DE10134054A1

DE10134054A1 - Fahrzeuggetriebe

Info

Publication number: DE10134054A1
Application number: DE2001134054
Authority: DE
Inventors: Horst Belles
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2001-07-13
Publication date: 2003-01-23

Abstract

Ein Fahrzeuggetriebe (2) umfasst eine Antriebswelle (4), eine Abtriebswelle und eine parallel zur Antriebswelle (4) und Abtriebswelle angeordneten Vorgelegewelle, sowie einen als Abtriebskonstante (10) wirkenden Zahnradsatz zwischen Vorgelegewelle und Abtriebswelle, der als eine Ölpumpe ausgebildet ist und in einen Ölspeicher (20) fördert. Der Ölspeicher (20) weist ein Volumen auf, das geeignet ist, im wesentlichen die gesamte Ölmenge des Fahrzeuggetriebes (2) aufzunehmen, wenn bei größerer Fahrzeuggeschwindigkeit die Ölpumpe einen Bodenbereich (18) des Fahrzeuggetriebes (2) im wesentlichen leer pumpt. Von dem Ölspeicher (20) aus sind Versorgungseinrichtungen zu allen zu beölenden Bauteilen (6, 26) des Fahrzeuggetriebes (2) vorgesehen, über die bei kleineren Fahrzeuggeschwindigkeiten die Ölversorgung der Bauteile (6, 26) gewährleitstet ist bis ein ausreichender Ölstand (28) im Bodenbereich (18) des Fahrzeuggetriebes (2) erreicht ist und Bauteile (6, 26) dann in die Ölmenge im Bodenbereich (18) des Fahrzeuggetriebes (2) eintauchen können.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus dem Stand der Technik sind Getriebe mit einer Eingangswelle, einer Hauptwelle, einer Vorgelegewelle und einer Abtriebswelle bekannt, bei denen die Eingangswelle, die Hauptwelle und die Abtriebswelle auf einer gemeinsamen Rotationsachse angeordnet sind. Getriebe dieser Art können eine einteilige Eingangs- und Hauptwelle oder eine einteilige Haupt- und Abtriebswelle aufweisen. Bei einem Getriebe mit einer einteiligen Eingangs- und Hauptwelle kann eine abtriebsseitige Konstante ausgebildet sein. Ein solches Getriebe ist beispielsweise aus der DE 198 37 776 A1 bekannt geworden, bei dem eine abtriebsseitige Konstante vorgesehen ist. Das Getriebe umfasst dabei eine Abtriebswelle, deren Drehachse nicht koaxial mit der Drehachse der Eingangs- und Hauptwelle ausgebildet ist. Die Zahnradpaarung der Abtriebskonstanten kann in einem separaten Teil des Getriebegehäuses untergebracht sein.

