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Die Erfindung betrifft ein Getriebe eines Kraftfahrzeuges mit Hybridantrieb und gemeinsamer Ölversorgung.
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Die Erfindung geht aus von einem bekannten Hybridgetriebe der Anmelderin, wobei in einem gemeinsamen Getriebegehäuse einerseits ein Hybridantrieb und andererseits ein Automatgetriebe angeordnet sind. Der Hybridantrieb umfasst einen gehäuseseitig abgestützten Stator einer elektrischen Maschine sowie einen Rotor, welcher dem Antriebsstrang über ein Schaltelement zugeschaltet werden kann. Der Hybridantrieb und das Automatgetriebe werden über einen gemeinsamen Ölhaushalt mit Druck- und Schmieröl versorgt, wobei dem Automatgetriebe ein Getriebeölsumpf, eine Getriebeölpumpe sowie ein Getriebeölfilter zugeordnet sind. Bei der bekannten Getriebeanordnung besteht das Problem, dass rotierende Bauteile größeren Durchmessers, z. B Drehschwingungsdämpfer in den Ölsumpf eintauchen und damit zu Panschverlusten führen. Ferner besteht die Gefahr, dass der Luftspalt zwischen Stator und Rotor der elektrischen Maschine geflutet werden kann, was ein hohes Schleppmoment und zusätzliche Panschverluste aufgrund von Ölverschäumung nach sich zieht. Bei der bekannten Getriebeanordnung weist der Ölspiegel ein durchgehendes Niveau auf, welches sich vom Bereich des Automatgetriebes bis in den Bereich des Hybridantriebes erstreckt.
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Aus der
DE 199 58 538 C1 ist es bekannt, den Ölspiegel in einer ersten Kammer unter den Ölspiegel einer zweiten Kammer abzusenken, indem eine Ölwanne in den Ölsumpf der zweiten Kammer eingesetzt wird.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem Kraftfahrzeuggetriebe der eingangs genannten Art die Panschverluste möglichst gering zu halten.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß ist zwischen dem Ölsumpf des Getriebes, auch Getriebeölsumpf genannt, und dem Hybridraum, in welchem der Hybridantrieb angeordnet ist, eine als Schott ausgebildete Trennwand eingezogen. Das Schott bewirkt eine fluiddichte Trennung zwischen Ölsumpf und Hybridantrieb mit der Folge, dass der Ölstand im Hybridraum gegenüber dem Ölniveau des Getriebeölsumpfes so weit abgesenkt ist, dass rotierende Bauteile nicht mehr in das am Boden des Getriebegehäuses gesammelte Öl eintauchen. Darüber hinaus liegt auch der Spalt zwischen Stator und Rotor der elektrischen Maschine nicht mehr im Ölbad. Die Pansch- und Verschäumungsverluste werden dadurch erheblich reduziert.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Trennwand topfförmig ausgebildet und weist eine Bodenwand sowie eine Zylinderwand auf. Die Bodenwand weist eine zentrale Öffnung auf, welche von der Getriebeeingangswelle durchsetzt wird. Damit wird eine stabile Abstützung der Trennwand im Getriebegehäuse erreicht.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Zylinderwand gegenüber dem Getriebegehäuse abgedichtet, und zwar vorzugsweise über O-Ringe (Rundschnurringe). Damit ist der Hybridantrieb, insbesondere die elektrische Maschine gegen einen Ölübertritt aus dem Getriebeölsumpf abgedichtet, der Hybridraum bildet somit einen getrennten Ölraum. Der Ölspiegel des im Hybridraum zurücklaufenden Öls kann sich somit unabhängig vom Ölspiegel des Getriebeölsumpfes einstellen. Die topfförmig ausgebildete Trennwand mit O-Ringen auf dem Außenumfang kann in axialer Richtung in das Getriebegehäuse eingesetzt werden und lässt sich damit einfach montieren. Darüber hinaus kann die elektrische Maschine, insbesondere der Stator innerhalb der Zylinderwand des topfförmigen Schotts befestigt werden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist in dem Hybridraum, welcher durch das Schott abgeteilt wird, ein eigener Ölsammelraum für rücklaufendes Öl am Boden des Getriebegehäuses ausgebildet. Der Hybridraum weist somit einen eigenen Ölsumpf mit abgesenktem Ölniveau auf.