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Die Erfindung betrifft ein Automatikgetriebe für ein Kraftfahrzeug.
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Es sind Automatikgetriebe bekannt, bei denen ein hydrodynamischer Wandler mit antriebsseitig direkt angebundenem Rotor eines elektrischen Motors in einem öldurchströmten Hybridraum verbaut ist, der über eine halbschalige Wandler-Ölleitschale im unteren Bereich des Automatikgetriebes von einem Ölsumpfbereich getrennt ist. Eine Außenhülle des hydrodynamischen Wandlers und der Rotor des elektrischen Motors drehen sich direkt in Öl des Getriebes und schleudern das in den Hybridraum zufließende Öl über einen oben offenen Bereich der halbschaligen Ölleitschale in Richtung einer Zentrierplatte der Zwischenplatte zur Ölversorgung ab, von wo aus das Öl dann innerhalb eines Zwischenraums zwischen der Ölleitschale und der Zwischenplatte durch Schwerkraft nach unten in den Ölsumpf zurückfließen kann. Ein Ölpegel innerhalb des Hybridraums kann hierbei je nach Öleinfüllmengentoleranz, Fahrzustand (Beschleunigung bzw. Verzögerung, Hangneigungen), Ölsumpftemperatur und Volumenausdehnung durch Luftmengenanteil im Öl mehr oder weniger weit hoch in diesen Zwischenraum ansteigen. Steigt die Ölsumpftemperatur, dehnt sich das Öl durch Volumenausdehnung aus und der Ölpegel steigt weiter an in Richtung einer Getriebemittelachse und gegebenenfalls sogar darüber hinaus.
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Aus der
DE 10 2020 203 948 A1 ist ein Getriebe zum Betrieb mit Öl mit einem Zentralteilraum bekannt, in dem sich bewegliche Getriebeteile befinden und in den Öl abgeben werden kann. Das Getriebe umfasst einen Aufnahmeraum, in dem sich dieses Öl als Ölsumpf sammeln kann, und einen Ausgleichsraum, der aus dem Aufnahmeraum ausweichendes überschüssiges Öl aufnehmen kann, wobei der Ausgleichsraum dabei mit dem Aufnahmeraum permanent für das Öl durchgängig verbunden ist, und wobei diese Verbindung so angeordnet ist, dass überschüssiges Öl aus dem Ausgleichsraum selbständig zurück in den Aufnahmeraum fließen kann.
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Es besteht das Bedürfnis, den Ölpegelausgleichsraum (auch Ölbunker genannt) gesteuert über einen ansteigenden oder sinkenden Ölpegel zu befüllen und zu entleeren. Bei Dynamikfahrten (Wiederbeschleunigen nach Vollbremsung und Kurvenfahrten, insbesondere nach rechts) kann ein ungewolltes Volllaufen des Ölpegelausgleichsraums auftreten, wobei eine typischerweise im Bodenbereich der Ölwanne angeordnete Ölansaugstelle nicht länger mit Öl bedeckt ist, sodass eine Ölpumpe des Automatikgetriebes eventuell Luft ansaugt. Das ungewollte Volllaufen erfolgt unter anderem über einen Wandlerablauf eines Ölhobels. Das vom hydrodynamischen Wandler über den Ölhobel ausgeworfene Öl fließt dabei aus dem Wandlerablauf und anschließend über eine Oberfläche der Zwischenplatte der Ölversorgung bis zu typischerweise zwei Bunkeröffnungen, die mit dem Ölpegelausgleichsraum verbunden sind. Die Geschwindigkeit ist hierbei abhängig vom Systemdruck, was Rückschlüsse auf die Kühlölmenge des Stators der elektrischen Maschine zulässt. Insbesondere füllt sich der Ölbunker stark bei Kurvenfahrten nach rechts, wobei die dabei auftretende Fliehkraft bewirkt, dass der Ölpegel zur Kurvenaußenseite hin verlagert wird. Über die zwei sich dort befindlichen Ölbunkeröffnungen wird der Ölpegelausgleichsraum befüllt.
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Um zu verhindern, dass auf der Oberfläche der Zwischenplatte (Ölversorgung) herunterfließendes Öl in die Ölbunkeröffnungen fließt, können nach Stand der Technik im Sinne einer Abschottung Buchsen in die Zwischenplatte eingesetzt werden. Diese Buchsen werden in diesem Zusammenhang auch als Röhrchen bezeichnet. Das Öl umspült die Buchse und gelangt nicht in die Ölbunkeröffnungen. Zusätzlich entsteht vorne an der Buchse eine Abtropfkante für Öl. Durch die separaten Buchsen entsteht ein zusätzlicher Montageaufwand und die Buchsen müssen gegen Herausfallen aus der Zwischenplatte gesichert werden (Einpressen, Verstemmen etc.).
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann darin gesehen werden, eine einfache Steuerung der Befüllung und Entleerung des Ölpegelausgleichraums über den ansteigenden oder sinkenden Ölpegel bereitzustellen, sodass ein ungewolltes Befüllen des Ölpegelausgleichsraums durch schwappendes Öl, wie es beispielsweise bei Beschleunigungs- oder Bremsvorgängen (positive oder negative Längsbeschleunigung) oder in Kurvenfahrten (Querbeschleunigung) des Fahrzeugs aufritt, verhindert wird. Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche, der folgenden Beschreibung sowie der Figuren.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine aus der Bauteilfläche der Zwischenplatte vorstehende Geometrie vorgeschlagen, die über einen Gussbutzen dargestellt ist. Dieser Gussbutzen verhindert, dass auf der Oberfläche der Zwischenplatte herunterfließendes Öl in wenigstens eine Ölbunkeröffnung fließt (Abschottung). Der Gussbutzen wird von dem Öl umspült, welches dadurch nicht in die Bunkeröffnung gelangt. So wird eine Funktionsintegration in dem Sinne vorgeschlagen, dass die Funktion eines Röhrchens in das Gussbauteil der Zwischenplatte integriert wird. Anstelle der Röhrchen wird in dem Bauteil der Zwischenplatte ein Butzen gegossen und anschließend mechanisch bearbeitet, um insbesondere eine Abtropfkante bereitzustellen, welche bevorzugt durch eine Bohrung erzeugbar ist.