Eine solche separate Anordnung einer Abtriebskonstanten ist auch aus der DE 197 43 372 A1 bekannt geworden. Dabei wird die Abtriebskonstante neben der Drehmomentübertragung auch zu einer Ölpumpenfunktion verwendet, die die Zahnradpaarungen der Abtriebskonstanten in dem separaten Teil des Getriebegehäuses durchführen können. Das Öl in einem am Boden des Getriebegehäuse angeordneten Ölsumpf fließt in den Bereich der Abtriebskonstante, in den die Verzahnung der Abtriebskonstante hineinragt. Die Verzahnung wirbelt das Öl auf und spritzt es an die Gehäusewandungen, von denen aus es unter anderem in eine seitlich oberhalb der Abtriebskonstante angeordnete Ölwanne läuft. Durch eine Öffnung in der Gehäusewand zwischen Abtriebskonstante und sonstigem Getriebegehäuseinnenbereich fließt das Öl dann wieder in den Ölsumpf zurück. Durch die im Ölsumpf drehenden Zahnräder entstehen hohe Panschverluste und dadurch bedingt hohe Temperaturen des Öls. Bei niedrigen Öltemperaturen nach dem Start des Fahrzeugs werden im Ölsumpf hohe Schleppmomente erzeugt, die zu einem schlechten Schaltkomfort bei Handschaltgetrieben führen. Es ist ein ausreichender Ölstand im Ölsumpf erforderlich, damit das Getriebe auch bei einer maximalen Getriebelängsneigung noch die Schmierung aller Komponenten abdecken kann. Dazu ist eine große Ölmenge erforderlich, wodurch die Verluste steigen und ebenso der Kraftstoffverbrauch. Wenn die obere Ölwanne vollgelaufen ist und im Ölsumpf noch Öl angesaugt wird, bildet sich in der oberen Ölwanne ein unerwünschter Druck. Die Pumpwirkung der Abtriebskonstanten ist sehr stark von der Abtriebsdrehzahl abhängig. Erst ab einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit wird eine ausreichende Umfangsgeschwindigkeit an der Verzahnung der Abtriebskonstanten erreicht, um ein sichere Ölförderung zu gewährleisten. Eine gesicherte Beölung aller Getriebekomponenten in allen Fahrzuständen wird durch diese Anordnung nicht erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Getriebe der genannten Art bei jedem Fahrzustand die Ölversorgung der Bauteile sicherzustellen.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Ein Fahrzeuggetriebe umfasst eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle und eine parallel zu Antriebswelle und Abtriebswelle angeordneten Vorgelegewelle. Zwischen Vorgelegewelle und Abtriebswelle ist ein als Abtriebskonstante wirkender Zahnradsatz, der als eine Ölpumpe ausgebildet ist und in einen Ölspeicher fördert, vorgesehen. Der Ölspeicher weist ein Volumen auf, das geeignet ist, im wesentlichen die gesamte Ölmenge des Fahrzeuggetriebes aufzunehmen, wenn bei größerer Fahrzeuggeschwindigkeit die Ölpumpe einen Bodenbereich des Getriebes im wesentlichen leer pumpt. Von dem Ölspeicher aus sind Versorgungsleitungen zu allen zu beölenden Bauteilen des Getriebes vorgesehen, über die bei kleineren Fahrzeuggeschwindigkeiten die Ölversorgung der Bauteile gewährleistet ist, bis ein ausreichender Ölstand im Bodenbereich des Getriebes erreicht ist und Bauteile in die Ölmenge im Bodenbereich des Getriebes eintauchen können.

