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Die Erfindung betrifft ein Getriebegehäuse für ein Kraftfahrzeug, das einen Gehäuseraum umschließt, in dem eine Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug anordenbar oder angeordnet ist, wobei der Gehäuseraum einen Ölraum begrenzt und das Getriebegehäuse einen Verbindungsabschnitt für die Verbindung des Getriebegehäuses mit einem Verbindungsabschnitt einer Antriebseinrichtung aufweist.
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Getriebegehäuse für Kraftfahrzeuge, die einen Ölraum begrenzen, in dem Komponenten einer Getriebevorrichtung des Kraftfahrzeugs, beispielsweise eine schaltbare Getriebeeinrichtung und eine Kupplungseinrichtung, angeordnet sind, sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Solche Getriebegehäuse unterliegen unterschiedlichsten Anforderungen, insbesondere in Fahrsituationen, in denen das Getriebegehäuse beschädigt werden könnte. Beispielsweise soll in einer Unfallsituation das Getriebegehäuse nicht aufreißen, sodass Öl aus dem Ölraum in die Umgebung gelangen könnte. Ferner sind Anforderungen bekannt, nach denen kein Teil des Getriebegehäuses andere Teile beschädigen bzw. aufreißen soll, insbesondere Teile der Fahrgastzelle.
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Ferner ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass der Integrationsgrad in entsprechenden Getriebevorrichtungen stetig zunimmt, d.h. insbesondere, dass durch immer höhere Leistungsdichten auch höhere Anforderungen an das Getriebegehäuse gestellt werden müssen. Beispielsweise werden immer potentere elektrische Maschinen verwendet, die ebenfalls in dem Getriebegehäuse angeordnet werden sollen, sodass eine möglichst vollständige Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bauraums angestrebt wird. Für die Kühlung derartiger elektrischer Maschinen wird zumeist ebenfalls der Ölraum in dem Getriebegehäuse verwendet, sodass der Ölraum letztlich größer dimensioniert werden muss und dadurch die Dichtigkeit des Ölraums auch während einer Unfallsituation eine größere Herausforderung darstellt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein demgegenüber verbessertes Getriebegehäuse anzugeben.
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Die Aufgabe wird durch ein Getriebegehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Wie beschrieben, betrifft die Erfindung ein Getriebegehäuse für ein Kraftfahrzeug, das einen Gehäuseraum umschließt. In dem Gehäuseraum kann eine Getriebevorrichtung für das Kraftfahrzeug angeordnet werden bzw. angeordnet sein, derart, dass der Gehäuseraum einen Ölraum begrenzt. Beispielsweise kann die Getriebevorrichtung somit eine schaltbar Getriebeeinrichtung, eine Kupplungseinrichtung, eine elektrische Maschine oder beliebige weitere Baugruppen der Getriebevorrichtung umschließen. Das Getriebegehäuse weist ferner einen Verbindungsabschnitt auf, über den die Verbindung zwischen dem Getriebegehäuse und einer Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs hergestellt werden kann. Mit anderen Worten weist die Antriebseinrichtung, beispielsweise ein Verbrennungsmotor, und das Getriebegehäuse, jeweils einen Verbindungsabschnitt auf, mit dem diese miteinander direkt oder indirekt verbunden werden können.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass in dem Verbindungsabschnitt des Getriebegehäuses eine Versteifungseinrichtung angeordnet oder ausgebildet ist, die eine Steifigkeitserhöhung des Getriebegehäuses in Axialrichtung zwischen einer Verbindungsfläche des Verbindungsabschnitts und einer den Gehäuseraum begrenzenden Gehäusewandung bewirkt. Mit anderen Worten weist der Verbindungsabschnitt eine Versteifungseinrichtung auf, die die Steifigkeit des Getriebegehäuses in diesem Abschnitt erhöht. In diesem Zusammenhang kann auch von einem „Steifigkeitssprung“ gesprochen werden, da die Steifigkeit im Bereich der Versteifungseinrichtung möglichst stark zunimmt. Dadurch wird erreicht, dass insbesondere der Bereich in Axialrichtung vor der Versteifungseinrichtung, d.h., auf der der Antriebseinrichtung zugewandten Seite des Verbindungsabschnitts des Getriebegehäuses eine niedrigere Steifigkeit aufweist als die Versteifungseinrichtung selbst.
