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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gezielten Schmierung von Bauteilen eines Schaltgetriebes mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Es ist bei Fahrzeuggetrieben bekannt, dass Lagerungen und rotierende Bauteile wie Zahnräder mit einem Schmiermittel wie Öl regelmäßig versorgt werden, um eine ausreichende Schmierung und Kühlung der Bauteile zu erreichen und die Haltbarkeit der Bauteile zu erhöhen. Andererseits ist auch bekannt, dass insbesondere die rotierenden Bauteile, sofern sie in eine stehende Ölmenge eingreifen, durch das Eingreifen Verluste erzeugen und auch zu einer Erhöhung der Temperatur des Schmiermittels beitragen.
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Es ist einerseits wünschenswert, Verluste im Fahrzeuggetriebe zu verringern und andererseits ebenso wünschenswert, die Schmierung der betroffenen Bauteile zielgerichteter und effizienter vorzunehmen.
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So ist aus der
DE 199 12 328 A1 der Anmelderin eine Vorrichtung zur Ölführung für Kühl- und Schmieröl in einem Getriebe eines Kraftfahrzeuges, bei dem Zahnradpaarungen in Eingriff stehen und in Abhängigkeit von einem gewählten Gang lastfrei umlaufen oder in einem Lasteingriff stehen, bekannt geworden. Bei dieser Vorrichtung ist wenigstens eine Ölleitung vorgesehen, die im Bereich einer Zahnradpaarung eine oder mehrere Öffnungen aufweist, die durch eine Verschlusseinrichtung in Abhängigkeit von dem jeweils eingelegten Gang geöffnet oder verschlossen werden kann.
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Nachteilig hieran ist, dass separate Ölleitungen vorgesehen werden müssen, die das Öl aus einem Ölsumpf fördern, wozu von einer Ölpumpe Druck in der Ölleitung aufgebaut werden muss.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur gezielten Schmierung von Bauteilen eines Schaltgetriebes anzugeben, bei dem die Schmierung der Bauteile effizient erfolgt und Verluste gering gehalten werden.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Schmierung von Bauteilen eines Schaltgetriebes weist in einem Gehäuse des Schaltgetriebes wenigstens ein zu schmierendes Bauteil auf. Zu schmierende Bauteile sind unter anderem Zahnräder aus den Zahnradpaarungen, die ineinandergreifen und die Übersetzung zwischen Eingang und Ausgang des Schaltgetriebes bilden. In Abhängigkeit einer gewählten Schaltstellung des Schaltgetriebes gibt eine Verschlusseinrichtung eine Öffnung der Vorrichtung zur Abgabe eines Schmiermittels an das zu schmierende Bauteil frei. Dadurch wird gewährleistet, dass beispielsweise nur diejenige Zahnradpaarung mit Schmiermittel versorgt wird, die gerade unter Last steht und in die Drehmomentübertragung eingebunden ist, während alle anderen Zahnradpaarungen, die aktuell nicht geschaltet sind und daher kein Drehmoment übertragen, nur minimal mit Schmiermittel versorgt werden. Zahnräder aus den nicht geschalteten Zahnradpaarungen müssen also nicht in das Schmiermittel eintauchen und zur Verlustgenerierung und Temperaturerhöhung beitragen.
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Die Öffnung wird also nur dann durch die Verschlusseinrichtung freigegeben, wenn Schmiermittel benötigt wird. In dem Bodenbereich des Gehäuses des Schaltgetriebes ist nach der Erfindung eine Schmiermittelleitschale vorgesehen. Der Bodenbereich ist der Teil des Gehäuses, indem sich das von den drehenden Zahnrädern verspritzte Schmiermittel sammelt, nachdem es nach dem Verspritzen an den Innenwänden des Gehäuses oder über andere Bauteile und für den Schmiermittelablauf vorgesehene Leiteinrichtungen durch die Schwerkraft heruntergelaufen ist. Dieser Bodenbereich bildet den Schmiermittelsumpf des Schaltgetriebes. Durch die Schmiermittelleitschale sind die Zahnräder, anders als in Getrieben nach dem Stand der Technik, davon abgehalten, in den Schmiermittelsumpf einzutauchen und das Schmiermittel aufzuwühlen. Das Schmiermittel wird durch die Schmiermittelleitschale aus dem Bereich der rotierenden Zahnräder herausgehalten und der Schmiermittelsumpf bildet sich außerhalb der Schmiermittelleitschale an den Seitenwänden und unterhalb der Schmiermittelleitschale aus.