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In diesem Sinne wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Automatikgetriebe für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt. Das Automatikgetriebe umfasst eine als Gussbauteil ausgeführte Zwischenplatte zur Versorgung von Komponenten des Automatikgetriebes mit Öl, eine axial neben der Zwischenplatte angeordnete Ölleitschale, einen Ölpegelausgleichsraum, einen Ausgleichskanal, und eine Ölwanne. Die Ölleitschale weist in ihrem oberen Bereich eine Ölauswurföffnung auf. Öl tritt aus der Ölauswurföffnung aus und sinkt über einen durch die Ölleitschale und die Zwischenplatte begrenzten Zwischenraum in Richtung der Ölwanne ab. Die Zwischenplatte formt einen einteilig mit der Zwischenplatte verbundenen Gussbutzen, der von einer der Ölleitschale zugewandten Oberfläche der Zwischenplatte absteht und eine Bohrung aufweist, die eine Bunkeröffnung bildet, die mit dem Zwischenraum verbunden ist. Der Ausgleichskanal ist einerseits mit der Bohrung des Gussbutzens und andererseits mit dem Ölpegelausgleichsraum verbunden, sodass Öl aus dem Zwischenraum über die Bohrung des Gussbutzens und den Ausgleichskanal in den Ölpegelausgleichsraum fließen kann, wenn ein Ölpegel innerhalb des Zwischenraums die Bohrung des Gussbutzens überschreitet. Andererseits ist der Gussbutzen schräg zu einer Getriebemittelachse nach unten geneigt, sodass in dem Zwischenraum absinkendes Öl daran gehindert wird, über die Bohrung des Gussbutzens in den Ausgleichskanal und von da aus in den Ölpegelausgleichsraum zu gelangen.
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Das Automatikgetriebe kann insbesondere ein Getriebegehäuse und einen hydrodynamischen Wandler umfassen, wobei die Zwischenplatte fest mit dem Getriebegehäuse verbunden ist und beispielsweise den hydrodynamischen Wandler mit Öl versorgt. Der Ölpegelausgleichsraum kann insbesondere außen an dem Getriebegehäuse auf einer Höhe der Getriebemittelachse angeordnet sein. Insbesondere können zwei Ausgleichskanäle vorgesehen sein, wobei einer der Kanäle einen Entlüftungskanal darstellen kann. Der hydrodynamische Wandler kann in seinem unteren Bereich über eine Öffnung der Ölleitschale Öl aufnehmen und durch seine Rotation zu der weiter oben angeordneten Ölauswurföffnung der Ölleitschale fördern, von wo aus das Öl über den durch die Ölleitschale und die Zwischenplatte begrenzten Zwischenraum in Richtung der Ölwanne absinkt.
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Das Automatikgetriebe weist insbesondere eine Antriebsseite und eine Abtriebsseite auf. Auf der Antriebsseite ist eine Antriebswelle des Automatikgetriebes insbesondere mit einer rotierenden Welle eines Motors eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs verbunden, beispielsweise mit einer Rotorwelle eines elektrischen Motors. Auf der Abtriebsseite ist insbesondere eine Abtriebswelle des Automatikgetriebes angeordnet. Bezogen auf diese beiden Seiten des Automatikgetriebes ist die Ölleitschale insbesondere weiter auf der Abtriebsseite angeordnet als der hydrodynamische Wandler. Anders ausgedrückt ist der hydrodynamische Wandler weiter auf der Antriebsseite angeordnet als die Ölleitschale. Die Zwischenplatte ist weiter auf der Abtriebsseite angeordnet als die Ölleitschale und der hydrodynamische Wandler. Die Ölleitschale ist dabei in engem Abstand abtriebsseitig zu dem hydrodynamischen Wandler angeordnet. Bei der Ölleitschale handelt es sich insbesondere um eine Vollschale, d. h. um eine Schale die 360° geschlossen ausgeführt ist und keine Halbschale ist. Somit ist die Ölleitschale 360° umlaufend ausgeführt, und nicht beispielsweise lediglich ca. 180° (Halbschale). Die Ölleitschale kann beispielsweise aus Kunststoff in einem Spritzguss-Verfahren hergestellt werden.
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Durch den hydrodynamischen Wandler wird das Öl nach oben geschaufelt und läuft dann im Zwischenraum insbesondere über die Oberfläche der Zwischenplatte nach unten ab. Dabei fließt das Öl an dem Gussbutzen im Sinne einer Umspülung vorbei, weil der Gussbutzen frei innerhalb des Zwischenraums angeordnet ist. Durch unterschiedliche Betriebszustände des Automatikgetriebes kann es zu Sogwirkungen kommen, wodurch Öl in die Bohrung des Gussbutzens und weiter über den Ausgleichskanal in den Ölpegelausgleichsraum gesaugt werden könnte. Um dies zu verhindern, weist der Gussbutzen an seinem frei auslaufenden Ende eine Abtropfkante auf. An dem frei auslaufenden Ende mündet die Bohrung des frei im Zwischenraum angeordneten Gussbutzens in den Zwischenraum. Mit anderen Worten formt der Gussbutzen durch seine Bohrung eine mit dem Zwischenraum verbundene Öffnung, an welcher die Abtropfkante angeordnet ist.
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Eine besonders effektive Abtropfkante kann durch die Kombination eines spitzzulaufenden Gussbutzens mit der in axialer Richtung des Gussbutzens verlaufenden Bohrung erzeugt werden. In diesem Sinne ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass der Gussbutzen die Abtropfkante formt, indem der Gussbutzen zu seinem frei auslaufenden Ende hin konisch zuläuft und die Bohrung in einer axialen Richtung des Gussbutzens verläuft.
