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Die Erfindung betrifft eine Getriebewelle zur Übertragung eines Drehmoments sowie ein Fahrzeuggetriebe.
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Aus der
DE 2164534 A1 ist ein rotierendes Getriebeteil bekannt, bei dem etwa mittig eine Bohrung in einem spitzen Winkel zur Drehachse des Getriebeteils angeordnet ist. Hierdurch fördert das Getriebeteil bei Rotation Schmiermittel durch die Bohrung.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Getriebewelle bereitzustellen, welche über eine verbesserte Förderwirkung verfügt. Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein Fahrzeuggetriebe mit einer verbesserten Schmiermittelförderung zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Getriebewelle sowie ein Fahrzeuggetriebe mit den Merkmalen der Hauptansprüche gelöst.
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Demnach wird eine Getriebewelle zur Übertragung eines Drehmoments vorgeschlagen, wobei die Getriebewelle eine Helixstruktur zur Förderung von Schmiermittel entlang einer Wellenlängsachse aufweist. Des Weiteren wird ein Fahrzeuggetriebe mit einem ersten Innenraum und einem zweiten Innenraum und mit einer solchen Getriebewelle vorgeschlagen, wobei die Getriebewelle von dem ersten Innenraum in den zweiten Innenraum führt, so dass Schmiermittel mittels der Helixstruktur von einem der Innenräume in einen anderen der Innenräume förderbar ist.
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Bei der Helixstruktur handelt es sich insbesondere um eine helix- bzw. schneckenförmige Nut oder einen helix- bzw. schneckenförmige Vorsprung auf der Getriebewelle, wie beispielsweise auf einem Getriebewellenabschnitt. Die Helixstruktur fördert bei einer Drehung der Getriebewelle Schmiermittel. Die Richtung der Förderung erfolgt in Abhängigkeit der Drehrichtung der Getriebewelle. Die Förderwirkung erfolgt mittels Fliehkraft bzw. ähnlich zur archimedischen Schraube. Die Helixstruktur kann ein oder mehrgängig ausgeführt sein. (Einfachhelix, Doppelhelix etc.). Die Helixstruktur kann über eine gleichmäßige oder ungleichmäßige Steigung entlang der Wellenlängsachse verfügen.
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Vorzugsweise verfügt die Getriebewelle über eine entlang der Wellenlängsachse verlaufende Schmiermittelöffnung, wobei die Helixstruktur innerhalb der Schmiermittelöffnung angeordnet ist. Die Schmiermittelöffnung ist vorzugsweise als Längsbohrung, insbesondere zentrische Längsbohrung ausgeführt. Die Helixstruktur kann dabei auch als Außenhelix auf einem innerhalb der Schmiermittelöffnung angeordneten Helixelement ausgeführt sein. Dieses Helixelement kann beispielsweise in die Schmiermittelöffnung eingesetzt, insbesondere eingeschoben, sein. Die Helixstruktur kann auch eine helixförmige Nut oder ein helixförmiger Vorsprung in einer Innenwandung in der Schmiermittelöffnung sein.
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Bei dem ersten und dem zweiten Innenraum des Fahrzeuggetriebes handelt es sich vorzugsweise um zwei voneinander räumlich getrennte Getriebebereiche, innerhalb welchen Schmiermittel angeordnet ist. Die Trennung kann beispielsweise mittels zumindest einer Gehäusewandung oder Gehäuserippe erfolgen. Die Helixstruktur kann hierbei dazu verwendet werden, um den Schmiermittelstand in einem der Innenräume abzusenken und denjenigen in dem anderen der Innenräume anzuheben. Hierdurch kann beispielsweise eine Schmierwirkung in dem ersten oder zweiten Innenraum bedarfsweise verbessert werden.
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Vorzugsweise ist in dem ersten Innenraum eine reibschlüssige Kupplung angeordnet und in dem zweiten Innenraum ein Getrieberadsatz, wie insbesondere ein Differentialgetrieberadsatz angeordnet. Dabei ist die Getriebewelle dazu ausgeführt, ein von der Kupplung in dem ersten Innenraum übertragenes Drehmoment auf den Getrieberadsatz in dem zweiten Innenraum zu übertragen. Durch die Förderwirkung der Getriebewelle wird dabei Schmiermittel aus dem zweiten Innenraum mit dem Getrieberadsatz in den ersten Innenraum mit der Kupplung gefördert. Dies erfolgt dann, wenn die reibschlüssige Kupplung zumindest teilweise geschlossen ist, so dass die Getriebewelle sich zu drehen beginnt und ein Drehmoment überträgt. Dadurch wird nur dann Schmiermittel gefördert, wenn die reibschlüssige Kupplung eine erhöhte Schmiermittelversorgung zur Kühlung und Schmierung benötigt, nämlich dann, wenn sie zumindest teilweise geschlossen ist.
