DE102019217982A1

DE102019217982A1 - Getriebe für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102019217982A1
Application number: DE102019217982.7A
Authority: DE
Inventors: Tamas Gyarmati; Thorsten Müller; Stephan Stroph; Carl Schilling
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-11-21
Filing date: 2019-11-21
Publication date: 2021-05-27
Also published as: US20210156465A1; US11619296B2; CN112824715A

Abstract

Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug (K), wobei das Getriebe (G) ein Gehäuse (GG) und einen von dem Gehäuse (GG) umschlossenen Radsatz (RS) aufweist, dem Öl zur Schmierung zuführbar ist und das sich schwerkraftgetrieben in einem Ölsumpf (S) des Getriebes (G) sammelt, wobei durch das Gehäuse (GG) und/oder durch ein mit dem Gehäuse (GG) verbundenes Element (HY) eine Ölablaufrinne (D) gebildet wird, welche räumlich unterhalb des Radsatzes (RS) angeordnet ist, wobei die Ölablaufrinne (D) zumindest eine radsatzseitige Eintrittsöffnung (DE1, DE2, DE3), eine geschlossene Unterseite (DL) und eine ölsumpfseitige Austrittsöffnung (DA) an einem Ende der Ölablaufrinne (D) aufweist, welche derart ausgebildet und angeordnet sind, dass Öl aus dem Radsatz (RS) durch die zumindest eine Eintrittsöffnung (DE1, DE2, DE3) in die Ölablaufrinne (D) eintritt und entlang der geschlossenen Unterseite (DL) zur Austrittsöffnung (DA) geführt wird, und wobei eine Ansaugöffnung (OF) einer Hydraulikeinheit (HY) des Getriebes (G) im Ölsumpf (S) räumlich unterhalb der geschlossenen Unterseite (DL) der Ölablaufrinne (D) und axial versetzt zur Austrittsöffnung (DA) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Getriebe.
In der DE 10 2016 217 242 A1 ist ein solches Getriebe beschrieben. Ein Gehäuse dieses Getriebes umschließt einen Hohlraum, und eine Ölwanne ist mit dem Gehäuse verbunden. Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 der vorgenannten Patentanmeldung ist ein Trennelement vorgesehen, welches den Hohlraum von einem der Ölwanne zugeordneten weiteren Hohlraum trennt. Ein Durchgang zwischen diesen beiden Hohlräumen und eine Ansaugöffnung der Getriebehydraulik sind in einer gemeinsamen Ebene angeordnet.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung das im Stand der Technik bekannte Getriebe weiterzuentwickeln.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie aus den Figuren.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, wobei das Getriebe ein Gehäuse und einen von dem Gehäuse umschlossenen Radsatz aufweist. Der Radsatz ist dazu eingerichtet verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle des Getriebes bereitzustellen. Der Radsatz kann beispielsweise durch mehrere Stirnradsätze und/oder durch Planetenradsätze gebildet werden. Das Getriebe weist ein Hydrauliksystem auf, welches dem Radsatz Öl zur Schmierung zuführt. Dem Radsatz zugeführtes Schmieröl sammelt sich getrieben durch Schwerkraft in einem Ölsumpf des Getriebes. Das Hydrauliksystem weist eine Pumpe auf, welche Öl aus dem Ölsumpf ansaugt und dem Radsatz und gegebenenfalls weiteren hydraulischen Verbrauchern des Getriebes zuführt.
Durch das Gehäuse und/oder durch ein mit dem Gehäuse verbundenes Element wird eine Ölablaufrinne gebildet. Die Ölablaufrinne ist räumlich unterhalb des Radsatzes angeordnet, und weist zumindest eine radsatzseitige Eintrittsöffnung, eine geschlossene Unterseite und eine ölsumpfseitige Austrittsöffnung an einem Ende der Ölablaufrinne auf. Die Ölablaufrinne ist derart angeordnet und ausgebildet, dass Öl aus dem Radsatz durch die zumindest eine Eintrittsöffnung in die Ablaufrinne eintritt und entlang der geschlossenen Unterseite der Ölablaufrinne zur Austrittsöffnung geführt wird. Eine im Ölsumpf angeordnete Ansaugöffnung des Hydrauliksystems ist räumlich unterhalb der geschlossenen Unterseite der Ölablaufrinne und axial versetzt zur Austrittsöffnung angeordnet. Der Begriff „axial“ bezieht sich dabei auf die Drehachse der Getriebe-Antriebswelle.