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Die konstruktive Ausgestaltung der Abtropfkante ist von vielen Einzelfaktoren (Medium, Winkel und Ölfluss, Temperatur, Oberfläche) abhängig. Die Kontur der Abtropfkante kann unterschiedlich ausgeführt werden. So können beispielsweise unterschiedliche Verhältnisse zwischen dem Außendurchmesser des Gussbutzens und der Bohrung gewählt werden. Wenn die Steigung des Gussbutzens sehr gering ist, kann zusätzlich mit größeren Entformschrägen gearbeitet werden. An seinem frei auslaufenden Ende kann der Gussbutzen eine stirnseitige Rundung oder eine Fase aufweisen. Diese Rundung oder Fase kann als Zugverbund mit einer variablen Kontur versehen werden. Die stirnseitige Rundung oder Fase bildet einen Teil der Abtropfkante. Besonders bevorzugt ist die Abtropfkante derart ausgeführt, dass die Bohrung des Gussbutzens die stirnseitige Rundung oder Fase schneidet. Eine Abtropfkante mit einer Fase bietet den Vorteil, dass besonders große Toleranzschwankungen im Gussbauteil und bei der mechanischen Bearbeitung, sowie durch Rohteilversatz (Versatz des Rohteils zur mechanischen Bearbeitung) ausgeglichen werden können. Weiterhin kann der Gussbutzen im Verhältnis zu der Bohrung sehr groß ausgeführt werden. Dies ist insbesondere unter dem Gesichtspunkt wichtig, als dass die Bohrung des Gussbutzens die Rundung oder Fase schneiden bzw. anschneiden sollte, um eine gute Abtropfkante realisieren zu können.
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Sollte aufgrund einer besonders geringen Neigung des Gussbutzens die Gefahr bestehen, dass das Öl von der Abtropfkante in die Bohrung des Gussbutzens tropft, dann kann im Gussprozess die Geometrie des Gussbutzens derart angepasst werden, dass das frei auslaufende Ende des Gussbutzens im oberen Bereich länger ist als im unteren Bereich. In diesem Sinne ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass ein oberer Bereich des frei auslaufenden Endes des Gussbutzens weiter in den Zwischenraum hineinragt als ein unteres Ende des frei auslaufenden Endes des Gussbutzens. Die Geometrie auf dem Butzenumfang kann ferner verschieden ausgeführt werden. So kann das frei auslaufende Ende zur Formung der Abtropfkante beispielsweise im oberen Bereich eine Fase und im unteren Bereich eine Rundung aufweisen.
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Bei einem ausreichend großen Bohrungsdurchmesser kann die Bohrung konzentrisch um eine Längsachse des Gussbutzens gebohrt werden bzw. verlaufen. Sollte es nicht möglich sein, die Bohrung des Gussbutzens groß genug auszulegen, dass die Bohrung in die Rundung schneidet, so kann die Bohrung versetzt zu der Längsachse des Gussbutzens ausgeführt werden.
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Je nach Entformschräge oder Steigung des Gussbutzens können auf der Oberseite des Gussbutzens kleine Vertiefungen, wie beispielsweise Rillen oder Sicken etc., im Gussbauteil dargestellt werden. In diesen Rillen wird das Öl im Idealfall von der Öffnung weggeführt. In diesem Sinne ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass Rillen entlang einer äußeren Oberfläche des Gussbutzens verlaufen, sodass Öl innerhalb der Rillen fließt und von der Bunkeröffnung an dem stirnseitigen Ende des Gussbutzens weg geleitet wird.
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Als zusätzliche Maßnahme zur Abschottung der Öffnung der Bohrung des Gussbutzens kann ein Dachelement vorgesehen werden, das insbesondere eine Abtropfkante aufweist. In diesem Sinne ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass innerhalb des Zwischenraums ein oberhalb der Bunkeröffnung positioniertes Dachelement angeordnet ist, welches zusätzlich zu dem Gussbutzen Öl, das innerhalb des Zwischenraums absinkt, daran hindert, über die Bunkeröffnung in die Bohrung des Gussbutzens und in den Ausgleichskanal zu gelangen. Das Dachelement kann insbesondere in der der Zwischenplatte realisiert werden, z.B. indem das Dachelement einteilig im Gussprozess mit der Zwischenplatte hergestellt wird. Um die Ölbunkeröffnung von dem Ölauswurf abzuschirmen, könnte man dabei den Guss so gestalten, dass eine Art Dachelement entsteht, insbesondere einschließlich einer Abtropfkante.
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Weiterhin kann als zusätzliche Maßnahme zur Abschottung eine aufgesetzte Zentrierplatte lokal derart verlängert werden, dass die Zentrierplatte die Bunkeröffnung abdeckt. In diesem Sinne ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass an der Zwischenplatte eine Zentrierplatte befestigt ist, welche zusätzlich zu dem Gussbutzen Öl, das innerhalb des Zwischenraums absinkt, daran hindert, über die Bunkeröffnung in die Bohrung des Gussbutzens und in den Ausgleichskanal zu gelangen.
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Soll ein Kanal auf mehrere Kammern aufgeteilt werden, oder kann aufgrund des vorhandenen Bauraums ein benötigter Querschnitt nicht gebohrt werden, so kann man einen Kanal auf mehrere Bohrungen aufteilen. Hierbei sind auch verschiedene Neigungen der Bohrungen möglich, um ein Befüllen/Entleeren zu begünstigen oder zu mindern. In diesem Sinne kann sich der Ausgleichskanal in wenigstens zwei Kanalabschnitte verzweigen, wobei die Kanalabschnitte durch Bohrungen innerhalb der Zwischenplatte und/oder des Getriebegehäuses geformt werden.
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Durch die Steigung der Bohrungen zum Ölbunker kann verhindert werden, dass das Öl vom Wandler-Ölauswurf in die Ölbunkeröffnung fließt. Zusätzlich wird die zielgerichtete Schnellentleerung des Ölbunkers in Richtung Ölsumpf beim Bremsen und Bergfahrten unterstützt. Ein Luftansaugen der Pumpe durch Pegelausgleich kann somit vermieden werden. In diesem Sinne ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Bohrung des Gussbutzens und/oder der Ausgleichskanal zumindest abschnittsweise zu einer horizontalen Ebene derart geneigt ist, dass Öl aus dem Ölpegelausgleichsraum schwerkraftbedingt über die geneigte Bohrung des Gussbutzens und/oder den geneigten Ausgleichskanal in den Zwischenraum fließt und nicht Öl aus dem Zwischenraum über die geneigte Bohrung des Gussbutzens und/oder den geneigten Ausgleichskanal in den Ölpegelausgleichsraum.
