DE102017220989A1

DE102017220989A1 - Ölführungsanordnung für ein Getriebegehäuse

Info

Publication number: DE102017220989A1
Application number: DE102017220989.5A
Authority: DE
Inventors: Niko Zwerger; Philipp Notheis
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-11-23
Filing date: 2017-11-23
Publication date: 2018-11-29
Also published as: CN109826940A; US11193576B2; US20190154136A1

Abstract

Es wird eine Ölführungsanordnung für ein Getriebegehäuse (1) eines Fahrzeuges mit zumindest einer ringförmigen Ölfangschale (2) zum Auffangen von radial nach außen strömenden Öl vorgeschlagen, wobei am Umfangsbereich der Ölfangschale (2) ein abschnittsweise geschlossener Führungsbereich (3) zum Erzeugen einer laminaren Ölströmung vorgesehen ist. Ferner wird ein Getriebegehäuse (1) mit der Ölführungsanordnung vorgeschlagen, wobei die Ölfangschale (2) der Ölführungsanordnung an einer getriebegehäuseseitigen Zentrierplatte (10) befestigt ist und eine Kupplung (6) umgibt, durch deren Drehung Öl radial nach außen zum Führungsbereich (3) der Ölfangschale (2) führbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ölführungsanordnung für ein Getriebegehäuse eines Fahrzeuges, mit zumindest einer ringförmigen Ölfangschale zum Auffangen von radial nach außen strömenden Öl. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Getriebegehäuse mit der Ölführungsanordnung.
Es sind Ölführungsanordnungen mit einer Ölfangschale für ein Getriebegehäuse eines Fahrzeuges bekannt. Die bekannten Ölführungsanordnungen weisen üblicherweise eine Ölfangschale mit einer Teilkreisform oder auch mit einer Vollkreisform auf, um das Öl im Innenraum des Getriebegehäuses zu sammeln und in einen Ölsumpf des Getriebegehäuses zurückzuführen. In dem Getriebegehäuse wird Öl von einem radialen Zwischenraum zwischen einer Kupplung und der Ölfangschale nach radial außen gefördert, um Schleppverluste in der Kupplung zu reduzieren. Aufgrund der hohen Drehzahlen trifft das radial nach außen strömende Öl mit hoher Geschwindigkeit auf die Ölfangschale und tritt axial aus der Ölfangschale in den Innenraum des Getriebegehäuses zum Abführen in den Pumpensumpf aus. Hierbei wird das Öl aufgrund der Turbulenzen verschäumt. Das verschäumte Öl fließt dann in den Ölsumpf des Getriebegehäuses und wird dort von der Pumpe angesaugt.
Es hat sich gezeigt, dass das verschäumte Öl zu Kavitationen und zu Druckeinbrüchen in der Ölpumpe führen kann, welches einerseits zu Beschädigungen und andererseits zur Verringerung der Schaltqualität bei dem Getriebe führt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ölführungsanordnung für einen Getriebegehäuse und ein Getriebegehäuse mit der Ölführungsanordnung der eingangs beschriebenen Gattungen vorzuschlagen, bei denen Turbulenzen in der Ölführung möglichst verhindert werden.
Diese Aufgabe wird im Hinblick auf die Ölführungsanordnung durch die Merkmale des Patentanspruches 1 und im Hinblick auf das Getriebegehäuse durch die Merkmale des Patentanspruchs 7 gelöst, wobei sich vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen aus den jeweiligen Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben.
Somit wird eine Ölführungsanordnung für ein Getriebegehäuse eines Fahrzeuges mit zumindest einer etwa ringförmigen bzw. ringscheibenförmigen Ölfangschale zum Auffangen von radial nach außen strömendem Öl vorgeschlagen. Um Turbulenzen und damit Beschädigungen und Druckeinbrüche in dem Ölstrom zu vermeiden, ist vorgesehen, dass am Umfangsbereich der Ölfangschale ein abschnittsweise geschlossener Führungsbereich zum Erzeugen einer laminaren Ölströmung mit zumindest einer Einströmöffnung und zumindest einer Ausströmöffnung vorhanden ist.
