-
Die Erfindung betrifft einen Entlüfter für ein Fahrzeuggetriebe mit einem, insbesondere ein Doppelkupplungsgetriebe, mit einem im Innenraum des Getriebegehäuses angeordneten oder anordenbaren Innenabschnitt.
-
Fahrzeuggetriebe dienen dem Übertragen und Wandeln der Drehzahl und des Drehmomentes, die durch den Motor bereitgestellt werden. Während bei Automatgetrieben Planetenradsätze zum Einsatz kommen, werden bei Doppelkupplungsgetrieben Vorgelegebauweisen mit Losrädern und Festrädern verwendet. In allen Fällen befinden sich Zahnräder miteinander im Eingriff, die zur Erhöhung der Standzeit und zur Erhaltung der Lauffähigkeit mit Öl geschmiert werden. Das Schmieröl wird beispielsweise auf die Zahnräder und auch in die Welleninnenräume geführt, von wo aus das Öl durch Querkanäle und aufgrund der Drehbewegung der Wellen und der Zahnräder nach außen geschleudert wird. Von der Gehäuseinnenwand läuft das Öl dann zum Boden des Getriebes hin, wo sich der sogenannte Ölsumpf befindet. Von dort aus wird das Öl wieder auf die Zahnräder und in die Wellen verbracht, so dass es sich in einem ständigen Kreislauf befindet.
-
Die Betriebstemperaturen des Getriebes reichen von –40°C bis +150°C. Aufgrund dieser enormen Temperaturunterschiede dehnen sich sowohl das im Inneren des Getriebegehäuses befindliche Öl als auch die Luft in Abhängigkeit der Temperatur aus. Ohne Austausch mit der Umgebung stiege dann der Druck im Inneren des Getriebes mit Anstieg der Temperatur ebenfalls an. Um einen Ausgleich zu schaffen ist es daher bekannt, dass Getriebe einen Entlüfter besitzen. In der einfachsten Ausgestaltung ist der Entlüfter eine Öffnung in der Wand des Getriebegehäuses, so dass bei Erwärmung der Luft und des Öls im Inneren des Getriebegehäuses Luft nach außen austreten kann, sowie beim Abkühlen der Luft und des Öls im Inneren des Getriebegehäuses Luft von außen in das Innere des Getriebegehäuses eingesaugt werden kann, so dass im Inneren des Getriebegehäuses durchgehend Atmosphärendruck besteht.
-
Um ein Eindringen von Schmutz in das Innere des Getriebegehäuses zu vermeiden ist es weiterhin bekannt, die Öffnung in der Gehäusewand mit einem Blechröhrchen abzudecken. Das Blechröhrchen ist topfförmig und besitzt eine Öffnung an der Seitenwand, so dass weiterhin ein Luftaustausch zwischen der Umgebung und dem Gehäuseinneren möglich ist.
-
Zusätzlich besteht Bedarf, dass das Getriebeöl nicht nach außen gelangt. Da Getriebe heutzutage, jedenfalls in Bezug auf das Öl, als wartungsfrei anzusehen sind, ist jeder Verlust an Getriebeöl zu vermeiden. Ein Austausch oder Ersatz von Getriebeöl ist dementsprechend nicht vorgesehen.
