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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ölversorgungssystem eines Fahrzeuggetriebes, gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Ölversorgungssysteme von Fahrzeuggetrieben versorgen Bauteile zur Schmierung und Kühlung mit Öl. Dies gilt sowohl für das Getriebehauptmodul, das üblicherweise eine Gangwechselvorrichtung des Getriebes umfasst, als auch für weitere Getriebemodule, die dem Getriebehauptmodul vorangestellt oder angehängt werden können. Es ist bekannt, dass zur Grundölversorgung der Getriebebauteile die Getriebehauptwelle eingesetzt wird. Üblicherweise wird dabei über Bohrungen dieser Getriebehauptwelle Öl aus dem Getriebehauptmodul in die zusätzlich zum Getriebehauptmodul vorhandenen Getriebemodule geführt und dort über gesonderte Bohrungen zu den mit Öl zu versorgenden Komponenten dieser Getriebemodule geleitet. Zur Bereitstellung der erforderlichen Ölmenge können einzeln oder in Kombination sowohl mechanisch angetriebene Pumpen als auch elektrisch angetriebene Pumpen zum Einsatz kommen.
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Das Öl, das in den weiteren Getriebemodulen verwendet wird, stammt zumeist aus einem vorhandenen Ölsystem des Getriebehauptmoduls. Um einen geschlossenen Ölkreislauf zu erhalten, muss Öl, das aus dem Getriebehauptmodul stammt und ins Getriebemodul geleitet wurde, wieder in das Getriebehauptmodul zurückgeführt werden. Die Ölrückführung sollte dabei derart erfolgen, dass ein maximal zulässiger Höchststand des Öls im Getriebemodul nicht überschritten wird, beispielsweise um ein Planschen von rotierenden Komponenten des Getriebes im Ölsumpf und die damit verbundene Entstehung von Schleppmomenten zu verhindern.
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Aus der
DE 10 2012 010 181 A1 ist ein Hybrid-Getriebe mit einem Getriebegehäuse bekannt, welches in zwei Kammern unterteilt ist. Innerhalb der ersten Kammer ist eine elektrische Antriebsmaschine angeordnet. Innerhalb der zweiten Kammer ist das von der elektrischen Antriebsmaschine antreibbare Getriebe angeordnet. Das in der ersten Kammer anfallende überschüssige Öl wird mittels einer Förderschnecke, die im unteren Bereich der ersten Kammer angeordnet ist, aus der ersten in die zweite Kammer transportiert.
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Aus der
EP 3 146 241 B1 ist ein Doppelkupplungsgetriebe bekannt, dessen Doppelkupplung in einer separaten Kammer des Getriebegehäuses angeordnet ist. Diese separate Kammer umfasst einen Ölfangring, der die Doppelkupplung umschließt und an der Doppelkupplung anfallendes Schleuderöl auffängt, zwischenspeichert und in den Getriebegehäuseinnenraum zurückleitet. Zum Auffangen des Schleuderöls weist der Ölfangring an seinem Innendurchmesser ein seitlich der Doppelkupplung oberhalb der Mittelachse der Doppelkupplung angeordnetes Fenster auf, welches als „Ölhobel“ funktioniert. Die Rückführung des Schleuderöls zurück in den Getriebegehäuseinnenraum erfolgt über eine im unteren Bereich des Ölfangrings angeordnete Ablaufbohrung.
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Aus der
DE 10 2011 086 378 B3 ist ein Fahrzeug-Getriebe mit zwei miteinander verbundenen Getriebemodulen bekannt, bei dem eine Ölpumpe sowohl das Hauptmodul also auch das zweite Modul mit Öl versorgt. Dabei ist für den Rücktransport des Öls vom zweiten Modul zurück ins Hauptmodul eine dem zweiten Modul zugeordnete Hilfspumpe vorgesehen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ölversorgungssystem eines aus einem Getriebehauptmodul und zumindest einem weiteren Getriebemodul bestehenden Fahrzeug-Getriebes anzugeben, bei dem das Ölversorgungssystem zusammen mit einem vorhandenen Ölsystem des Getriebehauptmoduls einen geschlossenen Ölkreislauf bildet und sowohl die Bauteile des Getriebehauptmoduls als auch die Bauteile Getriebemoduls optimal mit Kühl- bzw. Schmieröl versorgt. Dabei umfasst das Getriebehauptmodul eine Gangwechselvorrichtung, wohingegen das zumindest eine weiteren Getriebemodul zumindest ein Anfahrelement des Getriebes umfasst.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen werden in den zugeordneten Unteransprüchen definiert.
