzuleitungen innerhalb einer Getriebewelle verlaufen. Jeweils eine Ölzuleitung weist dabei wenigstens einen Ölauslasskanal auf. Dieser Ölauslasskanal mündet in wenigstens eine Ölauslassöffnung. Die Ölauslassöffnung ist in einer Getriebevariante als Schiebemuffenölauslassöffnung ausgebildet. In einer anderen Getriebevariante ist die Ausbildung als Synchronkörperauslassöffnung von Vorteil. Weitere Getriebeentwicklungen weisen verschiedene Ölauslassöffnungen insbesondere an der Hohlwelle und/oder an dem Synchronkörper und/oder an der Schiebemuffe auf. Die Versorgung der Getriebehohlwelle mit Öl erfolgt z. B. durch eine Drehöldurchführung. Bei axialer Zugänglichkeit der Welle erfolgt der Anschluss zwischen Ölzuführsystem und Getriebehohlwelle über eine Ölzuführung, die zu einem Getriebegehäuse feststehend vorgesehen ist.
Gemäß der Erfindung kann ein Öleinlass in eine Ölzuleitung, die innerhalb der Getriebewelle angeordnet ist, in einer Verschlussstellung (I) der Schiebemuffe unterbrochen sein. Demnach wird kein Öl in die Ölzuleitung, die zu einer bestimmten Getriebeeinheit führt, eingeführt und die entsprechende Getriebeeinheit wird nicht beölt.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ist das Verschlusselement mittels eines durch eine Hydraulikeinheit beaufschlagbaren Schaltkolbens betätigbar. Die Ölzuleitung ist hierbei an die Hydraulikeinheit angeschlossen. Dabei ist von der Hydraulikeinheit ebenfalls die hydraulische Betätigung des Schaltkolbens für das Verschlusselement bewirkbar. In dieser Anordnung legt die Hydraulikeinheit sowohl die Stellung des Verschlusselements, als auch insbesondere die Stellung der Schiebemuffe und damit den geschalteten Gang fest. Eine solche Ausführung eignet sich insbesondere für eine Anwendung in automatisch schaltenden Getrieben (z. B. Doppelkupplungsgetrieben). Dabei kann ein Teil des Öldrucks, der am Schaltkolben anliegt, genutzt werden, um das Ölzuführsystem zu versorgen. Über eine (Drossel-)Bohrung in der Kolbenfläche des Schaltkolbens kann eine Ölzuleitung direkt mit Öl versorgt werden, sobald der entsprechende Schaltdruck aufgebaut wird. In der Zeit, in der der Gang eingelegt ist, kann eine weitere Versorgung der Ölzuleitung erreicht werden, indem der Schaltdruck am betreffenden Schaltkolben zumindest bis zu einem Mindestwert aufrechterhalten bleibt.
An der als Hohlwelle ausgebildeten Getriebewelle ist in einer Ausführung an die Ölzuleitung in der Hohlwelle vorzugsweise ebenfalls eine Hydraulikeinheit angeschlossen. Hierbei ist die Hydraulikeinheit insbesondere als ein Teil des Ölzuführsystems ausgebildet. Der durch die Hydraulikeinheit angelegte Druck bewirkt die hydraulische Betätigung des Schaltkolbens für das Verschlusselement. Hierbei wird das Verschlusselement durch die Ölzuleitung betätigt. Bei der Ausführung mit mehreren Ölzuleitungen innerhalb einer Getriebewelle sind vorteilhaft die jeweiligen Ölzuführöffnungen entlang der Achse der Getriebewelle angeordnet. In der jeweiligen Ölzuleitung ist ein jeweiliger Öldruck durch eine Hydraulikeinheit einstellbar. Der jeweilig eingestellte Druck wird an der jeweilig angeschlossenen Getriebeeinheit jeweils in mindestens einem Hydraulikzylinder als Kraft zur Einstellung einer Schaltstellung der Schiebemuffe umgesetzt. Erfindungsgemäß wird durch diese Schaltstellung insbesondere mindestens ein Verschlusselement in mindestens einem Durchlasskanal für Getriebeöl betätigt. Zudem erfolgt in diesem Fall die gezielte Beölung der Getriebeeinheiten durch die jeweilige Ölzuleitung in der Hohlwelle zu den angeschlossenen Getriebeeinheiten.
Je einem Ölauslasskanal einer Ölzuleitung liegt in einer vorzugsweise praktikablen Ausführung ein Verschlusselement gegenüber. Insbesondere finden Schiebemuffen als Verschlusselement Verwendung. Das Verschlusselement ist in einem Winkel zur Getriebewelle verschieblich, wobei insbesondere in wenigstens einer Stellung des Verschlusselements wenigstens eine Ölauslassöffnung verschließbar ist. Das Verschlusselement befindet sich an wenigstens einem Ende wenigstens eines Durchgangskanals für Getriebeöl in einer Getriebe-Untereinheit, wie der Getriebewelle oder dem Synchronkörper oder der Schiebemuffe. In einer Öffnungsposition des Verschlusselements ist eine Fluidverbindung zwischen mindestens einer Ölauslassöffnung in Richtung einer Getriebeeinheit und dem Ölauslasskanal einer Ölzuleitung in einer Getriebewelle ausgebildet. In der Öffnungsposition des Verschlusselements erfolgt somit ein Ölstrom von dem Ölzuführsystem durch die Ölzuleitung, durch den zugehörigen Ölauslasskanal, hinein in einen Durchgangskanal durch eine auf der Getriebewelle angebrachte Getriebe-Untereinheit vorbei am geöffneten Verschlusselement und aus der Ölauslassöffnung am Verschlusselement in Richtung der zu beölenden Getriebe-Untereinheit. Das Verschlusselement ist derart beweglich, dass es von einer Verschlussposition, in der keiner von mehreren Durchgangskanälen in Fluidverbindung mit einem Ölauslasskanal steht, in eine von zwei möglichen Öffnungspositionen gebracht wird. Eine erste Öffnungsposition entspricht dabei einer Position, in der eine Fluidverbindung eines ersten Durchgangskanals mit der Ölzuleitung besteht. Eine zweite Öffnungsposition entspricht einer Position, in der eine Fluidverbindung eines zweiten Durchgangskanals mit der Ölzuleitung besteht.
Das mindestens eine Verschlusselement in einer der Erfindung entsprechenden Ausführung der Beölungseinrichtung ist in mindestens einem Durchgangskanal als ein Ventil ausgebildet. Der Durchgangskanal durch eine Getriebeuntereinheit ist hierbei beispielsweise ein Durchgangskanal durch die Schiebemuffe oder ein Synchronkörperdurchgangskanal. Das Ventil ist hierbei durch die Stellung der Schiebemuffe in eine Stellung (I) für Ölflussreduktion und/oder eine Stellung (II) für Durchgang verbringbar. Die Stellung (II) für Durchgang ist eine Öffnungsstellung in der der Ölfluss zu den zu beölenden Getriebeeinheiten durchgängig ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Ventils ist in der Beölungseinrichtung ein Durchflussregelventil eingesetzt. Die Regelstellungen des Durchflussregelventils sind bestimmt unter Vermittlung einer Schaltstange und einer Schaltgabel in einnehmbaren Schaltstellungen eines insbesondere mechanisch betätigbaren Schaltgetriebes. Bei Verwendung einer Hydraulik insbesondere in einem hydraulisch schaltbaren Automatikgetriebe sind die Regelstellungen des Regelventils mittels Hydraulik einnehmbar. Die einnehmbaren Stellungen des Regelventils werden somit in der Ausführung eines mechanischen Schaltgetriebes durch eine mechanische Schalteinrichtung bestimmt. In der Ausführung eines hydraulisch schaltbaren Getriebes bestimmt vorzugsweise die Hydraulik den Regelzustand des Regelventils.
Bei noch einer weiteren Ausführungsform kann das Verschlusselement durch Ventile gegeben sein, die jeweils an den Ölauslassöffnungen vorgesehen sind und die bei einer Verschiebung der Schiebemuffe betätigbar sind. Diese Ventile sind hierbei so angeordnet, dass bei Verschiebung der Schiebemuffe eine Betätigung eines bestimmten Ventils, das der jeweils zu beölenden Getriebeeinheit zugeordnet ist, erfolgt. Eine mögliche Betätigung der Ventile kann z. B. durch Nocken dargestellt sein, die z. B. an der Schiebemuffe für Verschlusselemente am Synchronkörper bzw. am Synchronkörper für Verschlusselemente an der Schiebemuffe angeordnet sind.