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Sollen dreidimensionale Kanalverläufe realisiert werden, so kann dies mit aneinander gehängten Bohrungen mit unterschiedlichen Richtungen erfolgen. In diesem Sinne ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Zwischenplatte und/oder das Getriebegehäuse den Ausgleichskanal durch mehrere miteinander verbundene Bohrungen formt, die in unterschiedlichen Richtungen orientiert sind. Durch den dreidimensionalen Kanalverlauf kann eine Art Labyrinth für das Öl erzeugt werden. Dadurch kann gesteuert werden, ob ein Zulauf oder Ablauf begünstigt werden soll.
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Durch eine Positionierung der wenigstens einen Ölbunkeröffnung radial nach innen kann ein Volllaufen des Ölbunkers insbesondere bei Kurvenfahrten durch Schiefstellen des Ölpegels verhindert beziehungsweise reduziert werden. Aufgrund der Rotationsbewegung des hydrodynamischen Wandlers wird das Öl nach außen geschleudert. Dadurch entsteht getriebemittig ein ölreduzierter Bereich, welcher eine ideale Position für den Gussbutzen mit seiner durch die Bohrung gebildeten Ölbunkeröffnung darstellt. Die Bohrung des Gussbutzens sollte daher möglichst weit radial innen bezogen auf einen äußeren Rand der Zwischenplatte angeordnet werden. In diesem Sinne ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Bunkeröffnung der Bohrung des Gussbutzens mit genügend großem radialen Abstand zu einem äußeren Rand der Zwischenplatte angeordnet ist, sodass ein Großteil (z.B. mehr als 50%, mehr als 60%, mehr als 70%, mehr als 80%, mehr als 90% oder 100%) des von einem hydrodynamischen Wandler des Automatikgetriebes in den Zwischenraum geschleuderten Öls die Bunkeröffnung nicht erreicht.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt
- 1 eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Automatikgetriebe,
- 2 eine Längsschnittdarstellung eines Teils eines Automatikgetriebes für das Kraftfahrzeug nach 1,
- 3 eine stark schematisierte Längsschnittdarstellung eines Teils des Automatikgetriebes nach 2, wobei insbesondere zwei Gussbutzen einer Zwischenplatte dargestellt sind,
- 4 eine alternative Längsschnittdarstellung des Automatikgetriebes nach 2, wobei insbesondere ein außen an dem Getriebegehäuse angeordneter Ölpegelausgleichsraum gezeigt ist,
- 5 eine Seitenansicht eines Gussbutzens für das Automatikgetriebe nach 3, wobei der Gussbutzen nach seinem Gießen eine Rundung im Bereich eines frei auslaufenden Endes aufweist,
- 6 eine Seitenansicht des Gussbutzens nach 5, wobei der Gussbutzen nach einer mechanischen Nachbearbeitung eine zentrale Längsbohrung aufweist,
- 7 eine Seitenansicht eines alternativen Gussbutzens für das Automatikgetriebe nach 3, wobei der Gussbutzen nach seinem Gießen eine Fase im Bereich eines frei auslaufenden Endes aufweist,
- 8 eine Seitenansicht des Gussbutzens nach 7, wobei der Gussbutzen nach einer mechanischen Nachbearbeitung eine zentrale Längsbohrung aufweist,
- 9 eine Seitenansicht eines alternativen Gussbutzens für das Automatikgetriebe nach 3 und eines Bohrers,
- 10 eine perspektivische Ansicht eines alternativen Gussbutzens mit Rillen zur Abführung von Öl,
- 11 eine perspektivische Ansicht des Gussbutzens nach 10 mit Öl, das durch die Rillen von einer Bunkeröffnung des Gussbutzens weg geleitet wird,
- 12 eine perspektivische Ansicht eines alternativen Gussbutzens mit mehreren unterschiedlichen Konturen zur Bildung einer Abtropfkante,
- 13 eine Frontansicht eines Teils einer Zwischenplatte mit einem davor befindlichen Zwischenraum, der durch die Zwischenplatte und eine Ölleitschale begrenzt wird, wobei die Zwischenplatte ein Dachelement zur Abschirmung der Bunkeröffnung formt,
- 14 eine Frontansicht der Zwischenplatte nach 13, wobei zusätzlich zu dem Dachelement eine Zentrierplatte zur Abschirmung der Bunkeröffnung vorgesehen ist,
- 15 eine Schnittdarstellung eines Teils eines Gehäuses für das Getriebe nach 2, wobei ein Ausgleichskanal durch mehrere Bohrungen des Gehäuses geformt wird, und
- 16 eine Frontansicht der gesamten Zwischenplatte nach 13, wobei die Anordnung einer oberen und einer unteren Bunkeröffnung in radialer Richtung dargestellt ist.
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1 zeigt schematisch ein Automatikgetriebe 1, das in einem Kraftfahrzeug 2 eingesetzt wird. Das Kraftfahrzeug 2 weist wenigstens einen Motor 3 auf, welcher Räder des Kraftfahrzeugs 2 über das Automatikgetriebe 1 antreibt. Bei dem gezeigten Kraftfahrzeug 2 kann es sich beispielsweise um ein Hybridfahrzeug handeln, dass von einem Verbrennungskraftmotor und/oder von einer elektrischen Maschine angetrieben werden kann. Alternativ kann jedoch lediglich der Verbrennungskraftmotor oder die elektrische Maschine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 2 vorgesehen sein.