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Vorzugsweise verfügt die Kupplung über eine erste und eine zweite Kupplungsseite, insbesondere in Form von Kupplungsinnenlamellen und Kupplungsaußenlamellen. Somit wird beispielsweise die erste Kupplungsseite durch Innenlamellen und die zweite Kupplungsseite durch Außenlamellen gebildet. Darüber hinaus ist eine Eingangswelle für das Fahrzeuggetriebe vorgesehen. Hierbei ist die erste Kupplungsseite zumindest drehfest mit der Eingangswelle verbunden und die zweite Kupplungsseite zumindest drehfest mit der Getriebewelle verbunden. Darüber hinaus ist in der Eingangswelle ein Hohlraum ausgebildet, beispielsweise eine Bohrung, in welchen die Getriebewelle mündet. Insbesondere mündet die Schmiermittelöffnung der Getriebewelle in den Hohlraum der Eingangswelle. Dabei ist in dem Hohlraum der Eingangswelle zumindest eine Öffnung vorgesehen, die Schmiermittel aus dem Hohlraum zu den Kupplungsseiten führt. Somit fördert die Getriebewelle bei einer entsprechenden Drehrichtung Schmiermittel mittels der Helixstruktur in den Hohlraum der Eingangswelle, von wo das Schmiermittel zu den Kupplungsseiten gelangt. Somit werden beispielsweise die Kupplungsinnenlamellen und Kupplungsaußenlamellen der Kupplung bedarfsgerecht mit einer ausreichend großen Menge Schmiermittel versorgt. Statt mit Kupplungslamellen kann die Kupplung auch als Einscheibenkupplung ausgeführt sein.
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Darüber hinaus kann die Eingangswelle auf der Getriebewelle drehbar abgestützt sein. D.h. die Eingangswelle kann in oder auf der Getriebewelle drehbar gelagert sein. Hierfür kann zwischen Eingangswelle und Getriebewelle ein Reiblager oder ein Wälzlager angeordnet sein.
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Vorzugsweist ist zwischen dem ersten Innenraum und dem zweiten Innenraum des Fahrzeuggetriebes zumindest eine Rückflussöffnung für Schmiermittel vorgesehen. Über die Geometrie der Rückflussöffnung wird bestimmt, wie viel des mittels der Getriebewelle geförderten Schmiermittels von einem der Innenräume in den jeweils anderen der Innenräume zurückströmt. Hierdurch kann also der Schmiermittelstand in den Innenräumen eingestellt werden. Es kann auch ein Ventil in der Rückflussöffnung angeordnet sein, um den Rückfluss kontrollieren zu können.
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Vorzugsweise verfügt das Fahrzeuggetriebe über ein gemeinsames Gehäuse für den ersten und den zweiten Innenraum, in dem die Getriebewelle sowie die Eingangswelle gelagert sind. Dabei kann die Rückschlussöffnung in dem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein. Das Gehäuse kann hierbei ein- oder mehrteilig aufgebaut sein.
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Vorzugsweise ist in einem der Innenräume, insbesondere in dem zweiten Innenraum, eine Schmiermittelleiteinrichtung, beispielsweise zumindest ein Schmiermittelleitblech und/oder eine Schmiermittelleitnut und/oder eine Schmiermittelleitrippe, vorgesehen, durch welcher Schmiermittel zu der Helixstruktur geführt wird. Somit nimmt die Helixstruktur das durch die Schmiermittelleiteinrichtung herangeführte Schmiermittel auf und fördert dieses in den jeweils anderen der Innenräume, insbesondere den ersten Innenraum.
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Die Erfindung umfasst auch ein Fahrzeugantriebsstranggetriebe zur Übertragung eines Drehmoments eines Antriebsmotors auf Fahrzeugräder. Dieses ist gemäß dem beschriebenen Fahrzeuggetriebe ausgeführt.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert, aus welchen weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sowie weitere bevorzugte Merkmale der Erfindung entnehmbar sind. Hierbei zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
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1 eine erste Ausführungsform einer Getriebewelle,
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2 eine zweite Ausführungsform einer Getriebewelle,
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3 ein Fahrzeuggetriebe,
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4 ein Fahrzeugantriebsstranggetriebe.