Die einzelnen dargestellten Ausführungsformen sind miteinander kombinierbar. Beispielsweise können Ölzuleitungen sowohl innerhalb einer Getriebewelle als auch in dem Getriebeschaltelement vorgesehen sein. Es können auch Ölzuleitungen in verschiedenen Getriebewellen eines Getriebes, wie etwa in einer Eingangs-, einer Neben- und einer Abtriebswelle vorgesehen sein. Ferner werden unterschiedliche Arten von Verschlusselementen, wie etwa Muffen, Riegel, Klappen, Schieber, Deckel, kugelförmige oder, konusförmige Körper, Strömungskörper, Schließzylinder, Stopfen, Schrauben, Membranen, Folien, Stäbe, Nadeln, Netze, Gitter, Ventile oder Kombinationen dieser Elemente bzw. von derartigen Elementen durch Formänderung abgeleitete Strukturen für verschiedene Ölauslassöffnungen wie der Ölauslassöffnung des Synchronkörperdurchgangskanals oder des Ölauslasskanals in verschiedenen Ausführungsformen der Beölungseinrichtung eingesetzt.
Schaltgetriebe sind nach der vorliegenden Erfindung vorzugsweise mit einer hier beschriebenen Beölungseinrichtung ausgestattet. Diese Beölungseinrichtung wird zur gezielten Getriebebeölung von handgeschalteten Getrieben eingesetzt. Mit dieser Beölung von nur denjenigen Stellen im Getriebe, die im jeweiligen Betriebszustand belastet werden, ist ebenfalls ein Doppelkupplungsgetriebe vorteilhaft zu betreiben. Insbesondere aufgrund der Verbindung der Beölungseinrichtung mit der hydraulischen Steuerung des Getriebes ist die Beölung mit Schaltvorgängen in einem automatisierten Schaltgetriebe nutzbringend zu betreiben. Somit erfolgt im Getriebe eine bedarfsgerechte Beölung. Daraus resultierend können die im Getriebe auftretenden Verlustmomente reduziert und somit der Wirkungsgrad des Getriebes verbessert werden.
Im Fall eines Synchrongetriebes können die Synchronisierungseinheiten während des Synchronisierungsvorgangs besser mit Öl versorgt werden, und somit können deren Belastungen verringert werden. Auf Grund der gezielten Beölung der aktiven Synchronisierungseinheiten besteht zudem die Möglichkeit, diese kleiner zu dimensionieren und somit Kosten und Gewicht einzusparen.
Ferner wird der zur Beölung benötigte Gesamtvolumenstrom minimiert, da der bereitgestellte Volumenstrom zu möglichst großen Teilen bedarfsgerecht zu den Stellen geführt wird, die in der jeweiligen Situation einen Ölbedarf besitzen. Eine Minimierung des Gesamtölvolumenstroms ermöglicht eine kleinere Dimensionierung der versorgenden Pumpe und damit wiederum Kosten-, Gewichts- und Bauraumreduzierung. Weiterhin benötigt eine kleine Pumpe eine geringere Antriebsleistung, was wiederum Wirkungsgradvorteile für das Gesamtgetriebe mit sich bringt. Die Steuerung des Ölstroms kann kostengünstig ausgestaltet werden, indem bereits im Getriebe vorhandene Bauteile verwendet werden.
Daraus ergeben sich enorme Vorzüge für den Einsatz des Schaltgetriebes mit einer Beölungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, in dem der Antrieb über ein Schaltgetriebe mit einer Beölungseinrichtung wie sie oben beschrieben wurde erfolgt. In einem erfindungsgemässen Schaltgetriebe können die Schaltbauteile der Schaltmechanik sowohl bestimmte Funktionen beim Schalten des Getriebes als auch bestimmte Funktionen bei der Beölung des Getriebes übernehmen. Die im Getriebe zur Ausführung von Schaltvorgängen befindlichen Systeme können daher zusätzlich zur Steuerung des Ölstromes und zur Zuführung des Ölstromes zu den zu beölenden Stellen genutzt werden. Der Aufbau des Schaltgetriebes ist daher einfach und kostengünstig. Weiterhin reduzieren sich, bei ansonsten unveränderter Konstruktion des Schaltgetriebes, die Schaltkräfte im Getriebe, weil sich die der Schaltung entgegenwirkenden Schleppmomente reduzieren. Damit ergeben sich sowohl verringerte Betriebskosten als auch verminderte Herstellungskosten und insbesondere eine erhöhte Lebensdauer durch geringeren Verschleiß an Getriebeeinheiten für ein mit erfindungsgemäß beöltem Getriebe ausgestattetes Kraftfahrzeug.
Die erfindungsgemäße Beölungseinrichtung wird vorzugsweise in einem Getriebe, insbesondere einem Schaltgetriebe mit einem Verfahren betrieben, bei dem während eines Schaltvorgangs einer Getriebeeinheit eine Schiebemuffe die Wirkung entfaltet, die zu zielgerichteter und gesteuerter Beölung von Getriebeeinheiten, insbesondere von lastgeschalteten Getriebeeinheiten und Getriebeuntereinheiten mit Ölbedarf führt. Die Schiebemuffe ist das Schaltelement. Die Schiebemuffe beeinflusst den Ölfluss zu einer zu beölenden Stelle. Die Schiebemuffe kann unterschiedliche Lagen einnehmen, die auch als Stellungen bezeichnet werden. Die Wirkung der Schiebemuffe besteht darin, dass ausgehend von einer nicht geschalteten Stellung der Schiebemuffe, in der diese eine Ölflussreduktionsstellung (I) einnimmt, zu Beginn des Schaltvorgangs die Schiebemuffe in eine Durchgangsstellung übergeht. Der Übergang erfolgt in einer ersten Ausgestaltung sanft übergehend. Der Übergang erfolgt in einer zweiten Ausgestaltung stufenförmig. Die stufenförmige Freischaltung ist vorteilhaft, wenn schlagartig eine größere Menge Öl an eine Stelle heranzubringen ist.
In der nichtgeschalteten Stellung der Schiebemuffe befinden sich die über die Schiebemuffe in den Kraftfluss bringbaren Getriebeeinheiten in lastfreiem Betrieb, bei dem keine Übertragung von Drehmoment durch das Getriebe über diese Getriebeeinheiten erfolgt. Demgemäß ist die Ölflussreduktionsstellung (I) derart, dass in einigen Ausführungen nur eine verminderte Beölung der lastfreigeschalteten Getriebeeinheiten erfolgt. in anderen vorteilhaften Ausführungen wird in Ölflussreduktionsstellung (I) kein Getriebeöl den lastfreigeschalteten Getriebeeinheiten durch die Beölungseinrichtung zugeführt.
Der Beginn des Schaltvorgangs wird in mechanisch betätigten Schaltgetrieben insbesondere durch eine Aktion des Fahrzeugpiloten bzw. des Fahrzeugfahrers eingeleitet. Die Betätigung eines Schalthebels wird über eine Schaltmechanik auf eine Schaltstange und darüber auf eine Schaltgabel übertragen. Die Schaltgabel wiederum bewirkt eine Verschiebung der Schiebemuffe in Richtung der zu schaltenden Getriebeeinheit. Bei dieser Verschiebung wird zunächst insbesondere in einem Synchronisiergetriebe über eine Synchronisationseinrichtung Gleichlauf zwischen einem Losrad und einer Getriebewelle eingestellt. Weiterhin wird bei Gleichlauf insbesondere eine Verzahnung der Schiebemuffe mit einer am Losrad angebrachten Verzahnung in drehfesten Eingriff gebracht. In automatisch betätigbaren Schaltgetrieben wird der Beginn des Schaltvorgangs insbesondere über ein Steuersignal hydraulisch eingeleitet. Insbesondere die Verschiebung der Schiebemuffe erfolgt durch Wirkung einer Kraft beispielsweise von einem Hydraulikzylinder auf die Schiebemuffe.
