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Die Erfindung betrifft ein Entlüftungssystem für ein Getriebe, mit einer Beruhigungskammer, die eine Öffnung für in die Beruhigungskammer eintretenden Ölschaum und für aus der Beruhigungskammer austretendes, vom Ölschaum abgetrenntes Öl aufweist, eine Öffnung für aus der Beruhigungskammer austretende, vom Ölschaum getrennte Luft aufweist, sowie die Beruhigungskammer mehrere miteinander fluidisch verbundene Kammern aufweist, wobei die Kammern über Verbindungsstücke miteinander verbunden sind, wobei das Volumen der einzelnen Kammern, ausgehend vom Eintritt des Ölschaums in die Beruhigungskammer bis zum Austritt der abgetrennten Luft aus der Beruhigungskammer abnimmt.
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Insbesondere bei mit hohen Drehzahlen betriebenen Getrieben ist ein recht hoher Eintrag von Luft in das zum Schmieren der Getriebeteile erforderliche Öl zu verzeichnen, womit sich ein Ölschaum bildet. Dieser Zustand ist in höchstem Maße unerwünscht, weil dieses Öl-Luft-Gemisch keine hinreichende Schmierung der Getriebeteile gewährleistet. Deshalb finden Entlüftungssysteme Verwendung, um die Luft aus dem Ölschaum abzutrennen und das abgetrennte Öl dann den zu schmierenden Getriebeteilen zuzuführen.
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Ein Entlüftungssystem für ein Getriebe ist aus der
US 2015/0362024 A1 bekannt. Bei diesem ist die Beruhigungskammer mit diversen Stegen versehen, sodass der Ölschaum in einer Zwangsströmung durch die Beruhigungskammer geführt wird. Dieses Umleiten des Ölschaums innerhalb der Beruhigungskammer führt nur zu einer unzureichenden Entmischung des Ölschaums.
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Ein Entlüftungssystem der eingangs genannten Art ist aus dem in der
US 4,595,118 A gewürdigten Stand der Technik bekannt. Dieses Entlüftungssystem weist zwei Kammern auf. Die Kammern sind durch eine Platte getrennt, wobei in Randbereichen der Platte Öffnungen, die die beiden Kammern verbinden, vorgesehen sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Entlüftungssystem der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine besonders effektive Entlüftung des Ölschaums gewährleistet ist.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein Entlüftungssystem, das gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder des Patentanspruchs 6 oder des Patentanspruchs 10 ausgebildet ist.
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Bei diesen Entlüftungssystemen ist vorgesehen, dass die Kammern über Verbindungsstücke miteinander verbunden sind, wobei das Volumen der einzelnen Kammern, ausgehend vom Eintritt des Ölschaums in die Beruhigungskammer bis zum Austritt der abgetrennten Luft aus der Beruhigungskammer abnimmt.
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Bei der Beruhigungskammer handelt es sich somit um die Gesamtanordnung, während die Kammern Bestandteile der Beruhigungskammer bilden und die Kammern fluidisch miteinander verbunden sind.
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Wesentlich ist, dass die Kammern über Verbindungsstücke miteinander verbunden sind. Der eintretende Ölschaum wird in den Verbindungsstücken beschleunigt und expandiert in der nachfolgenden Kammer, wodurch die Ölbläschen aufplatzen und die gelöste Luft entweichen kann. Das entschäumte Öl kann dann über die Kammerwände und die Verbindungsstücke zurück ins Getriebe fließen. Das Volumen der einzelnen Kammern nimmt, ausgehend vom Eintritt des Ölschaums in die Beruhigungskammer bis zum Austritt der abgeschiedenen Luft aus der Beruhigungskammer, ab. Da der Abscheidegrad von Kammer zu Kammer größer ist, kann das Volumen der jeweils folgenden Kammer, bezogen auf die Durchgangsrichtung von der Öffnung für in die Beruhigungskammer eintretenden Ölschaum bis zur Öffnung für aus der Beruhigungskammer austretende Luft, geringer bemessen sein.
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Die Öffnung für den in die Beruhigungskammer eintretenden Ölschaum innerhalb einer Getriebehohlwelle angeordnet. Insbesondere ist diese Öffnung innerhalb einer Getriebehohlwelle angeordnet, deren der Öffnung zugewandtes Ende sich zum freien Ende der Getriebehohlwelle innen konisch erweitert. Bei hoher Rotationsgeschwindigkeit der Getriebehohlwelle wird über diese innen konische Erweiterung Öl abgefördert und der im zentralen Bereich befindliche Ölschaum der zugewandten Öffnung der Beruhigungskammer zugefördert.
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Die Öffnung für den in die Beruhigungskammer eintretenden Ölschaum und die Öffnung für das aus der Beruhigungskammer austretende Öl ist dieselbe Öffnung. Der Ölschaum gelangt somit durch diese Öffnung in die Beruhigungskammer und es fließt das abgetrennte Öl über dieser Öffnung zugeordnete Wandungen wieder aus der Beruhigungskammer zurück. Dazu ist es vorteilhaft, wenn die Öffnung einen großen Querschnitt aufweist.