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Demnach geht die Erfindung aus von einem Ölversorgungssystem eines Fahrzeuggetriebes, umfassend einen ersten Ölbehälter und einen in Getriebelängsrichtung gesehen hinter dem ersten Ölbehälter angeordneten zweiten Ölbehälter. Innerhalb des ersten Ölbehälters sind auf gleicher Mittelachse hintereinander eine elektrische Antriebsmaschine und ein Anfahrelement des Fahrzeuggetriebes angeordnet, wohingegen innerhalb des zweiten Ölbehälters eine von der Elektromaschine und von dem Anfahrelement antreibbare Gangwechselvorrichtung des Fahrzeuggetriebes angeordnet ist. Weiterhin umfasst das Ölversorgungssystem eine Ölpumpe zur Ölförderung an wenigstens ein im zweiten Ölbehälter angeordnetes Bauteil und an wenigstens ein im ersten Ölbehälter angeordnetes Bauteil. Die Ölpumpe ist vorzugsweise innerhalb des zweiten Ölbehälters angeordnet.
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Als Anfahrelement kann beispielsweise ein Drehmomentwandler vorgesehen sein, der in Getriebelängsrichtung gesehen axial zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und der Gangwechselvorrichtung angeordnet und sowohl verbrennungsmotorisch als auch von der elektrischen Antriebsmaschine antreibbar ist.
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Erfindungsgemäß ist in Getriebelängsrichtung gesehen seitlich des zweiten Ölbehälters ein dritter Ölbehälter angeordnet, der zum Zwischenspeichern von Öl ausgebildet ist. Hierzu weist der erste Ölbehälter geodätisch oberhalb der Mittelachse einen mit einer Ölfangkante versehenen Gehäusedurchbruch auf, der in Getriebelängsrichtung gesehen in einem Bereich seitlich neben dem Anfahrelement angeordnet und über eine Fluidleitung fluidtechnisch mit dem dritten Ölbehälter verbunden ist. Zusätzlich ist der dritte Ölbehälter über eine Ablauföffnung fluidtechnisch mit dem zweiten Ölbehälter verbunden, wobei diese Ablauföffnung des dritten Ölbehälters vorzugsweise geodätisch am oder nahe dem tiefsten Punkt des dritten Ölbehälters angeordnet ist.
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Im ersten Ölbehälter vorhandenes überschüssiges Öl würde ohne dessen Abtransport zu einer unerwünschten Ölverschäumung führen, verursacht durch Panschen des rotierenden Anfahrelementes im Öl. Abbremsen und Beschleunigen des Fahrzeugs verstärken diesen Effekt zusätzlich. Das erfindungsgemäße Ölversorgungssystem ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise, dass überschüssiges Öl, welches im ersten Ölbehälter an dessen Innenwand umherschleudert, an der Ölfangkante des Gehäusedurchbruchs aufgefangen und von dort in den als Speicher ausgebildeten dritten Ölbehälter abgeleitet wird. Die hierzu erforderliche Fluidleitung, die den Gehäusedurchbruch des ersten Ölbehälters mit dem dritten Ölbehälter verbindet, kann zweckmäßigerweise als eine Ölführungsrinne ausgebildet sein, die sich im äußeren Bereich des Getriebegehäuses entlang des Getriebegehäuses erstreckt. Hinweise zu möglichen konstruktiven Ausbildungen von Gehäusedurchbruch und Ölfangkante des ersten Ölbehälters erhält der Fachmann beispielsweise aus der eingangs zitierten
EP 3 146 241 B1 .
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ablaufquerschnitt der Ablauföffnung größer ist als der zum dritten Ölbehälter führende Zulaufquerschnitt der Fluidleitung.
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Ist der dritte Ölbehälter auch von dem zweiten Ölbehälter her mit Öl befüllbar, ist der Ablaufquerschnitt der Ablauföffnung vorzugsweise größer als die Summe der Zulaufquerschnitte aller in den dritten Ölbehälter einmündenden Zulauföffnungen.
