DE102016204519B4

DE102016204519B4 - Nasslaufendes Zugmittelgetriebe

Info

Publication number: DE102016204519B4
Application number: DE102016204519.9A
Authority: DE
Inventors: Alexander Klar; Wolfgang Schweiger; Helmut Martin Waser
Original assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Current assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Priority date: 2016-03-18
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2018-02-08
Anticipated expiration: 2036-03-19
Also published as: US20190072175A1; US10907725B2; WO2017157581A1; DE102016204519A1

Abstract

Nasslaufendes Zugmittelgetriebe (1) zur Drehmomentübertragung mit einem Gehäuse (9), wobei ein Schmiermittelsumpf (4) integrativ in dem Gehäuse (9) ausgebildet ist, einem Antriebselement (2, 2‘) und einem Abtriebselement (3, 3‘), wobei das Antriebselement (2, 2‘) und das Abtriebselement (3, 3‘) über ein Zugmittel (14) antriebswirksam miteinander verbunden sind, wobei das Zugmittel (14) teilweise in dem Schmiermittelsumpf (4) angeordnet ist, wobei zumindest ein Leitelement (5) im Bereich des Schmiermittelsumpfs (4) angeordnet ist, wobei das Leitelement (5) derart geformt ist, dass sich zwischen dem teilweise im Schmiermittelsumpf (4) angeordneten Zugmittel (14) und dem Leitelement (5) eine Engstelle (6) in Form eines sich keilförmig verjüngenden Spalts ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (5) an dem Gehäuse (9) befestigt ist und dass ein erster Abschnitt (18) des Leitelements (5) ausgehend von dem höchsten Punkt (22) der keilförmig ausgebildeten Geometrie (21) in einem spitzeren Winkel (20) in Richtung der einen Längsseite (16) des Leitelements (5) verläuft als ein zweiter Abschnitt (19) des Leitelements (5) ausgehend von dem höchsten Punkt (22) der keilförmig ausgebildeten Geometrie (21) in Richtung der anderen Längsseite (16‘) des Leitelements (5).

