DE102018208287A1

DE102018208287A1 - Vorrichtung zur Kühlung und Schmierung eines Getriebes für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102018208287A1
Application number: DE102018208287.1A
Authority: DE
Inventors: Matthias NITSCH; Andreas Hölscher
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-05-25
Filing date: 2018-05-25
Publication date: 2019-11-28

Abstract

Vorrichtung zur Kühlung und Schmierung eines Getriebes (1) für ein Fahrzeug (5) mit einem Getriebegehäuse (10) und zumindest einem, in dem Getriebegehäuse (10) um eine Drehachse (A) drehbaren Antriebszahnrad (12) und ein um eine Drehachse (B), die parallel zu der Drehachse A angeordnet ist, drehbares Abtriebszahnrad (20) und einem Sammelelement (30), wobei das Sammelelement (30) einen Einlassbereich (16) vorsieht, wobei der Einlassbereich (16) zu einem Öffnungsbereich (15) an dem Getriebegehäuse (10) gerichtet ist, wobei der Öffnungsbereich (15) und der Einlassbereich (16) einen Durchlassbereich (17) für ein Fluid (40) zur Schmierung und Kühlung des Getriebes (1) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlassbereich ein Verschlusselement (31) vorsieht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung und Schmierung eines Getriebes für ein Fahrzeug mit einem Getriebegehäuse und zumindest ein in dem Getriebegehäuse um eine Drehachse A drehbares Antriebszahnrad und ein um eine Drehachse B, die parallel zu der Drehachse A angeordnet ist, drehbares Abtriebszahnrad und einem Sammelelement, wobei das Sammelelement an dem Getriebegehäuse im Bereich eines Öffnungsbereiches, der sich am Getriebegehäuse befindet, angebracht ist, wobei zumindest das Abtriebszahnrad mit einem Fluid zur Kühlung und Schmierung in Kontakt gebracht wird.
Es sind Vorrichtungen zur Kühlung und Schmierung von Getrieben für Fahrzeuge bekannt. In vorteilhafter Ausführungsform sind die Getriebe mit einem Ölsumpf ausgeführt, wodurch das darin befindliche Getriebeöl sowohl als Schmiermittel als auch als Kühlmittel für das Getriebe verwendet wird. Es sind auch Vorrichtungen zur Kühlung und Schmierung von Getrieben für Fahrzeuge in Trockensumpfbauweise bekannt. Hierbei wird durch ein Pumpensystem, das sich durch Saugstufen und Druckstufen auszeichnet, der Ölstand im Getriebegehäuse durch die Saugstufen möglichst gering gehalten. Das aus dem Getriebegehäuse abgesaugte Öl wird meist in einem Vorratsbehälter gepumpt, in dem es sich entschäumen kann. Von diesem Vorratsbehälter wird mittels der Druckstufe der Pumpe das Öl wieder zur Kühlung und Schmierung in das Getriebegehäuse bzw. auf die in dem Getriebegehäuse befindlichen Zahnrädern eingebracht. Auch bei dieser Ausführungsform sind relativ große Mengen an Schmier- und Kühlmittel notwendig um die Versorgung mit Schmieröl bzw. Kühlöl zu gewährleisten.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Kühlung und Schmierung eines Getriebes für ein Fahrzeug bereitzustellen, welche effizienter arbeitet und mit möglichst geringen Mengen an Kühlmittel und Schmiermittel auskommt, sowie für die Kühlung einen geringen Energiebedarf benötigt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Kühlung und Schmierung eines Getriebes für ein Fahrzeug gelöst, mit einem Getriebegehäuse und zumindest einem, in dem Getriebegehäuse um eine Drehachse (A) drehbares Antriebszahnrad und ein um eine Drehachse (B), die parallel zu der Drehachse (A) angeordnet ist, drehbares Abtriebszahnrad und ein Sammelelement, wobei das Sammelelement einen Einlassbereich vorsieht, wobei der Einlassbereich zu einem Öffnungsbereich an dem Getriebegehäuse gerichtet ist, wobei der Öffnungsbereich und der Einlassbereich einen Durchlassbereich für ein Fluid zur Schmierung und Kühlung des Getriebes bilden, wobei der Durchlassbereich ein Verschlusselement vorsieht. Auch kann das Sammelelement ein Vorsprungelement vorsehen. Dabei ist das