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Die Schmiermittelleitschale weist im Bereich des zu schmierenden Bauteils eine Öffnung und eine die Öffnung wahlweise verschließende Verschlusseinrichtung auf. In den Schaltstellungen des Schaltgetriebes, in denen das Bauteil, dem die Öffnung mit Verschlusseinrichtung zugeordnet ist, nicht belastet ist und nicht in die Drehmomentübertragung eingebunden ist, trennt die Verschlusseinrichtung das Bauteil von einer Schmierung ab. Ist jedoch die Schaltstellung im Schaltgetriebe so gewählt, dass das Bauteil, dem die Öffnung mit Verschlusseinrichtung zugeordnet ist, belastet ist und in die Drehmomentübertragung eingebunden ist und somit geschmiert werden muss, so wird in der gewählten Schaltstellung die Verschlusseinrichtung geöffnet, so dass Schmiermittel an das zu schmierende Bauteil zugeführt wird. Bei der Zuführung durch die nicht mehr verschlossene Öffnung dringt Schmiermittel an das zu schmierende Bauteil, beispielsweise das Zahnrad und wird anschließend von diesem wieder aus dem Inneren der Schmiermittelleitschale herausgeschleudert, wonach es wieder in den Schmiermittelsumpf zurücktropft. In der Schmiermittelschale wird das Schmiermittel also nicht dauerhaft gesammelt, sondern nur für die Dauer der Schmierung zugeführt. Dadurch kann auch ein dauerhaftes Rotieren der Zahnräder im Schmiermittel innerhalb der Schmiermittelleitschale vermieden werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist an der Schmiermittelleitschale ein Schieber vorgesehen, der die Öffnung in der Schmiermittelleitschale durch Verschieben in Abhängigkeit der Schaltstellung des Schaltgetriebes freigibt. Dadurch kann auf einfache und effiziente Weise die Betätigung der Schiebemuffe beim Schaltvorgang direkt in axial gleichgerichteter Weise verbunden werden mit dem Öffnen der Verschlusseinrichtung.
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Vorzugsweise ist dabei der Schieber mit der Schiebemuffe einer Synchronisiereinrichtung des Schaltgetriebes mechanisch verbunden und wirkt mit dieser zusammen, so dass bei einer Betätigung der Schiebemuffe der Schieber derart von der Öffnung verschoben wird, dass er die Öffnung in der Schmiermittelleitschale freigibt.
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In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Kipphebel vorgesehen, der die Öffnung in der Schmiermittelleitschale durch Verkippen um einen feststehenden Drehpunkt in Abhängigkeit der Schaltstellung des Schaltgetriebes freigibt. Dadurch kann auf effiziente Weise eine Zufuhr von Schmiermittel in die Schmiermittelleitschale hinein ermöglicht werden, ohne dass der Anordnungsplatz für einen axial verschiebbaren Schieber vorgesehen werden muss. Vorzugsweise wirkt auch der Kipphebel mit der Schiebemuffe einer Synchronisiereinrichtung des Schaltgetriebes zusammen und wird bei einer Betätigung der Schiebemuffe um den Drehpunkt verkippt.
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Das Zusammenwirken von Schieber oder Kipphebel mit der Schiebemuffe erfolgt vorteilhafterweise über eine Verlängerung an einer in die Schiebemuffe eingreifenden Schaltgabel oder Schaltschwinge. Um eine möglichst weitgehende Trennung des Innenbereichs der Schmiermittelleitschale von dem Schmiermittelsumpf zu erreichen, weisen der Schieber oder der Kipphebel eine Dichtung zur Abdichtung der Öffnung in der Schmiermittelleitschale auf. Die Dichtung kann aus einem zusätzlichen Material bestehen, das auf den Schieber oder den Kipphebel aufgetragen ist, oder der Schieber oder der Kipphebel selbst besteht aus einem entsprechenden Material, das zusammen mit dem Material der Schmiermittelleitschale dichtend wirkt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in der Öffnung in der Schmiermittelleitschale ein Ventil angeordnet. Das Ventil steht mit einer Steuereinrichtung in Verbindung und wird in Abhängigkeit der Schaltstellung des Schaltgetriebes angesteuert. Wenn ein entsprechendes Signal am Ventil anliegt, wird die Öffnung in der Schmiermittelleitschale freigegeben und Schmiermittel an das zu schmierende Bauteil herangeführt. Hierzu muss die Schaltstellung erfasst werden oder das an die Schalteinrichtung gesendete Signal wird auch der Steuereinrichtung für das Ventil zugeführt, um eine sichere Schmierung der geschalteten Bauteile zu gewährleisten.