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein nasslaufendes Zugmittelgetriebe zur Drehmomentübertragung mit einem Gehäuse, wobei ein Schmiermittelsumpf integrativ in dem Gehäuse ausgebildet ist, einem Antriebselement und einem Abtriebselement, wobei das Antriebselement und das Abtriebselement über ein Zugmittel antriebswirksam miteinander verbunden sind, wobei das Zugmittel teilweise in einem Schmiermittelsumpf angeordnet ist, wobei zumindest ein Leitelement im Bereich des Schmiermittelsumpfs angeordnet ist, wobei das Leitelement derart geformt ist, dass sich zwischen dem teilweise im Schmiermittelsumpf angeordneten Zugmittel und dem Leitelement eine Engstelle in Form eines sich keilförmig verjüngenden Spalts ausbildet.
Stand der Technik
In Antriebssträngen für Kraftfahrzeuge aller Art kommen unterschiedlichste Getriebeanordnungen, insbesondere jedoch kraft- und/oder formschlüssige Getriebeanordnungen, zum Einsatz. Derartige Getriebeanordnungen bedürfen in der Regel einer Getriebeschmierung und/oder Getriebekühlung, um einen zuverlässigen und lebensdaueroptimierten Betrieb gewährleisten zu können.
In weiterer Folge sind unter dem Begriff „Schmierung“ auch Maßnahmen zur Wärmeabfuhr, d.h. zur Kühlung von Teilen einer Getriebeanordnung, zu verstehen.
Zur Getriebeschmierung können unterschiedliche Schmierverfahren angewandt werden, wobei insbesondere die Tauchschmierung sowie eine Schmiermittelumlaufschmierung oder Spritzschmierung bekannte Verfahren darstellen. Bei der Tauchschmierung wird das Schmiermittel durch drehende Teile der Getriebeanordnung zu Auffangbehältern und/oder Schmierstellen transportiert. Bei der Schmiermittelumlaufschmierung oder Spritzschmierung wird vermittels einer Schmiermittelpumpe Schmiermittel über Auffangbehälter und/oder Schmiermittelleitungen zu den Schmierstellen gefördert.
Im Fall der Tauchschmierung drehen Teile bzw. zumindest ein Teil der Getriebeanordnung in der Regel zumindest teilweise in einem mit Schmiermittel befüllten Schmiermittelsumpf, wodurch mit Planschverlusten bzw. Schleppverlusten zu rechnen ist und sich der Wirkungsgrad der Getriebeanordnung verschlechtert.
Nasslaufende formschlüssige Zugmittelgetriebe können bei entsprechender Gestaltung von Schmiermittelsumpf und Gehäusewandung und etwaiger zusätzlicher Leiteinrichtungen zumindest einen Teil des an den einzelnen Schmierstellen benötigten Schmiermittelbedarfs auf ein gegenüber dem Schmiermittelsumpf höheres geodätisches Niveau transportieren und somit beispielsweise einen im Getriebegehäuse integrierten Ölauffangbehälter mit Schmiermittel befüllen. Dies erfolgt durch ein zumindest partielles Eintauchen des umlaufenden Zugmittels in den Schmiermittelsumpf und verursacht damit im Allgemeinen unerwünschte Schleppverluste, welche stark von der Temperatur sowie von der Drehzahl der rotierenden Bauteile abhängig sind. Vom Ölauffangbehälter aus können die einzelnen Schmierstellen, wie zum Beispiel Wälz- und Gleitlager, Laufverzahnungen oder nasslaufende Reibkupplungen, durch definiert angeordnete Schmierölbohrungen mit Schmiermittel versorgt werden. Eine zusätzliche Schmiermittelpumpe kann somit in vielen Anwendungen entfallen. Die Ölversorgung der unterschiedlichen Schmierstellen aus dem Ölauffangbehälter kann zudem bedarfsgerecht, beispielsweise in Abhängigkeit von der Schaltstellung einer Aktuatoreinheit zur Betätigung einer Reibkupplung, erfolgen.
Die Dokumente JP S57-97 958 A , DE 37 05 064 A1 , US 1 960 693 A , JP H09-109 712 A und JP 2002-178 777 A beschreiben nasslaufende Zugmittelgetriebe in unterschiedlichen konstruktiven Ausführungsformen.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein nasslaufendes Zugmittelgetriebe zur Drehmomentübertragung derart zu verbessern, dass auf einfache Art und Weise eine Reduktion von Schleppverlusten und somit ein zuverlässiger und wirkungsgradoptimierter Betrieb der Getriebeanordnung gewährleistet werden kann.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein nasslaufendes Zugmittelgetriebe zur Drehmomentübertragung mit einem Gehäuse, wobei ein Schmiermittelsumpf integrativ in dem Gehäuse ausgebildet ist, einem Antriebselement und einem Abtriebselement, wobei das Antriebselement und das Abtriebselement über ein Zugmittel antriebswirksam miteinander verbunden sind, wobei das Zugmittel teilweise in dem Schmiermittelsumpf angeordnet ist, wobei zumindest ein Leitelement im Bereich des Schmiermittelsumpfs angeordnet ist, wobei das Leitelement derart geformt ist, dass sich zwischen dem teilweise im Schmiermittelsumpf angeordneten Zugmittel und dem Leitelement eine Engstelle in Form eines sich keilförmig verjüngenden Spalts ausbildet, wobei das Leitelement an dem Gehäuse befestigt ist, und wobei ein erster Abschnitt des Leitelements ausgehend von dem höchsten Punkt der keilförmig ausgebildeten Geometrie in einem spitzeren Winkel in Richtung der einen Längsseite des Leitelements verläuft als ein zweiter Abschnitt des Leitelements ausgehend von dem höchsten Punkt der keilförmig ausgebildeten Geometrie in Richtung der anderen Längsseite des Leitelements.