Ölbedarf liegt schon bei dem Beginn der Verschiebung der Schiebemuffe vor, da die Gleitflächen der Schiebemuffe und der Synchronisationseinheit zu beölen sind. Dadurch, dass die Schiebemuffe mit dem Beginn der Verschiebung im Schaltvorgang eine Durchgangsstellung (II) einnimmt werden Durchgangskanäle in der Schiebemuffe und im Synchronkörper, der die Schiebemuffe trägt, in einigen vorteilhaften Ausführungen in mündende Verbindung für einen freien Getriebeöldurchfluss gebracht. In anderen vorteilhaften. Ausführungen werden Ölauslassöffnungen wie etwa die Schiebemuffenölauslassöffnung oder die Ölauslassöffnung des Synchronkörperdurchgangskanals oder andere Ölauslassöffnungen an Getriebeuntereinheiten wie der Getriebewelle freigegeben. In wieder anderen vorteilhaften Ausführungen erfolgt die Freigabe des Öldurchgangs zur Getriebeeinheit über die Schiebemuffe derart, dass die Schiebemuffe mindestens ein Verschlusselement betätigt mittels einer Hebelmechanik. In anderen vorteilhaften Ausgestaltungen betätigt die Schiebemuffe mindestens ein Verschlusselement durch magnetische Kraftübertragung. Bei wieder anderen Ausgestaltungen vermittelt eine Hydraulik den Öffnungsvorgang zwischen der Schiebemuffe und einem Verschlusselement. Vorteilhaft wird ebenfalls die Betätigung eines elektrischen Schalters durch die Schiebemuffe zur Öffnung des Verschlusselements im Öldurchgangskanal und zur Freigabe des Öldurchflusses eingesetzt.
In der beschriebenen Durchgangsstellung (II) der Schiebemuffe erfolgt die durch Lastbeanspruchung erforderliche Ölversorgung der im Kraftfluss des Schaltgetriebes stehenden Getriebeeinheit aus der Ölversorgungsleitung, die mit einem Ölzuführsystem verbunden ist. Hierbei wird durch das Ölzuführsystem insbesondere aus einem Ölvorrat Getriebeöl mittels einer Pumpwirkung durch mindestens eine Ölzuleitung wie der Ölversorgungsleitung zu der erfindungsgemäßen Beölungseinrichtung und damit zu den lastgeschalteten Getriebeeinheiten gefördert.
Wird in dem so geschalteten Schaltgetriebe ein weiterer Schaltvorgang an dem Schaltelement durchgeführt, so geht die Schiebemuffe zum Ende des Schaltvorgangs in eine Ölflussreduktionsstellung (I) über. Bei diesem Schaltvorgang wird das lastgeschaltete Losrad aus dem Kraftfluss genommen. Dabei erfolgt eine Verschiebung der Schiebemuffe entlang der Getriebewelle relativ zu der noch geschalteten Getriebeeinheit insbesondere derart, dass nach der Verschiebung ein größerer Abstand zwischen der Schiebemuffe und der Getriebeeinheit besteht. Die Verschiebung erfolgt zumindest bis zu einem Abstand, an dem insbesondere die Verzahnung an der Schiebemuffe und die am Losrad angebrachte Verzahnung nicht mehr im Eingriff stehen. Damit ist das auf der Welle gelagerte Losrad wieder frei drehbar. Aufgrund der damit erfolgten Lastfreischaltung der Getriebeeinheit ist der Ölbedarf der Getriebeeinheit vergleichsweise stark verringert gegenüber einer lastgeschalteten Getriebeeinheit. Insbesondere eine Beölung des Eingriffs der Verzahnungen von dem auf der Getriebewelle frei drehbaren Losrad und einem Festrad ist nicht mehr erforderlich. Die Bewegung der Schiebemuffe endet in einer ungeschalteten Stellung der Getriebeeinheit. In dieser Endstellung der Schiebemuffe wird erfindungsgemäß durch die Stellung der Schiebemuffe der Ölfluss reduziert. Aus den Ölauslassöffnungen zu der lastfreigeschalteten Getriebeeinheit tritt nur noch ein reduzierter Ölvolumenstrom von dem Ölzuführsystem aus. In einer vorteilhaften Ausführung wird von der Beölungseinrichtung der Ölfluss aus der Ölzuleitung zu der lastfrei geschalteten Getriebeeinheit völlig unterbrochen. Die Reduktion des Ölflusses erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass beim Erreichen der Endstellung der Schiebemuffe mindestens ein Ölauslasskanal durch die Schiebemuffe verschlossen wird.
In einer anderen vorteilhaften Ausführung der Beölungseinrichtung wird von der Schiebemuffe über einen Mechanismus wie den zuvor für den Öffnungsvorgang beschriebenen Mechanismen mindestens ein Verschlusselement betätigt. Die Betätigung des Verschlusselements bewirkt, dass ausgehend von einer Öffnungsstellung (II) des Verschlusselements in der Endstellung der Schiebemuffe das Verschlusselement in eine Verschlussstellung (I) überführt wird. Durch die hiermit erfolgte Versperrung von mindestens einer Ölauslassöffnung und mindestens eines Durchgangskanals ist der Ölvolumenstrom von dem Ölzuführsystem zur lastfreigeschalteten Getriebeeinheit reduziert. In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Beölungseinrichtung ist der Ölfluss gänzlich unterbrochen.
Mit diesem Verfahren lässt sich auf einfache und wirkungsvolle Weise die beschriebene erfindungsgemäße Beölungseinrichtung insbesondere in einem Getriebe, das z. B. in einem Kraftfahrzeug als Antriebsstranggetriebe verbaut ist, betreiben. Durch die Einfachheit des Verfahrens lässt sich die schaltbare Beölung ohne Änderungen am Ablauf des Schaltvorgangs nutzbringend verwirklichen. Das Verfahren führt zu einer effizienten und zielgerichteten Beölung von ausgewählten in den Kraftfluss des Getriebes geschalteten Getriebeeinheiten. Weiterhin führt das Verfahren zur Verminderung des Aufwands an Getriebeöl und Energie zur Förderung desselben, indem Getriebeeinheiten und Getriebe-Untereinheiten, die lastfrei geschaltet sind, nicht bzw. nur mit reduziertem Ölvolumenstrom beölt werden.