Durch eine solche Anordnung ist gewährleistet, dass auch bei starker Beschleunigung des Kraftfahrzeugs mit einem solchen Getriebe keine Luft in die Ansaugöffnung gelangt. Denn durch die geschlossene Unterseite der Ölablaufrinne kann Öl aus dem Ölsumpf beim Beschleunigungsvorgang nicht ungehindert in den Radsatz strömen, sodass mehr Öl im Ölsumpf verbleibt.
Vorzugsweise ist die zumindest eine Eintrittsöffnung axial versetzt zur Austrittsöffnung angeordnet. Der Begriff „axial“ bezieht sich dabei auf die Drehachse der Getriebe-Antriebswelle. Dadurch kann Öl aus dem Radsatz auf kurzem Wege in die Ölablaufrinne gelangen, sodass die Panschverluste von rotierenden Teilen des Radsatzes reduziert werden.
Vorzugsweise weist die Ölablaufrinne mehrere Eintrittsöffnungen auf. Dadurch kann der Ölstrom vom Radsatz in die Ölablaufrinne gezielt beeinflusst werden.
Vorzugsweise weist die Ölablaufrinne nur an einem einzigen Ende eine Austrittsöffnung auf. Dadurch kann Öl aus dem Ölsumpf bei bestimmten Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs nicht ungehindert in den Radsatz strömen, sodass mehr Öl im Ölsumpf verbleibt.
Vorzugsweise wird die geschlossene Unterseite der Ölablaufrinne zumindest abschnittsweise durch die Hydraulikeinheit gebildet, welche mit dem Gehäuse verbunden ist. Dadurch ist das Gehäuse, welches üblicherweise durch Gießen hergestellt wird, einfacher herzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Gehäuse eine Gehäusewand auf, wobei die Austrittsöffnung räumlich direkt unter der Gehäusewand angeordnet ist. Die Gehäusewand kann zwischen dem Radsatz und einen dem Radsatz vorgelagerten Hohlraum des Getriebes angeordnet sein, wobei dieser vorgelagerte Hohlraum zumindest abschnittsweise durch das Gehäuse umschlossen ist. Dieser vorgelagerte Hohlraum kann beispielsweise eine elektrische Maschine und/oder einen Drehmomentwandler beherbergen, wobei einer oder beide diese Elemente mit der Antriebswelle des Getriebes gekoppelt sein können. Dieser Hohlraum kann als Nassraum ausgebildet sein, wobei aus dem Hohlraum abfließendes Öl sich schwerkraftgetrieben im Ölsumpf sammelt. In der Gehäusewand kann eine Öffnung vorgesehen sein, um einen Druckausgleich zwischen dem Radsatzraum und dem genannten Hohlraum zu gewährleisten.
Vorzugsweise ist das Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit parallel zur Fahrrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtetem Antriebsstrang vorgesehen, sodass Antriebswelle und Abtriebswelle des Getriebes parallel zur Fahrtrichtung ausgerichtet sind.
Ein Ausführungsbeispiel ist nachfolgend anhand der Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs;
2 eine schematische Darstellung eines Antriebstrangs des Kraftfahrzeugs; und
3 bis 6 je eine schematische Schnittansicht eines Getriebes des Kraftfahrzeugs.

1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug K, wobei ein Pfeil eine Vorzugsfahrtrichtung X des Kraftfahrzeugs K visualisiert. Vorderräder NDW des Kraftfahrzeugs K sind nicht angetrieben; Hinterräder DW des Kraftfahrzeugs K sind angetrieben.
2 zeigt schematisch einen Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs K. Ein Verbrennungsmotor VM ist mit einem Getriebe G gekoppelt. Eine Abtriebswelle GW2 des Getriebes G ist mit einem Differentialgetriebe AG verbunden. Durch das Differentialgetriebe AG wird das Drehmoment der Abtriebswelle GW2 auf die Hinterräder DW des Kraftfahrzeugs K verteilt. Ein Pfeil visualisiert die Vorzugsfahrtrichtung X des Kraftfahrzeugs K.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf ein Getriebe G für eine derartige Antriebsstrang-Konfiguration beschränkt. Das Getriebe G könnte beispielsweise in einem Allrad-Antriebsstrang oder in einem Antriebsstrang mit Vorderradantrieb zum Einsatz kommen. Alternativ oder ergänzend dazu könnte der Verbrennungsmotor VM und/oder das Getriebe G im Bereich der Fahrzeug-Hinterachse angeordnet sein, oder sogar zwischen Vorderachse und Hinterachse.