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Die Versteifungseinrichtung wird dabei zwischen dem Gehäuseraum und der Verbindungsfläche angeordnet, mit dem das Getriebegehäuse direkt oder indirekt mit dem Verbindungsabschnitt der Antriebseinrichtung verbunden werden kann. Somit befindet sich die Versteifungseinrichtung vor der Gehäusewandung, die den Gehäuseraum begrenzt. Insbesondere ist die Versteifungseinrichtung somit in Axialrichtung vor dem Ölraum angeordnet. Vorteilhafterweise ist es daher möglich, eine Beschädigung des Ölraums mit der Versteifungseinrichtung abzufangen bzw. abzuleiten. Tritt bei einer Unfallsituation ein Riss in dem Verbindungsabschnitt auf, beispielsweise in dem Verbindungsabschnitt der Antriebseinrichtung, der sich durch den Verbindungsabschnitt des Getriebegehäuses fortsetzt, wird durch die Versteifungseinrichtung vorteilhafterweise erreicht, dass sich besagter Riss nicht in Axialrichtung über die Versteifungseinrichtung hinaus fortsetzen kann. Vielmehr wird aufgrund der vergleichsweise starken Erhöhung der Steifigkeit im Bereich der Versteifungseinrichtung der Riss „gelenkt“, sodass dieser die Versteifungseinrichtung nicht passieren kann.
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Das bedeutet insbesondere, dass der Riss sich entlang der Versteifungseinrichtung ausbilden kann und somit der Gehäuseraum unbeschädigt bleibt und daher kein Öl aus dem Ölraum austreten kann. Der in Axialrichtung bzw. abschnittsweise in Axialrichtung verlaufende Riss wird dabei insbesondere durch die Versteifungseinrichtung in Umfangsrichtung umgelenkt, sodass zwar der Verbindungsabschnitt des Getriebegehäuses reißen kann, eine Fortsetzung des Risses über die Versteifungseinrichtung hinaus jedoch verhindert wird. Letztlich wird durch die Versteifungseinrichtung somit eine Vorzugsrichtung für die Rissbildung vorgegeben bzw. wird ein auftretender Riss durch die Versteifungseinrichtung gelenkt. Die Versteifungseinrichtung kann somit auch derart verstanden werden, dass diese eine „Sollbruchstelle“ bzw. „Sollrissstelle“ für eine solche Unfallsituation vorgibt. Die Sollbruchstelle kann, in Axialrichtung betrachtet, gezielt den Bereich des Verbindungsabschnitts vor der Versteifungseinrichtung bereitstellen, um definiert abzureißen, anstatt zuzulassen, dass sich der Riss in Axialrichtung fortsetzt und somit den Gehäuseraum öffnet und einen Austritt von Öl in die Umgebung bewirkt. Die Versteifungseinrichtung hält einen solchen Riss auf und lenkt diesen gegebenenfalls in Umfangsrichtung um, sodass der Gehäuseraum intakt bleibt.
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Nach einer Ausgestaltung des Getriebegehäuses kann vorgesehen sein, dass die Versteifungseinrichtung eine in Umfangsrichtung, insbesondere endlos, umlaufende Versteifungsrippe aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Steifigkeit des Getriebegehäuses im Bereich der Versteifungsrippe gegenüber dem Bereich des Verbindungsabschnitts zwischen Verbindungsfläche und Versteifungsrippe zu erhöhen.
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Wie beschrieben, ist Versteifungseinrichtung dazu ausgebildet, in dem Verbindungsabschnitt, insbesondere in Axialrichtung vor der Gehäusewandung, die den Gehäuseraum begrenzt, die Steifigkeit so zu erhöhen, dass ein Riss in diesem Bereich nicht auftritt bzw. die Versteifungseinrichtung nicht passieren kann. Durch die ringförmig umlaufende Versteifungsrippe, beispielsweise Ringrippe, wird das Getriebegehäuse in diesem Bereich versteift, sodass der Verbindungsabschnitt in Axialrichtung betrachtet vor der Versteifungsrippe weniger steif ausgebildet ist. Dies bewirkt, dass sich ein von der Verbindungsfläche aus ausbreitender Riss nicht in Axialrichtung über die Versteifungsrippe erstrecken kann, sondern „an dieser entlang“ geführt wird. Die ringförmige Versteifungsrippe führt somit dazu, dass ein auftretender Riss definiert geführt wird und sich in Axialrichtung nicht weiter erstrecken kann. Die Versteifungsrippe kann somit auch als umlaufende Ringrippe bezeichnet bzw. ausgeführt werden. Die Versteifungsrippe kann insbesondere Wellenform aufweisen, derart, dass diese in Radialrichtung verschiedene Abmessungen von einem Zentrum bzw. einer Zentralachse des Getriebegehäuses aufweist. Insbesondere kann die Versteifungseinrichtung ihre radiale Ausdehnung in Umfangsrichtung variieren. Hierbei können insbesondere Freigänge für Werkzeuge bereitgestellt werden, die zur Anbindung des Getriebegehäuses an eine Antriebseinrichtung dienen.