Es darf noch einmal hervorgehoben werden, dass eine erfindungsgemäße Beölung von Getrieben einen Beitrag zur Wirkungsgradsteigerung der Getriebe leistet. Je nach Gestaltung des Handschaltgetriebes gibt es Zahnradpaare in solchen Getrieben, die lastfrei permanent mitlaufen. In konventionellen Getrieben würden solche Zahnradpaare ebenfalls mit Öl versorgt, obwohl sie keinen Ölbedarf haben. Es tritt ein sogenanntes „Ölquetschen” auf, was zu Verlusten in dem Getriebe, den sogenannten Quetschverlusten, führt. Hier leistet die vorliegende Erfindung ebenfalls einen günstigen Beitrag zur Wirkungsgradsteigerung des Getriebes. Das Beölen von unnötigerweise zu versorgenden Zahnradpaare wird unterbunden. Quetschverluste durch leerlaufende Zahnradpaare treten nicht mehr auf. Lastfreie Zahnradpaare können beölungsfrei mitlaufen. Durch die Beölungssteuerung mithilfe der Schiebemuffe bzw. Schaltmuffe werden die Zahnradpaare trocken gehalten, die in einem lastfreien Zustand in dem Getriebe vorhanden sind. Das Zahnradpaar, das zur Lastführung genutzt wird, wird automatisch beim Gangeinlegen mit Öl versorgt. Je nach Gestaltung des Durchgangskanals kann während der Synchronisation und der Gangeinlegephase die ausreichende Menge Öl an das Zahnradpaar, das für den Kraftfluss zuständig ist, gebracht werden. Die übrigen Gänge bzw. Zahnradpaare bleiben beölungsfrei. Verluste aufgrund eines Ölfilms bzw. einer permanenten Beölung der Zahnradoberflächen der lastfreien Zahnradpaare treten nicht auf. Die Reduktion des Ölflusses trägt zu einer Möglichkeit der Pumpleistungsreduktion bei. Durch kleinere Pumpen kann ein wesentlicher Beitrag zur Reduktion der Verlustleistungen im Antriebsstrang geleistet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen dargestellt, die lediglich zur Erläuterung dienen und nicht einschränkend auszulegen sind. Aus den Zeichnungen offenbar werdende Merkmale der Erfindung sollen einzeln und in jeder Kombination als zur Offenbarung der Erfindung gehörend betrachtet werden. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform einer Beölungseinrichtung mit einer Ölzuleitung in einer Getriebewelle in einer Verschlussstellung;
2 eine schematische Schnittdarstellung der Beölungseinrichtung aus 1 in einer Öffnungsstellung;
3 beispielhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Beölungseinrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung eines Doppelkupplungsgetriebes mit sechs schaltbaren Gängen und einem Rückwärtsgang und mit einer Antriebseinheit, wobei statt der Getriebewelle in 2 eine zweite Getriebewelle in den Kraftfluss durch das Schaltgetriebe geschaltet ist und an der geschalteten Getriebeeinheit des geschalteten Gangs die Beölung entsprechend 2 erfolgt, während sowohl die Beölungseinrichtung an der ersten Getriebewelle, wie die Beölungseinrichtung an den in 1 gezeigten Getriebeeinheiten, als auch die Beölungseinrichtung an nicht geschalteten Getriebeeinheiten der zweiten Getriebewelle in Verschlussstellung ist;
4 eine schematische Schnittdarstellung gemäß 3, wobei nach einem Schaltvorgang ausgehend von 3 die zweite Getriebewelle aus dem Kraftfluss geschaltet ist und stattdessen die erste Getriebewelle geschaltet ist, mit der Beölungseinrichtung in 2 in Öffnungsstellung;
5 eine schematische Schnittdarstellung gemäß 4, wobei nach einem Schaltvorgang ausgehend von 4 die detailliert ebenfalls in 2 als geschaltet dargestellte Getriebeeinheit in einen nicht geschalteten Zustand mit Beölungseinrichtung in Verschlussstellung übergegangen ist. Die in der Ausführung dieses Schaltvorgangs bewegte Schiebemuffe hat bei der Ausführung eines weiteren Schaltvorgangs zum Einlegen eines anderen auf der gleichen Getriebewelle benachbart angeordneten Ganges eine zweite Getriebeeinheit in den Kraftfluss durch das Schaltgetriebe geschaltet, wobei die Beölungseinrichtung nun in Öffnungsstellung zur gezielten Beölung der neu geschalteten zweiten Getriebeeinheit steht, während die Verschlussstellung der Beölungseinrichtung zu der zuvor in 4 von derselben Schiebemuffe geschalteten ersten Getriebeeinheit sowie die Verschlussstellung zu allen anderen nicht geschalteten Getriebeeinheiten bis zu einem weiteren Schaltvorgang im Schaltgetriebe Bestand hat.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Beölungseinrichtung, bzw. eines synchronisierten Schaltgetriebes (entsprechend Bezugszeichen 100 aus 3) mit einer solchen Beölungseinrichtung, ausschnittsweise schematisch dargestellt. Gezeigt ist eine Getriebewelle 1, auf der zwei schaltbare Getriebeeinheiten 2 und 2' angeordnet sind, die über ein Schaltelement mit einer Schaltstange 3 und einer Schaltgabel 4 zu schalten sind. Die Getriebeeinheiten 2 und 2' umfassen jeweils ein Losrad 5 und 5' mit daran angebrachten Komponenten der Synchronisiereinrichtung. Zwischen den Losrädern 5 und 5' ist ein Synchronkörper 14 vorgesehen, dem eine Schiebemuffe 6 zugeordnet ist. Die Schiebemuffe 6 ist auf dem Synchronkörper 14 gelagert und längs der Getriebewelle 1 verschiebbar. Der Schaltvorgang zwischen den Getriebeeinheiten 2, 2' erfolgt in herkömmlicher Weise durch eine Verschiebung der Schaltstange 3 längs der Getriebewelle 1. Die Verschiebung wird über eine Hydraulikeinheit 18 halbautomatisch veranlasst, durch hydraulische Betätigung des Schaltkolbens 17 über die Schaltstange 3 und die daran befestigte Schaltgabel 4 auf die Schiebemuffe 6 übertragen. In dieser Ausführungsform ist neben der hydraulischen Betätigung auch eine rein mechanische Betätigung der Schaltstange 4 über eine Schalteinrichtung (nicht dargestellt) vorgesehen. Die Übertragung der Kraft zur Verschiebung der Schiebemuffe 6 erfolgt von der Schaltgabel 4 zu entweder der einen oder der anderen Seitenwand einer äußeren Ringnut in der Schiebemuffe 6. Die Getriebewelle 1 und die Schaltstange 3 werden in einem Getriebegehäuse (nicht gezeigt) gelagert. Ebenfalls nicht gezeigt ist das Festrad, dessen Zahnung jeweils mit einem Losrad dauerhaft in Eingriff steht.
Gemäss der vorliegenden Erfindung verläuft durch die Getriebewelle 1 eine Ölzuleitung 8. Die Ölzuleitung 8 ist als zentrale Bohrung in der Getriebewelle 1 ausgeführt. Die Ölzuleitung 8 erstreckt sich zumindest bis zu dem Bereich der Getriebewelle 1, die den Synchronkörper 14 drehfest trägt. Zwischen den beiden Getriebeeinheiten 2 und 2' mündet die Ölzuleitung 8 in einen Ölauslasskanal 9, der im Wesentlichen radial nach aussen verläuft und in einer Verlängerung als Synchronkörperdurchgangskanal 15 durch den Synchronkörper 14 bis zur Schiebemuffe 6 reicht. Das andere Ende der Ölzuleitung 8 wird z. B. durch eine Pumpe oder eine Hydraulikeinrichtung (nicht gezeigt) mit Öl versorgt, welches im Betrieb durch die Ölzuleitung 8, den Ölauslasskanal 9 und den daran anschließenden Durchgangskanal 15 bis zur Schiebemuffe 6 fließt.
Die Schiebemuffe 6 weist einen Durchgangskanal 10 auf, der an einer der Getriebewelle 1 zugewandten Seite der Schiebemuffe 6 beginnt und in einem ersten Bereich zunächst radial zur Achse der Getriebewelle 1 verläuft. Anschliessend ändert sich der Verlauf des Durchgangskanals 10 in einen zweiten Bereich, in dem der Durchgangskanal 10 auf eine Seite der Schiebemuffe 6 führt, die zur Getriebeeinheit 2 angeordnet ist. Auf dieser Seite der Schiebemuffe 6 gegenüber Getriebeeinheit 2 mündet der Durchgangskanal 10 mit einer Schiebemuffenölauslassöffnung 11 in Richtung dieser Getriebeeinheit 2. Der zweite Bereich des Durchgangskanals 10 verläuft z. B. annähernd parallel zur Getriebewelle 1. Der radial zur Getriebewelle 1 verlaufende erste Bereich des Durchgangskanals 10 verläuft im Wesentlichen in gleicher Richtung wie der Ölauslasskanal 9 der Getriebewelle, und der daran anschließende Synchronkörperdurchgangskanal 15 mit Ölauslassöffnung 16. Dieser Bereich des Durchgangskanals 10 weist einen Öleinlass 12 auf, der in Öldurchflussverbindung mit der Synchronkörperölauslassöffnung 16 steht, wenn Öldurchfluss durch den Durchgangskanal 10 erfolgt. Neben dem Öleinlass 12 in Richtung der Getriebewellenachse weist die Schiebemuffe 6 eine Verschlussfläche 13 auf, die in 1 in Verbindung mit der Ölauslassöffnung 16 steht, wenn kein Öldurchfluss durch den Durchgangskanal 10 erfolgt. In dieser Verschlussstellung mündet der Synchronkörperdurchgangskanal 15 mit der Ölauslassöffnung 16 in die Verschlussfläche 13. Damit funktioniert die Schiebemuffe 6 als ein Verschlusselement 7.
In 2 ist die Getriebeeinheit 2 mit Beölungseinrichtung entsprechend 1 allerdings nach Betätigung der Schiebemuffe dargestellt. Ein durch die Ölzuleitung bis zur Getriebeeinheit 2 eingezeichneter Pfeil kennzeichnet den Ölvolumenstrom, der in 1 durch die Stellung der Schiebemuffe 6 unterbrochen ist, aber in 2 durch die Stellung der Schiebemuffe 6 die Getriebeeinheit 2 erreicht. Bei der Ausführungsform der 1 und 2 ist somit eine Beölung im Getriebe durch Betätigung der Schiebemuffe im Sinne der Erfindung gegeben.