Vorsprungelement in seiner Baubreite zumindest so ausgeführt, dass es die Breite des Abtriebszahnrades überdeckt. Hierdurch kann das durch die Drehung des Abtriebszahnrades abströmende Fluid vom Abtriebszahnrad vorteilhaft durch das Vorsprungelement in das Sammelelement geleitet werden. Das Vorsprungelement ist dabei möglichst nahe am Außendurchmesser des Abtriebszahnrad positioniert. Dabei ist die Funktion des Vorsprungelements vergleichbar mit der eines bekannten Ölhobels bzw. eines Abstreifelements jedoch ohne direkten Kontakt zu dem Abtriebszahnrad. Durch das Vorsprungelement ist es möglich, mehr Fluid, das zur Kühlung und Schmierung im Getriebegehäuse verwendet wird in das Sammelelement einzuleiten. Hierdurch ist es möglich, dass eine geringere Menge an Fluid zur Schmierung und Kühlung im Getriebegehäuse vorhanden ist. Das in das Getriebegehäuse eingebrachte Fluid wird vorteilhaft auf die Verzahnung sowie auf die Lagerung des Abtriebszahnrades eingeleitet. Durch den Kontakt des Fluids mit den Bauteilen des Getriebes, wie dem Abtriebszahnrad, erfolgt eine Schmierung der Bauteile sowie eine Aufnahme von Wärmeenergie. Die so von dem Fluid aufgenommene Wärmeenergie wird mit dem Fluid und mittels des Versprungelements zielgerichtet in das Sammelelement geleitet. Ein weiterer Vorteil ist, dass hierdurch weniger Fluid zur Schmierung und Kühlung im Getriebegehäuse verbleibt, was einen Panschverlust und auch ein Aufschäumen des Fluids reduziert. Die Wärmeenergie kann hierdurch gezielter und schneller von den Bauteilen im Getriebegehäuse abgeführt werden. Nachfolgend wird der Kühlkreislauf und Schmiermittelkreislauf im Getriebe beschrieben. Ausgehend von einer Pumpe, die vorteilhaft mit einem Behälter verbunden ist, wird das Fluid durch eine Verbindungsleitung zu einer Eintrittsöffnung am Getriebegehäuse geleitet. Innerhalb des Getriebegehäuses kann das Fluid mittels weiterer Leitungen oder Düsen gezielt auf die zu kühlenden und schmierenden Bauteile wie Verzahnungen und Wellen eingebracht werden. Durch die Drehung der Zahnräder, hier zumindest des Abtriebszahnrades und des Antriebszahnrades, wird das Fluid an dem Abtriebszahnrad und an dem Antriebszahnrad nach radial außen geleitet. An dem radial äußeren Verzahnungsbereich schert das Fluid ab und wird im Wesentlichen im Bereich des Vorsprungelements, das zu der Außenverzahnung des Antriebszahnrades gerichtet ist, in das Sammelelement geleitet. Dabei ist das Sammelelement vorzugsweise wie ein Trichter ausgeführt um möglichst viel abströmendes Fluid gezielt aufzufangen. Dabei ist das Sammelelement mit dem Behälter verbunden. Der Behälter dient hierbei als eine Art Puffer für das zirkulierende Fluid. Von dem Behälter der mit der Pumpe verbunden ist, wird das Fluid wiederum in das Getriebegehäuse gepumpt. Durch das Verschlusselement kann das Fluid zur Kühlung und zur Schmierung, beispielsweise bei kaltem Fluid, in dem Getriebegehäuse verbleiben. Wird nun das Getriebe in Betrieb gesetzt, so findet zuerst keine Zirkulation des Fluids statt, da das Verschlusselement den Durchlassbereich verschließt. Dabei fördert auch die Pumpe nicht. Hierdurch kann das Fluid schneller als bei einer Zirkulation des Fluids, erwärmt werden. Hat das Fluid eine gewünschte Temperatur erreicht, so kann das Verschlusselement den Durchlassbereich etwas öffnen, oder komplett öffnen. Erst dann beginnt die Pumpe zu fördern. Dies hat den Vorteil, dass ein erwärmtes Fluid im Gegensatz zu einem kälteren Fluid eine geringere Viskosität hat, wodurch eine Pumpe mit geringere Leistung eingesetzt werden kann. Ist das Verschlusselement geöffnet, so wird das Getriebe wie ein bekanntes Trockensumpfgetriebe betrieben, mit den Vorteilen, dass Panschverluste reduziert werden, die Fluidversorgung auch bei geringen Fluidmengen sichergestellt ist und dadurch auch der Wirkungsgrad verbessert wird.