Das erfindungsgemäße nasslaufende Zugmittelgetriebe weist ein Antriebselement sowie ein Abtriebselement auf. Das Antriebselement und das Abtriebselement sind antriebswirksam miteinander verbunden.
Erfindungsgemäß umfasst das nasslaufende Zugmittelgetriebe ein Gehäuse, wobei der Schmiermittelsumpf integrativ in dem Gehäuse des nasslaufenden Zugmittelgetriebes ausgebildet ist.
Die antriebswirksame Verbindung des Antriebselements mit dem Abtriebselement erfolgt über ein Zugmittel, wie eine Kette oder einen Riemen.
Das Zugmittel ist erfindungsgemäß teilweise in dem Schmiermittelsumpf angeordnet, so dass das Zugmittel in dem Schmiermittelsumpf planscht und bei Drehung Schmiermittel aus dem Schmiermittelsumpf fördert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist im Bereich des Schmiermittelsumpfs zumindest ein Leitelement angeordnet. Das Leitelement ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass sich zwischen dem teilweise im Schmiersumpf angeordneten Zugmittel und dem Leitelement eine Engstelle in Form eines sich keilförmig verjüngenden Spalts ausbildet.
Die Engstelle ist somit als ein sich in Bezug auf eine Drehrichtung des Antriebselements und/oder Abtriebselements keilförmig verjüngender Spalt zwischen dem Leitelement und Zugmittel des nasslaufenden Zugmittelgetriebes zu verstehen.
Weiterhin erfindungsgemäß ist das Leitelement an dem Gehäuse des nasslaufenden Zugmittelgetriebes befestigt. Aufgrund des über die Geometrie des Leitelements definierten keilförmigen Spaltes, d.h. einer Stelle mit verkleinertem Freigang zwischen dem teilweise in dem Schmiermittelsumpf angeordneten Zugmittel und dem Leitelement wird im Bereich der Engstelle ein hydrodynamischer Stau erzeugt – beim Übergang von einem größeren zu einem kleineren Querschnitt nimmt die Strömungsgeschwindigkeit und somit der hydrodynamische Druck zu, was dazu führt, dass in diesem Bereich das teilweise in dem Schmiermittelsumpf angeordnete Zugmittel vermehrt von Schmiermittel umspült bzw. umspritzt wird. Dadurch kann das Schmiermittelniveau im Schmiermittelsumpf reduziert werden und derart eine Reduktion von Schleppverlusten und somit ein zuverlässiger sowie wirkungsgradoptimierter Betrieb des nasslaufenden Zugmittelgetriebes gewährleistet werden.
Das mit lokal engem Abstand zum Leitelement umlaufende Zugmittel bewirkt eine Schleppströmung und eine Förderwirkung in einer tangential nach innen, in Richtung einer Drehachse des Antriebselements und/oder Abtriebselements. Dadurch wird das Zugmittel ausreichend mit Schmiermittel versorgt. Durch das lediglich lokale Einlaufen des Zugmittels in das Schmiermittel können Schleppverluste klein gehalten werden.
Weiterhin wird durch die integrative Ausbildung des Schmiermittelsumpfs in dem Gehäuse eine besonders bauteil- und kostenoptimierter Aufbau des erfindungsgemäßen nasslaufenden Zugmittelgetriebes realisiert.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben.
Es ist von Vorteil, wenn das Gehäuse im Bereich des Schmiermittelsumpfs eine geometrische Ausbuchtung aufweist, wobei das Leitelement vorzugsweise an der Ausbuchtung des Gehäuses angeordnet ist.
Vorzugsweise weist das Leitelement einen ersten Teil und einen zweiten Teil auf, wobei der erste Teil und der zweite Teil entlang einer Teilebene zu dem Leitelement fügbar ausgebildet sind.
Durch die zweiteilige Ausbildung des Leitelements wird der Einbau des Leitelements bei reduziertem Bauraum erleichtert und Herstellungskosten werden gesenkt.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist das Leitelement vermittels eines mit dem Gehäuse im Bereich der Ausbuchtung formschlüssig fügbaren Verbindungselements an der Ausbuchtung des Gehäuses des nasslaufenden Zugmittelgetriebes befestigt.
Im Vergleich zu einer Förderung von Schmiermittel mit einer Schmiermittelpumpe zeigt das erfindungsgemäße nasslaufende Zugmittelgetriebe eine bauteilreduzierte sowie kostenreduzierte Variante der Schmiermittelförderung in einem nasslaufenden Zugmittelgetriebe. Weiterhin entfallen Pumpgeräusche und ein zuverlässiger Betrieb des nasslaufenden Zugmittelgetriebes kann gewährleistet werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine Schnittansicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen nasslaufenden Zugmittelgetriebes.
2a zeigt eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausbildung eines Leitelements.
2b zeigt eine weitere perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausbildung eines Leitelements gemäß 2a.
2c zeigt einen Querschnitt durch ein Leitelement gemäß 2a und 2b.