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In den Figuren sind gleiche oder zumindest funktionsgleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt beispielhaft eine Getriebewelle 1 zur Übertragung eines Drehmoments. An einem rechten Ende der Getriebewelle 1 ist beispielhalft ein Kegelrad angeordnet. Die Getriebewelle 1 verfügt über eine Wellenlängsachse L. Um die Längsachse L kann die Getriebewelle 1 rotieren. Die Getriebewelle 1 weist eine Schmiermittelöffnung 2 auf. Diese ist beispielhaft als zentrische Längsbohrung ausgeführt. Die Getriebewelle 1 verfügt über eine Helixstruktur 3 zur Förderung von Schmiermittel entlang der Wellenlängsachse L. Die Helixstruktur 3 ist hierbei als Außenhelix auf einem innerhalb der Schmiermittelöffnung 2 angeordneten Helixelement 3A ausgeführt. Die Helix der Helixstruktur 3 verläuft entlang der Wellenlängsachse L. Somit wird bei einer Rotation der Getriebewelle 1 drehrichtungsabhängig Schmiermittel von einem Ender der Schmiermittelöffnung 2 in Richtung des anderen Endes der Schmiermittelöffnung 2 gefördert. Das Helixelement 3A ist hierbei ortsfest in der Schmiermittelöffnung 2 angeordnet. Hierzu kann das Helixelement 3A beispielsweise in die Schmiermittelöffnung 2 eingeschoben und dort befestigt worden sein, beispielsweise durch Einpressen oder Einschrauben.
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2 zeigt eine weitere Getriebewelle zur Übertragung eines Drehmoments. Wie auch die Getriebewelle 1 aus 1 verfügt diese über eine Helixstruktur 3 zur Förderung von Schmiermittel entlang der Wellenachse L. Hierzu verfügt auch die Getriebewelle 1 über eine Schmiermittelöffnung 2. Im Gegensatz zu 1 ist die Helixstruktur 3 allerding als Innenhelix in Form einer entlang der Wellenlängsachse L verlaufenden helixförmigen Nut in einer Innenwandung der Schmiermittelöffnung 2 ausgeführt. Der Querschnitt der Nut ist hierbei beispielhalt halbrund ausgeführt. Andere Querschnittsformen sind jedoch möglich. Alternativ kann auch ein helixförmiger Vorsprung in der Innenwandung der Schmiermittelöffnung 2 ausgeführt sein.
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Wie aus 1 und 2 zu entnehmen, kann die Helixstruktur 3 entlang der vollen Länge der Getriebewelle 1 ausgeführt sein. Alternativ dazu kann die Helixstruktur 3 auch lediglich entlang eines Abschnitts der Gesamtlänge der Getriebewelle 1 vorgesehen sein. Die Getriebewelle 1 an sich kann hierbei nahezu beliebig geformt sein. Sie kann beispielsweise Flächen aufweisen, um Wälzlager oder Gleitlager aufzunehmen (Lagersitze). Sie kann auch über Flächen verfügen um Zahnräder aufzunehmen. Wie in 1 und 2 dargestellt, kann die Getriebewelle 1 selbst über ein Zahnrad verfügen (hier beispielhaft als Kegelrad dargestellt), d.h. einteilig mit dem Zahnrad ausgeführt sein.
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3 zeigt ein Fahrzeuggetriebe mit einem ersten Innenraum 4 und einem zweiten Innenraum 5 sowie einer Getriebewelle 1. Die Getriebewelle 1 ist beispielhalft entsprechend der Getriebewelle 1 aus 2 ausgeführt. Sie kann allerdings auch gemäß 1 ausgeführt sein oder gemäß anderer, nicht explizit gezeigter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Getriebewelle. Die Getriebewelle 1 führt von dem ersten Innenraum 4 in den zweiten Innenraum 5. Somit dient die Getriebewelle 1 einerseits zur Übertragung eines Drehmoments von einem der Innenräume 4, 5 in einen anderen der Innenräume 4, 5 und andererseits auch zur Übertragung von Schmiermittel drehrichtungsabhängig von einem der Innenräume 4, 5 in einen anderen der Innenräume 4, 5. Mittels der Helixstruktur 3 der Getriebewelle 1 ist also beispielsweise Schmiermittel von dem zweiten Innenraum 5 in den ersten Innenraum 4 förderbar. Dies ist in 3 beispielhaft durch Pfeile dargestellt. In den Innenräumen 4 und 5 sind insbesondere weitere Getriebeelemente, wie beispielsweise Kupplungen 6 oder Zahnräder 8 angeordnet. Bei einer Rotation dieser Getriebeelemente 6, 8 gelangt Schmiermittel aus einem unteren Bereich des zweiten Innenraum 5 in den Bereich der Schmiermittelöffnung 2 der Getriebewelle 1. Durch eine Rotation der Getriebewelle 1 wird mittels der Helixstruktur 3 dieses Schmiermittel dann von dem zweiten Innenraum 5 in den ersten Innenraum 4 gefördert. Wie in 3 angedeutet erhöht sich hierdurch ein Schmiermittelstand innerhalb des ersten Innenraums 4 gegenüber einem Schmiermittelstand innerhalb des zweiten Innenraums 5. Hierdurch wird die Schmierwirkung in dem ersten Innenraum 4 für die dort angeordneten Getriebeelemente 6, 8 verbessert.
