DE102018201061A1

DE102018201061A1 - Hinterachsgetriebe eines Straßenfahrzeuges

Info

Publication number: DE102018201061A1
Application number: DE102018201061.7A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Pflaum; Heiko Gruner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-01-24
Filing date: 2018-01-24
Publication date: 2019-07-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hinterachsgetriebe eines Straßenfahrzeuges mit einem Antriebsmotor (3) für die Aktivierung, Deaktivierung oder Beeinflussung eines Getriebeelements, der an/in einem Gehäuse (2) oder einem Verschlussdeckel (1) des Hinterachsgetriebes befestigt ist. Der Antriebsmotor (3) ist mit einer Welle (15) oder einem Hebel mit dem jeweiligen Getriebeelement verbunden. Zwischen einem Befestigungsflansch (13) des Antriebsmotors (3) und der Welle (15) oder dem Hebel ist mindestens ein thermisch isolierendes Element (11, 14), das als mindestens eine Scheibe oder eine Hülse ausgebildet ist, an der in Richtung des Getriebeelements weisenden Stirnfläche des Antriebsmotors (3) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hinterachsgetriebe eines Straßenfahrzeuges.
Funktionen von Maschinen, Anlagen, Apparaten und Maschinenelementen werden heutzutage üblicherweise mit elektromechanischen oder elektrohydraulischen Antrieben gesteuert. Dies erfolgt beispielsweise an Lamellenkupplungen geregelter Sperrdifferentiale von Getrieben. Auch Parksperren oder ggf. synchronisierte Formschlusskupplungen in einem Getriebe bei Straßenfahrzeugen werden so aktiviert oder deaktiviert. Eine entsprechende Anwendung ist auch bei Nockenwellenverstellungen oder der Beeinflussung von Abgasturboladern von Verbrennungskraftmaschinen, der Kupplung, den Bremsen oder der Übersetzung beim Antrieb eines Straßenfahrzeuges üblich.
Dabei aktiviert oder deaktiviert ein angeflanschter Elektromotor eine Mechanik oder ein hydraulisches System, die dann wiederum Funktionselemente, z.B. eine Kupplung in/an einem Getriebe aktivieren oder deaktivieren können.
Dabei werden üblicherweise elektrische Gleichstrommotoren, elektrische bürstenlose Motoren mit und ohne Sensorik, was insbesondere die Detektion von Positionen und/oder Temperaturen betrifft, eingesetzt. An einem Elektromotor können dabei Endstufen und/oder eine integrierte elektronische Steuerung vorhanden sein.
Die bekannten dafür einsetzbaren Antriebsmotore können bei Betriebstemperaturen, die maximal ca. 140 ° C betragen, betrieben werden. Bei hochbelasteten Getrieben treten aber Betriebstemperaturen im Temperaturbereich zwischen 175 ° C und 190 °C auf. Dadurch wird der Leistungsdichtebereich solcher Getriebe eingeschränkt.
Um diesem Problem entgegen zu treten werden kostenintensive Kühler an Getrieben eingesetzt, die die Kosten erhöhen und die Fahrzeugdynamik mit erhöhtem Strömungswiderstand nachteilig beeinflussen. Letztgenanntes führt zu einer erhöhten Emission von CO₂ und zu erhöhtem Kraftstoffverbrauch.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die thermische Belastung von Antriebsmotoren an Hinterachsgetrieben von Straßenfahrzeugen mit einfachen und kostengünstigen Mitteln zu reduzieren und die Betriebssicherheit zu erhöhen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Hinterachsgetriebe, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Hinterachsgetriebe kann insbesondere ein Sperrdifferential mit Lammellenkupplung aktiviert, deaktiviert oder definiert beeinflusst werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Hinterachsgetriebe eines Straßenfahrzeuges ist ein Antriebsmotor für die Aktivierung, Deaktivierung oder Beeinflussung eines Getriebeelements an/in einem Gehäuse oder einem Verschlussdeckel des Hinterachsgetriebes befestigt. Der Antriebsmotor ist mit einer Welle oder einem Hebel mit dem jeweiligen Getriebeelement verbunden. Zwischen einem Befestigungsflansch des Antriebsmotors und der Welle oder dem Hebel ist ein thermisch isolierendes Element, das als mindestens eine Scheibe oder eine Hülse ausgebildet ist, an der in Richtung des Getriebeelements weisenden Stirnfläche des Antriebsmotors angeordnet.