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem Ölsammelraum des Hybridraumes und dem Getriebeölsumpf eine Ansaugleitung angeordnet, durch welche das im Ölsammelraum befindliche Öl in den Getriebeölsumpf abgesaugt wird. Damit wird ein Rücklauf des Öls aus dem Hybridraum ermöglicht und somit ein Nebenölkreislauf für den Hybridantrieb geschaffen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Ansaugleitung mit der Saugseite der Getriebeölpumpe verbunden, d. h. die Getriebeölpumpe saugt das zurückgelaufene Öl des Hybridraumes ab.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Ansaugleitung mit einem Ölfilterelement verbunden, welches saugseitig der Getriebeölpumpe vorgeschaltet ist. Durch die Absaugung des Öls aus dem Getriebeölsumpf über das Ölfilterelement entsteht in diesem ein Unterdruck, welcher zur Absaugung des Öls aus dem Hybridraum verwendet wird. Es ist somit keine zusätzliche Pumpe erforderlich.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Ölabfluss bzw. die Ölabsaugung aus dem Hybridraum über einen Schwimmer kontrolliert, welcher in einer Ölabflussöffnung im Hybridraum angeordnet ist. Der Schwimmer bildet ein Schließglied, welches auf einem Ventilsitz aufliegt und damit eine Abdichtung des Hybridraumes bewirkt. Sinkt der Ölpegel im Hybridraum soweit ab, dass der Schwimmer keinen hinreichenden Auftrieb mehr erhält, wird er durch den Unterdruck in der Ansaugleitung auf den Ventilsitz gedrückt und unterbindet ein weiteres Absaugen von Öl, insbesondere ein Ansaugen von Luft. Steigt dagegen der Ölspiegel wieder im Hybridraum – infolge von Ölzuführung – erhält der Schwimmer Auftrieb, welcher ihn gegen den Ansaugdruck von der Ventilsitzfläche abhebt und einen Abflussquerschnitt freigibt.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Schwimmerventil durch eine Schließfeder belastet, welche den Schwimmer auf den Ventilsitz drückt und somit ein Schließen des Ventils bewirkt. Die Schließfeder ist für den Fall vorgesehen, dass der Ansaugdruck, d. h. der Unterdruck im Ölfilterelement vor der Getriebeölpumpe nicht ausreicht, um den Schwimmer in eine Dichtposition zu ziehen. Beim Öffnen des Schwimmerventils muss der Auftrieb groß genug sein, um sowohl den Ansaugdruck, die Federkraft der Schließfeder als auch das Gewicht des Schwimmers zu überwinden. Dies kann durch eine entsprechende Volumenauslegung des Schwimmers erreicht werden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist in der Ansaugleitung ein Rückschlagventil vorgesehen, welches in Richtung der Getriebeölpumpe öffnet. Damit wird verhindert, dass bei stehendem Motor und nicht laufender Getriebeölpumpe Öl aus dem Getriebeölsumpf über die Ansaugleitung in den Hybridraum strömt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen
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1 ein Kraftfahrzeuggetriebe mit Trennwand zwischen Hybridantrieb und Getriebeölsumpf,
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2 das Kraftfahrzeuggetriebe gemäß 1 mit einer Ansaugleitung zwischen Hybridraum und Getriebeölsumpf und
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3 das Kraftfahrzeuggetriebe gemäß 2 mit Schwimmer und Schließfeder.