-
Aufgrund der immer größer werdenden Differenzdrehzahlen der Getriebe reicht eine einfache Abdeckung der Entlüfteröffnung nicht mehr aus. Es ist daher weiterhin bekannt, dass an der Getriebeinnenwand ein Abschirmelement angeordnet ist, so dass Spritzöl nicht direkt durch die Entlüfteröffnung in der Gehäusewand geschleudert werden kann. Eine Abschirmung ist dabei rohrartig mit einem Ein- und Ausgang, also zwei Öffnungen. Dabei weist der Ausgang zur Entlüfteröffnung der Gehäusewand. Derartige rohrförmige bzw. trichterförmige Abschirmungen sind allerdings nicht ausreichend für jede Betriebssituation des Kraftfahrzeuges bzw. des Getriebes. Insbesondere bei Rennsportanwendungen ist die Beanspruchung derart, dass trotz Verwendung einer Abschirmung Getriebeöl aus dem Getriebe entweicht. Insbesondere hat sich gezeigt, dass es ebenfalls nicht ausreicht, die Abschirmung mit Windungen zu versehen oder die Länge der Abschirmung zu vergrößern.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Entlüfter für ein Fahrzeuggetriebe anzugeben, mit dem auch bei extremen Betriebssituationen kein Öl aus dem Inneren des Getriebegehäuses entweicht.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Entlüfter mit den Merkmalen des geltenden Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Als Kern der Erfindung wird angesehen, dass am Innenabschnitt des Entlüfters wenigstens drei Öffnungen statt wie bisher zwei vorgesehen sind, wobei wenigstens eine Eintrittsöffnung und wenigstens zwei Austrittsöffnungen angelegt sind. Dadurch wird das bisher verwendete Konzept der Abschirmung des Entlüftungsweges verlassen und stattdessen eine Führung des Öls verfolgt. Am Konzept der Abschirmung wurde als Problem erkannt, dass aufgrund der vorherrschenden Bedingungen einmal in den Entlüfterweg gelangtes Öl unabhängig von der Ausgestaltung des Entlüfterwegs und insbesondere des Abschirmelementes das Öl irgendwann aus dem Getriebe herausbefördert wird, da es keine Möglichkeit mehr findet, in das Getriebeinnere zurück zu gelangen. Zumindest bei bestimmten Betriebsbedingungen, wie beispielsweise ansteigenden Temperaturen, werden sowohl die Luft als auch das Spritzöl ausschließlich nach außen gezogen, so dass einmal im Entlüftungsweg befindliches Öl über die zum Getriebeinneren gewandte Öffnung nicht mehr nach innen gelangt. Als Entlüftungsweg ist dabei die Strecke von der Abschirmöffnung bis zur Öffnung des Blechröhrchens anzusehen. Zur Lösung dieses Problems ist es daher vorgesehen, dass am Innenabschnitt des Entlüfters wenigstens eine weitere Austrittsöffnung vorhanden ist, so dass einerseits der Luftaustausch mit der Umgebung weiterhin möglich ist und andererseits im Entlüftungsweg befindliches Öl wieder in das Getriebeinnere geführt wird und dieses nicht nach außen gefördert wird.
-
Dabei werden unter dem Entlüfter die Teile des Getriebes verstanden, die zur Entlüftung verwendete Luft führen, abschirmen und abdecken, insbesondere eine am Getriebegehäuse angeordnete Blechkappe, eine in die Getriebewand integrierte Halterung, Entlüfterabschnitte als Luftführungseinheit innerhalb des Getriebegehäuses, auch integral in der Wandung des Getriebegehäuses sowie die Entlüfteröffnung im Getriebegehäuse.
-
Vorzugsweise kann der Innenabschnitt einen Verbindungsabschnitt zu einer im Getriebegehäuse vorhandenen Entlüfteröffnung aufweisen, wobei ein Beruhigungsabschnitt und ein Rückführungsabschnitt vom Verbindungsabschnitt in den Innenraum des Getriebegehäuses führen. Der Verbindungsabschnitt weist eine Austrittsöffnung auf, die eine Verbindung des Innenabschnittes zur Getriebeumgebung herstellt. In einer Ausgestaltung ist der Verbindungsabschnitt T-förmig ausgebildet, wobei vom T-förmigen Abschnitt ein Austrittsabschnitt direkt oder indirekt zur Entlüfteröffnung führt. Der Beruhigungsabschnitt und der Rückführungsabschnitt erstrecken sich dann vom T-förmigen Abschnitt in das Innere des Getriebes. Wird der Entlüfter integral in der Gehäusewand ausgeführt, können die Entlüfteröffnung der Gehäusewand und die Austrittsöffnung zur Entlüfteröffnung hin zu einer Öffnung verschmelzen. Der Austrittsabschnitt und der T-förmige Abschnitt sind in dieser Alternative nicht vorhanden.