Weiter kann es vorgesehen sein, dass das Verschlusselement in Abhängigkeit einer Temperatur (t) des Fluids und /oder in Abhängigkeit einer Beschleunigung (g) des Fahrzeugs den Durchlassbereich öffnet oder reduziert oder verschließt. Wie bereits beschrieben kann bei einer temperaturabhängigen Betätigung des Verschlusselements das Fluid in dem Getriebegehäuse schnell erwärmt werden, was vorteilhaft für die Schmierung und die Reibung des Getriebes ist. Auch kann dadurch eine Pumpe für das Fluid mit geringer Leistung verwendet werden, da ein warmes Fluid eine geringere Viskosität als ein kaltes Fluid hat und die Pumpe erst bei warmen Fluid beginnt zu arbeiten. Dabei kann das Verschlusselement alternativ oder zusätzlich in Abhängigkeit einer erwähnten Beschleunigung (g) des Fahrzeugs den Durchlassbereich öffnen, reduzieren oder schließen. Dies kann vorteilhaft sein, um einer möglichen Mangelschmierung vorzubeugen und somit immer ausreichend Fluid zur Förderung durch die Pumpe bereitstellen zu können.
Weiter kann das Verschlusselement an dem Sammelelement angeordnet sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das Verschlusselement an dem Getriebegehäuse angeordnet ist.
Dabei kann das Verschlusselement mittels eines Bimetalls angesteuert werden, oder das Verschlusselement kann aus einem Bimetall bestehen, oder das Verschlusselement kann mittels einer Betätigungsanordnung angesteuert werden.
Dabei kann die Betätigungsanordnung für das Verschlusselement an dem Sammelelement oder auch extern angeordnet werden. Die Ansteuerung des Verschlusselements mittels des Bimetalls kann besonders vorteilhaft sein, weil ein Bimetall kompakt baut, ein einfaches Bauteil ist und funktionssicher ausgeführt werden kann. Wie bereits erwähnt ist es auch möglich, das Verschlusselement komplett aus einem Bimetall auszuführen. Dies ist besonders vorteilhaft, da dadurch die Funktion des Verschlusses bzw. die Reduzierung oder die Freigabe des Durchlassbereiches und die eigentliche Ansteuerung, sprich aufgrund einer Temperaturänderung den Durchlassbereich zu verschließen, zu öffnen oder zu reduzieren, in einem Bauteil vereint werden kann. Die Betätigung des Verschlusselementes mittels einer Betätigungsanordnung kann besonders vorteilhaft sein, da für die Betätigung des Verschlusselements nicht nur eine Temperaturänderung sondern auch weitere Parameter, wie beispielsweise eine Beschleunigung des Fahrzeugs oder auch eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs, mit in die Betätigung des Verschlusselements einfließen können.
Weiter kann es vorgesehen sein, dass das Sammelelement als ein separates Bauteil ausgeführt ist. Dies kann besonders vorteilhaft sein, da das Sammelelement getrennt von dem Getriebegehäuse gefertigt, montiert und getestet werden kann.
Weiter kann das Sammelelement einen Behälter umfassen wobei der Behälter als ein separates Bauteil oder integral mit dem Sammelelement ausgeführt sein kann. Wie bereits vorangehend beschrieben, kann in dem Behälter, der als ein Reservoir bezeichnet werden kann, sich Fluid ansammeln und somit als Fluidpuffer verwendet werden. Hierdurch kann eine vorteilhafte und funktionssichere Versorgung mit dem Fluid für das Getriebe gewährleistet werden.
Es kann weiter vorgesehen sein, dass der Behälter mit einer Pumpe wirkverbunden ist, wobei die Pumpe das Fluid von dem Behälter mittels einer Verbindungsleitung zu einem Eintrittsbereich in das Getriebegehäuse fördert. Durch die Pumpe kann eine Zirkulation des Fluids und damit eine vorteilhafte Schmierung und Kühlung des Getriebes gewährleitet werden. Wie bereits vorrangehend beschrieben ist es vorteilhaft, wenn die Pumpe erst zu fördern beginnt wenn das Fluid eine bestimmte Temperatur erreicht hat. Durch das Erreichen einer bestimmten Temperatur ist es möglich als Pumpe eine sogenannte Niederdruckpumpe zu verwenden, die sich durch einen geringen Energiebedarf auszeichnet im Vergleich zu einer Hochdruckpumpe. Dabei ist hierzu erwähnen, dass eine Hochdruckpumpe dann Verwendung finden müsste, wenn auch Fluid bei kälteren Temperaturen gefördert werden müsste. Dies ergibt sich daraus, dass ein Fluid bei niedrigen Temperaturen, beispielsweise unter 10° Celsius, eine höhere Viskosität aufweist als bei höheren Temperaturen. Dies bedeutet, um das Fluid mit höherer Viskosität fördern zu können, wird eine Pumpe mit einer höheren Leistung benötigt, als zur Förderung von Fluid mit niedriger Viskosität. Aus diesem Grund ist wie bereits vorangehend beschrieben, die Verwendung einer Niederdruckpumpe möglich um eine funktionssichere Schmierung und Kühlung des Getriebes zu gewährleisten, was wiederum vorteilhaft für einen geringeren Energieverbrauch ist.