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Die Versteifungsrippe soll insbesondere bewirken, dass anstelle eines Risses, der sich in Axialrichtung durch das Getriebegehäuse erstreckt, ein Segment in Axialrichtung vor der Versteifungsrippe ausgerissen wird und zusammen mit der Antriebseinrichtung von dem Getriebegehäuse abgerissen wird. Dabei bleibt der Gehäuseraum, insbesondere der Ölraum intakt und geschlossen, da sich die Antriebseinrichtung zusammen mit dem Segment von dem restlichen Verbindungsabschnitt des Getriebegehäuses lösen kann.
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Das Getriebegehäuse kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass wenigstens ein Leitelement vorgesehen ist, das dazu ausgebildet ist, eine an das Getriebegehäuse angrenzende Fläche, insbesondere eine Fläche eines Fahrzeugtunnels, bei einer Relativbewegung des Getriebegehäuses zu dem Kraftfahrzeug zu leiten. Das Leitelement bewirkt somit, dass bei einer Relativbewegung zwischen Getriebegehäuse und angrenzender Fläche, beispielsweise Innenfläche eines Fahrzeugtunnels, die angrenzende Fläche nicht aufgerissen wird, beispielsweise der Fahrzeugtunnel nicht geöffnet wird, sondern ein definiertes Gleiten des Getriebegehäuses an der Fläche, beispielsweise an dem Fahrzeugtunnel, durchgeführt wird. Das Leitelement kann beispielsweise in Form von „Abgleitrippen“ ausgeführt sein. Wird das Getriebegehäuse somit relativ zu dem Fahrzeugtunnel bewegt, gleiten die beschriebenen „Abgleitrippen“ über die Innenfläche des Fahrzeugtunnels. Dabei kann das Blech des Fahrzeugtunnels gedehnt werden, ein Aufreißen des Fahrzeugtunnels wird jedoch verhindert.
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Die Abgleitrippen überdecken dabei bevorzugt Kanten des Getriebegehäuses, sodass diese nicht in dem Fahrzeugtunnel einhaken und zum Aufreißen des Fahrzeugtunnels führen können. Ferner kann wenigstens ein Leitelement auf einem Deckel des Getriebegehäuses vorgesehen sein, des Leistungsanschlüsse der elektrischen Maschine abdeckt. Auf besagtem Deckel kann auch eine Rampe ausgeführt sein, die die Leistungselektronik abdeckt. Wird das Getriebegehäuse in einer Unfallsituation somit relativ zu dem Fahrzeugtunnel bewegt, beispielsweise bei einer entsprechenden Krafteinwirkung auf die Antriebseinrichtung, die mit dem Getriebegehäuse gekoppelt ist, wird sichergestellt, dass der Fahrzeugtunnel nicht aufgerissen wird.
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Das Getriebegehäuse kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass wenigstens ein Befestigungsbutzen, insbesondere alle Befestigungsbutzen in dem Verbindungsabschnitt, sich von der Verbindungsfläche bis zu einem Endpunkt erstrecken, wobei der Endpunkt zwischen der Verbindungsfläche und der Versteifungseinrichtung in Axialrichtung angeordnet ist. Gegenüber herkömmlichen Befestigungsbutzen können die nach dieser Ausgestaltung vorgesehenen Befestigungsbutzen auch als gekürzt bezeichnet werden. Dies bewirkt ferner, dass in dem Verbindungsabschnitt in Axialrichtung vor der Versteifungseinrichtung eine weitere Reduzierung der Steifigkeit erreicht wird.
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Dadurch bildet sich insbesondere hinter dem wenigstens einen Befestigungsbutzen, d.h. in Axialrichtung zwischen dem Befestigungsbutzen und der Versteifungseinrichtung ein Bereich mit niedriger Steifigkeit. In Bezug auf den Verbindungsabschnitt kann dieser Bereich auch als Bereich verstanden werden, in dem die Steifigkeit des Getriebegehäuses am niedrigsten ist. Folglich reißt der Verbindungsabschnitt bevorzugt zwischen den Befestigungsbutzen und der Versteifungseinrichtung, sodass, wie zuvor beschrieben, angestrebt wird, ein Segment aus dem Verbindungsabschnitt zusammen mit der Verbindungsfläche, an dem die Antriebseinrichtung angebunden ist, auszureißen und somit das Getriebegehäuse in Axialrichtung intakt zu lassen. Hierbei markiert die Versteifungseinrichtung letztlich den Bereich, ab dem keine Risse in Axialrichtung auftreten können.