-
Wie bereits beschrieben befindet sich die Entlüfteröffnung an der Decke des Getriebegehäuses. Dabei wird in der vorliegenden Anmeldung davon ausgegangen, dass sich räumliche Angaben wie “oben„, „unten“ oder auch „Decke“ und „Boden“ nach der Einbaulage eines Getriebes in einem Kraftfahrzeug richten, wobei sich der bereits beschriebene Ölsumpf am Boden des Getriebes befindet und die Decke der dem Getriebeboden gegenüberliegende Bereich ist. Da es sich bei einem Getriebe nicht um einen quaderförmigen Gegenstand handelt, wird die Decke dementsprechend durch einen im oberen Gehäusedrittel befindlichen Bereich des Gehäuses gebildet, der Übergang in den seitlichen Bereich und zum Boden hin ist fließend. Bei Benutzung des Kraftfahrzeugs kann es insbesondere bei Geländefahrten zu einer Schrägstellung des Getriebes kommen. Diese sind für die vorgenommenen Bezeichnungen jedoch nicht maßgeblich, ausgegangen wird vielmehr von einer Einbaulage auf ebener Fläche.
-
Vorteilhafterweise kann der Beruhigungsabschnitt eine Eintrittsöffnung und der Rückführungsabschnitt eine Austrittsöffnung besitzen. Wie bereits ausgeführt, besitzt der Innenabschnitt wenigstens drei Öffnungen, von denen eine als Austrittsöffnung zur Verbindung zur Umgebung bzw. zur Entlüfteröffnung des Getriebegehäuses führt. Die weiteren Öffnungen sind wenigstens eine Eintritts- und wenigstens eine Austrittsöffnung. Die Eintrittsöffnung ist die Öffnung am unteren Ende des Beruhigungsabschnittes, die Rückführungsöffnung als Austrittsöffnung diejenige am unteren Ende des Rückführungsabschnittes. Die Austrittsöffnung des Rückführungsabschnittes wird im Folgenden Rückführungsöffnung genannt, um diese Öffnung von der zweiten Austrittsöffnung zu unterscheiden. Durch die Eintrittsöffnung tritt ein Luft-/Ölgemisch in den Innenabschnitt ein. Danach trennen sich Luft und Öl derart, dass sich am Boden des Beruhigungsabschnittes oder Rückführungsabschnittes ein Ölteppich bildet, auf dem ein Ölschaum gelagert sein kann. Darüber befindet sich ölfreie Luft. Durch die Eingangsöffnung strömen pulsierend Luft und Öl nach, so dass ein ständiger Transport in den Innenabschnitt hinein stattfinden kann. Aufgrund der Rückführungsöffnung kann das Öl wieder aus dem Innenabschnitt heraus in das Getriebeinnere gelangen, während durch die Austrittsöffnung lediglich Luft ausgetauscht wird. Bei ansteigender Temperatur im Inneren des Gehäuses wird somit lediglich Luft nach außen gepresst, um ein Ansteigen des Innendrucks zu vermeiden, während das Öl im Inneren des Getriebes verbleibt.
-
Vorzugsweise können die Eingangsöffnung und die Rückführungsöffnung jeweils am Abschnittsende sitzen. Sind der Beruhigungsabschnitt und der Rückführungsabschnitt nicht waagrecht eingebaut sondern bevorzugt gebogen und schräg nach unten weisend, führt dies automatisch dazu, dass das Öl und der Ölschaum gegen die Schwerkraft den Beruhigungsabschnitt überwinden müssen und nach Passieren des höchsten Punktes mit Hilfe der Schwerkraft den Rückführungsabschnitt passieren. Der Entlüfter hat dabei einen gebogenen Längskanal und einen Querkanal, der vom Längskanal an dessen höchstem Punkt abzweigt. Im Längskanal werden Öl und Ölschaum eingeführt, beruhigt und ausgeführt, während im Querkanal nur Luft ausgetauscht wird. Die Luft bewegt sich auch im Längskanal.