Auf diese Weise wird durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Führungsbereiches die Ölströmung zumindest zwischen Einströmöffnung und Ausströmöffnung laminar gehalten, sodass unerwünschte Verschäumungen des Öls verhindert bzw. auf ein Minimum reduziert werden.
Eine besonders effektive Maßnahme zum Erzeugen einer laminaren Ölströmung wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Führungsbereich in Umfangsrichtung bzw. in tangentialer Strömungsrichtung eine Turbinenschaufelgeometrie zur Ölführung aufweist. Somit wird die Innenwand des geschlossenen Führungsbereiches in tangentialer Richtung einer Turbinenschaufelgeometrie nachempfunden. Unter dem Begriff Turbinenschaufelgeometrie wird die in radialer Richtung einer Turbinenschaufel verdrehte Geometrie verstanden. Durch die in tangentialer Richtung entlang des Führungsbereiches vorgesehene Führungsgeometrie wird das in den Führungsbereich eintretende Öl derart geführt, dass eine quasi laminare Ölströmung durch den Führungsbereich erreicht wird.
Gemäß einer nächsten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass durch die Einströmöffnung des Führungsbereiches ein radial gerichteter Ölstrom einströmt, der durch den Führungsbereich in einen tangential ausgerichteten Ölstrom umleitbar ist, der als axial ausgerichteter Ölstrom aus der Ausströmöffnung des Führungsbereiches ausströmt. Dadurch, dass der Ölstrom entlang der Turbinenschaufelgeometrie in dem Führungsbereich strömt, wird die anfangs radial ausgerichtete Ölströmung in eine Tangentialströmung und ausströmseitig in eine Axialströmung umgewandelt. Dadurch wird das Auftreten von Turbulenzen verhindert.
Bezogen auf den Umfangsbereich der Ölfangschale kann im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass sich der Führungsbereich am Umfangsbereich der Ölfangschale entlang eines Umfangswinkels von etwa 30° erstreckt. Dadurch wird bei maximaler Wirkung der konstruktive Aufwand auf ein Minimum reduziert, wobei jedoch je nach Anwendungen auch andere Werte für den Umfangswinkel möglich sind.
Ein nebengeordneter Aspekt der Erfindung beruht darauf, auch ein Getriebegehäuse mit der erfindungsgemäßen Ölführungsanordnung bereitzustellen, wobei die Ölfangschale der Ölführungsanordnung an einer getriebegehäuseseitigen Zentrierplatte befestigt ist, und eine Kupplung radial umschließt bzw. umgibt, wobei durch die Rotation der Kupplung Öl radial nach außen zum Führungsbereich der Ölfangschale führbar ist, wodurch sich die bereits beschriebenen und weiteren Vorteile ergeben.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Draufsicht auf eine mögliche Ausführungsvariante einer Ölführungsanordnung mit einer Ölfangschale für ein Getriebege häuse;
2 eine schematische Seitenansicht der Ölführungsanordnung;
3 eine schematische Rückansicht der Ölführungsanordnung;
4 eine vergrößerte Teilansicht der Ölfangschale mit einem Führungsbe reich zur laminaren Ölstromführung;
5 ein Axialschnitt eines erfindungsgemäßen Getriebegehäuses mit der Ölführungsanordnung und mit einer mit Öl befüllten Kupplung;
6 ein Längsschnitt des Getriebegehäuses mit der Ölführungsanordnung und mit aus der Kupplung nach radial außen strömenden Öl;
7 ein weiterer Axialschnitt des Getriebegehäuses mit aufgrund der Rotati on der Kupplung in den Führungsbereich der Ölfangschale strömenden Öl;
8 ein weiterer Längsschnitt des Getriebegehäuses mit aus dem Füh rungsbereich der Ölfangschale axial ausströmenden Öl; und
9 ein weiterer Axialschnitt des Getriebegehäuses mit dem ausströmseiti gen Führungsbereich der Ölfangschale.