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1 zeigt ein teilweise dargestelltes Getriebe 1 eines Kraftfahrzeuges, wobei in einem Getriebegehäuse 2 ein Hybridantrieb 3 und ein Automatgetriebe 4 angeordnet sind. Der Hybridantrieb 3 umfasst eine elektrische Maschine 5, im Folgenden kurz E-Maschine 5 genannt, welche einen gehäusefest angeordneten Stator 5a sowie einen Rotor 5b aufweist, welcher mit einem Schaltelement 6 (Schaltkupplung) verbunden ist. Das Automatgetriebe 4 weist eine Getriebeeingangswelle 7 auf, welche über Torsionsschwingungsdämpfer 8, 9 von einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges angetrieben wird. Die Getriebeeingangswelle 7 weist diverse Axial- und Radialbohrungen (ohne Bezugszahlen) auf, welche der Versorgung von Schaltelementen und Lagern mit Drucköl oder Schmieröl dienen. Im geodätisch unten liegenden Bereich des Getriebegehäuses 2 ist ein Getriebeölsumpf 10 angeordnet, in welchem sich aus dem Automatgetriebe 4 rücklaufendes Öl sammelt. Der Ölspiegel des Getriebeölsumpfes 10 ist mit der Bezugszahl 10a gekennzeichnet. Im Ölsumpf 10 ist ein nicht dargestelltes Ölfilterelement angeordnet, welches einer hier nicht dargestellten Getriebeölpumpe vorgeschaltet ist. Die Getriebeölpumpe saugt Öl über das Ölfilterelement an und verteilt das Öl einerseits an Schaltelemente (ohne Bezugszahlen) und Lager des Automatgetriebes 4 und andererseits an das Schaltelement 6 und nicht mit Bezugszahlen versehene Lager des Hybridantriebes 3. Insofern weisen der Hybridantrieb 3 und das Automatgetriebe 4 eine gemeinsame Ölversorgung aus dem Getriebeölsumpf 10 über die Getriebeölpumpe auf.
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Erfindungsgemäß ist zwischen dem Getriebeölsumpf 10 und dem Hybridantrieb 3 eine als Schott ausgebildete Trennwand 11 angeordnet, welche innerhalb des Getriebegehäuses 2 einen Hybridraum 12 fluiddicht gegenüber dem Ölsumpf 10 abteilt. Die als Schott ausgebildete Trennwand 11 ist topfförmig ausgebildet und weist einen Topfboden, auch Bodenwand 11a genannt, sowie eine zylinderförmig ausgebildete Wand 11b, kurz Zylinderwand 11b genannt, auf. Der Topfboden 11a weist eine zentrale Öffnung (ohne Bezugszahl) auf, welche von der Getriebeeingangswelle 7 durchsetzt und gegenüber dieser abgedichtet ist. Die Zylinderwand 11b ist gegenüber der Innenseite des Getriebegehäuses 2 über als O-Ringe 13 ausgebildete Dichtelemente abgedichtet. Die Zylinderwand 11b weist eine Erstreckung in axialer Richtung auf, welche der axialen Erstreckung der E-Maschine 5 des Hybridantriebes 3 entspricht, sodass der Hybridantrieb 3 vollständig in der topfförmigen Trennwand 11 aufgenommen werden kann. Die topfförmig ausgebildete Trennwand 11 kann in das zur Motorseite hin offene Getriebegehäuse 2 in axialer Richtung eingeschoben werden und ist somit leicht montierbar. Im unteren Bereich des Hybridraumes 12 ist ein Ölsammelraum 14 ausgebildet, in welchem sich das aus dem Hybridantrieb 3, d. h. dessen Schaltelement 6 und dessen Lagern zurücklaufende Öl sammeln kann. Ein Ölspiegel ist hier nicht eingezeichnet, er liegt jedoch wesentlich unterhalb des Ölspiegels 10a des Ölsumpfes 10, sodass beispielsweise der Drehschwingungsdämpfer 9 mit dem größeren Durchmesser nicht oder nur kaum in Öl eintaucht. Ebenso wird der Luftspalt (ohne Bezugszahl) zwischen Rotor 5b und Stator 5a nicht mit Öl geflutet. Vom Ölsammelraum 14 wird das Öl über eine hier nicht dargestellte Ansaugleitung in den Getriebeölsumpf 10 zurückgeführt.