Das mindestens eine thermisch isolierende Element sollte aus einem polymeren oder keramischen, bevorzugt porösen Werkstoff gebildet sein. Ein thermisch isolierendes Element sollte die äußere Mantelfläche der Welle oder des Hebels umgreifen oder umschließen.
Zwischen der in Richtung des Getriebeelements weisenden Stirnfläche des Antriebsmotors und dem Befestigungsflansch die Welle oder den Hebel umgreifend oder umschließend sollte mindestens ein bevorzugt ringförmiges Dichtelement, wie beispielsweise ein O-Ring angeordnet sein.
Zur Verbesserung der Kühlwirkung kann mindestens ein Strömungsleitelement am Gehäuse oder dem Deckelelement angebracht oder dort ausgebildet ist, das so ausgebildet ist eine Luftströmung aus der Unterbodenströmung des jeweiligen Fahrzeuges während der Fahrt in Richtung des Antriebsmotors und/oder des Getriebeelements zu führen. Das mindestens eine Strömungsleitelement sollte dabei so ausgebildet und angeordnet sein, dass die Luftströmung in Richtung von am Gehäuse vorhandenen Kühlrippen geführt ist. Dadurch kann der Wärmeaustausch zwischen der im Verhältnis zu dem Hinterachsgetriebe mit seinen Elementen kalten Außenluft verbessert werden. Ein Strömungsleitelement kann beispielsweise ein entsprechend gebogenes Blech sein, mit dem die unter dem jeweiligen Straßenfahrzeug hindurch strömende Luft teilweise in Richtung des Hinterachsgetriebes und insbesondere zu den kritischen Elementen, wie dem Antriebsmotor und/oder den Kühlrippen, die entsprechend günstig nahe am Antriebsmotor angeordnet sind, umgelenkt werden kann.
Zur Vermeidung einer unerwünschten Erwärmung des Hinterachsgetriebes oder Elementen des Hinterachsgetriebes durch die Wirkung der heißen Abgase einer Verbrennungskraftmaschine kann zwischen mindestens einem Abgasrohr einer Abgasanlage des Straßenfahrzeuges und dem Gehäuse ein Hitzeschild angeordnet oder am Gehäuse ausgebildet sein. Ein Hitzeschild sollte dabei so ausgebildet sein, dass Wärmestrahlung reflektiert und die thermische Leitung behindert wird. Dazu können eine reflektierende Beschichtung und ein Mehrschichtaufbau mit Hohlräumen für ein Hitzeschild gewählt werden.
Vorteilhaft kann mindestens eine Versorgungsleitung für die Zuführung von Elektroenergie zum Antriebsmotor geführt sein. Die Versorgungsleitung kann dabei mittels eines form- und/oder kraftschlüssig an einem Befestigungselement, das am Deckel oder dem Gehäuse vorhanden ist, befestigbaren Klemmelement auf Zug entlastet befestigt sein. Bei dem Klemmelement kann es sich um einen Klipp handeln, in dem die Versorgungsleitung klemmend gehalten werden kann. Der Klipp kann aus einem Kunststoff oder aus Metall gebildet sein. Der Klipp kann bevorzugt in einer entsprechend am Deckelelement oder dem Gehäuse ausgebildeten Nut form- und/oder kraftschlüssig befestigbar sein. Die mittels einer Steckverbindung an den Antriebsmotor anschließbare Versorgungsleitung kann so sicher fixiert werden, so dass ein Lösen der Steckverbindung verhindert werden kann, obwohl Schwingungen und höhere Temperaturen einwirken. Mit der so erreichbaren und ausgebildeten Zugentlastung kann auf durch mit aufwändiger Bearbeitung herstellbare Blechteile, die gestanzt, umgeformt, geschweißt, oberflächenbearbeitet, verzinkt und verschraubt werden müssten, verzichtet werden.
Durch das verbesserte thermische Regime an einem Hinterachsgetriebe sowie die ggf. erreichbaren verbesserten strömungstechnischen Bedingungen können die Nachteile des Standes der Technik beseitigt zumindest jedoch erheblich in ihrer Wirkung reduziert werden.
Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.
Dabei zeigen:

1 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Hinterachsgetriebes;
2 eine mögliche Strömungsführung einer Luftströmung entlang des Unterbodens eines Straßenfahrzeugs zu einem Hinterachsgetriebe in zwei Darstellungen.

In 1 ist ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Hinterachsgetriebes 21 gezeigt. Dabei ist ein Deckelelement 1 an einem Gehäuse 2, in dem die einzelnen Getriebeelemente aufgenommen sind, verschraubt. Am Deckelelement 1 ist ein elektrischer Antriebsmotor 3 befestigt. Der Abtrieb des Antriebsmotors 3 ist mit einer Welle 15 verbunden, die zu einer Aktivierung, Deaktivierung oder Beeinflussung einer Lamellenkupplung bzw. eines Sperrdifferentials genutzt werden kann.
An der in Richtung Welle 15 weisenden Stirnseite des Antriebsmotors 3 ist ein Verbindungsflansch 13 mit dem Deckelelement 1 vorhanden. Zwischen dem Verbindungsflansch 13 und dieser Stirnseite des Antriebsmotors 3 sind bei diesem Beispiel zwei zweikreisringförmige thermisch isolierende Elemente 11 und 14 in einem Abstand zueinander angeordnet. Im Spalt zwischen den thermisch isolierenden Elementen 11 und 14 ist ein O-Ring als Dichtelement 12 eingesetzt. Das thermisch isolierende Element 11 umgreift dabei die Welle 15. Mit dem ersten thermisch isolierenden Element 11, das einen kleineren Durchmesser als das zweite thermisch isolierende Element 14 aufweist, kann eine Zentrierwirkung erreicht werden.
Die thermisch isolierenden Elemente 11 und 14 können bei diesem Beispiel aus Aluminiumoxid hergestellt sein.
Die Versorgungsleitung 4 für elektrische Energie ist von einer Elektroenergiequelle (nicht gezeigt) bis zum Antriebsmotor 3 geführt und mit dem Antriebsmotor 3 mit einer abgedichteten Steckverbindung 8 verbunden.
Im Deckelelement 1 ist bei diesem Beispiel eine Rippe 17 mit einer Nut ausgebildet, an der ein Befestigungselement 16 in Form eines Klipps form- und/oder kraftschlüssig befestigt ist. Die Befestigung kann durch einfaches Eindrücken des Befestigungselements 16 mit einer Verankerung in die Nut der Rippe 17 erreicht werden. Das Befestigungselement 16 kann eine Öse aufweisen, durch die die Versorgungsleitung 4 hindurchgeführt sein kann. Die Bohrung der Öse und der Außendurchmesser der Versorgungsleitung 4 können so gewählt werden, dass eine Klemmverbindung erreicht werden kann, die eine Bewegung der Versorgungsleitung verhindern zumindest jedoch behindern kann. Die Fixierung der Versorgungsleitung 4 am Befestigungselement 16 kann auch mit einer Klippverbindung erreicht werden.
Durch die zur Verfügung stehende Länge der Versorgungsleitung 4 und die Anordnung von Rippe 17 mit Befestigungselement 16 können an der Steckverbindung wirkende Zugkräfte weitestgehend vermieden werden.
Bei diesem Beispiel ist auch ein Hitzeschild 7 so am Gehäuse 2 befestigt und angeordnet, dass es zwischen dem Antriebsmotor 3 und einem Abgasrohr 5 einer Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, und den Antriebsmotor 3 vor Strahlungswärme schützen kann.
Am Gehäuse 2 ist außerdem eine Kühlrippe 20 ausgebildet oder befestigt. Die Kühlrippe 20 sollte aus thermisch gut leitendem Werkstoff, beispielsweise Kupfer gebildet sein. Die Kühlrippe 20 kann so ausgebildet sein, dass ein strömungsleitender Effekt erreicht werden kann und es dazu gleichzeitig ein Strömungsleitelement 9 bildet. Mit der so ausgebildeten Kühlrippe 20 oder einem daran befestigten Strömungsleitelement 9 kann eine Luftströmung 19, die unter dem Unterboden 18 des Fahrzeugs 10 entlang strömt so umgelenkt werden, dass ein Teil der Luftströmung 19 in Richtung Antriebsmotor 3 umgelenkt wird und diesen und die Kühlrippe 9 kühlt. Diesen Sachverhalt kann man den beiden Darstellungen in 2 in schematischer Form entnehmen.