Weiter kann eine Ausführungsvariante vorgesehen sein die zwischen dem Öffnungsbereich des Getriebegehäuses und dem Behälter entlang des Sammelelements eine Entlüftungsleitung vorsieht. Die Entlüftungsleitung kann dabei außerhalb des Sammelelements als auch innerhalb des Sammelelements vorgesehen sein. Die Entlüftungsleitung erstreckt sich dabei von dem Öffnungsbereich bis in den Behälter hinein. Bei einem großem Aufkommen von Fluid kann hierdurch verhindert werden, dass sich ein Luftpolsterbehälter bildet oder ein Vakuum im Getriebegehäuse und somit der Strom des Fluids durch den Öffnungsbereich hin zum Behälter behindert sein können. Die Entlüftungsleitung verläuft dabei parallel zu dem Fluidstrom, der durch den Öffnungsbereich entlang des Sammelelements zum Behälter verläuft.
Weiter kann es vorgesehen sein, dass die Drehachse (B) des Abtriebszahnrades im Wesentlichen quer zu einer Fahrtrichtung bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs angeordnet ist.
Auch kann der Öffnungsbereich am Getriebegehäuse auf der der Fahrtrichtung abgewandten Seite vorgesehen ist. Dies bedeutet, dass bei einer Beschleunigung des Fahrzeugs das Einströmen des Fluids durch den Öffnungsbereich des Sammelelements begünstigt wird.
Weiter kann es vorgesehen sein, dass der Behälter in Fahrtrichtung gesehen im Wesentlichen nach dem Öffnungsbereich angeordnet ist.
Auch kann es vorgesehen sein, dass das Antriebszahnrad von einer elektrischen Maschine mit einem Stator und einem Rotor angetrieben wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Fluid ein viskoses Medium, wie ein Öl.
Wie bereits vorangehend erwähnt, kann es vorteilhaft sein, dass die Pumpe als eine Niederdruckpumpe ausgeführt ist. Hierbei sei auf die bereits vorrangehend beschriebenen Vorteile hingewiesen.
Weiter kann vorgesehen sein, dass das Sammelelement einen Filter für eine Partikelentfernung aus dem Fluid umfasst. Hierdurch kann eine funktionssichere Schmierung des Getriebes gewährleistet werden. Des Weiteren kann durch die Partikelentfernung des Filters die Pumpe vor Beschädigungen geschützt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform kann vorsehen, dass das Sammelelement als ein Modul aufgebaut ist und das Verschlusselement den Behälter, die Pumpe und den Filter integrieret umfasst, wobei das Modul an das Getriebegehäuse befestigt werden kann.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die Drehachse B des Abtriebszahnrades im Wesentlichen quer zu einer Fahrrichtung bei Geraderausfahrt des Fahrzeugs angeordnet ist. Des Weiteren kann es vorteilhaft sein, dass der Öffnungsbereich am Getriebegehäuse auf der der Fahrtrichtung abgewandten Seite vorgesehen ist. Dabei befindet sich das Vorsprungelement, das in den Öffnungsbereich am Getriebegehäuse hineinragt bezogen auf die Einbaulage im Fahrzeug auf einer oberen Hälfte des Öffnungsbereiches für den Fall, dass das Abtriebszahnrad in Fahrtrichtung dreht. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft um möglichst viel Fluid in das Sammelelement einleiten zu können. Weiter kann vorgesehen sein, dass der Behälter in Fahrtrichtung gesehen im Wesentlichen nach dem Öffnungsbereich angeordnet ist. Bei einer negativen Beschleunigung in Fahrtrichtung kann durch diese Anordnung verhindert werden, dass Fluid aus dem Behälter wieder zurück über das Sammelelement in den Öffnungsbereich des Getriebegehäuses fließt. Durch diese Anordnung kann ein Leerlaufen der Pumpe vermieden werden. Somit kann die Kühlung und Schmierung des Getriebes vorteilhaft ausgeführt werden. Um eine Wärmeabfuhr zu verbessern kann es vorgesehen sein, dass das Sammelelement und/oder der Behälter und/oder die Pumpe und/oder die Verbindungsleitung mit Kühlrippen zur Oberflächenvergrößerung ausgeführt werden. Hierdurch steigt die Wärmeabgabe an die Umgebung, was sich vorteilhaft auf die Kühlung des Getriebes auswirken kann. Weiter kann es vorgesehen sein, dass zwischen dem Öffnungsbereich und dem Eintrittsbereich im Strömungsbereich des Fluids zur Kühlung und zur Schmierung ein bekannter Wärmetauscher vorgesehen ist. Dabei ist der Wärmetauscher als ein bekannter Kühler ausgeführt der vorteilhaft in einem Luftstrom positioniert ist. Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass das Antriebszahnrad von einer elektrischen Maschine mit einem Stator und einem Rotor angetrieben wird.
