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Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit wenigstens einer Welle, wobei die Welle eine Bohrung in axialer Richtung aufweist und in der Bohrung ein Hohlrohr angeordnet ist, wodurch zwischen der Innenwand der Welle und der Außenwand des Hohlrohres ein Ringraum gebildet ist.
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Es ist bekannt, in Fahrzeuggetrieben in das Innere von Wellen Öl einzuspeisen, indem am Wellenende eine Ölauffangvorrichtung positioniert ist, von der aus eine Nase in das Welleninnere hineinragt. Diese Auffangvorrichtungen mit Nase werden auch Ölzuführungsvorrichtung oder einfach Ölzuführung genannt. Diese Ölzuführungen sind zumeist aus Kunststoff gefertigt und fangen das im Getriebe aufgewirbelte Öl auf und leiten es in das Welleninnere um. Dadurch kann in das Welleninnere auf einfache Art und Weise Öl eingeführt werden. Vom Welleninneren aus wird das Öl dann durch Querbohrungen wieder nach außen geleitet, um die Los- und Festräder, die an der Welle angeordnet sind, mit Öl zu versorgen. Dadurch wird das Öl zur Schmierung von Getriebeelementen in einem ständigen Kreislauf gehalten, ohne eine Pumpe zu verwenden.
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Weiterhin ist es bekannt, über ein Fahrzeuggetriebe nicht nur eine Achse sondern auch Nebenaggregate, wie beispielsweise einen Allradantriebsstrang, anzutreiben. Um das Nebenaggregat nicht ständig antreiben zu müssen kann innerhalb oder außerhalb des Fahrzeuggetriebes eine Kupplung vorgesehen sein, mit denen sich das Nebenaggregat zu- und wegschalten lässt. Dementsprechend kann es sich bei einer Nebenabtriebswelle auch um eine Welle handeln, die zum Betrieb eines Allradantriebs verwendet wird.
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Darüber hinaus ist es bekannt, in einer Abtriebswelle ein Hohlrohr einzusetzen, wobei innerhalb des Hohlrohres ein Steueröl für eine hydraulische Vorrichtung geführt ist und zwischen der Innenwand der Welle und der Außenwand des Hohlrohrs Öl bei niedrigem Druck transportiert wird.
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Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein Getriebe anzugeben, bei dem die Ölführung verbessert ist.
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Als Lösung wird ein Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Als Kern der Erfindung wird es angesehen, dass die Weiterleitung des Öls im Ringraum zwischen dem Hohlrohr und der Welleninnenwand dadurch verbessert werden kann, dass auf der Außenseite des Hohlrohrs wenigstens eine Vorrichtung in Form eines Vorsprungs vorgesehen ist, die das Öl in einer Richtung fördert. Der Vorsprung ist derart auszugestalten, dass diese Förderung bei Drehung des Hohlrohres geschieht. Die Vorzugsrichtung ist dabei im Wesentlichen parallel zur Triebachse des Hohlrohres, und damit parallel zur Drehachse der Welle, eine Förderung nach radial außen oder innen ist dagegen nicht notwendig. Je nach Ausgestaltung des Vorsprungs kann aber auch eine zumindest stellenweise Förderung in diesen Richtungen vorkommen, was aber nicht schädlich für die Förderung in die Vorzugsrichtung ist.
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Als Vorsprung wird dabei grundsätzlich jede Struktur angesehen, die einen Höhenunterschied in radialer Richtung erzeugt oder aufweist. Auch das Einbringen einer Nut bewirkt ihr gegenüber vorspringende Abschnitte. Ein Vorsprung kann also auch über das Einbringen einer Nut erzeugt werden. Besonders bevorzugt wird aber auf der ansonsten im Wesentlichen glatten Oberfläche des Hohlrohrs ein abstehendes Element als Vorsprung.
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Die Außenseite des Hohlrohres ist insbesondere die Mantelfläche des Hohlrohres, an den Stirnseiten des Hohlrohres sind keine Vorsprünge zu Zwecken der Ölweiterleitung notwendig.