-
Vorteilhafterweise kann der Beruhigungsabschnitt länger sein als der Rückführungsabschnitt. Der Beruhigungsabschnitt und der Rückführungsabschnitt sollen beide so kurz wie möglich sein, da deren Ausbildung Kosten verursacht. Es hat sich bei Experimenten herausgestellt, dass es sinnvoll ist, wenn die Länge des Beruhigungsabschnittes die des Rückführungsabschnittes übersteigt.
-
Vorzugsweise kann das freie Ende des Beruhigungsabschnitts und/oder des Rückführungsabschnitts an einem Zahnrad des Getriebes enden. Mit besonderem Vorteil kann das Ende neben einem Zahnrad und beabstandet vom Rand, insbesondere von den Zähnen, liegen. Das Spritzöl, das in den Entlüfterweg gelangt stammt zu großen Teilen von den Zahnrädern. Dabei wird das Öl hauptsächlich radial oder tangential nach außen geschleudert, der geringere Teil entfernt sich waagrecht vom Zahnrad weg. Endet zumindest der Beruhigungsabschnitt mit seiner Eintrittsöffnung auf Höhe eines Zahnrades, kann die Menge des in den Innenabschnitt überhaupt hineingelangenden Öls minimiert werden.
-
In einer Weiterbildung des Entlüfters können der Beruhigungsabschnitt und/oder der Rückführungsabschnitt an ihrem Ende gebogen, insbesondere nach unten gebogen sein. Liegen der Beruhigungsabschnitt und/oder der Rückführungsabschnitt an der Getriebewand oder sind sie gar integral in dieser ausgebildet muss Öl, um in den Innenabschnitt zu gelangen, am Rand des Getriebes senkrecht nach oben spritzen. Derartiges Spritzöl ist selten, weswegen so die Menge des in den Innenabschnitt gelangenden Öls reduziert werden kann.
-
Vorzugsweise kann der Beruhigungsabschnitt eine Länge von wenigstens 50 mm, insbesondere von wenigstens 150 mm, aufweisen. Überraschenderweise ergab sich, dass kürzere Strecken nicht ausreichend sind, um eine ausreichende Beruhigung des strömenden Medien und deren Trennung zu gewährleisten.
-
Bevorzugt kann die Verbindungsöffnung oberhalb des Beruhigungsabschnitts und/oder des Rückführungsabschnitts liegen. Die Verbindungsöffnung erleichtert dadurch den Austritt von Luft und erschwert den Austritt von Öl, da Luft oberhalb von Öl und Ölschaum transportiert wird.
-
Bevorzugt kann der Innenabschnitt wenigstens teilweise rohrförmig ausgebildet sein. Diese Form ist kostengünstig zu realisieren und erlaubt einen reibungsarmen Transport von Öl und Ölschaum.
-
Mit besonderem Vorteil kann der Innenabschnitt wenigstens teilweise integral in der Gehäusewand des Getriebes ausgebildet sein. Die in einem Getriebe möglicherweise auftretenden Temperaturen schwanken erheblich. Ist der Entlüfter als Teil der bzw. in der Gehäusewand des Getriebes ausgebildet oder zumindest aus dem Material der Gehäusewand hergestellt ist sichergestellt, dass der Entlüfter den vorkommenden Temperaturen gewachsen ist. Zusätzlich ist der Entlüfter bei dieser Ausgestaltung besonders stabil, da er weder abreißen noch abknicken kann.