Auch kann das Fluid zur Kühlung und Schmierung als ein viskoses Medium wie beispielsweise ein Öl ausgeführt sein.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detaillierte beschrieben. Es zeigt:

1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kühlung und Schmierung eines Getriebes mit geöffnetem Verschlusselement;
2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kühlung und Schmierung eines Getriebes mit geschlossenem Verschlusselement;
3 einen Querschnitt des Sammelelements mit Behälter.

Mit Bezug auf die 1 wird nachfolgend eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kühlung und Schmierung eines Getriebes für ein Fahrzeug 5 beschrieben. Dabei ist der Aufbau wie folgt:

Das Getriebe 1 sieht im äußeren Bereich ein Getriebegehäuse 10 vor. Innerhalb des Getriebegehäuses 10 sind hier ein Antriebszahnrad 12 welches um eine Drehachse A drehbar ist und ein Abtriebszahnrad 20 welches um eine Drehachse B drehbar ist angeordnet. In dieser Ausführungsform ist das Antriebszahnrad 12 mit einer elektrischen Maschine 7 verbunden. Da die elektrische Maschine 7 hier hochdrehend ist, circa 20.000 - 24.000 Umdrehungen pro Minute, muss die Übersetzung sehr groß ausgeführt sein. Dabei verlaufen die Drehachsen A und B zueinander parallel. In einer Fahrtrichtung bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs 5 gesehen sind die Drehachsen A und B quer zu Fahrtrichtung vorgesehen. Weiter ist in dieser Ausführungsvariante vorgesehen, dass eine Drehrichtung des Abtriebszahnrades 20 in Fahrtrichtung verläuft. In Bezug auf eine Einbaulage des Getriebes im Fahrzeug kann das Getriebe in eine untere Hälfte X und in eine obere Hälfte Y unterteilt werden. Dabei ist hier die Abgrenzung der unteren Hälfte von der oberen Hälfte durch eine Ebene die durch die Drehachse B verläuft, vorhanden. Im Bereich der unteren Hälfte und entgegen der Fahrtrichtung gerichtet, ist ein Öffnungsbereich 15 am Getriebegehäuse vorgesehen. Dabei ist hier der Öffnungsbereich 15 zumindest so breit ausgeführt, dass eine Zahnbreite des Abtriebszahnrades überdeckt wird. Gut in 1 zu erkennen ist ein Vorsprungelement 32, das hier integral mit dem Sammelelement 30 ausgeführt ist. Dabei ragt das Vorsprungelement 32 in den Öffnungsbereich 15 hinein in Richtung der Verzahnung des Abtriebszahnrades 20 gerichtet. Dabei ist das Vorsprungelement möglichst nahe an einem Außenumfang 21 positioniert. Weiter ist das Vorsprungelement 32 im oberen Bereich des Öffnungsbereiches 15 in Bezug auf die Einbaulage im Fahrzeug vorgesehen. Dies bedeutet, dass eine Öffnung des Sammelelements 30 sich unterhalb des Vorsprungelementes 32 erstreckt. Im Anschluss an das Sammelelement 30 ist ein Behälter 35 vorgesehen. Dabei ist hier der Behälter 35 in Fahrtrichtung gesehen im Wesentlichen vor dem Öffnungsbereich 15 angeordnet. Im Anschluss an den Behälter 15 ist eine Pumpe 55 vorgesehen, die wiederum mit einer Verbindungsleistung 45 verbunden ist wobei die Verbindungsleitung 45 hier mit einem Eintrittsbereich 70 am Getriebegehäuse 10 verbunden ist.