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In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Ablauföffnung, die den seitlich des zweiten Ölbehälters angeordneten dritten Ölbehälter fluidtechnisch mit dem zweiten Ölbehälter verbindet, temperaturabhängig verschließbar, insbesondere in Abhängigkeit einer gemessenen Öltemperatur des Getriebes. Hierzu kann die Öffnung beispielsweise als eine selbsttätig arbeitende Bimetall-Blende ausgebildet sein. Alternativ hierzu kann die Öffnung beispielsweise mittels eines elektrisch oder elektromagnetisch betätigbaren Ventil verschließbar sein, wobei die Ansteuerung dieses Ventil dann temperaturabhängig durch ein hierfür geeignetes elektrisches oder elektronisches Steuergerät erfolgt.
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Eine temperaturabhängige Steuerung des Ölrücklaufs vom dritten in den zweiten Ölbehälter ist insbesondere dann besonders vorteilhaft, wenn der dritte Ölbehälter zusätzlich nicht nur von dem ersten Ölbehälter her aus mit Öl befüllbar ist, sondern zusätzlich auch von dem zweiten Ölbehälter her über hierzu ausgebildete Ölkanäle.
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In einem praktischen Ausführungsbeispiel für eine derartige temperaturabhängige Steuerung des Ölrücklaufs vom dritten in den zweiten Ölbehälter wird vorgeschlagen, dass die Öffnung bei einer für den Betrieb des Getriebes benötigten und entsprechend vordefinierten Temperatur von beispielsweise etwa 95 Grad Celsius verschlossen wird und oberhalb dieser Temperatur verschlossen bleibt, sodass der dritte Ölbehälter oberhalb dieser Temperatur als Zwischenspeicher für Öl arbeitet und so einen zu starken Anstieg des Ölstands im zweiten Ölbehälter, innerhalb dessen ja die Gangwechselvorrichtung des Getriebes angeordnet ist, bei hohen Öltemperaturen verhindert.
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Um den Ölstand im zweiten Ölbehälter auch von Fahrzeugbeschleunigungseinflüssen unempfindlicher zu machen, wird in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass die Öffnung, die den dritten Ölbehälter fluidtechnisch mit dem zweiten Ölbehälter verbindet, in Abhängigkeit einer Längsbeschleunigung des Fahrzeugs verschließbar ist. Hierzu kann die Öffnung beispielsweise mittels einer Kugel verschließbar sein. Alternativ hierzu kann die Öffnung beispielsweise mittels eines elektrisch oder elektromagnetisch betätigbaren Ventils verschließbar sein, wobei die Ansteuerung dieses Ventils dann beschleunigungsabhängig durch ein hierfür geeignetes elektrisches oder elektronisches Steuergerät erfolgt.
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In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der dritte Ölbehälter eine zum zweiten Ölbehälter hinführende Überlauföffnung aufweist, welche geodätisch oberhalb des maximal zulässigen Ölstandes im zweiten Ölbehälter liegt. Auf diese Weise kann der dritte Ölbehälter ohne Zusatzaufwand über den zweiten Ölbehälter und dessen Gehäuseentlüfter entlüftet werden.
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Alternativ oder auch zusätzlich kann an dem dritten Ölbehälter auch ein separater Entlüfter vorgesehen sein, über den der Innenraum des dritten Ölbehälters zum Außenraum des Getriebes hin entlüftet wird. Auch eine Entlüftung des dritten Ölbehälters über den ersten Ölbehälter und dessen Gehäuseentlüfter ist möglich.
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In einer anderen Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Fluidleitung, die den ersten Ölbehälter mit dem dritten Ölbehälter verbindet, mit einem Rückschlagventil versehen ist, welches einen Rückfluss von Öl vom dritten Ölbehälter zurück in den ersten Ölbehälter verhindert. Ein derartiges Rückschlagventil kann beispielsweise in konstruktiv einfacher Weise als eine Stauklappe ausgebildet sein, die innerhalb des dritten Ölbehälters im Bereich der Einmündung der Fluidleitung angeordnet ist. In vorteilhafter Weise verhindert das Rückschlagventil insbesondere, dass beim Abbremsen des Fahrzeugs Öl aus dem dritten Ölbehälter zurück in den ersten Ölbehälter gelangt.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der (einzigen) Figur genauer beschrieben. Dabei zeigt die Figur eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Ölversorgungssystem eines Fahrzeuggetriebes 1, dessen Getriebegehäuse zumindest drei verschiedene Ölbehälter aufweist, von denen der erste Ölbehälter mit 3, der zweite Ölbehälter mit 4 und der dritte Ölbehälter mit 5 bezeichnet ist.