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Nach Anspruch 1 sind jeweils zwei fluidisch miteinander verbundene Kammern über zwei Verbindungsstücke verbunden sind. Im Betrieb wird über ein Verbindungsstück bevorzugt der Ölschaum von der einen Kammer in die benachbarte Kammer übertreten und über das andere Verbindungsstück bevorzugt abgetrenntes Öl zurückfließen. Die tatsächlichen Verhältnisse hängen von den unterschiedlichsten Randbedingungen ab, beispielsweise Drehzahl des Getriebes bzw. eines dieses antreibenden Verbrennungsmotors, Querbeschleunigungskräfte eines Kraftfahrzeugs, in dem das Getriebe verbaut ist, oder Neigung des Fahrzeugs bei Berg- oder Talfahrt.
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Vorzugsweise sind die jeweils beiden fluidisch miteinander verbundenen Kammern über zwei Verbindungsstücke verbunden, die zumindest im Verbindungsbereich mit einer Kammer in abgewandten Endbereichen dieser Kammer mit dieser verbunden sind. Die beiden anderen Enden der beiden Verbindungsstücke sind mit der anderen Kammer entweder in abgewandten Endbereichen dieser Kammer mit dieser verbunden oder aber es sind diese Verbindungsstücke benachbart zueinander mit dieser Kammer verbunden.
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Vorzugsweise weisen die beiden Verbindungsstücke, die jeweils zwei Kammern fluidisch miteinander verbinden, unterschiedliche Durchströmungsquerschnitte auf. Das eine zwischen zwei Kammern angeordnete Verbindungsstück weist somit einen größeren Durchströmquerschnitt auf als das andere Verbindungsstück, das diese beiden Kammern verbindet. Auch die Durchströmungsquerschnitte der Verbindungsstücke können, ausgehend von Eintritt des Ölschaums in die Beruhigungskammer bis zum Austritt der abgetrennten Luft aus der Beruhigungskammer, abnehmen.
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Nach Anspruch 6 sind die Verbindungsstücke rohrartig, insbesondere als Rohre ausgebildet. Hierunter wird verstanden, dass das jeweilige Verbindungsstück über seine Länge einen konstanten Durchtrittsquerschnitt, bei konstanter Geometrie aufweist. Dieser Durchtrittsquerschnitt ist beispielsweise kreisförmig oder rechteckig.
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Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Beruhigungskammer durch ein Gehäuse gebildet ist. Insbesondere handelt es sich hierbei um ein Gehäuse aus Kunststoff. Durch ein Gehäuse, das die Beruhigungskammer aufnimmt, lässt sich das Entlüftungssystem baulich besonders einfach verwirklichen. Besteht das Gehäuse aus Kunststoff, ist es insbesondere durch Spritzguss oder im Blasformverfahren hergestellt. Auf diese Art und Weise lassen sich die einzelnen Funktionselemente des Entlüftungssystems besonders einfach herstellen.
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Nach Anspruch 10 ist vorgesehen, dass das Gehäuse zwei Gehäuseteile aufweist. Die beiden Gehäuseteile weisen Teilkammern und Teilverbindungsstücke auf. Bei miteinander verbundenen, insbesondere verschweißten Gehäuseteilen bilden die Teilkammern die Kammern und die Teilverbindungsstücke die Verbindungsstücke. Im Blasformverfahren ist das Gehäuse einteilig ausgeführt.
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Besonders einfach lässt sich der Eingang der Beruhigungskammer verwirklichen, wenn das Gehäuse einen Stutzen zum Eintreten des Ölschaums und Austreten des abgetrennten Öls aufweist. Hierbei ist das Gehäuse so angeordnet, dass der Stutzen mit einem freien Ende in die Getriebehohlwelle ragt. Der Stutzen ist insbesondere durch eines der Gehäuseteile gebildet.
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Das Gehäuse weist insbesondere vier oder fünf Kammern auf. Die Anzahl der Kammern ist insbesondere so bemessen, dass nur bei extremen Fahrzuständen Ölschaum in der letzten Kammer entlüftet wird. Es ist anzustreben, dass diese Entlüftung wesentlich früher erfolgt, insbesondere in den Kammern eins bis drei, bei vier Kammern, oder in den Kammern eins bis vier, bei fünf Kammern.
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Das Gehäuse des Getriebes ist insbesondere derart gestaltet, dass es einen Entlüfter aufnimmt. Der Entlüfter weist insbesondere eine Entlüfterkappe auf, die in deren geöffneter Stellung eine Öffnung für die aus der Beruhigungskammer austretende, dem Entlüfter zugeleitete Luft bildet.