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Die Versteifungseinrichtung kann ferner wenigstens ein Stützelement, insbesondere eine sich in Axialrichtung erstreckende Stützrippe, aufweisen. Das Stützelement ist dafür vorgesehen, die Versteifungseinrichtung in Axialrichtung an dem Getriebegehäuse abzustützen. Beispielsweise ist das Stützelement als eine sich auf der Außenfläche des Getriebegehäuses abstützende Stützrippe ausgebildet. Dies bewirkt, dass bei einem auftretenden Riss bzw. allgemein einer auftretenden Beschädigung in einer Unfallsituation die Versteifungseinrichtung in Axialrichtung abgestützt werden kann und somit die Steifigkeit in dem Verbindungsabschnitt durch die Versteifungseinrichtung weiter verbessert wird. Hierfür können mehrere Stützelemente in Umfangsrichtung verteilt vorgesehen sein.
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Das Stützelement verhindert insbesondere ein Abknicken oder Einreißen der Versteifungseinrichtung. Insbesondere in Unfallsituationen, bei denen es zu einer Verdrehung des Getriebegehäuses kommt, beispielsweise einem versetzten Frontalaufprall, kann eine Verdrehung des Getriebegehäuses zu der Antriebseinrichtung durch das Stützelement verbessert kompensiert werden. Dabei kann insbesondere eine Seite der Antriebseinrichtung verstärkt belastet werden, sodass letztlich auf einer Seite des Getriebegehäuses eine Zugbelastung und auf der anderen Seite eine Druckbelastung auftritt. Durch die Versteifungseinrichtung wird hierbei begünstigt, dass ein sogenanntes „Scharnier“ ausbricht. Durch das Ausbrechen eines flächigen Bereiches wird insbesondere verhindert, dass sich mehrere kleinere Einzelrisse ausbilden, die von der Versteifungseinrichtung aufgenommen werden müssten.
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In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Bereich des Getriebegehäuses gezielt mechanisch geschwächt ist. Der entsprechende Bereich des Getriebegehäuses kann sonach mechanisch bearbeitet werden, beispielsweise angefräst werden. Demnach können gezielt vergleichsweise kleine mechanische Schwächungen eingebracht werden. Zum Beispiel können auf der Innenseite des Getriebegehäuses, das auch als Kupplungsglocke bezeichnet werden kann, Sollbruchstellen bzw. Kerben eingebracht werden, die in einer Unfallsituation das Schädigungsbild definieren. Zum Beispiel können derartige mechanische Schwächungen gezielt eingebracht werden, um zu verhindern, dass der Gehäuseraum, der den Ölraum begrenzt, beschädigt wird. Stattdessen wird ein Bereich derart geschwächt, insbesondere in Axialrichtung vor der Versteifungseinrichtung, dass dieser zuvor abreißt bevor der Gehäuseraum Schaden nimmt. Letztlich kann dies als mechanische Sicherung verstanden werden, die sicherstellt, dass das Getriebegehäuse in einem bevorzugten Bereich zerstört wird und stattdessen der Gehäuseraum intakt bleibt.
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Das Getriebegehäuse kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass die Anzahl der Befestigungspunkte in Abhängigkeit von der Steifigkeit festgelegt ist. Verglichen mit üblichen Getriebegehäuse kann somit insbesondere die Anzahl der Befestigungspunkte erhöht werden. Das trägt vorteilhafterweise dazu bei, dass, insbesondere lokal, Spannungen reduziert werden können. Die Anzahl der Befestigungspunkte kann somit in Abhängigkeit von der zu erreichenden Steifigkeit in diesem Bereich gewählt werden. Die Befestigungspunkte bezeichnen dabei insbesondere die Befestigung des Getriebegehäuses an der Verbindungsfläche, also an dem Verbindungsabschnitt der Antriebseinrichtung.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung des Getriebegehäuses kann vorgesehen sein, dass eine Dichtebene in Axialrichtung auf der der Versteifungseinrichtung abgewandten Seite der Begrenzungswand des Ölraums angeordnet ist. Die Dichtebene kann somit verglichen mit herkömmlichen Lösungen „nach hinten“ verschoben werden.