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2 zeigt Details eines Ausführungsbeispiels eines Automatikgetriebes 1, das in dem Kraftfahrzeug nach 1 zum Einsatz kommen kann. Das Automatikgetriebe 1 umfasst ein Getriebegehäuse 4, einen hydrodynamischen Wandler 5, ein erstes Schaltelement in Form einer ersten Bremse A und ein zweites Schaltelement in Form einer zweiten Bremse B. Die mit den Bezugszeichen A, B versehenen Pfeile zeigen in 2 jeweils auf ein Lamellenpaket der beiden Bremsen A, B. Weiterhin umfasst das Automatikgetriebe 1 eine fest mit dem Getriebegehäuse 4 verbundene, als Gussbauteil ausgeführte Zwischenplatte 6 mit Kanälen zur Versorgung des hydrodynamischen Wandlers 5 und der beiden Bremsen A, B mit Öl. Ferner umfasst das Automatikgetriebe 1 eine zwischen dem hydrodynamischen Wandler 5 und der Zwischenplatte 6 angeordnete Ölleitschale 7 und eine Ölwanne 8, in welcher sich ein Ölsumpf 16 bilden kann. Die Ölleitschale 7 weist in ihrem unteren Bereich eine oberhalb der Ölwanne 8 angeordnete Zuströmöffnung 25 (3) und in ihrem oberen Bereich eine oberhalb der Zuströmöffnung 25 angeordnete Ölauswurföffnung 26 (3) auf. Von den beiden Bremsen A, B kommendes Öl sinkt über Ölkanäle des Getriebegehäuses 4 und der Zwischenplatte 6 ab und gelangt über die Zuströmöffnung 25 der Ölleitschale 7 zu dem hydrodynamischen Wandler 5. Der hydrodynamische Wandler 5 fördert durch seine Rotation das Öl zu der höher gelegenen Ölauswurföffnung 26 der Ölleitschale 7, von wo aus das Öl innerhalb eines vertikal orientierten, durch die Ölleitschale 7 und die Zwischenplatte 6 begrenzten Zwischenraums 27 insbesondere über eine Oberfläche 32 der Zwischenplatte 6 absinkt und über eine Ablauföffnung 28 in die Ölwanne 8 gelangt. Einige der vorstehend und im Folgenden beschriebenen Elemente sind in 3 zur Vereinfachung schematisch dargestellt.
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Das Automatikgetriebe 1 weist eine Antriebsseite 9 und eine Abtriebsseite 10 auf. Auf der Antriebsseite 9 ist eine elektrische Maschine 11 angeordnet, die als Motor und als Generator betrieben werden kann. Die elektrische Maschine 11 weist einen Statorträger 12, einen Stator 13 und einen Rotor 14 auf. Der hydrodynamische Wandler 5 ist insbesondere permanent drehfest mit dem Rotor 14 der elektrischen Maschine 11 verbunden. Der hydrodynamischer Wandler 5 ist mit dem antriebsseitig direkt angebundenem Rotor 14 der elektrischen Maschine 11 in einem öldurchströmten Hybridraum 15 verbaut, der über die Ölleitschale 7 insbesondere in einem unteren Bereich des Automatikgetriebes 1 von einem Ölsumpfbereich 16 getrennt ist.
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Eine Außenhülle des hydrodynamischen Wandlers 5 und der Rotor 14 der elektrischen Maschine 11 drehen sich direkt in Öl des Automatikgetriebes 1. Ein Ölpegel innerhalb des Hybridraums 15 kann je nach Öleinfüllmengentoleranz, Fahrzustand (Beschleunigung bzw. Verzögerung, Hangneigungen), Ölsumpftemperatur und Volumenausdehnung durch Luftmengenanteil im Öl mehr oder weniger weit hoch innerhalb des Hybridraums 15 zwischen Ölleitschale 7 und der Zwischenplatte 6 ansteigen. Zwischen der Zwischenplatte 6 und der Ölleitschale 7 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Zentrierplatte 17 angeordnet, die ein Teil der gehäusefesten Ölversorgung ist. Steigt die Ölsumpftemperatur, dehnt sich das Öl durch Volumenausdehnung aus und der Ölpegel steigt weiter an in Richtung einer Getriebemittelachse und ggf. sogar darüber hinaus. Die Getriebemittelachse kann beispielsweise die Längsachse L einer Antriebswelle 18 des Automatikgetriebes 1 sein. 2 zeigt weiterhin, dass das Getriebegehäuse 4 eine äußere Mitnahmeverzahnung 19 für die zweite Bremse B formt, die ferner einen Kolben 20 aufweist. Die Zwischenplatte 6 formt auf ähnliche Weise eine Mitnahmeverzahnung 21 für die erste Bremse A, die ebenfalls einen Kolben 22 aufweist. Außerdem weist das Automatikgetriebe 1 ein Pumpenantriebsrad 23 und eine Ölablauföffnung 24 auf, die durch das Getriebegehäuse 4 gebildet zwischen dem Hybridraum 15 und einem Innenraum der Ölwanne 8 angeordnet ist und weiter unten näher beschrieben wird.
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Das Automatikgetriebe 1 umfasst weiterhin einen Ölpegelausgleichsraum 28, einen oberen Ausgleichkanal 29 und einen unteren Ausgleichskanal 30. Der Ölpegelausgleichsraum 28 kann insbesondere außen an dem Getriebegehäuse 4 auf einer Höhe der Getriebemittelachse L angeordnet sein (vgl. 4).
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Die Zwischenplatte 6 formt einen einteilig mit der Zwischenplatte 6 verbundenen oberen Gussbutzen 31, der von einer der Ölleitschale 7 zugewandten Oberfläche 32 der Zwischenplatte 6 absteht und eine obere Bohrung 33 aufweist, die eine obere Bunkeröffnung 34 bildet, die mit dem Zwischenraum 27 verbunden ist. Der obere Ausgleichskanal 29 ist einerseits mit der oberen Bohrung 33 des oberen Gussbutzens 31 und andererseits mit dem Ölpegelausgleichsraum 28 verbunden. Der obere Ausgleichskanal 29 kann zusammen mit der oberen Bohrung 33 des oberen Gussbutzens 31 insbesondere als Entlüftung für den Ölpegelausgleichsraum dienen. Weiterhin kann Öl aus dem Zwischenraum 27 über die obere Bohrung 33 des oberen Gussbutzens 31 und den oberen Ausgleichskanal 29 in den Ölpegelausgleichsraum 28 fließen, wenn ein Ölpegel innerhalb des Zwischenraums 27 die obere Bohrung 33 des oberen Gussbutzens 31 und den oberen Ausgleichskanal 29 überschreitet. Andererseits ist der obere Gussbutzen 31 schräg zu der Getriebemittelachse L nach unten geneigt, sodass in dem Zwischenraum 27 absinkendes Öl daran gehindert wird, über die obere Bohrung 33 des oberen Gussbutzens 31 in den oberen Ausgleichskanal 29 und von da aus über den ebenfalls schräg zu der Getriebemittelachse L nach unten geneigten oberen Ausgleichskanal 29 in den Ölpegelausgleichsraum 28 zu gelangen.