Ein Ölspeicher, der sich oberhalb der zu schmierenden Teile wie Radsatz, Synchronisiereinrichtungen, Lager etc. befindet, füllt sich bei ausreichender Pumpenfunktion mit Getriebeöl. Durch Ölrohre fließt das gesammelte Getriebeöl drucklos zu allen Schmierstellen. In Betriebssituationen, in denen die Pumpe nicht, oder nicht ausreichend arbeitet, läuft der Ölraum leer, und es entsteht ein Ölsumpf im Bodenbereich des Getriebes. Der Vorteil ist die Kombination aus zwei Schmierungsarten. Im normalen Fahrbetrieb wird das Getriebe über die Trockensumpfschmierung geschmiert. Hier werden die Vorteile der geringen Verluste, Schleppmomente, Wärmeentwicklung genutzt. Die konventionelle Sumpfschmierung stellt sich nur während des Anfahrens, im Stillstand oder im Betrieb mit Nebenabtriebsverbrauchern (PTO) ein. Die Nachteile wie hohe Schleppmomente, hohe Wärmeentwicklung können vernachlässigt werden, da diese Fahrzustände normalerweise relativ kurz, bzw. unkritisch sind. Der Ölspeicher sollte sich möglichst knapp oberhalb der Schmierstellen befinden, da die Pumpe permanent gegen die Ölsäule zum Ölspeicher fördert. Untersuchungen haben ergeben, das die Höhe der Ölsäule einen starken Einfluss auf die Temperaturentwicklung hat. Der Ölspeicher muss groß genug sein, um das gesamte Ölvolumen des Ölsumpfes aufnehmen zu können, da es sonst besonders bei Längsneigung zu einem Druckaufbau im Ölraum führen kann, und dann zu starker Temperaturentwicklung. Eine vorteilhafte konstruktive Ausführung des Ölspeichers im Gehäuse ist ein Einlegeteil zwischen Radsatz und Getriebeoberteil, in das die Schmierölblenden bereits eingearbeitet sind, und welches über eingegossene Nuten im Gehäuse geklemmt bzw. abgedichtet wird. Der Ölumlauf bei Trockensumpfbetrieb wird einzig durch Blenden in den Ölrohren reguliert. Das maximale Fördervolumen der Pumpe muss größer sein, als das Durchlaufvolumen der Ölrohre. Es muss sichergestellt sein, das die Pumpe den Ölsumpf leer saugen kann. Die Ölzuführung kann für jede Schmierstelle einzeln eingestellt werden. In einer Ausgestaltung ist das Gehäuse im unteren Bereich sehr eng an die Kontur der benachbarten Bauteile, wie beispielsweise der Radsätze, angepasst, um mit einer möglichst kleinen Ölmenge eine ausreichende Ölsumpfhöhe realisieren zu können.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Getriebeschema bei hoher Abtriebsdrehzahl;
Fig. 2 ein Getriebeschema bei Erreichen einer geringen Abtriebsdrehzahl;
Fig. 3 ein Getriebeschema nach längerem Lauf mit geringer Abtriebsdrehzahl;
Fig. 4 ein Schnitt durch das Getriebe nach Fig. 1;
Fig. 5 ein Schnitt durch das Getriebe nach Fig. 2 und
Fig. 6 ein Schnitt durch das Getriebe nach Fig. 3.
Die Fig. 1 zeigt ein Getriebe 2 eines Fahrzeugs mit einem Getriebegehäuse 12, einer Antriebswelle 4, auf der eine Reihe von nur schematisch dargestellten Zahnrädern 6 angeordnet sind. Mit der Antriebswelle 4 in Drehverbindung steht ein Zahnrad 8 einer Abtriebskonstanten 10, die in einem als Pumpengehäuse 14 ausgebildeten Teil des Getriebegehäuses 12 angeordnet ist. Das mit Pfeilen 16 dargestellte Öl fließt in einem Bodenbereich 18 des Getriebegehäuses 12 hin zu dem Pumpengehäuse 14, das horizontal tiefer angeordnet ist. Dort wird das Öl von der das Zahnrad 8 umfassenden Abtriebskonstante hochgepumpt, dargestellt durch die Pfeile 24, in einen Ölspeicher 20, der im oberen Bereich des Getriebegehäuses 12 über den Zahnrädern 6 als ein Einlegeteil angeordnet ist. Aus dem Ölspeicher 20 wird mit Pfeilen 22 dargestelltes Öl drucklos an die zu schmierenden Bauteile abgegeben, hier an die dargestellten Zahnräder 6. Dazu nimmt der Ölspeicher 20 auch weitestgehend den gesamten Raum ein, von dem aus mit Öl zu versorgende Bauteil erreicht werden können. Von den Bauteilen bzw. Zahnrädern 6 tropft das Öl wieder in den Bodenbereich 18 des Getriebegehäuses 12. In der Fig. 4 ist ein Schnitt durch das Getriebegehäuse 12 nach Fig. 4 dargestellt. Im Bodenbereich 18 sammelt sich das mit den Pfeilen 22 dargestellte Öl, das aus dem Ölspeicher 20 in die Verzahnung zwischen Zahnrad 6 und einem Zahnrad 26 einer Vorgelegewelle tropft, und fließt in einem Ölstrom 24 in das Pumpengehäuse 14. In diesem Zustand ist der Ölspeicher 20 im wesentlichen mit Öl gefüllt, während der Bodenbereich 18 im wesentlichen ölfrei ist. Bei diesem Fahrzustand ist liegt eine hohe Abtriebswellendrehzahl vor, was zu einer vollen Pumpwirkung führt.
In der Fig. 2 und der Fig. 5 ist ein Fahrzustand gezeigt, in dem die Abtriebswellendrehzahl abgesunken ist, weil das Fahrzeug langsamer fährt oder bereits steht. Es steht nicht mehr die volle Pumpwirkung zur Verfügung, oder die Pumpwirkung hat bereits vollständig aufgehört. Der Ölspeicher 20 läuft nun langsam leer, was durch die Pfeile 22 angedeutet ist. Das Öl sammelt sich mehr und mehr im Bodenbereich 18 an, wodurch der Ölstand 28 in diesem Bereich steigt. Mit zunehmendem Ölstand 28 im Bodenbereich 18 tauchen die Zahnräder 6 mehr und mehr in das Öl ein. Dadurch können die Verzahnungen an den Zahnrädern 6 Öl hochspritzen und dadurch eine Ölschmierung der Bauteile ermöglichen.
In der Fig. 3 und der Fig. 6 schließlich ist der Fahrzustand gezeigt, an dem der Ölspeicher 20 leer gelaufen ist, weil wegen niedriger Abtriebswellendrehzahl längere Zeit keine Pumpwirkung an der Abtriebskonstante 10 zur Verfügung stand. Der Ölstand 28 im Bodenbereich 18 des Getriebegehäuses 12 hat seinen Höchststand erreicht, wodurch die Zahnräder 6 und die Zahnräder 26 in das Öl eintauchen und Öl hochspritzen können, wodurch die Ölversorgung im Getriebegehäuse 12 gesichert ist. Bezugszeichen 2 Getriebe
4 Antriebswelle
6 Zahnrad
8 Zahnrad
10 Abtriebskonstante
12 Getriebegehäuse
14 Pumpengehäuse
16 Pfeil
18 Bodenbereich
20 Ölspeicher
22 Pfeil
24 Pfeil
26 Zahnrad
28 Ölstand