3 zeigt eine schematische Schnittansicht des Getriebes G. Das Getriebe G weist ein Gehäuse GG auf. Das Gehäuse GG beherbergt einen Radsatz RS, welcher in 3 nur schematisch dargestellt ist. Durch den Radsatz RS können verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen einer Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GW2 bereitgestellt werden. Dazu können beispielsweise Planetenradsätze und/oder Stirnradsätze verwendet werden. Zur Schmierung von Elementen des Radsatzes RS wird dem Radsatz RS Öl zugeführt. Die Ölzufuhr kann beispielsweise durch die Antriebswelle GW1 und/oder durch die Abtriebswelle GW2 hindurch erfolgen, oder auch durch Ölkanäle im Gehäuse GG. Das dem Radsatz RS derart zugeführte Öl sammelt sich getrieben durch die Schwerkraft in einem Ölsumpf S des Getriebes G. Der Ölsumpf S wird durch einen Hohlraum gebildet, welcher durch das Gehäuse GG und durch eine am Gehäuse GG befestigte Ölwanne OW gebildet wird. Im Ölsumpf S ist eine Hydraulikeinheit HY angeordnet, beispielsweise ein hydraulisches Steuergerät und/oder ein Hydraulikfilter. Die Hydraulikeinheit HY weist eine Ansaugöffnung OF auf. Durch die Ansaugöffnung OF wird Öl aus dem Ölsumpf S angesaugt und dem Radsatz RS sowie gegebenenfalls zu weiteren hydraulischen Verbrauchern des Getriebes G zugeführt. Dazu ist eine Hydraulikpumpe vorgesehen, welche in 3 nicht dargestellt ist.
Das Gehäuse GG weist eine Gehäusewand ZP auf. Die Gehäusewand ZP trennt den Radsatz RS von einem Hohlraum G1 des Getriebes G. Der Hohlraum G1 wird zumindest abschnittsweise vom Gehäuse GG begrenzt. Im Hohlraum G1 ist ein Drehmomentwandler TC mit einem Pumpenrad PR, einem Turbinenrad TR und einem Leitrad LR angeordnet. Das Pumpenrad PR ist mit einer Anschlusswelle AN verbunden. An der Anschlusswelle AN kann eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors VM angeschlossen werden, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von einer in 3 nicht dargestellten Einrichtung zur Reduzierung von Drehschwingungen. Das Turbinenrad TR ist mit der Antriebswelle GW1 verbunden. Das Leitrad LR ist über einen Freilauf F an der Gehäusewand ZP abgestützt. Pumpenrad PR, Turbinenrad TR und Leitrad LR wirken in bekannter Weise hydrodynamisch zusammen. Turbinenrad TR und Pumpenrad PR sind durch eine Überbrückungskupplung WK mechanisch miteinander verbindbar. Statt dem Drehmomentwandler TC könnte eine Doppelkupplungs-Einheit oder eine herkömmliche Anfahrkupplung im Hohlraum G1 angeordnet sein. Alternativ dazu kann eines der Schaltelemente des Radsatzes RS als Anfahrelement wirken, sodass auf den Drehmomentwandler TC oder eine andere Anfahreinrichtung im Hohlraum G1 verzichtet werden kann.
Im Hohlraum G1 ist ferner eine elektrische Maschine EM mit einem Stator ST und einem Rotor RO angeordnet. Der Stator ST ist am Gehäuse GG drehfest befestigt. Der Rotor RO ist mit der Anschlusswelle AN verbunden. Diese Anordnung ist nur beispielhaft anzusehen. Der Rotor RO könnte alternativ dazu mit der Antriebswelle GW1 verbunden sein. Die elektrische Maschine EM könnte auch gänzlich entfallen.
Der Hohlraum G1 bildet einen Nassraum. Aus dem Hohlraum G1 abfließendes Öl sammelt sich schwerkraftgetrieben im Ölsumpf S. In der Gehäusewand ZP ist eine Öffnung ZPA vorgesehen, um einen Druckausgleich zwischen dem Radsatzraum und dem Hohlraum G1 zu gewährleisten.
Unterhalb des Radsatzes RS bildet das Gehäuse GG zusammen mit der am Gehäuse GG befestigten Hydraulikeinheit HY eine Ölablaufrinne D. Die Ölablaufrinne D weist drei Eintrittsöffnungen DE1, DE2, DE3, eine geschlossene Unterseite DL und eine Austrittsöffnung DA auf. Die Austrittsöffnung DA ist direkt unter der Gehäusewand ZP und axial versetzt zu den Eintrittsöffnungen DE1, DE2, DE3 angeordnet. Die Ansaugöffnung OF der Hydraulikeinheit HY ist räumlich unterhalb der geschlossenen Unterseite DL und axial versetzt zur Austrittsöffnung DA angeordnet.