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Die Zwischenplatte 6 formt weiterhin einen unterhalb des oberen Gussbutzens 31 angeordneten unteren Gussbutzen 35, der einteilig mit der Zwischenplatte 6 verbundenen ist, von der Oberfläche 32 der Zwischenplatte 6 absteht und eine untere Bohrung 36 aufweist, die eine untere Bunkeröffnung 37 bildet, die mit dem Zwischenraum 27 verbunden ist. Der untere Ausgleichskanal 30 ist einerseits mit der unteren Bohrung 36 des unteren Gussbutzens 35 und andererseits mit dem Ölpegelausgleichsraum 28 verbunden. Öl aus dem Zwischenraum 27 kann über die untere Bohrung 36 des unteren Gussbutzens 35 und den unteren Ausgleichskanal 30 in den Ölpegelausgleichsraum 28 fließen, wenn ein Ölpegel innerhalb des Zwischenraums 27 die untere Bohrung 36 des unteren Gussbutzens 35 und den unteren Ausgleichskanal 30 überschreitet. Andererseits ist der untere Gussbutzen 35 schräg zu der Getriebemittelachse L nach unten geneigt, sodass in dem Zwischenraum 27 absinkendes Öl daran gehindert wird, über die untere Bohrung 36 des unteren Gussbutzens 35 in den unteren Ausgleichskanal 30 und von da aus über den ebenfalls schräg zu der Getriebemittelachse L nach unten geneigten unteren Ausgleichskanal 30 in den Ölpegelausgleichsraum 28 zu gelangen.
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Durch eine Zwischenspeicherung von Öl in dem Ölpegelausgleichsraum 28 kann verhindert werden, dass rotierende Teile des Automatikgetriebes 1 in Öl panschen. Der Ölpegelausgleichsraum 28 ist wie vorstehend beschrieben mit dem Zwischenraum 27 zwischen der Ölleitschale 7 und der Zwischenplatte 6 verbunden, sodass Öl aus dem Zwischenraum 27 in den Ölpegelausgleichsraum 28 fließen kann, wenn der Ölpegel innerhalb des Zwischenraums 27 ansteigt. Umgekehrt kann das Öl aus dem Ölpegelausgleichraum 28 über die Ausgleichskanäle 29, 30 auch wieder in den Zwischenraum 27 abfließen und von dort aus in den Ölsumpf 8 gelangen. Unter dem Merkmal „verbunden“ ist insbesondere zu verstehen, dass die jeweils miteinander verbundenen Elemente hydraulisch leitend miteinander verbunden sind, d.h. dass eine Hydraulikflüssigkeit, insbesondere Öl, von dem einen Element zu dem anderen Element fließen kann und ggfs. umgekehrt.
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Das Automatikgetriebe 1 weist somit zwei aus der Bauteiloberfläche 28 der Zwischenplatte 6 vorstehende Geometrien auf, die über zwei Gussbutzen 31, 35 dargestellt sind, die in dem Ausführungsbeispiel nach 3 baugleich ausgeführt sind. Die Gussbutzen 31, 35 verhindern, dass auf der Oberfläche 28 der Zwischenplatte 6 herunterfließendes Öl in die Ölbunkeröffnungen 34, 37 fließt (Abschottung). Die Gussbutzen 31, 35 werden dabei von dem Öl umspült, welches dadurch nicht in die Bunkeröffnungen 34, 37 gelangt. Die Butzen 31, 35 werden in dem Bauteil der Zwischenplatte 6 gegossen und anschließend mechanisch bearbeitet, um die Bohrung 33, 36 und eine weiter unten näher beschriebene Abtropfkante bereitzustellen.
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Wie bereits erwähnt wird das Öl durch den hydrodynamischen Wandler 5 nach oben geschaufelt und läuft dann im Zwischenraum 27 insbesondere über die Oberfläche 32 der Zwischenplatte 6 nach unten ab. Dabei fließt das Öl an den beiden Gussbutzen 31, 35 im Sinne einer Umspülung vorbei, weil die Gussbutzen 31, 35 frei innerhalb des Zwischenraums 27 angeordnet sind. Durch unterschiedliche Betriebszustände des Automatikgetriebes 1 kann es zu Sogwirkungen kommen, wodurch Öl in die Bohrungen 33, 36 der Gussbutzen 31, 35 und weiter über die Ausgleichskanäle 29, 30 in den Ölpegelausgleichsraum 28 gesaugt werden könnte. Um dies zu verhindern, weisen die Gussbutzen 31, 35 jeweils eine Abtropfkante auf.