In 1 ist die Schiebemuffe 6 in einer Verschlussposition (I), in der die an der Schiebemuffe befindliche Verschlussfläche 13 den Synchronkörperdurchgangskanal 15, der den Ölauslasskanal 9 aus der Ölzuleitung 8 in der Getriebewelle 1 verlängert, dicht verschliesst. In dieser Position wird kein Öl aus der Ölzuleitung 8 zu den Getriebeeinheiten 2 gefördert. Dieser Zustand ist aus einer Linie durch die Ölzuleitung 8 ersichtlich, die nicht in einem Pfeil endet. Die Schaltstange 3 befindet sich in einer mittleren Schiebeposition, in der die Schaltgabel 4 in einer Mittelposition zwischen den Losrädern 5 und 5' gehalten wird. Keine der beiden Getriebeeinheiten 2, 2' ist in dieser Position aktiv. Es findet keine Lastübertragung zwischen Festrad (nicht gezeigt), Losrad 5 oder 5', Schiebemuffe 6, Synchronkörper 14 und Getriebewelle 1 statt. Es bedarf daher keiner gezielten Beölung dieser Einheiten.
In 2 ist die Schaltstange 3 durch Hydraulikeinheit 18 von Schaltkolben 17 zur links dargestellten Getriebeeinheit 2 hin verschoben. Dadurch wird die Schaltgabel 4 in Richtung des Losrads 5 verschoben und die zugehörige Getriebeeinheit 2 wird aktiviert. Die Aktivierung geschieht dadurch, dass die Verschiebung der Schaltstange 3 übertragen durch die Schaltgabel 4 die Schiebemuffe 6 parallel zur Getriebewelle 1 in Richtung des Losrads 5 befördert. Damit stellt die Schiebemuffe 6 eine drehfeste Verbindung vom Losrad 5 zum Synchronkörper 14 her, der drehfest mit Getriebewelle 1 verbunden ist. Dabei entfernt sich die Verschlussfläche 13 von der Ölauslassöffnung 16 des Synchronkörperdurchgangskanals 15, der seinerseits durchgängig an den Ölauslasskanal 9 der Ölzuleitung 8 in der Getriebewelle 1 angeschlossen ist, bis der Öleinlass 12 des Durchgangskanals 10 der Schiebemuffe 6 an die Ölauslassöffnung 16 und damit an die Ölzuleitung 8 anschliesst und damit durchgängig mündet. Das Verschlusselement 7 in Form der Schiebemuffe 6 befindet sich somit in einer Öffnungsposition (II). In der hier beschriebenen Konfiguration kann Öl aus der Ölzuleitung 8 durch den Durchgangskanal 15 im Synchronkörper 14 in den Durchgangskanal 10 fließen. Der Durchgangskanal 10 leitet das Öl aus dem Ölzuführsystem (nicht dargestellt) in Richtung der aktivierten Getriebeeinheit 2 und gibt es durch die Schiebemuffenölauslassöffnung 11 zur Beölung der Getriebeeinheit 2 an die Getriebeeinheit 2 ab.
Somit wird gemäss der Erfindung gezielt nur diese Getriebeeinheit 2 beölt, die tatsächlich einen Bedarf hat. Die andere Getriebeeinheit 2', die an dem Schaltvorgang nicht beteiligt ist, wird nicht beölt. Mittels Ölzuleitung 8 durch die Getriebewelle 1 und insbesondere durch den Durchgangskanal 15 im Synchronkörper 14 und die Schiebemuffe 6, die als Verschlusselement 7 und auch als Ölverteilerelement durch den Durchgangskanal 10 wirkt, kann der Ölfluss mittels dem Schaltsystem gesteuert werden. Es sind kaum zusätzliche Bauteile zur Ausführung der Beölung erforderlich.
In einer zweiten Ausführungsform dargestellt in den 3, 4 und 5 sind Konfigurationen der Beölungseinrichtung entsprechend 1 und 2 für die Getriebeeinheiten 2 und 2' in der Anordnung eines Doppelkupplungs-Schaltgetriebes 100 mit fünf weiteren schaltbaren Getriebeeinheiten zu denen die Getriebeeinheiten 2'' und 2''' zählen, verteilt über Getriebeeingangswellen A und B mit den Bezugszeichen 150 und 160 und zwei Getriebewellen 1 und 1' dargestellt. Das Drehmoment der Antriebseinheit 300 ist über die schaltbare Doppelkupplung 200 auf Getriebeeingangswellen A, B mit den Bezugszeichen 150, 160 übertragbar. Die Übertragung einer Drehzahl der Antriebseinheit 300 in dem Getriebe erfolgt jeweils von einem Festrad 151, 152, 161, 162 angeordnet auf den jeweiligen Getriebeeingangswellen A und B mit den Bezugszeichen 150 und 160 zu Losrädern, zu denen die Losräder 5, 5', 5'' zählen. Die 3, 4 und 5 unterscheiden sich jeweils durch den Schaltzustand des Getriebes 100, der durch Schiebemuffen 6, 6', 6'', 6''' eingestellt ist. Ein Rückwärtsgang ist über eine Nebenwelle mit Festrädern 90 realisiert. Die zwei Getriebewellen 1 und 1' sind als Hohlwellen 1, 1' ausgebildet, die über Festräder Getriebeausgang 140, 140' zur Abgabe von Drehmoment mit nicht dargestellten Fahrzeugkomponenten gekoppelt sind. Durch diese Hohlwellen 1, 1' führt die Ölzuleitung 8, 8', wobei aus der Ölzuleitung 8, 8' nach 1, 2 jeweils ein Ölauslasskanal 9 in einen Synchronkörperdurchgangskanal 15 mündet. Beide Ölzuleitungen 8, 8' sind an ein Ölzuführsystem (nicht dargestellt) angeschlossen, das einen durch ein Ventil (nicht dargestellt) geregelten Volumenstrom von Getriebeöl durch die Ölzuleitungen 8, 8' bewirkt. Zusätzlich ist jeweils ein zweites Ventil (nicht dargestellt) an dem gegenüberliegenden Ende der Getriebewelle 1, 1' in der an die Ölzuleitung 8, 8' angeschlossenen Ölleitung des Ölzuführsystems angebracht. Dieses zweite Ventil ist insbesondere bei hohem Ölvolumenstrom durch die jeweilige Ölzuleitung einer lastgeschalteten Getriebeeinheit verschließbar. Durch dieses zweite Ventil wird insbesondere der Aufbau von Öldruck in der Ölzuleitung 8, 8' verbessert. Der in 4 gezeigte Durchgangskanal 10 mit Schiebemuffenölauslassöffnungen 11 bzw. Durchgangskanal 10' mit Schiebemuffenölauslassöffnungen 11' in 5 ist z. B. in 3 nicht freigegeben und daher nicht eingezeichnet.
In 3 ist entsprechend 1 Getriebeeinheit 2 in lastfreigeschaltetem Zustand. Der Eingriff zwischen Losrad 5, 5' und Festrad 162, 161 bewirkt im Fall der durch Doppelkupplung 200 drehfest mit der Antriebseinheit 300 verbundenen Getriebeeingangswelle B (Bezugszeichen 160) nur eine freie Drehung von Losrad 5 ohne Momentum Übertrag zur Getriebewelle 1. Die Stellung der Schiebemuffe 6 zeigt an, dass keine Ölauslassöffnung wie die Schiebemuffenölauslassöffnung (siehe Bezugszeichen 11 bzw. 11' in 4 bzw. 5) geöffnet ist. Damit befindet sich Schiebemuffe 6 in der Verschlussstellung (I) bezüglich Getriebeeinheit 2 und Getriebeeinheit 2', die nicht im Kraftfluss geschaltet sind und daher auch nicht beölt werden. Gleichzeitig ist Getriebeeinheit 2'' auf Getriebewelle 1' in den Kraftfluss durch das Getriebe geschaltet. Der Kraftfluss erfolgt hierbei von der Antriebseinheit 300 über Doppelkupplung 200 auf Getriebeeingangswelle A (Bezugszeichen 150), die als Hohlwelle ausgebildet ist, über ein darauf angeordnetes Festrad 151 zum Losrad 5''. Das Losrad 5'' ist allerdings durch Schiebemuffe 6'' drehfest an Getriebewelle 1' gekoppelt. Damit wird der Kraftfluss über Getriebewelle 1' zum Festrad am Getriebeausgang 140' geführt. Von dort erfolgt die Kraftübertragung beispielsweise in einem Kraftfahrzeug mit weiteren Komponenten wie ein Differential auf Antriebsräder (nicht dargestellt). Die Ölzuleitung 8' in Getriebewelle 1' ist zur Beölung der geschalteten Getriebeeinheit 2'' durchgängig.