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Der erste Ölbehälter 3 ist auf einer Antriebsseite 18 des Getriebes 1 angeordnet und einem hier zur Vereinfachung nicht näher dargestellten Verbrennungsmotor des Fahrzeugs, in dem das Getriebe 1 eingebaut ist, zugewandt. Innerhalb des ersten Ölbehälters 3 sind auf gleicher Mittelachse 6 hintereinander eine elektrische Antriebsmaschine 7 und ein hier beispielhaft als Drehmomentwandler ausgebildetes Anfahrelement 8 des Getriebes 1 angeordnet. An der Antriebsseite 18 des Getriebes 1 ist der erste Ölbehälter 3 durch einen Deckel 20 nach außen hin öldicht verschlossen. An seiner der Antriebsseite 18 gegenüberliegenden Seite ist der erste Ölbehälter 3 durch eine Trennwand 21 verschlossen.
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Der zweite Ölbehälter 4 ist in von der Antriebsseite 18 aus längs in Richtung Abtriebsseite 19 des Getriebes 1 gesehen hinter dem ersten Ölbehälter 3 angeordnet. Die Trennwand 21 trennt die beiden Ölbehälter 3, 4 voneinander ab. Der zweite Ölbehälter 4 bildet zusammen mit seinen innenliegenden Bauteilen eine Art Hauptmodul des Getriebes 1. Entsprechend ist innerhalb des zweiten Ölbehälters 4 eine hier zur Vereinfachung nicht näher dargestellte Gangwechselvorrichtung des Getriebes 1 angeordnet. Eine Getriebeeingangswelle dieser Gangwechselvorrichtung ist verdrehfest mit der Ausgangsseite des Anfahrelements 8 verbunden.
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Eingangsseitig ist das Anfahrelement 8 verdrehfest oder verdrehelastisch mit einem Rotor der elektrischen Antriebsmaschine 7 verbunden. Zusätzlich ist die Eingangsseite des Anfahrelements 8 auch mit einer hier nicht näher dargestellten Kurbelwelle des (ebenfalls nicht dargestellten) Verbrennungsmotors des Fahrzeugs vorzugsweise verdrehelastisch verbunden. Somit ist die Getriebeeingangswelle über den Drehmomentwandler sowohl verbrennungsmotorisch als auch elektromotorisch antreibbar.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird sowohl das zum Schmieren und Kühlen diverser beweglicher Bauteile des Getriebes 1 benötigte Öl als auch das zum Betreiben der Gangwechselvorrichtung des Getriebes 1 benötigte Öl beispielhaft von einer einzigen Ölpumpe 10 bereitgestellt. Die hier beispielhaft mechanisch von der Getriebeeingangswelle angetriebene Ölpumpe 10 ist dabei innerhalb des zweiten Ölbehälters 4 angeordnet und versorgt wenigstens ein im zweiten Ölbehälter 4 angeordnetes Bauteil und wenigstens ein im ersten Ölbehälter 3 angeordnetes Bauteil mit dem jeweils benötigten Öl über hierfür vorgesehene Bohrungen der Getriebeeingangswelle.
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Im geodätisch unteren Bereich des zweiten Ölbehälters 4 ist vorzugsweise ein elektrohydraulisches Steuergerät des Getriebes 1 angeordnet, hier zur Vereinfachung aber nicht näher dargestellt. In seinem geodätisch unteren Bereich ist der zweite Ölbehälter 4 über eine hier nicht dargestellte, an das Getriebegehäuse geschraubte Ölwanne nach außen hin öldicht verschlossen. An der Abtriebsseite 19 des Getriebes 1 ist der zweite Ölbehälter 4 entweder durch eine Wand des Getriebegehäuse oder einen an das Getriebegehäuses angeschraubten Deckel nach außen hin öldicht verschlossen.
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Der dritte Ölbehälter 5 ist in Getriebelängsrichtung gesehen seitlich des zweiten Ölbehälters 4 angeordnet und hierbei durch eine Seitenwand 22 des zweiten Ölbehälters 4 vom zweiten Ölbehälter 4 getrennt. Nach außen hin öldicht verschlossen ist der dritte Ölbehälter 5 über einen hier nicht dargestellten Seitendeckel, der an das Getriebegehäuse angeschraubt ist.