-
Vorzugsweise kann der Durchmesser des Beruhigungsabschnitts größer als 5 mm sein. Dieser Wert hat sich als sinnvoll herausgestellt, um die in den Innenabschnitt bzw. den Beruhigungsabschnitt eintretenden Ölmengen bzw. Ölschaummengen nicht nur transportieren, sondern auch separieren zu können. Die Trennung des Ölschaums in Öl und Luft gelingt umso besser, je mehr Luft im Beruhigungsabschnitt vorhanden ist. Ab dem aufgefundenen Wert stellt sich dabei überraschenderweise eine sprunghafte Verbesserung der Separation ein.
-
Daneben betrifft die Erfindung ein Fahrzeuggetriebe mit einem Entlüfter wie beschrieben.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen und Figuren. Dabei zeigen:
-
1 eine Teilansicht eines Getriebes,
-
2 einen Abschnitt eines Entlüfter, und
-
3 eine Detailansicht eines Entlüfters.
-
1 zeigt einen Teil ein Getriebe 1 im Querschnitt. Dargestellt ist die Lagerbrille 2 sowie ein Entlüfter 3. Der Innenabschnitt 4 des Entlüfters 3 ist integral in der Kupplungsglocke ausgebildet, die einen Teil des Getriebes 1 beherbergt und dementsprechend auch ein Teil des Getriebegehäuses ist. Um einen Luftaustausch zwischen der Umgebung und dem Inneren des Getriebegehäuses zu ermöglichen, weist das Getriebegehäuse eine Entlüfteröffnung auf, die Teil des Entlüfters 3 ist. Nach außen kann die Entlüfteröffnung durch einen Blechröhrchen abgedeckt werden. Statt dessen kann auch ein Blechröhrchen verwendet werden. Im Inneren schließt sich eine Verbindung zum Innenabschnitt an. Das Getriebe 1 ist ein Doppelkupplungsgetriebe in Vorgelegebauweise, insbesondere sind Öffnungen für die Wellen 5, 6 und 7 dargestellt. Die weiteren Teile sind im Folgenden jedoch nicht einzeln bezeichnet, da sie die Anordnung und Ausgestaltung des Entlüfters 3 nur indirekt bestimmen. Darauf wird später genauer eingegangen.
-
Dabei werden unter dem Entlüfter 3 die Teile des Getriebes 1 verstanden, die zur Entlüftung verwendete Luft führen, abschirmen und abdecken, insbesondere eine am Getriebegehäuse angeordnete Blechkappe, der Innenabschnitt 4 sowie die Entlüfteröffnung im Getriebegehäuse.
-
Der Entlüfter 3 ist an der Decke der Kupplungsglocke angeordnet, da sich am Boden des Getriebegehäuses bzw. der Kupplungsglocke im Betrieb ein Ölsumpf befindet und die Innenwand des Getriebes 1 im Betrieb durch herumspritzendes Öl beaufschlagt ist, das an der Innenwand des Getriebes 1 herabläuft. Dementsprechend wird der Entlüfter 3 bevorzugt im oberen Bereich des Getriebegehäuses angebracht, da er an dieser Stelle weder durch den Ölsumpf noch durch an der Wand des Getriebegehäuses herunter laufendem Öl bedeckt wird.
-
2 zeigt den Innenabschnitt 4 im Detail. Der Innenabschnitt 4 weist einen Beruhigungsabschnitt 8, einen Rückführungsabschnitt 9 und einen dazwischen liegenden Verbindungsabschnitt 10 auf. Am Verbindungsabschnitt 10 befindet sich die Verbindungöffnung 12, am Beruhigungsabschnitt 8 die Eintrittsöffnung 14 und am Rückführungsabschnitt 9 die Rückführungsöffnung 16. Die Verbindungsöffnung 12 und die Rückführungsöffnung 16 sind Austrittsöffnungen, die zur besseren Unterscheidung unterschiedlich benannt wurden. Durch die Eintrittsöffnung treten Öl, Ölschaum und Luft in den Innenabschnitt 4 bzw. den Beruhigungsabschnitt 8 ein. Der Ölschaum wird in Luft und Öl separiert, das Öl sammelt sich am Boden des Beruhigungsabschnittes 8. Während ein Teil der Luft anschließend durch die Verbindungsöffnung 12 nach außen abgegeben wird, wird das Öl und ein Teil der Luft über den Rückführungsabschnitt 9 in den Innenraum des Getriebes zurückgeführt.