Ausgehend von der Pumpe 55 ist dabei die Funktionsweise wie folgt: Die Pumpe 55 pumpt das Fluid durch die Verbindungsleitung 45 zu dem Eintrittsbereich 70 des Getriebegehäuses 10. Hier nicht näher dargestellt kann der Eintrittsbereich 70 mit einer weiteren oder mehreren Leitungen verbunden sein, wobei die Leitungen das Fluid 40 gezielt an die zu kühlenden und schmierenden Bereiche im Getriebe bringt. Hier angedeutet kann im Bereich des Eintrittsbereiches 70 auch eine Düse vorgesehen sein, die das Fluid 40 beispielsweise auf das Abtriebszahnrades 20 verteilt. Hierdurch erfolgt eine Schmierung und Kühlung des Abtriebszahnrades 20. Das durch die Drehung des Abtriebszahnrades 20 in Fahrtrichtung nach radial außen strömende Fluid 40 wird vorzugsweise durch das Vorsprungelement 32 im Öffnungsbereich 15 in das Sammelelement 30 geleitet. Von dem Sammelelement 30 strömt das Fluid in den Behälter 35. Dabei wirkt das Vorsprungelement 32 vergleichbar wie ein Ölhobel bzw. Ölabstreifer jedoch ohne direkten Kontakt mit dem Abtriebszahnrad 20. Hierdurch kann gezielt das Fluid 40 von den Getriebebauteilen abgeführt werden. Folglich können hierdurch beispielsweise Panschverluste und oder ein Aufschäumen des Fluids 40 verringert. Hier nicht dargestellt kann das Sammelelement 30 und / oder der Behälter 35 und / oder die Pumpe 55 und / oder die Verbindungsleitung 45 und/ oder auch das Getriebegehäuse 10 mit Kühlrippen zur Oberflächenvergrößerung und damit zur besseren Wärmeabfuhr ausgeführt werden. Auch ist es denkbar einen Wärmetauscher in dem Fluidstrom zwischen dem Öffnungsbereich 15 und dem Eintrittsbereich 70 zu positionieren. Weiter ist hier gut ein Verschlusselement 31 in einer geöffneten Position zu erkennen, das hier an dem Sammelelement 30 befestigt ist.
Weiter ist hier gut ein Verschlusselement 31 in einer geschlossenen Position zu erkennen, das hier an dem Sammelelement 30 gelenkig befestigt ist. Dabei verschließt das Verschlusselement 31 einen Durchlassbereich 17, der durch den Einlassbereich 16 am Sammelelement 30 und dem Öffnungsbereich 15 am Getriebegehäuse 10 gebildet wird. Ein Fluidstand ist hier im Getriebe mit einer Linie K eingezeichnet. Dies bedeutet, dass das Fluid 40 im Getriebe 10 zur Kühlung und Schmierung des Getriebes in einem kalten Zustand, sprich wenn das Fluid sich noch nicht auf Betriebstemperatur befindet, beispielsweise bei einer temperatur unter 10°C, zeigt. Wird nun das Getriebe 1 in Gang gesetzt, panscht das Abtriebszahnrad 20 in dem Fluid 40. Hierdurch wird das Fluid 40 erwärmt. Zu diesem Zeitpunkt und bei einem geschlossenen Verschlusselement 31 erfolgt keine Zirkulation des Fluids 40. Dies ist gewollt, um das Fluid 40 möglichst schnell zu erwärmen. Zurückgehend auf das Verschlusselement 31 ist hier zu erwähnen, dass hier eine Ansteuerung des Verschlusselements 31 nicht dargestellt ist. Es ist jedoch zu erwähnen, dass das Verschlusselement 31 beispielsweise mittels eines Bimetalls, welches auf Temperatur reagiert, angesteuert werden kann. Es ist jedoch auch möglich, das Verschlusselement 31 selbst als ein Bimetall auszubilden, sodass kein gesondertes Ansteuerelement für das Verschlusselement 31 notwendig ist. Es ist jedoch auch möglich, das Verschlusselement 31 mit einem externen Ansteuerelement, hier nicht gezeigt, zu versehen, beispielsweise ein Stellmotor der durch eine externe Elektronik Steuersignale erhält. Hierdurch können beispielsweise auch weitere Parameter neben der Fluidtemperatur, beispielsweise auch die Beschleunigung des Fahrzeuges oder die Fahrtrichtung des Fahrzeuges berücksichtigt werden. Dabei kann es nämlich vorteilhaft sein, dass das Verschlusselement 31 nicht nur temperaturabhängig vom Fluid 40 gesteuert wird, sondern beispielsweise dass das Verschlusselement 31 auch bei einer Fahrtrichtung geöffnet oder geschlossen werden kann bzw. bei Beschleunigungen geöffnet oder geschlossen werden kann. Dabei sei erwähnt, dass hier natürlich sowohl positive als auch negative Fahrtrichtungen sowie positive und Beschleunigungen gemeint sind.