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Der dritte Ölbehälter 5 ist zum Zwischenspeichern von überschüssigem Öl ausgebildet, welches bei Verbleib im ersten Ölbehälter 3 zu einem übermäßigen Verschäumen innerhalb des ersten Ölbehälters 3 führen würde. Hierzu ist vorgesehen, dass der erste Ölbehälter 3 geodätisch oberhalb der Mittelachse 6 einen mit einer Ölfangkante 12 versehenen Gehäusedurchbruch 11 aufweist, der in Getriebelängsrichtung gesehen in einem Bereich seitlich neben dem Anfahrelement 8 angeordnet und über eine seitlich im oder am Getriebegehäuse entlang des Getriebegehäuses 2 verlaufende Fluidleitung 13 fluidtechnisch mit dem dritten Ölbehälter 5 verbunden ist. Dabei ist der dritte Ölbehälter 5 seinerseits über eine Ablauföffnung 15 fluidtechnisch mit dem zweiten Ölbehälter 4 verbunden. Ölfangkante 12 und Gehäusedurchbruch 11 funktionieren in Art eines „Ölhobels“, wie beispielsweise aus der eingangs zitierten
EP 3 146 241 B1 bekannt.
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Im Bereich seiner Einmündung in den dritten Ölbehälter 5 ist an der Fluidleitung 13 ein Rückschlagventil 14 vorgesehen, welches ein Rückfließen von Öl aus dem dritten Ölbehälter 5 zurück in den ersten Ölbehälter 3 verhindert. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieses Rückschlagventil 14 als eine in Getriebelängsrichtung verschwenkbare Klappe ausgebildet, welche die Fluidleitung 13 beim Bergabfahren und insbesondere beim Abbremsen des Fahrzeugs verschließt.
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Vorliegend ist die Ablauföffnung 15 temperaturgesteuert, hier beispielhaft mittels einer Bi-Metallblende, die bei einer für den einwandfreien Betrieb des Getriebes 1 benötigten Öltemperatur - beispielsweise vordefiniert auf einen Wert von etwa 95 Grad Celsius - selbsttätig schließt. Alternativ zu der Bi-Metallblende kann beispielsweise ein elektromagnetisch betägigbares Ventil vorgesehen sein, welches von dem elektrohydraulischen Steuergerät des Getriebes 1 beim Erreichen oder Überschreiten der vordefinierten Öltemperatur zum Verschließen der Ablauföffnung 15 angesteuert wird.
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Sodann ist in der Seitenwand, die den dritten Ölbehälter 5 vom zweiten Ölbehälter 4 trennt, geodätisch oberhalb eines im zweiten Ölbehälter 4 maximal zulässigen Ölstandes eine Überlauföffnung 16 vorgesehen, damit ein im dritten Ölbehälter 5 maximal zulässiger Ölstand nicht überschritten wird.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel verfügt der dritte Ölbehälter 5 über einen separaten Entlüfter 17, um den notwendigen Druckausgleich zwischen dem Innenraum des dritten Ölbehälters und dem Außenraum des Getriebes 1 zu gewährleisten. Infolge der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vorhandenen Überlauföffnung 16 wäre aber auch eine Entlüftung des dritten Ölbehälters 5 über den zweiten Ölbehälter 4 und dessen eigenen Entlüfter problemlos möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeuggetriebe
- 3
- erster Ölbehälter des Getriebegehäuses
- 4
- zweiter Ölbehälter des Getriebegehäuses
- 5
- dritter Ölbehälter des Getriebegehäuses
- 6
- Mittelachse
- 7
- elektrische Antriebsmaschine des Getriebes
- 8
- Anfahrelement des Getriebes
- 10
- Ölpumpe des Getriebes
- 11
- Gehäusedurchbruch des ersten Ölbehälters
- 12
- Ölfangkante des Gehäusedurchbruchs
- 13
- Fluidleitung zwischen dem ersten und dritten Ölbehälter
- 14
- Rückschlagventil der Fluidleitung
- 15
- Ablauföffnung des dritten Ölbehälters
- 16
- Überlauföffnung des dritten Ölbehälters
- 17
- Entlüfter des dritten Ölbehälters
- 18
- Antriebsseite des Getriebes
- 19
- Abtriebsseite des Getriebes
- 20
- Deckel des ersten Ölbehälters
- 21
- Trennwand zwischen dem ersten und zweiten Ölbehälter
- 22
- Seitenwand des zweiten Ölbehälters