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Das bedeutet, dass die Dichtebene von der Verbindungsfläche, an der der Verbindungsabschnitt mit der Antriebseinrichtung verbunden wird, weg verlagert wird. Hierbei wird insbesondere sichergestellt, dass eine in Axialrichtung in diesem Bereich angeordnete elektrische Maschine in Form einer Mantelkühlung gekühlt werden kann. Somit wird der Kompromiss eingegangen, dass der Ölraum möglichst in Axialrichtung nahe an der Antriebseinrichtung angeordnet bleiben muss, um die entsprechende Kühlwirkung zu erzeugen. Hierbei wird die Dichtungseinrichtung bzw. das Dichtelement bzw. die Dichtebene letztlich in Axialrichtung auf eine Position hinter der Begrenzungswand des Ölraums verlagert, zum Beispiel hinter einen Statorträger. Bezogen auf eine Gehäusewandung des Getriebegehäuses kann die Dichtebene somit auf der Seite des Ölraums liegen.
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Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend ein zuvor beschriebenes Getriebegehäuse. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Auslegung einer Versteifungseinrichtung für ein zuvor beschriebenes Getriebegehäuse für ein Kraftfahrzeug. Das Verfahren umfasst insbesondere die Schritte:
- - Bereitstellen eines das Getriebegehäuse beschreibenden Gehäusedatensatzes
- - Bereitstellen eines wenigstens eine Umgebungsstruktur beschreibenden Umgebungsdatensatzes und eines eine Antriebseinrichtung beschreibenden Antriebsdatensatzes
- - Berechnung eines Belastungsverlaufs basierend auf einem Untergruppendatensatz, der eine Untergruppe beschreibt, die die Umgebungsstruktur und die Antriebseinrichtung und das Getriebegehäuse umfasst.
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Demnach ist vorgesehen, dass für das Auslegen der Versteifungseinrichtung nicht ein Datensatz verwendet wird, der das gesamte Kraftfahrzeug beschreibt, sondern es werden Untermodelle erzeugt und das Verhalten in Bezug auf das Untermodell betrachtet. Dies erlaubt insbesondere eine Verkürzung der Rechenzeit bzw. eine gleichzeitige Erhöhung des Detailgrads in dem die Auslegung durchgeführt werden kann. Hierzu wird ein Gehäusedatensatz bereitgestellt, der das Getriebegehäuse, insbesondere mit allen darin umschlossenen Einrichtungen beschreibt. Ferner wird ein Umgebungsdatensatz bereitgestellt, der die Umgebungsstruktur beschreibt, welche Umgebungsstruktur das Getriebegehäuse in einem verbauten Zustand umgibt. Zusätzlich wird ein Antriebsdatensatzes bereitgestellt, der das Verhalten einer Antriebseinrichtung beschreibt.
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Letztlich können somit die Datensätze darauf beschränkt werden, wie das Getriebegehäuse in dem Kraftfahrzeug angeordnet ist bzw. von welchen Strukturen das Getriebegehäuse, insbesondere unmittelbar, umgeben ist. Dadurch lässt sich die Struktur des Kraftfahrzeugs auf diejenigen Komponenten beschränken, die unmittelbaren Einfluss auf das Getriebegehäuse besitzen, insbesondere bei einer Unfallsituation mit dem Getriebegehäuse in Kontakt kommen können und umgekehrt. Hierbei kann dem Antriebsdatensatz ferner die Belastung bzw. die konkrete Bewegung des Unfallverlaufs aufgeprägt werden. Zum Beispiel kann hierbei definiert werden, wie die Antriebseinrichtung in der Unfallsituation beaufschlagt wird und wie die entsprechende Bewegung verläuft, die die Antriebseinrichtung dabei an das Getriebegehäuse weitergibt.
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Anschließend kann ein Belastungsverlauf berechnet werden, insbesondere basierend auf einem Untergruppendatensatz. Der Untergruppendatensatz beschreibt dabei eine Untergruppe, die die Umgebungsstruktur und die Antriebseinrichtung und das Getriebegehäuse umfasst. Letztlich wird somit der Datensatz nicht auf das gesamte Kraftfahrzeug bezogen, da dieser Datensatz zusätzliche Daten enthält, der für den Belastungsverlauf im Bereich des Getriebegehäuses irrelevant ist. Stattdessen können sämtliche Komponenten, die bei einer Unfallsituation im Bereich des Getriebegehäuses beitragen, detaillierter betrachtet werden und zeitgleich kann die Rechenzeit bzw. erforderliche Rechenleistung bei einer Simulation reduziert werden.