In den 1 bis 4 sind verschiedene Ansichten einer erfindungsgemäßen Ölführungsanordnung beispielhaft dargestellt, während in den 5 bis 9 verschiedene Ansichten eines Getriebegehäuses 1 mit der eingebauten Ölführungsanordnung beispielhaft gezeigt sind.
Die erfindungsgemäße Ölführungsanordnung umfasst eine etwa ringscheibenförmige Ölfangschale 2 zum Auffangen von radial nach außen strömenden Öl. Zum Vermeiden von Turbulenzen bei der Ölstromführung wird vorgeschlagen, dass am Umfangsbereich der Ölfangschale 2 ein abschnittsweise geschlossener Führungsbereich 3 zum Erzeugen einer laminaren Ölströmung vorgesehen ist.
Der Führungsbereich 3 der Ölfangschale 2 weist eine Turbinenschaufelgeometrie zur laminaren Ölstromführung auf, die beispielhaft in 4 durch vorgesehene Strömungspfeile entlang der in tangentialer Richtung sich verdrehenden Turbinenschaufelgeometrie zwischen einer Einströmöffnung 4 und einer Ausströmöffnung 5 des Führungsbereiches 3 angedeutet ist. Die Einströmöffnung 4 des Führungsbereiches 3 dient dem radial einströmenden Ölstrom, während der Ausströmöffnung 5 des Führungsbereiches 3 der axial ausströmende Ölstrom zur Ölrückführung in einen Ölsumpf 12 des Getriebegehäuses 1 zugeordnet ist.
In 1 ist eine Draufsicht auf die Ölfangschale 2 der Ölführungsanordnung einströmseitig dargestellt, wobei ein durch Rotation eines Bauteils, wie zum Beispiel einer Kupplung 6, erzeugter Ölstrom dargestellt ist, der in die Einströmöffnung 4 des Führungsbereiches 3 geführt wird. Zur getriebegehäuseseitigen Befestigung sind über den Umfangsbereich mehrere Befestigungsabschnitte als Anschraubdome 7 an der Ölfangschale 2 vorgesehen. Darüber hinaus sind mehrere Freigänge 8 beispielsweise für einen Pumpenantriebsrad oder dergleichen an der Ölfangschale 2 vorgesehen.
In 2 ist eine Seitenansicht der Ölfangschale 2 der Ölführungsanordnung dargestellt, aus der eine radiale Abdichtung 13 zum Getriebegehäuse 1 angedeutet ist. Ferner sind Strömungspfeile für den entlang des Führungsbereiches 3 geführten Ölstrom angedeutet.
In 3 ist eine Rückansicht auf die Ölfangschale 2 der Ölführungsanordnung ausströmseitig dargestellt. Aus dieser Ansicht ist die Ausströmöffnung 5 des Führungsbereiches 3 mit der Turbinenschaufelgeometrie angedeutet. Aus der Ausströmöffnung 5 bzw. dem Auslass des Führungsbereiches 3 tritt der Ölstrom axial aus der Zeichnungsebene heraus aus, welches durch einen Kreis in 3 angedeutet ist. Darüber hinaus sind weitere Freigänge 8A für auftretende Engstellen an der Ölfangschale 2 angedeutet. Ferner ist eine zentrale Ausnehmung 9 an der Ölfangschale 2 zum Durchführen einer in dem Getriebegehäuse 1 verlaufenden Welle vorgesehen.
In 4 ist eine Teilansicht der Ölfangschale 2 mit dem Führungsbereich 3 im Detail gezeigt. Durch die angedeuteten Strömungspfeile wird deutlich, dass der Ölstrom zunächst radial gerichtet in die Einströmöffnung 4 eintritt und die in Umfangsrichtung entlang des Führungsbereiches 3 aufgrund der sich in Umfangsrichtung verdrehenden Turbinenschaufelgeometrie tangential ausgerichtet wird, um schließlich als axialer Ölstrom aus der Ausströmöffnung 5 des Führungsbereiches 3 auszuströmen. Hierdurch ist sichergestellt, dass ein nahezu laminarer Ölstrom gewährleistet wird, sodass möglichst Turbulenzen vermieden werden.
In den 5 bis 9 ist ein Montagebeispiel der erfindungsgemäßen Ölführungsanordnung in dem Getriebegehäuse 1 dargestellt. Die Ölfangschale 2 der Ölführungsanordnung ist an einer Zentrierplatte 10 einer Kupplungsglocke 11 des Getriebegehäuses 1 befestigt und umgibt die in der Kupplungsglocke 11 drehbar gelagerte Kupplung 6, die beispielsweise als Doppelkupplung ausgeführt sein kann. Durch die Rotation der Kupplung 6 wird das im Inneren der Kupplung 6 vorgesehene Öl nach radial außen zum Umfangsbereich der Ölfangschale 2 in den Führungsbereich 3 befördert, welches mit entsprechenden Strömungspfeilen in den 5 und 6 angedeutet ist.
7 zeigt einen weiteren Axialschnitt des Getriebegehäuses 1 mit der eingebauten Ölfangschale 2. Durch die Rotation der Kupplung 6 wird das Öl von einem Zwischenraum zwischen Kupplung 6 und Ölfangschale 2 zur Einströmöffnung 4 des Führungsbereiches 3 der Ölfangschale 2 gefördert.
Anschließend wird das Öl in axialer Richtung durch die turbinenschaufelförmige Ausströmöffnung 5 des Führungsbereiches 3 nach außen in den Innenraum des Getriebegehäuse 1 befördert, ohne dabei verschäumt zu werden. Dies ist durch einen entsprechenden Strömungspfeil in dem in 8 dargestellten Längsschnitt des Getriebegehäuses 1 angedeutet.
9 zeigt einen weiteren Axialschnitt des Getriebegehäuses 1 an der Ausströmseite der Ölfangschale 2 mit dem axial aus dem Führungsbereich 3 der Ölfangschale 2 austretenden Ölstrom, welches durch einen Kreis im Bereich der Ausströmöffnung 5 in 9 angedeutet ist. Das aus der Ausströmöffnung 5 austretende Öl läuft zwischen der Kupplungsglocke 11 und der Zentrierplatte 10 auf möglichst längsten Weg nach unten, um sich maximal zu beruhigen, bevor das Öl in den Ölsumpf 12 des Getriebegehäuses 1 gelangt und wieder von der Ölpumpe angesaugt wird.
Bezugszeichenliste