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Um die Zufuhr an Schmiermittel auf das zu schmierende Bauteil möglichst kurz zu gestalten und den gegebenenfalls von Schmiermittel gefüllten Raum um das Bauteil möglichst klein zu halten, weist die Schmiermittelleitschale eine Innenkontur auf, die im Wesentlichen der Außenkontur einer Umhüllenden des zu schmierenden Bauteils, insbesondere eines rotierenden Zahnrades, entspricht. Dadurch kann aus diesem Raum beispielsweise bei einem Zahnrad das Schmiermittel auch effizient wieder herausgeschleudert werden, ohne dass Verluste durch das Eintreten des Zahnrades in eine zu große Schmiermittelmenge entstehen würden.
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Eine solche Vorrichtung kann vorteilhaft in ein Schaltgetriebe integriert sein, das Bauteile aufweist, insbesondere Zahnräder von Zahnradpaarungen unterschiedlicher Übersetzungsstufen des Schaltgetriebes, die in Abhängigkeit der Schaltstellung des Schaltgetriebes eine veränderlicher Schmiermittelzufuhr zu den zu schmierenden Bauteilen erfahren.
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Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und ihre Anordnung in einem Schaltgetriebe kann eine optimierte Schmierung und damit verbunden auch Kühlung der Bauteile erreicht werden, die an der Bildung einer geschalteten Gangstufe beteiligt sind. Für die nicht geschalteten Gangstufen wird das Schmiermittel möglichst weitgehend von den dafür vorgesehenen Bauteilen ferngehalten. Schmiermittel ist somit nur an der Stelle, an der es auch benötigt wird. Dadurch, dass die Bauteile nicht unnötig im Schmiermittel eintauchen und darin plantschen, wird die Temperatur des Schmiermittel nicht unnötig gesteigert, was zu einer Lebensdauersteigerung der gesamten Bauteile führt. Eine gezielte Schmiermittelzufuhr führt auch zu einer Reduzierung der benötigten Schmiermittelmenge, wodurch die Unterhaltskosten des Schaltgetriebes gesenkt werden. Ebenso kann durch eine reduzierte Schmiermittelmenge das Kaltstartverhalten des Schaltgetriebes verbessert werden, weil einerseits die Menge des aufzuwärmenden Schmiermittels geringer ist und andererseits den rotierenden Bauteilen weniger Widerstand entgegengesetzt wird.
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Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 einen Ausschnitt aus einem Schaltgetriebe mit Schieber
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2 eine Abbildung nach 1 in Schaltstellung
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3 einen Ausschnitt aus einem Schaltgetriebe mit Kipphebel
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4 eine Abbildung nach 3 in Schaltstellung
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Die 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Schaltgetriebe 2, das innerhalb eines Gehäuses 4 angeordnet ist. Von dem Schaltgetriebe 2 ist eine Welle 6 dargestellt, auf der zwei fest montierte Zahnräder 8 und 10 vorgesehen sind. Weiter sind auf der Welle 6 zwei Zahnräder 12 und 14 angeordnet, die auf der Welle 6 durch zwei Lager 16 und 18 drehbar gelagert sind. Eine Synchronisiereinrichtung 20 auf der Welle 6 ermöglicht in zwei unterschiedlichen Schaltstellungen eine drehfeste Verbindung der Welle 6 mit entweder dem Zahnrad 12 oder dem Zahnrad 14. In der in 1 gezeigten Position befindet sich die Synchronisiereinrichtung 20 in der Neutralstellung, die keine Drehmomentübertragung zwischen der Welle 6 und den Zahnrädern 12 und 14 bewirkt.
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In der Synchronisiereinrichtung 20 ist auf beiden Seiten des Synchronkörpers 22 jeweils ein Außenring 24 und 26 und eine jeweils den Zahnrädern 12 und 14 zugeordnete Kupplungsscheibe 28 und 30 vorgesehen. Die Kupplungsscheiben 28 und 30 sind jeweils mit einem Innenring 32 und 34 verbunden, die jeweils mit dem Außenring 24 bzw. 26 in bekannter Art und Weise zur Angleichung unterschiedlicher Drehzahlen während eines Schaltvorganges zusammenwirken. Die Schiebemuffe 36 wird zur Erreichung einer der Schaltstellungen axial entlang der nicht gezeigten Drehachse der Welle 6 verschoben, wodurch in bekannter Weise die Welle 6 über den Synchronkörper 22 und die drehfest mit dem Synchronkörper 22 verbundene Schiebemuffe 36 entweder über die Kupplungsscheibe 28 mit dem damit drehfest verbundenen Zahnrad 12, oder über die Kupplungsscheibe 30 mit dem damit drehfest verbundenen Zahnrad 14 verbunden wird.