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Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf das Getriebegehäuse beschrieben wurden, sind vollständig auf das Kraftfahrzeug und das Verfahren übertragbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 ein Getriebegehäuse für ein Kraftfahrzeug in einer ersten Darstellung;
- 2 das Getriebegehäuse von 1 in einer zweiten Darstellung;
- 3 das Getriebegehäuse von 1, 2 in einer dritten Darstellung;
- 4 ein Detail des Getriebegehäuses von 1-3; und
- 5 eine Untergruppe eines Kraftfahrzeugs mit einem Getriebegehäuse nach 1-4.
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1 zeigt ein Getriebegehäuse 1 für ein nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug. Das Getriebegehäuse 1 umschließt einen Gehäuseraum 2, in dem eine Getriebevorrichtung für das Kraftfahrzeug angeordnet werden kann. Der Gehäuseraum 2 kann einen Ölraum begrenzen bzw. definieren. Das Getriebegehäuse 1 weist ferner einen Verbindungsabschnitt 3 auf, wobei das Getriebegehäuse 1 über den Verbindungsabschnitt 3 mit einem Verbindungsabschnitt einer Antriebseinrichtung 4 verbunden werden kann.
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In dem Verbindungsabschnitt 3 weist das Getriebegehäuse 1 mehrere Butzen 5 auf, mittels denen das Getriebegehäuse 1 an einem Verbindungsabschnitt der Antriebseinrichtung 4 befestigt werden kann. Das Getriebegehäuse 1 weist daneben eine Versteifungseinrichtung 6 auf, die die Steifigkeit in dem Verbindungsabschnitt 3 erhöht. Insbesondere ist die Versteifungseinrichtung 6 zwischen einer Verbindungsfläche 7 und einer Gehäusewandung 8 angeordnet, welche Gehäusewandung 8 den Gehäuseraum 2 in Axialrichtung begrenzt. Mit anderen Worten ist die Steifigkeit in Axialrichtung in Bezug auf eine Drehachse 9 (vgl. 2) durch die Versteifungseinrichtung 6 erhöht. Insbesondere der Bereich des Verbindungsabschnitts 3 zwischen der Verbindungsfläche 7, der in Axialrichtung der Antriebseinrichtung 4 zugewandt ist und in Axialrichtung vor der Versteifungseinrichtung 6 angeordnet ist, weist eine niedrigere Steifigkeit auf als die Versteifungseinrichtung 6.
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Dadurch wird erreicht, dass bei einer Unfallsituation, bei der eine Kraft auf die Antriebseinrichtung 4 bewirkt wird, insbesondere bei einem versetzten Frontalaufprall, ein Aufriss bzw. Abriss des Getriebegehäuses 1 in Axialrichtung vor der Versteifungseinrichtung 6 verläuft. Mit anderen Worten wird ein Riss, der sich in Axialrichtung in Richtung des Gehäuseraums 2 erstreckt, nicht bis in den Gehäuseraum 2 vordringen, sondern von der Versteifungseinrichtung 6 aufgehalten. Die Versteifungseinrichtung 6 ist hierbei beispielsweise als ringförmige Rippe bzw. Ringrippe ausgeführt. Dadurch ist die Versteifungseinrichtung 6 insbesondere in der Lage, einen, insbesondere in Axialrichtung verlaufenden, Riss, in Umfangsrichtung zu leiten, sodass letztlich ein Segment des Verbindungsabschnitts 3 zusammen mit der Antriebseinrichtung 4 ausreißen kann, der Gehäuseraum 2 jedoch intakt bleibt und nicht aufreißt. Dadurch wird verhindert, dass Öl aus dem Ölraum, der von dem Gehäuseraum 2 begrenzt wird, austreten kann.
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Die Versteifungseinrichtung 6 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Wellenform auf und ermöglicht somit Freigänge für ein Werkzeug, das mit den Butzen 5 interagieren soll, insbesondere das Getriebegehäuse 1 mit der Antriebseinrichtung 4 verbinden soll. Die Versteifungseinrichtung 6 ist über mehrere Stützelemente 10 an dem Getriebegehäuse 1 abgestützt, insbesondere in Axialrichtung abgestützt. Dadurch wird erreicht, dass eine auftretende Beschädigung nicht zu einem Abknicken bzw. Durchreißen der Versteifungseinrichtung 6 führt, sondern diese in Axialrichtung durch die Stützelemente 10 abgestützt werden kann.