3a zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausbildung eines Leitelements.
3b zeigt eine weitere perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausbildung eines Leitelements gemäß 3a.
4a zeigt eine perspektivische Detailansicht eines Zugmittels und eines Leitelements gemäß 3a und 3b.
4b zeigt eine Schnittansicht der Darstellung in 4a.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
1 zeigt ein beispielhaftes nasslaufendes Zugmittelgetriebe 1 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das nasslaufende Zugmittelgetriebe 1 weist ein Antriebselement 2 in Form eines Antriebszahnrads 2‘ und ein Abtriebselement 3 in Form eines Abtriebszahnrads 3‘ auf. Das Antriebszahnrad 2‘ und das Abtriebszahnrad 3‘ sind im Wesentlichen achsparallel zueinander angeordnet und über ein Zugmittel 14, hier eine Kette 14‘, antriebswirksam verbunden.
Weiterhin weist das nasslaufende Zugmittelgetriebe 1 ein Gehäuse 9 auf. In dem Gehäuse 9 ist integrativ ein Schmiermittelsumpf 4 ausgebildet.
Das Abtriebszahnrad 3‘ ist teilweise in dem Schmiermittelsumpf 4 angeordnet. Die Kette 14‘ taucht im Bereich des Abtriebszahnrads 3‘ in den Schmiermittelsumpf 4 ein.
Das Gehäuse 9 weist im Bereich des Schmiermittelsumpfs 4, dort wo die Kette 14‘ aus dem Schmiermittelsumpf 4 läuft, eine rippenförmige Ausbuchtung 10 auf. An der Ausbuchtung 10 ist ein Leitelement 5 angeordnet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist das Leitelement 5 vermittels eines mit dem Gehäuse 9 im Bereich der Ausbuchtung 10 formschlüssig fügbaren Verbindungselements 15 an der Ausbuchtung 10 des Gehäuses 9 des nasslaufenden Zugmittelgetriebes 1 befestigt. Die Befestigung des Leitelements 5 an dem Gehäuse 9 und/oder der Ausbuchtung 10 des Gehäuses 9 des nasslaufenden Zugmittelgetriebes 1 kann jedoch auch vermittels jeder technisch geläufigen Verbindungsart, wie beispielsweise Einpressen, Verkleben, Verschrauben etc., realisiert werden. Das Leitelement 5 ist in dem Schmiermittelsumpf 4 in Bezug auf die Drehrichtung 7 des teilweise im Schmier- und/oder Kühlmittelsumpf 4 angeordneten Abtriebszahnrads 3‘ auf der Austrittsseite 8 des Abtriebszahnrads 3‘ aus dem Schmiermittelsumpf 4 angeordnet.
2a, 2b und 2c zeigen eine beispielhafte Ausführungsvariante des Leitelements 5 des erfindungsgemäßen nasslaufenden Zugmittelgetriebes 1. 3a und 3b zeigen eine weitere beispielhafte Ausführungsvariante des Leitelements 5 des erfindungsgemäßen nasslaufenden Zugmittelgetriebes 1.
Das in 2a, 2b und 2c sowie das in 3a und 3b dargestellte Leitelement 5 ist zweiteilig ausgeführt – das Leitelement 5 umfasst einen ersten Teil 11 und einen zweiten Teil 12. Der erste Teil 11 und der zweite Teil 12 sind entlang einer Teilebene 13 zu dem Leitelement 5 fügbar, beispielsweise vermittels einer Steckverbindung, einer Klebeverbindung etc.
Das in 2a und 2b sowie in 3a und 3b dargestellte Leitelement 5 weist eine in Bezug auf eine Längsachse 25 des Leitelements 5 eine keilförmig ausgebildete Geometrie 21 zur Erzielung eines sich in Drehrichtung verjüngenden Spalts. Daraus ergibt sich ein erster Abschnitt 18 des Leitelements 5 und ein zweiter Abschnitt 19 des Leitelements 5, wobei der erste Abschnitt 18 des Leitelements 5 ausgehend von dem höchsten Punkt 22 der keilförmig ausgebildeten Geometrie 21, aufgrund der Exzentrizität der keilförmig ausgebildeten Geometrie 21, in einem spitzeren Winkel 20 in Richtung der einen Längsseite 16 des Leitelements 5 verläuft als der zweite Abschnitt des Leitelements 5 ausgehend von dem höchsten Punkt 22 der keilförmig ausgebildeten Geometrie 21 in Richtung der anderen Längsseite 16‘ des Leitelements 5. (2c)
Durch die Ausbildung des ersten Abschnitts 18 des Leitelements 5 wird die Ausbildung der Engstelle 6, d.h. des sich keilförmig verjüngenden Spaltes, zwischen dem Leitelement 5 und dem Zugmittel 14 definiert.
Das in 3a und 3b dargestellte Leitelement 5 ist im Wesentlich gleich ausgebildet wie das in 2a, 2b und 2c dargestellte Leitelement 5, jedoch weist es an den beiden Querseiten 23, 23‘ des Leitelements 5 jeweils eine entlang der jeweiligen Querseite 23, 23‘ verlaufende Seitenwand 24 auf.
In 4a und 4b ist das in 3a und 3b dargestellte Leitelement 5 im Aufbau mit einer Kette 14‘ dargestellt.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird durch die Ausbildung des nasslaufenden Zugmittelgetriebes 1 und insbesondere durch die Ausbildung der Engstelle 6 zwischen dem Leitelement 5 und dem Zugmittel 14, hier der Kette 14‘, die Kette 14‘ vermehrt von Schmiermittel umspült. Dadurch kann das nominelle Füllstandsniveau in Bezug zu einer Drehachse 26 des Abtriebszahnrads 3‘ und/oder des Antriebszahnrads 2‘ abgesenkt werden und derart eine Reduktion von Schleppverlusten und somit ein zuverlässiger sowie wirkungsgradoptimierter Betrieb des nasslaufenden Zugmittelgetriebes 1 gewährleisten werden.
Bezugszeichenliste