In 3 ist ein Ölstand OL im Ölsumpf S visualisiert. Der Ölstand ÖL variiert selbstverständlich abhängig von der Temperatur des Öls und abhängig vom Betriebszustand des Kraftfahrzeugs K mit dem Getriebe G. In 3 ist ein Ölstand OL bei einer mittleren Betriebstemperatur des Öls und bei Stillstand des Kraftfahrzeugs K auf einer ebenen Fläche dargestellt, wobei die Ölablaufrinne D in diesem Betriebszustand zumindest teilweise mit Öl befüllt ist. Würde das Kraftfahrzeug K beispielsweise am Hang stehen, so würde sich selbstverständlich ein anderer Ölstand ausbilden als in 3 dargestellt.
4 zeigt eine schematische Schnittansicht des Getriebes G, welcher der in 3 gezeigten Darstellung entspricht. Darin ist nun ein Ölstand OL dargestellt wie er sich bei einer mittleren Beschleunigung des Kraftfahrzeugs K in Richtung X ergibt. In einem solchen Betriebszustand gelangt Öl ausgehend vom Ölsumpf S über die Ölablaufrinne D zu einem hinteren Abschnitt des Radsatzes RS. Die Ansaugöffnung OF befindet sich dabei jedenfalls in Öl, sodass durch die Ansaugöffnung OF keine Luft angesaugt wird.
5 zeigt eine schematische Schnittansicht des Getriebes G, welcher der in 3 gezeigten Darstellung entspricht. Darin ist nun ein Ölstand OL dargestellt wie er sich bei einer starken Beschleunigung des Kraftfahrzeugs K in Richtung X ergibt. Die Beschleunigung ist dabei stärker als bei dem in 4 gezeigten Betriebszustand. Bei einem solchen Betriebszustand gelangt durch die Anordnung der Austrittsöffnung DA und der geschlossenen Unterseite DL der Ölablaufrinne D ausgehend vom Ölsumpf S kein Öl in den Radsatz RS. Das zu diesem Zeitpunkt sich bereits im Radsatz RS befindliche Öl wird im hinteren Bereich des Radsatzes RS entsprechend aufgestaut. Die Ansaugöffnung OF befindet sich dabei jedenfalls in Öl, sodass durch die Ansaugöffnung OF keine Luft angesaugt wird.
Für eine derartige Funktionsweise ist eine vollständige Abdichtung zwischen dem hinteren Radsatzraum und dem hinteren Bereich des Ölsumpfs S von Vorteil, aber keine Voraussetzung. Ist eine vollständige Abdichtung nicht möglich, so kann beispielsweise durch Labyrinth-Bildung und einer bewussten Verkleinerung der Spaltmaße ein Ölfluss vom hinteren Bereich des Ölsumpfs S in den hinteren Radsatzraum verzögert werden. Dies ist in der Regel ausreichend, da derart starke Beschleunigungsvorgänge nicht von langer Zeitdauer sind.
6 zeigt eine schematische Schnittansicht des Getriebes G, welcher im Wesentlichen der in 3 gezeigten Darstellung entspricht. Dem Getriebe G wurde ein Klappenmechanismus KK hinzugefügt, welcher bei einem starken Bremsvorgang des Kraftfahrzeugs einen Ölfluss aus dem Ölsumpf S in den Hohlraum G1 erschwert. Mittels einer solchen Vorrichtung kann auch bei einer starken Verzögerung des Kraftfahrzeugs K sichergestellt werden, dass sich die Ansaugöffnung OF jedenfalls in Öl befindet, sodass keine Luft angesaugt wird.
Die in den Figuren dargestellten Größenverhältnisse dienen nur der Veranschaulichung, und sind nicht als maßstäblich anzusehen.