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Die Förderwirkung wird verbessert, indem in dem ersten und/oder zweiten Innenraum 4, 5 eine Schmiermittelleiteinrichtung vorgesehen ist, welche Schmiermittel zu der Helixstruktur 3 leitet. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Schmiermittelleitblech und/oder eine Schmiermittelleitnut und/oder eine Schmiermittelleitrippe handeln, welche im ersten bzw. zweiten Innenraum 4, 5 so angeordnet ist, dass dadurch von den Getriebeelementen 6, 8 abtropfendes oder weggeschleudertes Schmiermittel zu der Helixstruktur 3 geführt wird. Von dort wird das Schmiermittel je nach Drehrichtung der Getriebewelle 1 dann in den jeweils anderen der Innenräume 4, 5 gefördert.
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Um einen Rückfluss des Schmiermittels von dem ersten Innenraum 4 in den zweiten Innenraum 5 und umgekehrt zu ermöglichen, ist eine Rückflussöffnung 9 zwischen den Innenräumen angeordnet. Über diese kann die Menge bzw. der Volumenstrom des rückgeführten Schmiermittels eingestellt werden. Dies kann beispielsweise mittels eines Ventils gezielt eingestellt werden. Das Ventil befindet sich hierzu in oder vor der Rückflussöffnung 9, beispielsweise im Bereich eines Eingangs oder Ausgangs der Rückflussöffnung 9. Es können auch mehrere Rückflussöffnungen 9 vorgesehen sein. So können die Rückflussöffnungen 9 auch in unterschiedlichen Höhen der Innenräume 4, 5 angeordnet sein, damit sich die Menge des rückgeführten Schmiermittels in Abhängigkeit der Schmiermittelstände innerhalb des ersten und zweiten Innenraums 4, 5 einstellt.
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4 zeigt beispielhalft ein Fahrzeugantriebsstranggetriebe zur Übertragung eines Drehmoments eines Antriebsmotors auf Fahrzeugräder. Das Fahrzeuggetriebe verfügt ebenfalls über einen ersten Innenraum 4 und einen zweiten Innenraum 5. Zwischen den Innenräumen 4, 5 ist eine Getriebewelle 1 angeordnet. Diese ist beispielhaft gemäß der in 1 dargestellten Getriebewelle 1 ausgeführt. Sie kann allerdings auch gemäß 2 ausgeführt sein oder gemäß anderer, nicht explizit gezeigter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Getriebewelle.
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Die Getriebewelle 1 führt von dem ersten Innenraum 4 in den zweiten Innenraum 5, so dass Schmiermittel drehrichtungsabhängig mittels der Helixstruktur 3 von einem der Innenräume 4, 5 in den jeweils anderen der Innenräume 4, 5 förderbar ist. Vorliegend ist die Helixstruktur 3 so ausgeführt, dass bei einer dominierenden Drehrichtung der Getriebewelle 1 (z.B. die Drehrichtung, die einer Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs entspricht) Schmiermittel von dem zweiten Innenraum 5 in den ersten Innenraum 4 gefördert wird. Innerhalb des zweiten Innenraums 5 befindet sich vorliegend ein Differentialgetrieberadsatz 10. Dieser ist mittels der Getriebewelle 1 antreibbar. Beispielsweise kämmt das Kegelrad der Getriebewelle 1 mit einem Tellerrad des Differentialgetrieberadsatzes 10. Mit Ausgangswellen des Differentialgetrieberadsatzes 10 sind in an sich bekannter Weise die Fahrzeugräder gekoppelt. In dem ersten Innenraum 4 ist demgegenüber eine reibschlüssige Kupplung 11, hier beispielhaft als Lamellenkupplung ausgeführt, angeordnet.