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Zudem sind bei dem in 1 gezeigten Getriebegehäuse 1 Leitelemente 11 gezeigt, die letztlich eine Führung bzw. geleitete Bewegung des Getriebegehäuses 1 relativ zu einer das Getriebegehäuse 1 umgebenden Struktur des Kraftfahrzeugs, zum Beispiel ein Fahrzeugtunnel 12, wie in 5 gezeigt, ermöglichen. Die Leitelemente 11 ermöglichen insbesondere, dass das Getriebegehäuse 1 relativ zu dem Fahrzeugtunnel 12 bewegt werden kann, sodass der Fahrzeugtunnel 12 an den Leitelementen 11 entlang gleiten kann. Die Leitelemente 11 bewirken daher maximal eine Dehnung des Fahrzeugtunnels 12 aber verhindern, dass eine Kante des Getriebegehäuses 1 in dem Fahrzeugtunnel 12 einhaken und diesen aufreißen kann.
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In 2 ist eine Darstellung in Axialrichtung gezeigt, bei der das Getriebegehäuse 1 von der Seite der Antriebseinrichtung 4 gezeigt ist. Bei der Auslegung des Getriebegehäuses 1 kann unter anderem die Anzahl bzw. die Anordnung oder die Verteilung der Butzen 5 berücksichtigt werden, sodass insbesondere lokale Spannungen reduziert werden können. Dadurch lässt sich ferner der Rissverlauf verbessert kontrollieren bzw. festlegen. Zum Beispiel kann durch die Auswahl und die Anordnung der Butzen 5 im Bereich der Anbindung an die Antriebseinrichtung 4 eine definierte Steifigkeit erreicht werden, sodass der Bereich des Verbindungsabschnitts 3 zwischen den Butzen 5 und der Versteifungseinrichtung 6 eine gegenüber der Steifigkeit der Versteifungseinrichtung 6 und den Butzen 5 deutlich geringere Steifigkeit aufweist. Das bedeutet insbesondere, dass das Getriebegehäuse 1 in dem Bereich abreißt, der zwischen den Butzen 5 und der Versteifungseinrichtung 6 liegt, sodass gezielt Segmente bzw. „Scharniere“ zusammen mit der Antriebseinrichtung 4 aus dem Getriebegehäuse 1 ausgerissen werden können, der Gehäuseraum 2 jedoch intakt bleibt, d.h., dass jedwede Risse die Versteifungseinrichtung 6 in Axialrichtung nicht passieren können, sondern letztlich in Umfangsrichtung an dieser entlanggeführt werden können.
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2 zeigt ferner, dass mechanische Schwächungen 13, insbesondere die Innenseite des Getriebegehäuses 1 eingebracht werden können. Dies erlaubt ferner, dass ein auftretender Riss einen zuvor festgelegten Pfad nehmen wird, sodass das Beschädigungsverhalten des Getriebegehäuses 1 letztlich im Voraus bestimmt werden kann. Dies ermöglichz, dass eine Sollbruchstelle vorgegeben wird, an der das Getriebegehäuse 1 aufreißen bzw. mit der Antriebseinrichtung 4 abreißen wird, sodass effizient verhindert werden kann, dass sich ein Riss anderweitig ausbildet und das Getriebegehäuse 1, insbesondere den Gehäuseraum 2 schädigen kann.
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4 zeigt einen Schnitt IV-IV, wie dieser in 2 dargestellt ist. 4 verdeutlicht, dass eine Dichtungseinrichtung 14, insbesondere eine Dichtebene bzw. ein Dichtelement, in der der Gehäuseraum 2 des Getriebegehäuses 1 gegenüber der Umgebung abgedichtet ist, in Axialrichtung hinter einer Gehäusewandung 8 des Getriebegehäuses 1 angeordnet ist. Mit anderen Worten befindet sich die Dichtungseinrichtung 14 auf der Seite der Gehäusewandung 8, die dem Verbindungsabschnitt 3 abgewandt ist und somit auf der Seite des Gehäuseraum 2.
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Dadurch wird insbesondere erreicht, dass bei einer auftretenden Beschädigung, insbesondere einem Abriss des Verbindungsabschnitts 3 die Dichtungseinrichtung 14 nicht beschädigt bzw. mit abgerissen wird. Hierbei wird ferner ein Kompromiss gefunden, der die Größe des Ölraums in dem Gehäuseraum 2 möglichst vollständig ausnutzt bzw. zulässt, die Dichtungseinrichtung 14 jedoch möglichst weit von dem Bereich niedrigerer Steifigkeit bzw. möglichst weit von der Versteifungseinrichtung 6 zulässt. Daher kann insbesondere eine elektrische Maschine, die sich im Gehäuseraum 2 an der Gehäusewandung 8 befindet, insbesondere in Form einer Mantelkühlung gekühlt werden. Die Gehäusewandung 8 kann insbesondere zumindest teilweise durch einen Statorträger gebildet sein.