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Die Bohrung in der Welle wie auch das Hohlrohr können sich über die gesamte Länge der Welle erstrecken, sie können aber auch nur einen Abschnitt der Welle beaufschlagen. Die Bohrung beginnt an einem Ende der Welle, durch dieses Ende ist auch das Hohlrohr in die Bohrung einschiebbar.
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Vorteilhafterweise kann der Vorsprung im Vergleich zur Rotationsachse der Welle schräg stehend ausgebildet sein. Durch eine Schrägstellung wird eine besonders gute Leitung des Öls im Ringraum zwischen Hohlrohr und Welleninnenwand erreicht.
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Vorzugsweise kann zwischen dem Vorsprung und der Innenwand der Welle ein Abstand vorhanden sein. Lässt man keinen Abstand, so wird das Öl zwar vollständig geführt. Es hat sich aber herausgestellt, dass es dann auch zu Stauungen des Öls kommen kann. Daher ist es bevorzugt, zwischen dem Vorsprung und der Innenwand der Welle Platz zu lassen, obwohl dadurch das Öl im Ringraum nicht vollständig geführt und geleitet wird. Insgesamt ist die Ölführung bei dieser Ausgestaltung aber optimiert.
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An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass unter Ölführung die Führung des Öls im Ringraum hin zu einem Auslass verstanden wird. In diesem Sinne äquivalent ist die Bezeichnung Ölförderung. Beide Bezeichnungen sollen bedeuten, dass das Öl von einem Wellenende innerhalb des Ringraumes zu einem Auslass gelangt und dabei durch die Vorsprünge zu diesem Auslass hin bewegt oder geführt wird.
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Vorteilhafterweise kann an dem Vorsprung zwischen dem Vorsprung und der Innenwand der Welle wenigstens ein Zentriernoppen vorhanden sein. Der Zentriernoppen ist also einerseits an dem Vorsprung ausgebildet oder befestigt, andererseits ist er auf der Seite des Vorsprungs angeordnet, die zur Innenwand der Welle weist. Dadurch kann das Hohlrohr über den Vorsprung und dem Zentriernoppen an der Innenwand der Welle abgestützt werden.
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Demensprechend sind besonders bevorzugt mehrere Zentriernoppen vorhanden, die in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind. Je nach Ausgestaltung des Vorsprungs kann eine Gleichverteilung in Umfangsrichtung vorgesehen sein. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Hohlrohr mittels wenigstens dreier Zentriernoppen abgestützt ist. Diese weisen dementsprechend einen Winkelabstand von im Wesentlichen 120 Grad auf.
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Vorteilhafterweise kann die Welle an ihrem der Ölzuführungsvorrichtung zugewandten Ende eine Ölrückhaltevorrichtung besitzen. In einer Ausgestaltung kann die Ölrückhaltevorrichtung als Sprengring ausgebildet sein. In einer alternativen Ausgestaltung kann die Ölrückhaltvorrichtung als Buchse mit nach radial innen weisendem Kragen ausgebildet sein. Mit einer Ölrückhaltevorrichtung wird grundsätzlich verhindert, dass das einmal in das Welleninnere eingebrachte Öl aus der Welle sofort wieder entweicht. Zum anderen wird es dadurch sogar möglich, dass die Welle nach oben geneigt eingebaut ist, wobei sich das der Ölzuführvorrichtung zugewandte Ende unten befindet. Es wird also möglich, Öl entgegen der Schwerkraft zu transportieren. Dies wird dadurch erreicht, dass die Welle hohe Drehzahlen, beispielsweise im Bereich von mehreren hundert bis mehrere tausend Umdrehungen pro Minute, hat, wobei auf das im Welleninnere befindliche Öl enorme Fliehkräfte wirken, die das Öl an die Innenwand der Welle drücken. Da das Öl aufgrund der Ölrückhaltevorrichtung an diesem Ende die Welle nicht verlassen kann wird es nach oben gedrückt, bis es einen Auslass findet.