1: Nasslaufendes Zugmittelgetriebe
2: Antriebselement
2‘: Antriebszahnrad
3: Abtriebselement
3‘: Abtriebszahnrad
4: Schmiermittelsumpf
5: Leitelement
6: Engstelle
7: Drehrichtung
8: Austrittsseite
9: Gehäuse
10: Ausbuchtung
11: Erster Teil
12: Zweiter Teil
13: Teilebene
14: Zugmittel
14‘: Kette
15: Verbindungselement
16, 16‘: Längsseite
18: Erster Abschnitt
19: Zweiter Abschnitt
20: Winkel
21: Keilförmig ausgebildete Geometrie
22: Höchster Punkt
23, 23‘: Querseite
24: Seitenwand
25: Längsachse
26: Drehachse

Claims

Nasslaufendes Zugmittelgetriebe (1) zur Drehmomentübertragung mit einem Gehäuse (9), wobei ein Schmiermittelsumpf (4) integrativ in dem Gehäuse (9) ausgebildet ist, einem Antriebselement (2, 2‘) und einem Abtriebselement (3, 3‘), wobei das Antriebselement (2, 2‘) und das Abtriebselement (3, 3‘) über ein Zugmittel (14) antriebswirksam miteinander verbunden sind, wobei das Zugmittel (14) teilweise in dem Schmiermittelsumpf (4) angeordnet ist, wobei zumindest ein Leitelement (5) im Bereich des Schmiermittelsumpfs (4) angeordnet ist, wobei das Leitelement (5) derart geformt ist, dass sich zwischen dem teilweise im Schmiermittelsumpf (4) angeordneten Zugmittel (14) und dem Leitelement (5) eine Engstelle (6) in Form eines sich keilförmig verjüngenden Spalts ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (5) an dem Gehäuse (9) befestigt ist und dass ein erster Abschnitt (18) des Leitelements (5) ausgehend von dem höchsten Punkt (22) der keilförmig ausgebildeten Geometrie (21) in einem spitzeren Winkel (20) in Richtung der einen Längsseite (16) des Leitelements (5) verläuft als ein zweiter Abschnitt (19) des Leitelements (5) ausgehend von dem höchsten Punkt (22) der keilförmig ausgebildeten Geometrie (21) in Richtung der anderen Längsseite (16‘) des Leitelements (5).
Nasslaufendes Zugmittelgetriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (9) im Bereich des Schmiermittelsumpfs (4) eine Ausbuchtung (10) aufweist.
Nasslaufendes Zugmittelgetriebe (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (5) an der Ausbuchtung (10) des Gehäuses (9) befestigt ist.
Nasslaufendes Zugmittelgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (5) einen ersten Teil (11) und einen zweiten Teil (12) aufweist, wobei der erste Teil (11) und der zweite Teil (12) entlang einer Teilebene (13) zu dem Leitelement (5) fügbar ausgebildet sind.
Nasslaufendes Zugmittelgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (5) vermittels eines mit dem Gehäuse (9) im Bereich der Ausbuchtung (10) formschlüssig fügbaren Verbindungselements (15) an der Ausbuchtung (10) des Gehäuses (9) befestigt ist.