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5 zeigt eine mögliche Geometrie eines Teils der Gussbutzen 31, 35 aus 3, nachdem einer der Gussbutzen 31, 35 gemeinsam mit dem Rest der Zwischenplatte 6 gegossen wurde. 6 zeigt den Gussbutzen 31/35 gemäß 5, nachdem die jeweilige Bohrung 33/36 gesetzt worden ist. Gemäß 5 weist der Gussbutzen 31/35 ein frei auslaufendes Ende 38 auf. In dem Bereich des frei auslaufenden Endes 38 läuft der Gussbutzen 31/35 konisch zu, sodass sich der Querschnitt des Gussbutzens 31/35 verjüngt bzw. der Gussbutzen 31/35 spitz zuläuft. Gemäß 6 wird eine Abtropfkante 39 durch eine Kombination des spitzzulaufenden Gussbutzens 31/35 mit der in axialer Richtung x des Gussbutzens 31/35 koaxial um eine
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Längsachse LG des Gussbutzens 31/35 verlaufenden Bohrung 33/36 und einer stirnseitigen Rundung 40 gebildet. Die Abtropfkante 39 verhindert, dass Öl in die Bohrung 33/36 des Gussbutzens 31/35 und weiter über den Ausgleichskanal 29/30 in den Ölpegelausgleichsraum 28 gesaugt wird, wenn es durch unterschiedliche Betriebszustände des Automatikgetriebes 1 zu Sogwirkungen kommt. An dem frei auslaufenden Ende 38 mündet die Bohrung 33/36 des frei im Zwischenraum 27 angeordneten Gussbutzens 31/35 in den Zwischenraum 27. Mit anderen Worten formt der Gussbutzen 31/35 durch seine Bohrung 33/36 eine mit dem Zwischenraum 27 verbundene Öffnung 34/37, an welcher die Abtropfkante 39 angeordnet ist. Die Abtropfkante 39 ist derart ausgeführt, dass die Bohrung 33/36 des Gussbutzens 31/35 die stirnseitige Rundung 40 schneidet.
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7 zeigt eine weitere mögliche Geometrie eines Teils der Gussbutzen 31, 35 aus 3, nachdem einer der Gussbutzen 31, 35 gemeinsam mit dem Rest der Zwischenplatte 6 gegossen wurde. 8 zeigt den Gussbutzen 31/35 gemäß 7, nachdem die jeweilige Bohrung 33/36 gesetzt worden ist. Gemäß 7 weist der Gussbutzen 31/35 ein frei auslaufendes Ende 38 auf. In dem Bereich des frei auslaufenden Endes 38 läuft der Gussbutzen konisch zu, sodass sich der Querschnitt des Gussbutzens 31/35 verjüngt bzw. der Gussbutzen 31/35 spitz zuläuft. Gemäß 8 wird eine Abtropfkante 39 durch eine Kombination des spitzzulaufenden Gussbutzens 31/35 mit der in axialer Richtung x des Gussbutzens 31/35 koaxial um eine Längsachse LG des Gussbutzens 31/35 verlaufenden Bohrung 33/36 und einer stirnseitigen Fase 41 gebildet. Die Abtropfkante 39 verhindert, dass Öl in die Bohrung 33/36 des Gussbutzens 31/35 und weiter über den Ausgleichskanal 29/30 in den Ölpegelausgleichsraum 28 gesaugt wird, wenn es durch unterschiedliche Betriebszustände des Automatikgetriebes 1 zu Sogwirkungen kommt. An dem frei auslaufenden Ende 38 mündet die Bohrung 33/36 des frei im Zwischenraum 27 angeordneten Gussbutzens 31/35 in den Zwischenraum 27. Mit anderen Worten formt der Gussbutzen 31/35 durch seine Bohrung 33/36 eine mit dem Zwischenraum 27 verbundene Öffnung 34/37, an welcher die Abtropfkante 39 angeordnet ist. Die Abtropfkante 39 ist derart ausgeführt, dass die Bohrung 33/36 des Gussbutzens 31/35 die stirnseitige Fase 40 schneidet.
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Der Gussbutzen nach 9 gleicht dem Gussbutzen nach 8, wobei weiterhin ein Bohrer 42 dargestellt ist. Eine Längsachse LB des Bohrers 42 kann in einer radialen Richtung r des Gussbutzens 31/35 verschoben werden. Auf diese Weise kann der Gussbutzen 31/35 nach einer mechanischen Nachbearbeitung mittels des Bohrers 42 alternativ zu dem durch 9 gezeigten Ausführungsbeispiel eine zur Längsachse LG des Gussbutzens 31/35 axial versetzte Längsbohrung 33/36 aufweisen.
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10 und 11 zeigen, dass der Gussbutzen 31/35 auf seiner Oberseite bzw. auf seiner äußeren Oberfläche 43 kleine Rillen 44 aufweisen kann. In diesen Rillen 40 wird das Öl (in 11 durch Strömungspfeile 45 verdeutlicht) im Idealfall von der Bunkeröffnung 34/37 weggeführt. In dem Ausführungsbeispiel nach 10 und 11 sind rein beispielhaft drei Rillen 44 parallel und mit Abstand in der axialen Richtung x des Gussbutzens 31, 35 zueinander angeordnet. Die Rillen 44 verlaufen halbkreisförmig in der oberen Hälfte des Gussbutzens 31/35, sodass von oben auf die äußere Oberfläche 43 treffendes Öl entlang der halbkreisförmigen Rillen nach unten in Richtung der Ölwanne 8 abfließen kann und nicht in den Bereich der Bunkeröffnung 34/37 gelangt. Verbunden werden die drei halbkreisförmigen Rillen 44 durch eine in der axialen Richtung des Gussbutzens 31/35 verlaufende Längsrille 46. Die Längsrille 46 erstreckt sich über die oberste der halbkreisförmigen Rillen 44 nach oben, sodass sich von oben kommendes Öl in der Längsrille 46 sammeln kann, um weiter unten stromabwärts auf die halbkreisförmigen Rillen 44 aufgeteilt zu werden. 12 zeigt, dass für die Abtropfkante 39 verschiedene Konturen 40/41 zum Einsatz kommen können.
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13 zeigt, dass als zusätzliche Maßnahme zur Abschottung beispielsweise der unteren Bunkeröffnung 37 des unteren Gussbutzens 35 ein Dachelement 47 vorgesehen sein kann, welches insbesondere eine Abtropfkante 48 aufweist. Ein Dachelement 47 mit Abtropfkante 48 ist schematisch auch durch 3 gezeigt. Das Dachelement 47 ist innerhalb des Zwischenraums 27 oberhalb der Bunkeröffnung 37 positioniert. Das Dachelement 47 kann insbesondere im Gussprozess einteilig mit der Zwischenplatte 6 hergestellt werden. Das Dachelement 47 hindert innerhalb des Zwischenraums absinkendes Öl (Strömungspfeil 49 in 13) daran, über die untere Bunkeröffnung 37 in die untere Bohrung 36 des unteren Gussbutzens 35 und stromabwärts in den unteren Ausgleichskanal 30 zu gelangen. 13 zeigt einen Öltropfen 50, der von der Abtropfkante 48 des Dachelements 47 derart abtropft, dass er nicht die untere Bunkeröffnung 37 erreicht.