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Vorteilhafterweise kann die Ölzuführvorrichtung eine Nase aufweisen, die in das Welleninnere der Welle und hinter die Ölrückhaltevorrichtung ragt. Die Nase kann als trichterförmiger Einleitabschnitt ausgebildet sein, entscheidend ist, dass sie hinter die Ölrückhaltevorrichtung ragt, wodurch einmal in das Welleninnere geleitetes Öl die Welle nur noch über einen Auslass aber nicht mehr am Wellenende mit der Ölrückhaltevorrichtung verlassen kann.
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Vorteilhafterweise kann der Vorsprung spiralförmig gewunden sein. Dadurch kann mit einem einzigen Vorsprung auf der gesamten Länge des Hohlrohres einer Förderwirkung für das Öl erzielt werden.
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Vorteilhafterweise ist das Hohlrohr aus Kunststoff. Dann kann der Vorsprung insbesondere in Form eines spiralförmigen Vorsprungs bei einem Spritzgießvorgang integral an dem Hohlrohr hergestellt werden. Dementsprechend ist lediglich einmalig der Formkörper zum Spitzgießen abzuändern, danach sind die vorzunehmenden Änderungen bereits vollzogen.
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Mit besonderem Vorteil kann die Steigung der Spirale auf der gesamten Länge des Vorsprungs im Wesentlichen konstant sein. Über die Steigung der Spirale lässt sich unter anderem die Förderwirkung des Vorsprungs regulieren. Je geringer die Steigung, desto mehr Kontaktflächen zwischen Vorsprung und Öl bestehen.
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Vorzugsweise kann der Vorsprung auf der gesamten Länge die gleiche Höhe aufweisen. Dies ist unabhängig von der Ausbildung des Vorsprungs als Spirale. Auch über die Veränderung der Länge kann die Kontaktfläche zwischen Vorsprung und Öl reguliert werden. In Bezug auf die Höhe ist es allerdings vorteilhaft, wenn diese gleich bleibt.
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Bevorzugt kann das Getriebe einen ersten Teilraum und einen zweiten Teilraum aufweisen, wobei der erste Teilraum vom zweiten Teilraum zumindest teilweise getrennt ist und die Welle sowohl zumindest teilweise durch den ersten Teilraum und dem zweiten Teilraum führt. D.h., dass das Öl in der Welle vom ersten in den zweiten Teilraum oder umgekehrt transportierbar ist. Bevorzugt ist also vorgesehen, dass sich das der Ölzufuhrvorrichtung zugewandte Ende in einem der beiden Teilräume und wenigstens ein Auslass für das Öl im Inneren der Welle im anderen Teilraum befindet.
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Vorteilhafterweise kann die Welle als Abtriebswelle ausgebildet sein.
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Besonders bevorzugt kann die Welle wenigstens einen Auslass innerhalb des Getriebegehäuses zum Auslassen von Öl aus dem Welleninneren in das Getriebegehäuse aufweisen. Wie bereits ausgeführt kann der Auslass in einem ersten Teilraum des Getriebes und das Öl aufnehmende Ende der Welle in einem zweiten Teilraum des Getriebes liegen. Dementsprechend kann die Welle den Austausch des Öls zwischen den Teilräumen unterstützen.
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Vorzugsweise umfasst der Auslass wenigstens zwei Bohrungen, insbesondere vier Bohrungen. Diese können in Umfangsrichtung gleichverteilt angeordnet sein. Zwischen zwei Bohrungen liegt also ein 90°-Winkel.
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Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass das Getriebe wie beschrieben ausgebildet ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen und Figuren.
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Dabei zeigt:
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1 eine Welle.