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2 zeigt das Getriebe 1 gemäß 1 – allerdings ist die Trennwand 11 gemäß 1 hier nicht vollständig eingezeichnet, sondern lediglich deren Bodenwand 11a. Im Bereich des Ölsammelraumes 14 des Hybridraumes 12 ist ein Schwimmerventil 15 schematisch angedeutet. Im Bereich des Automatgetriebes 4 ist schematisch eine Getriebeölpumpe 16 angedeutet, welche Öl aus dem Getriebeölsumpf 10 über ein nicht dargestelltes Filterelement ansaugt. Zwischen Getriebeölpumpe 16 bzw. Ölsumpf 10 einerseits und dem Schwimmerventil 15 andererseits ist eine Ansaugleitung 17 angeordnet, über welche die Getriebeölpumpe 16 Öl aus dem Ölsammelraum 14 absaugt. Nach einer bevorzugten, nicht näher dargestellten Ausführungsform ist die Ansaugleitung 17 mit dem nicht dargestellten Ölfilter von der Getriebeölpumpe 16 verbunden. Innerhalb des Ölfiltergehäuses bildet sich aufgrund der Ansaugwirkung der Getriebeölpumpe 16 ein Unterdruck aus, der Öl über die Ansaugleitung 17 ansaugt. Das Schwimmerventil 15 umfasst einen Schwimmer 15a und einen Ventilsitz 15b, auf dem der Schwimmer 15a aufliegt, sowie eine Ausflussöffnung 15c, an welche die Ansaugleitung 17 anschließt. Ist der Ölstand im Ölsammelraum 14 so niedrig, dass der Schwimmer 15a keinen Auftrieb mehr erfährt, wird er durch den Ansaugdruck gegen den Ventilsitz 15b gedrückt und verschließt die Ventilöffnung 15c, sodass kein Öl mehr abgesaugt werden kann, obwohl die Getriebeölpumpe 16 läuft. Steigt der Ölstand im Ölsammelraum 14 wieder an, erhält der Schwimmer 15a Auftrieb und hebt vom Ventilsitz 15b ab, sodass die Ausflussöffnung 15c freigegeben wird und Öl abgesaugt werden kann. Optional ist aus Sicherheitsgründen in der Ansaugleitung 17 ein Rückschlagventil 18 angeordnet, welches zur Getriebeölpumpe 16 hin öffnet. Damit wird verhindert, dass Öl bei Stillstand der Getriebeölpumpe 16 (stehendem Motor) Öl aus dem Ölsumpf 10 in den Ölsammelraum 14 des Hybridraumes 12 zurückströmt.
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3 zeigt eine Weiterbildung des Schwimmerventils 15 in schematischer Darstellung, wobei für gleiche Teile gleiche Bezugszahlen wie in 2 verwendet werden. Oberhalb des Schwimmers 15a ist eine Druckfeder 19 angeordnet, welche als Schließfeder wirkt und den Schwimmer 15a gegen den Ventilsitz 15b drückt. Damit wird das Schwimmerventil 15 geschlossen und ein Ansaugen von Öl unterbunden. Die Schließfeder 19 ist für den Fall vorgesehen, dass der von der Getriebeölpumpe 16 aufgebrachte Ansaugdruck nicht ausreichend ist, um das Schwimmerventil 15 zu schließen. Für diesen Fall ergänzt die Federkraft der Schließfeder 19 den fehlenden Ansaugdruck. Damit das Schwimmerventil 15 bei steigendem Ölstand gegen die Kraft der Schließfeder, den Ansaugdruck und das Eigengewicht des Schwimmers wieder öffnet, kann der Schwimmer 15a bezüglich seines Volumens entsprechend größer dimensioniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebe
- 2
- Getriebegehäuse
- 3
- Hybridantrieb
- 4
- Automatgetriebe
- 5
- elektrische Maschine (E-Maschine)
- 5a
- Stator
- 5b
- Rotor
- 6
- Schaltelement
- 7
- Getriebeeingangswelle
- 8
- Drehschwingungsdämpfer
- 9
- Drehschwingungsdämpfer
- 10
- Getriebeölsumpf
- 10a
- Ölspiegel
- 11
- Trennwand
- 11a
- Bodenwand
- 11b
- Zylinderwand
- 12
- Hybridraum
- 13
- O-Ring
- 14
- Ölsammelraum
- 15
- Schwimmerventil
- 15a
- Schwimmer
- 15b
- Ventilsitz
- 15c
- Abflussöffnung
- 16
- Getriebeölpumpe
- 17
- Ansaugleitung
- 18
- Rückschlagventil
- 19
- Schließfeder
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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