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14 und 3 zeigen, dass als zusätzliche Maßnahme zur Abschottung der unteren Bunkeröffnung 37 die aufgesetzte Zentrierplatte 17 lokal derart verlängert werden kann, dass die Zentrierplatte 17 die Bunkeröffnung 37 abdeckt. Die Zentrierplatte 17 hindert Öl, das innerhalb des Zwischenraums 27 absinkt, daran über die Bunkeröffnung 37 in die Bohrung 36 des unteren Gussbutzens 35 und von da aus in den unteren Ausgleichskanal 40 zu gelangen.
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Soll einer der Ausgleichskanäle 29, 30 auf mehrere Kammern aufgeteilt werden oder kann aufgrund des vorhandenen Bauraums ein benötigter Querschnitt nicht gebohrt werden, so kann man wenigstens einen der beiden Ausgleichskanäle 29, 30 auf mehrere Bohrungen aufteilen. Hierbei sind auch verschiedene Neigungen der Bohrungen möglich, um ein Befüllen/Entleeren zu begünstigen oder zu mindern. 15 zeigt rein beispielhaft, wie sich der einer der beiden Ausgleichskanäle 29/30 in zwei Kanalabschnitte 51, 52 verzweigt, wobei die Kanalabschnitte 51, 52 durch Bohrungen innerhalb der Zwischenplatte 6 und/oder des Getriebegehäuses 4 geformt werden. Die Bohrungen 51, 52 sind insbesondere zu einer horizontalen Ebene 53 in unterschiedliche Richtungen geneigt, sodass sich ein dreidimensionaler Verlauf des Ausgleichskanals 29/30 ergibt. Durch den dreidimensionalen Kanalverlauf kann eine Art Labyrinth für das Öl erzeugt werden. Dadurch kann dann gesteuert werden, ob ein Zulauf oder Ablauf begünstigt werden soll. Insbesondere ist die obere Bohrung 51 derart zum Ölpegelausgleichsraum 28 geneigt, dass verhindert wird, dass das Öl vom Wandler-Ölauswurf in die Ölbunkeröffnungen 34, 37 fließt. Zusätzlich wird die zielgerichtete Schnellentleerung des Ölpegelausgleichsraum 28 in Richtung Ölsumpf 8 beim Bremsen und Bergfahrten unterstützt. Ein Luftansaugen eine Pumpe des Automatikgetriebes durch Pegelausgleich kann somit vermieden werden. Auch die Bohrungen 33, 36 der Gussbutzen 31, 35 sind entsprechend zu der horizontalen Ebene 53 geneigt (3).
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16 zeigt, dass durch eine Positionierung der beiden Ölbunkeröffnungen 34, 37 radial nach innen ein Volllaufen des Ölpegelausgleichsbehälters 28 insbesondere bei Kurvenfahrten durch Schiefstellen des Ölpegels verhindert beziehungsweise reduziert werden kann. Aufgrund der Rotationsbewegung des hydrodynamischen Wandlers 5 wird das Öl in der radialen Richtung r nach außen geschleudert. Dadurch entsteht getriebemittig ein ölreduzierter Bereich, welcher eine ideale Position für die Gussbutzen 31, 35 mit ihren Ölbunkeröffnungen 34, 37 darstellt. Die Bohrungen 33, 36 der Gussbutzen 31, 35 sind daher möglichst radial innen bezogen auf einen äu-ßeren Rand 54 der Zwischenplatte 6 angeordnet.
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Bezugszeichen
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- L
- Längsachse Antriebswelle/Getriebemittelachse
- LG
- Längsachse Gussbutzen
- LB
- Längsachse Bohrer
- r
- radiale Richtung
- x
- axiale Richtung
- 1
- Automatikgetriebe
- 2
- Kraftfahrzeug
- 3
- Motor
- 4
- Getriebegehäuse
- 5
- hydrodynamischer Wandler
- 6
- Zwischenplatte (Ölversorgung)
- 7
- Ölleitschale
- 8
- Ölsumpf (Ölwanne)
- 9
- Antriebsseite
- 10
- Abtriebsseite
- 11
- elektrische Maschine
- 12
- Statorträger
- 13
- Stator
- 14
- Rotor
- 15
- Hybridraum
- 16
- Ölsumpf
- 17
- Zentrierplatte
- 18
- Antriebswelle
- 19
- Mitnahmeverzahnung für die zweite Bremse
- 20
- Kolben der zweiten Bremse
- 21
- Mitnahmeverzahnung für die erste Bremse
- 22
- Kolben der ersten Bremse
- 23
- Pumpenantriebsrad
- 24
- Ölablauföffnung
- 25
- Zuströmöffnung
- 26
- Ölauswurföffnung
- 27
- Zwischenraum
- 28
- Ölpegelausgleichsraum
- 29
- oberer Ausgleichskanal
- 30
- unterer Ausgleichskanal
- 31
- oberer Gussbutzen
- 32
- Oberfläche Zwischenplatte
- 33
- obere Bohrung
- 34
- obere Bunkeröffnung
- 35
- unterer Gussbutzen
- 36
- untere Bohrung
- 37
- untere Bunkeröffnung
- 38
- frei auslaufendes Ende Gussbutzen
- 39
- Abtropfkante
- 40
- Rundung
- 41
- Fase
- 42
- Bohrer
- 43
- äußere Oberfläche Gussbutzen
- 44
- halbkreisförmige Rillen
- 45
- Strömungspfeil Öl
- 46
- Längsrille
- 47
- Dachelement
- 48
- Abtropfkante
- 49
- absinkendes Öl
- 50
- Öltropfen
- 51
- Kanalabschnitt
- 52
- Kanalabschnitt
- 53
- horizontale Ebene
- 54
- äußerer Rand Zwischenplatte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102020203948 A1 [0003]