-
Diese Betrachtungen gelten selbstverständlich für den Fall, dass Luft aus dem Getriebe aufgrund ansteigenden Innendrucks herausgeführt wird. Im gegenteiligen Fall tritt Luft durch die Verbindungsöffnung 12 ein und gelangt über die Rückführungsöffnung 16 und die Eintrittsöffnung 14 in das Innere des Getriebes. Im letztgenannten Fall besteht allerdings die eingangs genannte Problematik des austretenden Öls sowieso nicht, weswegen auf diesen Fall nicht näher eingegangen wird.
-
Die Verbindungsöffnung 12 befindet sich an der Decke des Verbindungsabschnittes 10. Sie kann sich auch am Ende eines Austrittsabschnitts befinden, wenn der Verbindungsabschnitt 10 T-förmig ausgebildet ist. Ist der Innenabschnitt 4 integral in der Gehäusewand eingefügt kann die Verbindungsöffnung 12 auch die Entlüfteröffnung der Gehäusewand darstellen oder nahtlos in diese übergehen.
-
Die freien Enden des Beruhigungsabschnittes 8 und des Rückführungsabschnittes 9 und damit auch die Eintrittsöffnung 14 und die Rückführungsöffnung 16 liegen an einem Zahnrad bzw. einer Welle des Getriebes 1. Die Enden liegen neben einem Zahnrad und beabstandet vom Rand, insbesondere von den Zähnen. Diese Positionierung hat sich als besonders verteilhaft in Bezug auf die in den Innenabschnitt 4 gelangende Ölmenge erwiesen.
-
Der Beruhigungsabschnitt 8 ist länger als der Rückführungsabschnitt 9. Er ist wenigstens 50 mm, insbesondere wenigstens 150 mm lang und hat vorzugsweise einen Durchmesser von wenigstens 5 mm. Der Beruhigungsabschnitt 8 und der Rückführungsabschnitt 9 sind an ihrem Ende gebogen, insbesondere senkrecht von der Wand des Getriebegehäuses weg. Sie weisen damit in eine Richtung, in die normalerweise kein Spritzöl fliegt. Es gelangt somit nur das Öl in den Innenabschnitt 4, das am Rand der Eintrittsöffnung 14 oder der Rückführungsöffnung 16 auftrifft. Bis zum Verbindungsabschnitt 10 hin sind der Beruhigungsabschnitt 8 und der Rückführungsabschnitt 9 vollständig geschlossen.
-
Der Verbindungsabschnitt 10 liegt oberhalb des Beruhigungsabschnitts 8 und des Rückführungsabschnitts 9 liegt. Dies vermeidet den Transport von Öl von der Eintrittsöffnung 14 her und erleichtert den Abtransport von Öl zur Rückführungsöffnung 16 hin.
-
3 zeigt eine Detailansicht des Innenabschnitts 4. Gezeigt ist der Übergang vom Beruhigungsabschnitt 8 zum Verbindungsabschnitt 10. Das Öl 18 und die Luft 20 sind separiert, weswegen nur Luft 20 durch die Verbindungsöffnung 12 nach außen gelangt und das Öl 18 in das Getriebeinnere zurückgeführt werden kann.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Getriebe
- 2
- Lagerbrille
- 3
- Entlüfter
- 4
- Innenabschnitt
- 5
- Welle
- 6
- Welle
- 7
- Welle
- 8
- Beruhigungsabschnitt
- 9
- Rückführungsabschnitt
- 10
- Verbindungsabschnitt
- 12
- Verbindungsöffnung
- 14
- Eintrittsöffnung
- 16
- Rückführungsöffnung
- 18
- Öl
- 20
- Luft