Die 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kühlung und Schmierung eines Getriebes 1, wie bereits in der 1 beschrieben, jedoch hier mit einem geöffneten Verschlusselement 31. Hierbei wird der Durchlassbereich 17 der durch den Einlassbereich 16 des Sammelelements 30 und den korrespondierenden Öffnungsbereich 15 des Getriebegehäuses 10 gebildet wird, geöffnet. Dieser folgt vorteilhaft dann, wenn das Fluid 40 im Getriebegehäuse 10 eine gewisse Temperatur T erreicht hat. Ist diese Temperatur erreicht,wird das Verschlusselement 31 wie hier gezeigt geöffnet und der Fluidstand aus der 1 mit K bezeichnet, sinkt auf einen Fluidstand H wie hier in der 2 zu sehen. Durch die Absenkung des Fluidstandes verringern sich die Panschverluste und die Effizienz des Getriebes steigt. Nun strömt das Fluid 40 von dem Getriebegehäuse 10 durch den Durchlassbereich 17 in das Sammelelement 30 und gelangt über den Behälter 35, eventuell noch durch ein Filter 33 zu einer Pumpe 55. Wie bereits in der 1 beschrieben fördert die Pumpe 55 das Fluid 40 durch die Verbindungsleitung 45 wieder zurück in das Getriebegehäuse 10 und schmiert und kühlt dabei das Getriebe. Zu erwähnen sei hier, dass es neben einer geöffneten Position des Verschlusselements 31 in der 2 und einer geschlossenen Position des Verschlusselements 31 wie in der 1 beschrieben auch die Möglichkeit gibt das Verschlusselement als eine Art Reduzierelement für die Zirkulation des Fluids 40 zu benutzen. Dabei kann mittels einer externen Ansteuerung das Verschlusselement 31 in jeder gewünschten Position zwischen der Position offen und der Position geschlossen eingestellt werden.
In der 3 wird weiter das Verschlusselement 31 dargestellt wobei hier das Verschlusselement 31 an dem Sammelelement 30 befestigt ist. Die hier gezeigte Position des Verschlusselements 31 ist eine geöffnete Position. Dabei ist hier vorgesehen, dass das Verschlusselement 31 mittels einer externen Betätigungsanordnung 34 angesteuert wird. Dabei kann die Betätigungsanordnung 34 ein kleiner elektrischer Stellmotor sein, der durch eine weitere externe Elektronik Steuerungsbefehle zur Öffnung, Reduzierung oder Verschließung des Verschlusselements 31 bekommen kann. Weiter ist hier gut zu erkennen, dass das Sammelelement als ein Modul 90 ausgebildet sein kann wobei das Modul 90 das eigentliche Sammelelement 30 inklusive des Verschlusselements 31 sowie der Betätigungsanordnung 34 umfassen kann sowie den Behälter 35 ein weiter integrierter Filter 33 sowie auch die Pumpe 55. Dieses Modul 90 kann in vorteilhafterweise als ein separates Bauteil komplett gefertigt werden und dann mittels wie hier gezeigt einer Schraubverbindung und einem Schraubflansch an das Getriebegehäuse 10 befestigt werden.
Weiter ist im äußeren Bereich eine Entlüftungsleitung 38 vorgesehen, die den Eingangsbereich des Sammelelementes 30 mit dem Eingangsbereich des Behälters 35 verbindet. Durch diese Entlüftungsleitung 38 sollen Luftpolster im Behälter bzw. Unterdruckbereiche im Eingangsbereich des Sammelelements verhindert werden, was einen bessern Fluss des Fluids zur Folge hat. In dieser Ausführungsform ist das Sammelelement 30 der Behälter 35 sowie die Entlüftungsleitung 38 integral ausgeführt. Dabei kann die Entlüftungsleitung hier nicht gezeigt auch innerhalb des Sammelelements bzw. Behälters verlaufen.
Bezugszeichenliste

1: Getriebe
5: Fahrzeug
7: elektrische Maschine
10: Getriebegehäuse
12: Antriebszahnrad
15: Öffnungsbereich
16: Einlassbereich
17: Durchlassbereich
20: Abtriebszahnrad
21: Außenumfang
30: Sammelelement
31: Verschlusselement
32: Vorsprungelement
33: Filter
34: Betätigungsanordnung
35: Behälter
38: Entlüftungsleitung
40: Fluid
45: Verbindungsleitung
55: Pumpe
60: Eintrittsbereich
70: Eintrittsbereich
80: Eintrittsbereich
90: Modul
A: Drehachse
B: Drehachse
X: untere Hälfte
Y: obere Hälfte
F: Fahrtrichtung
G: Drehrichtung Abtriebszahnrad
H: Fluidstand warmes Fluid
K: Fluidstand kaltes Fluid

Claims

Vorrichtung zur Kühlung und Schmierung eines Getriebes (1) für ein Fahrzeug (5) mit einem Getriebegehäuse (10) und zumindest einem, in dem Getriebegehäuse (10) um eine Drehachse (A) drehbaren Antriebszahnrad (12) und ein um eine Drehachse (B), die parallel zu der Drehachse A angeordnet ist, drehbares Abtriebszahnrad (20) und einem Sammelelement (30), wobei das Sammelelement (30) einen Einlassbereich (16) vorsieht, wobei der Einlassbereich (16) zu einem Öffnungsbereich (15) an dem Getriebegehäuse (10) gerichtet ist, wobei der Öffnungsbereich (15) und der Einlassbereich (16) einen Durchlassbereich (17) für ein Fluid (40) zur Schmierung und Kühlung des Getriebes (1) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlassbereich ein Verschlusselement (31) vorsieht.