Durch einen Schaltvorgang wurde das Schaltgetriebe 100 aus 3 in die Stellung aus 4 gebracht. Hierbei wurde Getriebeeinheit 2'' aus dem Kraftfluss geschaltet durch Bewegung der Schiebemuffe 6'', die damit in die Verschlussstellung (I) für Öldurchfluss übergeht. Die Schiebemuffen 6, 6', 6'', 6''' wurden hierzu mit Getriebebauteilen (Bezugszeichen 3, 4 in 1, 2; in den 3 bis 5 nicht dargestellt) betätigt. Weiterhin wurde nun Getriebeeinheit 2 in den Kraftfluss geschaltet. In Dieser Stellung der Schiebemuffe 6 ist die Ölzuleitung 8 über den Durchgangskanal 10 mit der Schiebemuffenölauslassöffnung 11 verbunden, wobei die Beölung der lastgeschalteten Getriebeeinheit 2 entsprechend 2 erfolgt. Der Kraftfluss erstreckt sich hierbei von Antriebseinheit 300 über Doppelkupplung 200 auf Getriebeeingangswelle B und auf das darauf angeordnete Festrad 162, das mit dem über Schiebemuffe 6 drehfest geschalteten Losrad 5 der Getriebewelle 1 in Eingriff steht, zum Festrad Getriebeausgang 140 und von dort z. B. zu weiteren Bauteilen eines Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt). In dieser Stellung der Schiebemuffen 6, 6', 6'' und 6''' wird Getriebeeinheit 2 beölt, wobei andere Getriebeeinheiten wie Getriebeeinheit 2', 2'', 2''' nicht beölt werden.
Durch einen weiteren Schaltvorgang an der Getriebestellung in 4 wird die Getriebestellung in 5 eingenommen. Der Schaltvorgang erfolgt in der Weise, dass durch Schiebemuffe 6 zunächst Getriebeeinheit 2 aus dem Kraftfluss geschaltet wird. Hierbei wird die Schiebemuffe 6 aus der Öffnungsstellung (II) entsprechend 2 in die Verschlussstellung (I) entsprechend 1 für die Beölung von Getriebeeinheit 2 bewegt. Damit erfolgt zunächst vorübergehend keine Beölung einer Getriebeeinheit wie der Getriebeeinheiten 2, 2', 2'', 2'''. Allerdings ist Schiebemuffe 6 vorzugsweise derart ausgestaltet, dass mit der Schiebemuffe 6 zwei Getriebeeinheiten 2 und 2' wechselseitig schaltbar sind. Hierzu wird die Verschiebung der Schiebemuffe 6 in gleicher Richtung von der Getriebeeinheit 2 zur Getriebeeinheit 2' fortgesetzt, wodurch Getriebeeinheit 2' in den Kraftfluss durch das Schaltgetriebe 100 geschaltet wird. Damit erfolgt der Kraftfluss in 5 im Vergleich zu 4 von der Getriebeeingangswelle 160 über das darauf angeordnete Festrad 161 zum Losrad 5', das jetzt durch eine drehfeste Verbindung mittels Schiebemuffe 6 auf der Getriebewelle 1 geschaltet ist. Somit wurde durch Schiebemuffe 6 ausgehend von einem ersten Gang entsprechend Getriebeeinheit 2 ein zweiter Gang entsprechend Getriebeeinheit 2' mit insbesondere einer von Getriebeeinheit 2 verschiedenen Übersetzung eingelegt.
Im Gegensatz zu Schiebemuffe 6'', mit der nur eine Getriebeeinheit 2''' in oder aus dem Kraftfluss schaltbar ist, ist in der Schiebemuffe 6' und 6'' zur Schaltung von jeweils zwei Getriebeeinheiten vorzugweise wie bei Schiebemuffe 6 neben einem ersten Durchgangskanal wie der Durchgangskanal 10 in 4 ein zweiter Durchgangskanal 10' in 5 ausgebildet mit einer jeweils zugehörigen Schiebemuffenölauslassöffnung 11 in 4 bzw. 11' in 5. Diese zwei Durchgangskanäle 10 bzw. 10' und Schiebemuffenölauslassöffnungen 11 bzw. 11' an einer Schiebemuffe 6 werden insbesondere in den 4 und 5 ersichtlich. Somit kann in der Verschieberichtung der Schiebemuffe 6 zu beiden Seiten der Verschlussfläche 13 aus 1 oder 2 eine Mündung des Ölzuführsystem (nicht dargestellt) durch die Ölzuleitung 8 in jeweils einen Durchgangskanal 10, 10' entweder Durchgangskanal 10 oder Durchgangskanal 10' zu jeweils einer Schiebemuffenölauslassöffnung entweder 11 oder 11' erstellt werden. Dadurch dass die jeweilige Schiebemuffenölauslassöffnungen 11 oder 11' auf einander gegenüberliegenden Seiten der Schiebemuffe 6 angeordnet sind, wird der Ölstrom durch die jeweilige Schiebemuffenölauslassöffnung entweder 11 oder 11' in Öffnungsstellung (II oder II') auf die jeweilige nach 4 oder 5 geschaltete Getriebeeinheit entweder 2 oder 2' zielgerichtet. In dieser Stellung steht die Schiebemuffe 6 bezüglich der jeweils nach 4 oder 5 durch Schiebemuffe 6 nicht geschalteten Getriebeeinheit entweder 2' oder 2 in Verschlussstellung (I). In dieser Ausgestaltung der Beölungseinrichtung in einem Schaltgetriebe 100 wird erfindungsgemäß eine zielgerichtete Beölung von geschalteten Gängen für beispielsweise ein Kraftfahrzeug realisiert, wobei die mit der erfindungsgemäßen Beölungseinrichtung erzielbaren Vorteile gegenüber solchen mit im Stand der Technik beschriebenen Ölversorgungen aufgebauten Kraftfahrzeugen in der allgemeinen Beschreibung der hier ausgeführten Erfindung detailliert erläutert sind.
In einem dritten Ausführungsbeispiel eines automatischen Schaltgetriebes, das in mehreren Komponenten dem Ausführungsbeispiel 1 mit 1 und 2 entspricht, wird insbesondere zu Beginn des Schaltvorgangs durch die Schaltgabel 4 an der Schiebemuffe 6, wenn die Schiebemuffe 6 aus einer Position, in der die Getriebeeinheiten 2 und 2' nicht aktiviert ist, in eine Richtung längs der Getriebewelle 1 zu der in den Leistungsfluss zu schaltenden Getriebeeinheiten 2 bewegt wird, von der Schiebemuffe 6 ein Öffnungsmechanismus eines Verschlusselements 7 ausgelöst. Dieses Verschlusselement 7 ist beispielsweise ein Schieber (nicht dargestellt) vor der Öleinlassöffnung 12 mit einer Hebelmechanik (nicht dargestellt) zur Betätigung des Schiebers durch die Schiebemuffe 6, des Durchgangskanals 10 in der Schiebemuffe 6, für die Ölversorgung der Getriebeeinheit 2. Die vorteilhafte Funktion des Schiebers (nicht dargestellt) besteht darin, den Ölfluss zur Schiebemuffe 6 und der Getriebeeinheit 2 bereits in einer frühen Phase des Schaltvorgangs, insbesondere wenn bei der Synchronisation und Kopplung des Losrades 5 erhöhte Kräfte und durch Reibung entstandene Wärme in der Getriebeeinheit 2 wirken, über den gesamten Querschnitt des Durchgangskanals 10 freizugeben.