Claims

1. Fahrzeuggetriebe (2), das eine Antriebswelle (4), eine Abtriebswelle und eine parallel zu Antriebswelle (4) und Abtriebswelle angeordneten Vorgelegewelle umfasst, sowie einen als Abtriebskonstante (10) wirkenden Zahnradsatz zwischen Vorgelegewelle und Abtriebswelle, der als eine Ölpumpe ausgebildet ist und in einen Ölspeicher (20) fördert, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölspeicher (20) ein Volumen aufweist, das geeignet ist, im wesentlichen die gesamte Ölmenge des Fahrzeuggetriebes (2) aufzunehmen wenn bei größerer Fahrzeuggeschwindigkeit die Ölpumpe einen Bodenbereich (18) des Fahrzeuggetriebes (2) im wesentlichen leer pumpt und dass von dem Ölspeicher (20) aus Versorgungseinrichtungen zu allen zu beölenden Bauteilen (6, 26) des Fahrzeuggetriebes (2) vorgesehen sind, über die bei kleineren Fahrzeuggeschwindigkeiten die Ölversorgung der Bauteile (6, 26) gewährleistet ist bis ein ausreichender Ölstand (28) im Bodenbereich (18) des Fahrzeuggetriebes (2) erreicht ist und Bauteile (6, 26) in die Ölmenge im Bodenbereich (18) des Fahrzeuggetriebes (2) eintauchen können.

2. Fahrzeuggetriebe (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölspeicher (20) als ein Einlegeteil im Getriebegehäuse (18) eingesteckt ist.

3. Fahrzeuggetriebe (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinrichtungen in den Ölspeicher (20) eingearbeitet sind.

4. Fahrzeuggetriebe (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenbereich (18) des Fahrzeuggetriebes (2), in dem ich das Öl sammelt, zum Erreichen eines hohen Ölstandes (18) im Bodenbereich (18) an die Kontur der benachbarten Bauteile (6) angeglichen ist.