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Die Zahnräder 12 und 14 werden innerhalb des Gehäuses 4 eingebettet in eine Schmiermittelleitschale 38, deren Innenkontur 40 möglichst nahe an die Außenkontur 42 Zahnräder 12 und 14 heranragt. Im Bereich der Verzahnungen der Zahnräder 12 und 14 weist die Schmiermittelleitschale 38 Öffnungen 44 und 46 auf, die geeignet sind, die Zufuhr von Schmiermittel, insbesondere Öl, das sich innerhalb des Gehäuses 4 außerhalb der Schmiermittelleitschale 38 befindet, in die Schmiermittelleitschale hinein zu ermöglichen.
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Die Schiebemuffe 36 ist mechanisch über eine hier nur schematisch angedeutete Verlängerung 48 mit einem Schieber 50 verbunden. In der in 1 dargestellten Neutralstellung der Schiebemuffe 36 verschließt der Schieber 50 die Öffnungen 44 und 46. Der Schieber 50 weist aber ebenfalls zwei Öffnungen 52 und 54 auf. In einer der Schaltstellung, die in 2 gezeigt ist, wird durch die Schiebemuffe 36 der Schieber 50 in der Zeichnungsebene der 2 nach links bewegt. Dadurch wird die Öffnung 52 im Schieber 50 mit der Öffnung 44 in der Schmiermittelleitschale 38 in Überdeckung gebracht und Schmiermittel kann aus dem Bereich außerhalb der Schmiermittelleitschale 38, der einen Schmiermittelsumpf bildet, auf das Zahnrad 12 gelangen und das Zahnrad 12 dadurch schmieren bzw. kühlen. Durch die Rotation des Zahnrades 12 wird das Schmiermittel wieder aus diesem Bereich der Schmiermittelleitschale 38 herausbefördert und an sonstige Bauteile innerhalb des Gehäuses 4 verteilt, von wo das Schmiermittel wieder in den Bodenbereich außerhalb der Schmiermittelleitschale 38 zurückgelangt. Die Öffnung 46 in der Schmiermittelleitschale 38 bleibt in dieser Schaltstellung weiterhin verschlossen. In der hier nicht gezeigten Schaltstellung, die einer Positionierung der Schiebemuffe 38 aus der in 1 gezeigten Neutralstellung nach rechts in der Zeichnungsebene der 1 bedeuten würde, kann eine Überdeckung der Öffnungen 46 in der Schmiermittelleitschale und der Öffnung 54 in dem Schieber 50 erzielt werden, wodurch Schmiermittel an das Zahnrad 14 zugeführt werden kann.
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Die 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der dem auf der Welle 6 fest montierten Zahnrad 8 eine Öffnung 56 in der Schmiermittelleitschale 38 zugeordnet ist. Die Öffnung 56 wird durch einen Kipphebel 58 mit Hilfe einer Dichtung 60 verschlossen. Um die Öffnung 56 geschlossen zu halten, stützt sich der um einen Drehpunkt 62 kippbare Kipphebel 58 über ein Federelement 64 an der Schmiermittelleitschale 38 ab.
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Zur Betätigung des Kipphebels 58 und zur damit verbundenen Zugänglichmachung der Öffnung 56 wird die mit einer hier nicht gezeigten Schiebemuffe oder einer Schaltgabel in Wirkverbindung stehende Verlängerung 66 durch die Schiebemuffe oder die Schaltgabel betätigt und drückt den einen Schenkel des Kipphebels 58 entgegen der Rückstellwirkung des Federelementes 64. Dadurch hebt der andere Schenkel des Kipphebels 58 die Dichtung 60 von der Öffnung 56 ab und Schmiermittel kann aus dem Bereich außerhalb der Schmiermittelleitschale 38 durch die Öffnung 56 an das Zahnrad 8 herangeführt werden. Die betätigte Position des Kipphebels 58 wird in der 4 dargestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Schaltgetriebe
- 4
- Gehäuse
- 6
- Welle
- 8
- Zahnrad
- 10
- Zahnrad
- 12
- Zahnrad
- 14
- Zahnrad
- 16
- Lager
- 18
- Lager
- 20
- Synchronisiereinrichtung
- 22
- Synchronkörper
- 24
- Außenring
- 26
- Außenring
- 28
- Kupplungsscheibe
- 30
- Kupplungsscheibe
- 32
- Innenring
- 34
- Innenring
- 36
- Schiebemuffe
- 38
- Schmiermittelleitschale
- 40
- Innenkontur
- 42
- Außenkontur
- 44
- Öffnung
- 46
- Öffnung
- 48
- Verlängerung
- 50
- Schieber
- 52
- Öffnung
- 54
- Öffnung
- 56
- Öffnung
- 58
- Kipphebel
- 60
- Dichtung
- 62
- Drehpunkt
- 64
- Federelement
- 66
- Verlängerung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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