1: Getriebegehäuse
2: Ölfangschale
3: Führungsbereich
4: Einströmöffnung
5: Ausströmöffnung
6: Kupplung
7: Anschraubdom
8, 8A: Freigang
9: zentrale Ausnehmung
10: Zentrierplatte
11: Kupplungsglocke
12: Ölsumpf
13: radiale Abdichtung

Claims

Ölführungsanordnung für ein Getriebegehäuse (1) eines Fahrzeuges, mit zumindest einer ringscheibenförmigen Ölfangschale (2) zum Auffangen von radial nach außen strömendem Öl, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfangsbereich der Ölfangschale (2) ein abschnittsweise geschlossener Führungsbereich (3) zum Erzeugen einer laminaren Ölströmung mit zumindest einer Einströmöffnung (4) und zumindest einer Ausströmöffnung (5) vorgesehen ist.
Ölführungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbereich (3) in Umfangsrichtung eine Turbinenschaufelgeometrie zur Ölführung aufweist.
Ölführungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein radial gerichteter Ölstrom durch die Einströmöffnung (4) des Führungsbereiches (3) einströmt, der durch den Führungsbereich (3) in tangentialer Richtung umleitbar ist, und dass ein axial ausgerichteter Ölstrom aus der Ausströmöffnung (5) des Führungsbereiches (3) ausströmt.
Ölführungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Führungsbereich (3) am Umfangsbereich der Ölfangschale (2) entlang eines Umfangwinkels von etwa 30° erstreckt.
Ölführungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölfangschale (2) über den Umfangsbereich mehrere Befestigungsabschnitte zum getriebegehäuseseitigen Befestigen aufweist.
Ölführungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölfangschale (2) eine zentrale Ausnehmung (9) zum Durchführen einer in dem Getriebegehäuse (1) verlaufenen Welle aufweist
Getriebegehäuse mit einer Ölführungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölfangschale (2) der Ölführungsanordnung an einer getriebegehäuseseitigen Zentrierplatte (10) befestigt ist, und eine Kupplung (6) radial umgibt, durch deren Drehung Öl radial nach außen zum Führungsbereich (3) der Ölfangschale (2) führbar ist.
Getriebegehäuse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmöffnung (4) des Führungsbereiches (3) der Ölfangschale (2) radial nach innen der Kupplung (6) zugeordnet ist.
Getriebegehäuse nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausströmöffnung (5) des Führungsbereiches (3) der Ölfangschale (2) axial in den Innenraum des Getriebegehäuses (1) gerichtet ist.