Vorrichtung zur Kühlung und Schmierung eines Getriebes (1) für ein Fahrzeug (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (31) in Abhängigkeit einer Temperatur (t) des Fluids (40) und /oder in Abhängigkeit einer Beschleunigung (g) des Fahrzeugs (5) den Durchlassbereich (17) öffnet oder reduziert oder verschließt.
Vorrichtung zur Kühlung und Schmierung eines Getriebes (1) für ein Fahrzeug (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (31) an dem Sammelelement (30) angeordnet ist.
Vorrichtung zur Kühlung und Schmierung eines Getriebes (1) für ein Fahrzeug (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (31) an dem Getriebegehäuse (10) angeordnet ist.
Vorrichtung zur Kühlung und Schmierung eines Getriebes (1) für ein Fahrzeug (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (31) mittels eines Bimetalls angesteuert wird, oder dass das Verschlusselement (31) aus einem Bimetall besteht, oder dass das Verschlusselement (31) mittels einer Betätigungsanordnung angesteuert wird.
Vorrichtung zur Kühlung und Schmierung eines Getriebes (1) für ein Fahrzeug (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammelelement (30) als ein separates Bauteil ausgeführt ist.
Vorrichtung zur Kühlung und Schmierung eines Getriebes (1) für ein Fahrzeug (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammelelement (30) einen Behälter (35) umfasst, wobei der Behälter (35) als ein separates Bauteil oder integral mit dem Sammelelement (30) ausgeführt ist.
Vorrichtung zur Kühlung und Schmierung eines Getriebes (1) für ein Fahrzeug (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (35) mit einer Pumpe (55) wirkverbunden ist, wobei die Pumpe (55) das Fluid (40) von dem Behälter (35) mittels einer Verbindungsleitung (45) zu einem Eintrittsbereich (70) in das Getriebegehäuse (10) fördert.
Vorrichtung zur Kühlung und Schmierung eines Getriebes (1) für ein Fahrzeug (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Öffnungsbereich (15) und dem Behälter (35) entlang des Sammelelements (30) eine Entlüftungsleitung (38) vorgesehen ist.
Vorrichtung zur Kühlung und Schmierung eines Getriebes (1) für ein Fahrzeug (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (B) des Abtriebszahnrades (20) im Wesentlichen quer zu einer Fahrtrichtung (F) bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs angeordnet ist.
Vorrichtung zur Kühlung und Schmierung eines Getriebes (1) für ein Fahrzeug (5) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsbereich (15) am Getriebegehäuse (10) auf der der Fahrtrichtung (F) abgewandten Seite vorgesehen ist.
Vorrichtung zur Kühlung und Schmierung eines Getriebes (1) für ein Fahrzeug (5) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (35) in Fahrtrichtung gesehen im Wesentlichen nach dem Öffnungsbereich (15) angeordnet ist.
Vorrichtung zur Kühlung und Schmierung eines Getriebes (1) für ein Fahrzeug (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebszahnrad (12) von einer elektrischen Maschine (7) mit einem Stator und einem Rotor angetrieben wird.
Vorrichtung zur Kühlung und Schmierung eines Getriebes (1) für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid (40) ein viskoses Medium, wie ein Öl, ist.
Vorrichtung zur Kühlung und Schmierung eines Getriebes (1) für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (55) eine Niederdruckpumpe ist.
Vorrichtung zur Kühlung und Schmierung eines Getriebes (1) für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammelelement (30) einen Filter (33) für eine Partikelentfernung aus dem Fluid (40) umfasst.
Vorrichtung zur Kühlung und Schmierung eines Getriebes (1) für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammelelement (30) als ein Modul (90) aufgebaut ist und das Verschlusselement (31), den Behälter (35), die Pumpe (55) und den Filter (33) integriert umfasst, wobei das Modul (90) an das Getriebegehäuse (10) befestigt werden kann.