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1 zeigt eine Welle 1 für ein Kraftfahrzeuggetriebe. Die Welle 1 ist eine Abtriebswelle mit einer Mehrzahl von Zähnen, von denen im Schnitt die Zähne 2 und 3 dargestellt sind, die jeweils mit einem Zahnrad einer Vorgelegewelle in Eingriff stehen. Mittels des die Zähne 2 und 3 aufweisenden Zahnrades findet also eine Drehmomentübertragung auf die Abtriebswelle statt. Das in 1 links liegende Ende der Welle 1 ist dabei auf der Motorseite 4, das Ende auf der rechten Seite ist auf der HOK-Seite 5. HOK steht dabei als Abkürzung für Hang-on-Kupplung. Hang-on-Kupplung ist eine Kupplung zum Ankuppeln einer Nebenabtriebswelle beispielsweise zum Antreiben eines Allradantriebsstrangs. Auf der Motorseite 4 der Welle 1 befindet sich, in 1 rein schematisch dargestellt, eine Ölzuführungsvorrichtung 6, mit der Spritzöl eingefangen und in den Innenraum der Welle eingeführt wird. Genauer gesagt wird das Spritzöl mittels der Ölzuführungsvorrichtung 6 in den Ringraum zwischen der Innenwand 8 der Welle 1 und dem Hohlrohr 9 eingeleitet. Das Hohlrohr 9 ist hohl, da in seinem Inneren ein Steuerungsöl zum Betätigen beispielsweise der Hang-on-Kupplung geführt wird. Das Steueröl steht dabei unter hohem Druck, auch werden nur geringe Mengen an Öl bewegt, da bei der Steuerung bzw. Betätigung der Kupplung nur geringe Ölvolumen zum Betätigen ausreichend sind.
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Im Ringraum 7 werden dagegen bei geringerem Drücken größere Ölmengen gefördert. Dies dient dazu, Öl in den Teilraum des Getriebes zu führen, in dem die Hang-on-Kupplung gelegen ist.
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Das Hohlrohr 9 ist bevorzugt aus Kunststoff. Dementsprechend kann der Vorsprung 10 beim Spritzgießen des Hohlrohres 9 gleich an diesem integral ausgebildet werden.
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Zwischen dem Vorsprung 10 und der Innenwand 8 der Welle ist ein Abstand, der einen Ölfluss ohne Kontakt zwischen Öl und Vorsprung 10 ermöglicht. Zum Abstützen des Hohlrohrs 9 befinden sich daher Zentriernoppen 12 am Vorsprung 10. Dabei sind der Übersichtlichkeit halber lediglich einige Zentriernoppen 12 mit Bezugszeichen versehen. Die Zentriernoppen 12 sind in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet, ihr Abstand beträgt ca. 90 Grad, wenn man die Umfangsrichtung im Querschnitt als Kreis ansieht und entsprechend in 360 Grad aufteilt. Dabei sind die Zentriernoppen 12 auch axial versetzt, da der Vorsprung 10 spiralförmig gewunden ist. Der Vorsprung 10 weist auf der gesamten Länge eine im Wesentlichen konstante Steigung auf. Auch ist seine Höhe auf der gesamten Länge konstant. Dementsprechend sind auch die Zentriernoppen 12 gleichbleibend ausgestaltet. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Bohrung der Welle 1 einen konstanten Durchmesser aufweist und auch der Außendurchmesser des Hohlrohres 9 gleichbleibend ist. Ansonsten entsteht bei gleichbleibender Höhe des Vorsprungs eine größere Lücke zur Innenwand 8, die durch verlängerbare Zentriernoppen 12 auszugleichen wäre. Dies kann gewünscht sein, aus Gründen der Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung ist jedoch eine gleichbleibende Höhe des Vorsprungs wie auch eine gleichbleibende Höhe des Außendurchmessers des Hohlrohrs bevorzugt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Welle
- 2
- Zahn
- 3
- Zahn
- 4
- Motorseite
- 5
- HOK-Seite
- 6
- Ölzuführvorrichtung
- 7
- Ringraum
- 8
- Innenwand
- 9
- Hohlrohr
- 10
- Vorsprung
- 12
- Zentriernoppen