Claims

Hinterachsgetriebe eines Straßenfahrzeuges mit einem Antriebsmotor (3) für die Aktivierung, Deaktivierung oder Beeinflussung eines Getriebeelements, der an/in einem Gehäuse (2) oder einem Verschlussdeckel (1) des Hinterachsgetriebes befestigt ist; wobei der Antriebsmotor (3) mit einer Welle (15) oder einem Hebel mit dem jeweiligen Getriebeelement verbunden ist, und zwischen einem Befestigungsflansch (13) des Antriebsmotors (3) und der Welle (15) oder dem Hebel mindestens ein thermisch isolierendes Element (11, 14), das als mindestens eine Scheibe oder eine Hülse ausgebildet ist, an der in Richtung des Getriebeelements weisenden Stirnfläche des Antriebsmotors (3) angeordnet ist.
Hinterachsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine thermisch isolierende Element (11) aus einem polymeren oder keramischen, bevorzugt porösen Werkstoff gebildet ist.
Hinterachsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine thermisch isolierende Element (11) die äußere Mantelfläche der Welle (15) oder des Hebels umgreift oder umschließt.
Hinterachsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der in Richtung des Getriebeelements weisenden Stirnfläche des Antriebsmotors (3) und dem Befestigungsflansch (13) die Welle (15) oder den Hebel umgreifend oder umschließend mindestens ein bevorzugt ringförmiges Dichtelement (12) angeordnet ist.
Hinterachsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Strömungsleitelement (9) am Gehäuse (2) oder dem Deckelelement (1) angebracht oder dort ausgebildet ist, das so ausgebildet ist eine Luftströmung aus der Unterbodenströmung des jeweiligen Fahrzeuges (10) während der Fahrt in Richtung des Antriebsmotors (3) und/oder des Getriebeelements zu führen.
Hinterachsgetriebe nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Strömungsleitelement (9) so ausgebildet und angeordnet, ist, dass die Luftströmung in Richtung von am Gehäuse (2) vorhandenen Kühlrippen geführt ist.
Hinterachsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen mindestens einem Abgasrohr (5) einer Abgasanlage des Straßenfahrzeuges und dem Gehäuse (2) ein Hitzeschild (7) angeordnet oder am Gehäuse (2) ausgebildet ist.
Hinterachsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Versorgungsleitung (4) für die Zuführung von Elektroenergie zum Antriebsmotor ((3) geführt ist und die Versorgungsleitung (4) mittels eines form- und/oder kraftschlüssig an einem Befestigungselement (17), das am Deckel (1) vorhanden ist, befestigbaren Klemmelement (16) auf Zug entlastet befestigt ist.