Bezugszeichenliste

K: Kraftfahrzeug
X: Vorzugs-Fahrtrichtung
NDW: Vorderräder
DW: Hinterräder
VM: Verbrennungsmotor
G: Getriebe
AN: Anschlusswelle
GW1: Antriebswelle
GW2: Abtriebswelle
AG: Differentialgetriebe
RS: Radsatz
GG: Gehäuse
G1: Hohlraum
ZP: Gehäusewand
ZPA: Öffnung
S: Ölsumpf
OW: Ölwanne
HY: Hydraulikeinheit
OF: Ansaugöffnung
TC: Drehmomentwandler
PR: Pumpenrad
TR: Turbinenrad
LR: Leitrad
F: Freilauf
WK: Überbrückungskupplung
EM: Elektrische Maschine
ST: Stator
RO: Rotor
D: Ölablaufrinne
DE1: Eintrittsöffnung
DE2: Eintrittsöffnung
DE3: Eintrittsöffnung
DL: Unterseite
DA: Austrittsöffnung
OL: Ölstand
KK: Klappenmechanismus

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102016217242 A1 [0002]

Claims

Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug (K), wobei das Getriebe (G) ein Gehäuse (GG) und einen von dem Gehäuse (GG) umschlossenen Radsatz (RS) aufweist, wobei der Radsatz (RS) dazu eingerichtet ist verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen einer Antriebswelle (GW1) und einer Abtriebswelle (GW2) des Getriebes (G) bereitzustellen, wobei dem Radsatz (RS) Öl zur Schmierung zuführbar ist, welches sich schwerkraftgetrieben in einem Ölsumpf (S) des Getriebes (G) sammelt, wobei durch das Gehäuse (GG) und/oder durch ein mit dem Gehäuse (GG) verbundenes Element (HY) eine Ölablaufrinne (D) gebildet wird, welche räumlich unterhalb des Radsatzes (RS) angeordnet ist, wobei die Ölablaufrinne (D) zumindest eine radsatzseitige Eintrittsöffnung (DE1, DE2, DE3), eine geschlossene Unterseite (DL) und eine ölsumpfseitige Austrittsöffnung (DA) an einem Ende der Ölablaufrinne (D) aufweist, welche derart ausgebildet und angeordnet sind, dass Öl aus dem Radsatz (RS) durch die zumindest eine Eintrittsöffnung (DE1, DE2, DE3) in die Ölablaufrinne (D) eintritt und entlang der geschlossenen Unterseite (DL) zur Austrittsöffnung (DA) geführt wird, und wobei eine Ansaugöffnung (OF) einer Hydraulikeinheit (HY) des Getriebes (G) im Ölsumpf (S) räumlich unterhalb der geschlossenen Unterseite (DL) der Ölablaufrinne (D) und axial versetzt zur Austrittsöffnung (DA) angeordnet ist.
Getriebe (G) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Eintrittsöffnung (DE1, DE2, DE3) axial versetzt zur Austrittsöffnung (DA) angeordnet ist.
Getriebe (G) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölablaufrinne (D) mehrere Eintrittsöffnungen (DE1, DE2, DE3) aufweist.
Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölablaufrinne (D) nur an einem einzigen Ende eine Austrittsöffnung (DA) aufweist.
Getriebe (G) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die geschlossene Unterseite der Ölablaufrinne (DL) zumindest abschnittsweise durch die Hydraulikeinheit (HY) gebildet ist, welche mit dem Gehäuse (GG) verbunden ist.
Getriebe (G) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (GG) eine Gehäusewand (ZP) aufweist, wobei die Austrittsöffnung (DA) räumlich direkt unter der Gehäusewand (ZP) angeordnet ist.
Getriebe (G) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewand (ZP) zwischen dem Radsatz (RS) und einem dem Radsatz (RS) vorgelagerten Hohlraum (G1) des Getriebes (G) angeordnet ist, wobei der Hohlraum (G1) zumindest abschnittsweise durch das Gehäuse (GG) umschlossen ist.
Getriebe (G) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (G1) eine elektrische Maschine (EM) und/oder einen Drehmomentwandler (TC) beherbergt.
Getriebe (G) nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (G1) als Nassraum ausgebildet ist, wobei aus dem Hohlraum (G1) abfließendes Öl sich schwerkraftgetrieben im Ölsumpf (S) sammelt.
Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Gehäusewand (ZP) eine Öffnung (ZPA) vorgesehen ist, um einen Druckausgleich zwischen dem Radsatz (RS) und dem Hohlraum (G1) zu gewährleisten.
Getriebe (G) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug (K) mit parallel zur Fahrtrichtung (X) des Kraftfahrzeugs (K) ausgerichtetem Antriebsstrang vorgesehen ist, sodass Antriebswelle und Abtriebswelle (GW1, GW2) parallel zur Fahrtrichtung (X) ausgerichtet sind.
Kraftfahrzeug (K) mit einem Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.