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Das Fahrzeuggetriebe verfügt über ein gemeinsames Getriebegehäuse 12. Innerhalb des Getriebegehäuses 12 ist die Getriebewelle 1 gelagert. Diese Lagerung ist vorliegend beispielhaft als angestellte Wälzlagerung dargestellt. Es können jedoch auch andere Lagerungskonzepte eingesetzt werden. Das Getriebegehäuse 12 bildet den ersten Innenraum 4 und den zweiten Innenraum 5 aus. Das Getriebegehäuse 12 ist hierzu mehrteilig ausgeführt sein. Zwischen dem ersten Innenraum 4 und dem zweiten Innenraum 5 sind Rückflussöffnungen 9 zur Rückführung von Schmiermittel zwischen den Innenräumen 4, 5 vorgesehen. Vorliegend verlaufen die Rückflussöffnungen 9 quer zur Schnittebene des in 1 dargestellten Fahrzeuggetriebes und sind daher nicht in voller Länge sichtbar. Sie sind in unterschiedlichen Höhen des Getriebegehäuses 12 angeordnet.
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Der Weiteren ist eine Eingangswelle 13 vorgesehen. Auch die Eingangswelle 13 ist innerhalb des Getriebegehäuses 12 drehbar gelagert. Hierzu ist sie beispielhaft einerseits auf der Getriebewelle 1 drehbar abgestützt (rechte Seite der Eingangswelle 13) und andererseits in dem Getriebegehäuses 12 drehbar abgestützt (linke Seite der Eingangswelle 13). Sie verläuft koaxial zur Getriebewelle 1. Die Eingangswelle 13 verfügt über einen Hohlraum 14, in welchen die Schmiermittelöffnung 2 der Getriebewelle 1 mündet. Somit ist Schmiermittel von der Getriebewelle 1 in den Hohlraum 14 förderbar. Innerhalb des Hohlraums 14 ist zumindest eine Öffnung 15 vorgesehen, durch die Schmiermittel von dem Hohlraum 14 zu der Kupplung 11 gelangen kann. Somit wird die Kupplung 11 bei einer entsprechenden Rotation der Getriebewelle 1 durch die Schmiermittelöffnung 2 und den Hohlraum 14 sowie die Öffnung 15 mit Schmiermittel versorgt.
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Beispielhaft trägt die Eingangswelle 13 Kupplungsinnenlamellen der Kupplung 11 und ist mit diesen zumindest drehfest verbunden. Die Getriebewelle 1 ist mit einer Kupplungsglocke 16 zumindest drehverbunden, welche Kupplungsaußenlamellen trägt und mit diesen zumindest drehverbunden ist. Alternativ hierzu kann die Getriebewelle 1 auch mit Kupplungsinnenlamellen drehverbunden sein und die Eingangswelle 13 mit Kupplungsaußenlamellen der Kupplung 11. Die Kupplung 11 bzw. die Kupplungslamellen sind mittels einer Aktorvorrichtung 16 verpressbar, so dass das von der Eingangswelle 13 eingebrachte Drehmoment auf die Getriebewelle 1 (einstellbar) übertragbar ist. Die Aktorvorrichtung 16 ist vorliegend beispielhaft als Kugel-Rampe-Aktorvorrichtung ausgeführt. Alternativ kann die Aktorvorrichtung 16 auch als hydraulische Aktorvorrichtung oder als eine andere, geeignete Aktorvorrichtung ausgeführt sein.
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Vorliegend ist die Eingangswelle 13 insbesondere mit einem Fahrzeugantriebsmotor, wie einem Verbrennungsmotor und/oder einem Elektromotor, drehverbunden und der Differentialgetrieberadsatz 10 ist mit den Fahrzeugrädern drehverbunden. Somit wird bei geschlossener Kupplung 11 ein Drehmoment von der Eingangswelle über die Kupplung 11 und die Getriebewelle 1 sowie dem Differentialgetrieberadsatz 10 auf die Fahrzeugräder übertragen. Durch die Schmiermittelförderwirkung der Getriebewelle 1 ist dabei die Schmiermittelversorgung für die Kupplung 11 sichergestellt. Eine separate Schmiermittelpumpe erübrigt sich hierdurch.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebewelle
- 2
- Schmiermittelöffnung
- 3
- Helixstruktur
- 3a
- Helixelement
- 4
- Innenraum, Schmiermittelraum
- 5
- Innenraum, Schmiermittelraum
- 6
- Kupplung, Getriebeelement
- 8
- Zahnräder, Zahnradsatz, Getriebeelement
- 9
- Rückflussöffnung
- 10
- Differentialgetriebesatz
- 11
- Kupplung
- 12
- Getriebegehäuse
- 13
- Eingangswelle
- 14
- Hohlraum
- 15
- Öffnung
- 16
- Aktorvorrichtung
- L
- Wellenlängsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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