Diese Ausführung unterscheidet sich von 1 und 2 insbesondere dahingehend, dass die Verschlussfläche 13 an der Schiebemuffe 6 entfällt. Stattdessen ist der Öleinlass 12 mit einem Querschnitt von einer Größe ausgestaltet, die die Verschlussfläche 13 mit einschließt. Der Schieber (nicht dargestellt) zwischen Ölauslassöffnung 16 und Öleinlassöffnung 12 regelt den Durchflussquerschnitt für Getriebeöl. Damit wird eine lastgerechte Beölung der Getriebeeinheit 2 insbesondere auch während des Schaltvorgangs gewährleistet. Der durch den Schieber freigegebene Durchflussquerschnitt der Öleinlassöffnung 12 wird in dynamischer Weise von Beginn bis zum Ende des Schaltvorgangs variiert, so dass zu jedem Zeitpunkt des Schaltvorgangs eine optimale Ölversorgung gewährleistet ist. Ein insbesondere in der Anfangsphase eines Schaltprozesses erhöhter Ölbedarf wird dabei über ein Ölvorratsreservoir (nicht dargestellt) gepuffert. In der Schiebemuffe ist eine Ringnut (nicht dargestellt) angebracht, wobei der Schieber zwischen Öleinlassöffnung 12 und Ringnut (nicht dargestellt) angeordnet ist. In diese Ringnut münden mehrere Durchgangskanäle wie Durchgangskanal 10, 10'. Über diese Ringnut wird eine gleichmäßige Verteilung des Ölflusses in einem koaxialen Verlauf gewährleistet. Von dieser Ringnut in der Schiebemuffe zweigen wiederum Nute (nicht dargestellt) in parallelem Verlauf zur Getriebewelle 1 ab. Durch diese Nute gelangt Getriebeöl insbesondere zu den Gleitflächen der Schiebemuffe 6 und der Synchronisationseinheit während des Schaltvorgangs. In geschlossenem Zustand der Schiebemuffe 6 zum nun drehfesten Losrad 5 der lastgeschalteten Getriebeeinheit 2 sind diese Nute durch die Verzahnung der Schiebemuffe mit Komponenten der Synchronisiereinrichtung wie dem Kupplungskörper für Öldurchfluss verschlossen. Mit dieser Konfiguration werden die zum Schaltvorgang erforderlichen Kräfte verringert.
Das Getriebeöl gelangt nun im lastgeschalteten Zustand von Getriebeeinheit 2 aus dem Synchronkörperdurchgangskanal 15 durch den Durchgangskanal 10 zu der zum lastgeschalteten Losrad 5 angeordneten Schiebemuffenölauslassöffnung 11 und von da insbesondere auf die Oberfläche von Losrad 5. Hierbei ist insbesondere der Abstand zwischen Schiebemuffenölauslassöffnung 11 und Losrad 5 der lastgeschalteten Getriebeeinheit so weit geschlossen, dass der Ölfluss ohne abzureissen von der Schiebemuffenölauslassöffnung 11 auf die Oberfläche des Losrades 5 an Ölübertrittsstellen (nicht dargestellt) übertritt. Wiederum entlang der Oberfläche von Losrad 5 sind an den genannten Ölübertrittsstellen Radialnute (nicht dargestellt) eingearbeitet, die das durch die Schiebemuffe 6 geleitete Öl aufnehmen und der Verzahnung des Losrades 5, insbesondere dem Eingriffsbereich der Verzahnung zwischen Losrad 5 und Festrad (nicht dargestellt) zuführen.
Hiermit ist erfindungsgemäß die gezielte Beölung von durch Lastübertragung beanspruchten Oberflächen des Getriebes verwirklicht. Ein besonderer Vorzug dieses Ausführungsbeispiels liegt darin, dass die Leitung des Getriebeöls entlang der Oberflächennute des Losrades 5 zu den Zähnen des Losrads 5 und damit zu dem unter Last stehende Eingriffsbereich der Zahnräder erfolgt. Die Ableitung des Getriebeöls radial über die Oberfläche des Losrades 5 führt zudem zu einem effizienten Abtransport der durch Reibung entwickelten Wärme.
In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Betätigung der Schiebemuffe 6 hydraulisch durch Kraftwirkung eines hydraulischen Schaltkolbens 17. Der Schaltkolben 17 wird dazu mittels Druck von einer Hydraulikeinheit 18 betätigt. Die Übertragung der vom Schaltkolben 17 erzeugten Kraft erfolgt über die Schaltstange 3 und die Schaltgabel 4 auf die Schiebemuffe 6 in der Weise, dass die Schiebemuffe 6 entlang der Getriebewelle 1 in Richtung Getriebeinheit 2 rutscht, bis eine Verzahnung an der drehfest auf einem Synchronkörper 14 entlang der Getriebewelle verschieblich angeordneten Schiebemuffe 6 und eine Verzahnung an dem geschalteten Losrad 5 in Eingriff stehen. Die gezielte Beölung der Gleitflächen der Schiebemuffe 6 in diesem Ausführungsbeispiel verringert den für den Schaltvorgang durch die Hydraulik erforderlichen Kraftaufwand und ermöglicht so eine kostengünstigere Auslegung der Komponenten.
Auch bei dieser Ausführungsform ist die gezielte Beölung der lastgeschalteten Getriebeeinheit 2 vorteilhaft ausgebildet, während die lastfreigeschaltete Getriebeeinheit 2' nicht beölt wird. Bereits für die Getriebemechanik erforderliche Bauteile werden mit nur geringen baulichen Veränderungen zusätzlich für das Ölzuführsystem genutzt.
Die zuvor dargelegten Aspekte können selbständig für sich zusätzliche erfinderische Aspekte zeitigen, wie z. B. die Perforierung des Synchronkörpers 14. Die Beölung kann an die Ölbedarfsmenge jeder Getriebeeinheit angepasst werden. Z. B. wird in einem Mehrganggetriebe unterschiedlich viel Öl in unterschiedlichen Gangstufen benötigt. Bei einem Sechsgang oder noch höhergängigen Getriebe ist für die höchsten Gänge, also dem fünften und sechsten Gang, besonders viel Öl vorzusehen. Daher werden die Ölzuleitungen für jeden Gang individuell gestaltet, z. B. durch angepasste Bohrungsdurchmesser.
Bezugszeichenliste

1, 1': Getriebewelle
2, 2', 2'', 2''': Getriebeeinheit
3: Schaltstange
4: Schaltgabel
5, 5', 5'': Losrad
6, 6', 6'', 6''': Schiebemuffe
7: Verschlusselement
8, 8': Ölzuleitung
9: Ölauslasskanal
10, 10': Durchgangskanal
11, 11': Schiebemuffenölauslassöffnung
12: Öleinlassöffnung
13: Verschlussfläche
14: Synchronkörper
15: Synchronkörperdurchgangskanal
16: Ölauslassöffnung
17: Schaltkolben
18: Hydraulikeinheit
90: Nebenwelle mit Festrädern
100: Schaltgetriebe
140, 140': Festrad Getriebeausgang
150: Getriebeeingangswelle A
151, 152: Festrad
160: Getriebeeingangswelle B
161, 162: Festrad
200: Doppelkupplung
300: Antriebseinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007051016 A1 [0003]
WO 2008/051155 A1 [0004]
DE 102007021686 A1 [0005]
EP 1775500 A1 [0005]

Claims

Beölungseinrichtung eines Schaltgetriebes (100), insbesondere für Kraftfahrzeuge, zur Beölung ausgewählter Getriebeeinheiten (2, 2', 2'', 2''') umfassend: – wenigstens eine als Hohlwelle ausgebildeten Getriebewelle (1, 1') und – wenigstens einen auf dieser Getriebewelle angeordneten Synchronkörper (14), auf dem eine in axialer Richtung der Getriebewelle verschiebliche Schiebemuffe (6, 6', 6'', 6''') zum Schalten von Getriebeeinheiten (2, 2', 2'', 2''') angeordnet ist, sowie – ein Ölzuführsystem, das Öl durch mindestens eine Ölzuleitung (8, 8') in die Getriebewelle (1, 1') zuführt und – mit wenigstens einem Ölauslasskanal (9) je Getriebeeinheit (2, 2', 2'', 2''') in der Getriebewelle (1, 1'), dadurch gekennzeichnet, dass die Ölzufuhr zu den Getriebeeinheiten (2, 2', 2'', 2''') durch mindestens einen Synchronkörperdurchgangskanal (15) im Synchronkörper (14) mittels einer Betätigung der Schiebemuffe (6, 6', 6'', 6''') erfolgt.
Beölungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgetriebe (100) ein mehrere Gänge umfassendes Schaltgetriebe (100) ist, das durch ein Einlegen jeweils einer Schiebemuffe (6, 6'') einen Kraftfluss über das Getriebe erlaubt, während vorzugsweise die übrigen Schiebemuffen (6', 6''') in einer ungeschalteten Stellung, somit in einer Ölflussreduktionsstellung (I), verbleiben.
Beölungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronkörper (14) mindestens eine Ölauslassöffnung (16) aufweist, die sich in einer Stellung der Schiebemuffe (6) durch diese Schiebemuffe (6) in einer Sperrstellung (I) befindet, wobei insbesondere in einer zweiten Stellung (II) der Schiebemuffe (6) die Synchronkörperölauslassöffnung (16) zu der Getriebeeinheit (2) freigeschaltet, somit durchgängig ist.
Beölungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronkörper (14) mindestens eine Ölauslassöffnung (16) mit einem Verschlusselement (7) aufweist, dessen Stellung über die Schiebemuffe (6) betätigt wird, sodass in einer Stellung (I) der Schiebemuffe (6) diese Ölauslassöffnung (16) in das Verschlusselement (7) derart mündet, dass eine Ölflussreduktion erfolgt, wobei insbesondere in einer zweiten Stellung (II) der Schiebemuffe (6) das Verschlusselement (7) an der Synchronkörperölauslassöffnung (16) zu der Getriebeeinheit (2) freigeschaltet, somit durchgängig ist.
Beölungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebemuffe (6) mindestens einen Durchgangskanal (10) und mindestens eine Öleinlassöffnung (12) zum Synchronkörper (14) und mindestens eine Schiebemuffenölauslassöffnung (11) zur Getriebeeinheit (2) aufweist, sodass zumindest in einer Stellung der Schiebemuffe (6) die mindestens eine Ölauslassöffnung (16) des Synchronkörpers (14) in die mindestens eine Öleinlassöffnung (12) der Schiebemuffe (6) mündet, und in dieser Stellung (II) der Schiebemuffe (6) der Öldurchgang von der Ölzuleitung (8) durch den Durchgangskanal (10) zur Schiebemuffenölauslassöffnung (11) und damit zu der Getriebeeinheit (2) freigeschaltet ist.
Beölungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebemuffe (6) mindestens ein Verschlusselement (7) an mindestens einem Durchgangskanal (10) aufweist, wobei die Stellung (I, II) des Verschlusselements (7) über die Betätigung der Schiebemuffe (6) geändert wird, sodass in einer Stellung (I) der Schiebemuffe (6) der Durchgangskanal (10) in das Verschlusselement (7) mündet, wobei insbesondere in einer zweiten Stellung (II) der Schiebemuffe (6) der Durchgangskanal (10) zur Schiebemuffenölauslassöffnung (11) und damit zu der Getriebeeinheit (2) freigeschaltet, somit durchgängig ist.
Beölungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebemuffe (6) wenigstens einen Durchgangskanal (10) aufweist, der mindestens eine Verzweigung aufweist, die zu jeweils mindestens einer Schiebemuffenölauslassöffnung (11) führt, welche in einer Öffnungsstellung (II) der Schiebemuffe (6) die Beölung aus der Ölzuleitung (8) auf eine Mehrzahl durch unterschiedliche Last beanspruchte Oberflächensegmente der Getriebeeinheiten (2, 2') richten.
Beölungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schiebemuffe (6) wenigstens zwei Durchgangskanäle (10, 10') angelegt sind, deren jeweilige Schiebemuffenölauslassöffnungen (11, 11') in von einander abweichende Richtungen weisen.
Beölungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schiebemuffe (6) wenigstens zwei Durchgangskanäle (10, 10') angelegt sind, deren jeweilige Schiebemuffenölauslassöffnung (11, 11') unterschiedliche Getriebeeinheiten (2, 2') beölen.
Beölungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schiebemuffenölauslassöffnung (11) zu einer geschalteten Getriebeeinheit (2) in Durchgangsstellung (II) steht, während die zweite Schiebemuffenölauslassöffnung (11') zu einer lastfreigeschalteten Getriebeeinheit (2') in Verschlussstellung (I) steht.
Beölungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebemuffe (6) entlang der Achse der Getriebewelle (1) in Richtung zu den Getriebeeinheiten (2, 2') derart verschieblich ist, dass eine Schiebemuffenölauslassöffnung (11) in einer Durchgangsstellung (II) näher zu einer zu beölenden Getriebeeinheit (2, 2') angeordnet ist als in einer hierzu gegebenen Verschlussstellung (I), die weiter entfernt von der Getriebeeinheit (2, 2') positioniert ist.
Beölungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet dass mehrere Ölzuleitungen (8, 8') innerhalb einer Getriebewelle (1, 1') verlaufen und jeweils wenigstens einen Ölauslasskanal (9) aufweisen, der in wenigstens eine Ölauslassöffnung (11, 11'; 16) wie der Schiebemuffenölauslassöffnung (11, 11') oder Synchronkörperölauslassöffnung (16) mündet.
Beölungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass das Verschlusselement (7) mittels eines durch eine Hydraulikeinheit (18) beaufschlagbaren Schaltkolbens (17) betätigbar ist, wobei mittels einer Hydraulik ebenfalls die Betätigung der Schiebemuffe (6) bewirkbar ist.
Beölungseinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölzuleitung (8, 8') an die Hydraulikeinheit (18) angeschlossen ist und die hydraulische Betätigung des Schaltkolbens für das Verschlusselement (7) durch die Ölzuleitung (8, 8') bewirkt wird.
Beölungseinrichtung nach Anspruch 4 oder einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Verschlusselement (7) in mindestens einem Durchgangskanal (10, 10'; 15) wie dem Durchgangskanal durch die Schiebemuffe (10, 10') oder dem Synchronkörperdurchgangskanal (15) als ein Ventil ausgebildet ist, das durch die Stellung der Schiebemuffe (6) in eine Stellung (I) für Ölflussreduktion und/oder eine Stellung (II) für Durchgang verbringbar ist.
Beölungseinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil ein Durchflussregelventil, insbesondere ein Zweistellungsventil, ist, dessen Regelstellungen unter Vermittlung einer Schaltstange (3) und einer Schaltgabel (4) oder unter Verwendung einer Hydraulik einnehmbar ist.
Schaltgetriebe (100), das als handgeschaltetes Getriebe, automatisiertes Schaltgetriebe oder als Doppelkupplungsgetriebe (100) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beölung des Schaltgetriebes (100) mit einer Beölungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 erfolgt.
Kraftfahrzeug in dem der Antrieb über ein Schaltgetriebe (100) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgetriebe (100) mit einer Beölungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 beölt wird.
Verfahren zum Betrieb einer Beölungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 16 in einem Schaltgetriebe (100), wobei während eines Schaltvorgangs einer Getriebeeinheit (2, 2') eine Schiebemuffe (6) die Wirkung entfaltet, dass ausgehend von einer nicht geschalteten Stellung der Schiebemuffe (6), in der diese eine Ölflussreduktionsstellung (I) einnimmt, mit Beginn des Schaltvorgangs die Schiebemuffe (6) in eine Durchgangsstellung (II) übergeht, in der die durch eine Lastbeanspruchung erforderliche Ölversorgung der im Kraftfluss des Schaltgetriebes (100) stehenden Getriebeeinheit (2) aus der Ölversorgungsleitung (8) erfolgt und in einem weiteren Schaltvorgang der Getriebeeinheit (2) die Schiebemuffe (6) zum Ende des Schaltvorgangs ausgehend von einer Durchgangsstellung (II) in eine Ölflussreduktionsstellung (I) übergeht, in der die Ölversorgung der nicht mehr im Kraftfluss des Schaltgetriebes (100) stehenden Getriebeeinheit (2') aus der Ölversorgungsleitung (8) reduziert ist.