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5 zeigt das Getriebegehäuse 1 in einem beispielhaften verbauten Zustand zwischen einer Antriebseinrichtung 4 und einem Fahrzeugtunnel 12. Weitere Bestandteile des Kraftfahrzeugs sind hierbei ausgeblendet. 5 verdeutlicht ferner ein Verfahren zur Auslegung einer Versteifungseinrichtung 6 für ein zuvor beschriebenes Getriebegehäuse 1. Hierbei wird ein Gehäusedatensatzes bereitgestellt, der das Getriebegehäuse 1 beschreibt. Ferner werden, insbesondere von einem Hersteller des Kraftfahrzeugs, ein Umgebungsdatensatz und ein Antriebsdatensatz bereitgestellt. Der Umgebungsdatensatz beschreibt die Umgebung des Getriebegehäuses 1, zum Beispiel den Fahrzeugtunnel 12 und der Antriebsdatensatz beschreibt die Antriebseinrichtung 4. Auf die Datensätze, insbesondere den Umgebungsdatensatz und den Antriebsdatensatz sind weitere Daten aufgeprägt, die die Unfallsituation beschreiben. Zum Beispiel kann bereitgestellt werden, wie, d.h. aus welcher Richtung und mit welcher Kraft, die Antriebseinrichtung 4 beaufschlagt wird. Da das Getriebegehäuse 1 mit der Antriebseinrichtung 4 gekoppelt ist, wird diese Bewegung bei der Unfallsituation auf das Getriebegehäuse 1 übertragen.
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Letztlich ist es somit möglich, den Belastungsverlauf während der Unfallsituation basierend auf einem Untergruppendatensatz zu berechnen. Der Untergruppendatensatz beschreibt dabei das Verhalten der Untergruppe, die sich zumindest aus dem Getriebegehäuse 1, der Antriebseinrichtung 4 und dem Fahrzeugtunnel 12 zusammensetzt. Das Verfahren ermöglicht somit insbesondere basierend auf dem Submodell bzw. der Untergruppe, eine detailliertere Betrachtung der einzelnen Bauteile bei vergleichsweise kurzer Rechenzeit bzw. geringem Rechenaufwand. Verglichen mit einer Betrachtung in einem Gesamtfahrzeugmodell, entfallen in der Untergruppe, die in 5 dargestellt ist, eine Vielzahl an Bauteilen und Baugruppen, die für das Verhalten der Untergruppe in der Unfallsituation nicht relevant sind.
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Die Untergruppe, wie in 5 gezeigt, stellt somit den verbauten Zustand des Getriebegehäuses 1 in dem Kraftfahrzeug dar, verzichtet jedoch auf Komponenten des Kraftfahrzeugs, die für die Berechnung des Belastungsverlaufs für das Getriebegehäuse 1 in der Unfallsituation nicht erforderlich sind. Somit kann der Belastungsverlauf berechnet werden, indem der Antriebseinrichtung 4 das Bewegungsprofil aus der Gesamtberechnung bezogen auf das Kraftfahrzeug aufgegeben werden kann. Für die Untergruppe bzw. das Submodell kann somit in der Berechnung bzw. Simulation eine vergleichsweise feinere Vernetzung der Komponenten gewählt werden, sodass ein Beschädigungsverlauf, zum Beispiel ein Rissverlauf, deutlich detaillierter berechnet werden kann als dies bei einer Betrachtung des Gesamtfahrzeugs möglich wäre. Dadurch ergibt sich eine erhöhte Aussagekraft bezogen auf das Submodell.
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Die in den einzelnen Ausführungsbeispielen gezeigten Vorteile, Einzelheiten und Merkmale sind beliebig miteinander kombinierbar, untereinander austauschbar und aufeinander übertragbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebegehäuse
- 2
- Gehäuseraum
- 3
- Verbindungsabschnitt
- 4
- Antriebseinrichtung
- 5
- Butzen
- 6
- Versteifungseinrichtung
- 7
- Verbindungsfläche
- 8
- Gehäusewandung
- 9
- Zentralachse
- 10
- Stützelement
- 11
- Leitelement
- 12
- Fahrzeugtunnel
- 13
- Schwächung
- 14
- Dichtungseinrichtung