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Das Gehäuse weist vorzugsweise Aufnahmen oder Öffnungen zum Verbinden des Gehäuses mit einem Gehäuse des Getriebes auf. Durch die Öffnungen sind Befestigungsmittel zum Verbinden des Gehäuses mit dem Getriebegehäuse steckbar. Diese Gestaltung ermöglicht es somit, das Gehäuse unkompliziert am Getriebegehäuse anzubringen.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung des in der Zeichnung wiedergegebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiels, ohne hierauf beschränkt zu sein.
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Es zeigt:
- 1 eine räumliche Ansicht des Entlüftungssystems,
- 2 eine räumliche Ansicht des Entlüftungssystems gemäß 1, in entgegengesetzter Richtung gesehen,
- 3 einen Längsmittelschnitt durch einen Teilbereich eines Getriebes, gemäß der Linie III-III in 4,
- 4 eine Ansicht eines Teilbereichs des Getriebes gemäß Pfeil IV in 3,
- 5 einen Schnitt gemäß der Linie V-V in 3,
- 6 einen Schnitt gemäß der Linie VI-VI in 4.
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Die 1 und 2 zeigen ein Entlüftungssystem 1 für ein Getriebe 20. Das Entlüftungssystem 1 weist ein Gehäuse 2 aus Kunststoff auf. Dies ist als Spritzgussteil ausgebildet und besteht aus zwei Gehäuseteilen 3, 4. Im Bereich abgewandter Enden ist das Gehäuseteil 3 mit Durchgangslöchern 5, 6 versehen, in denen Metallbuchsen eingegossen sind. Durch diese werden Schrauben 28 gesteckt, mittels derer das Gehäuse 2 mit einem Gehäuse 29 des Getriebes 20 fest verbunden wird. Parallel zum Durchgangsloch 5 und benachbart zu diesem angeordnet ist das Gehäuseteil 3 mit einem Stutzen 7 versehen. Dieser verjüngt sich, bezogen auf seine Außenkontur, zu seinem Ende 8 hin. Im Bereich des anderen Durchgangslochs 6 ist, parallel zu diesem angeordnet, das Gehäuseteil 3 mit einem Dichtansatz 9 versehen. Ein Durchgangsloch 10 durchsetzt den Dichtansatz 9. Außen ist der zylindrische Dichtansatz 9 mit einer Ringnut zur Aufnahme eines Dichtrings 11 versehen.
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Das Gehäuse 2 ist derart geformt, dass es, insgesamt betrachtet, eine Beruhigungskammer 12 im Inneren aufweist. Diese Beruhigungskammer 12 unterteilt sich in fünf Kammern 13 bis 17, wobei die Kammer 13, die benachbart dem Stutzen 7 angeordnet ist, über zwei Verbindungsstücke 18, 19 mit der Kammer 14 verbunden ist, die Kammern 14 und 15 über zwei Verbindungstücke 18, 19 miteinander verbunden sind, die beiden Kammern 15 und 16 über zwei Verbindungsstücke 18, 19 miteinander verbunden sind, schließlich die beiden Kammern 16 und 17 über zwei Verbindungsstücke 18, 19 miteinander verbunden sind.
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Das Volumen der Kammer 13 ist größer als das Volumen der Kammer 14, deren Volumen ist wiederum größer als das Volumen der Kammer 15, das Volumen der Kammer 15 ist größer als das Volumen der Kammer 16, deren Volumen ist wiederum größer als das der Kammer 17.
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Die 3 bis 6 verdeutlichen die Anordnung des Entlüftungssystems 1 bzw. des Gehäuses 2 im interessierenden Bereich des Getriebes 20. Gezeigt ist eine Hohlwelle 21 des Getriebes 20. Diese Hohlwelle 21 rotiert in bestimmten Betriebszuständen des Getriebes 20 mit sehr hoher Rotationsgeschwindigkeit. Im Bereich eines Endes 22 der Hohlwelle 21, das dem Entlüftungssystem 1, konkret dessen Stutzen 7 zugewandt ist, weist die Hohlwelle 21 eine innen sich konisch erweiternde Öffnung 23 auf. Der Stutzen 7 taucht mit seinem freien Ende 8 teilweise in die Hohlwelle 21, dort im Bereich deren konischen Abschnitt ein, sodass die Hohlwelle 21 dort evtl. eintretendes Öl sofort nach außen fördert bzw. wegschleudert. Ölschaum, der dort vorhanden ist und aufgrund seines geringeren spezifischen Gewichtes nicht nach außen weggeschleudert wird, kann durch den Stutzen 7 in das Entlüftungssystem eintreten und wird dort in den mehreren Kammern 13 bis 17 beruhigt. Da die Beruhigungskammer 12 aus den Kammern 13 bis 17 besteht, von denen die Erste die Größte ist, und deren Rauminhalt von Unterteilung zu Unterteilung weiter abnimmt, und die vorzugsweise mit zwei möglichst weit auseinanderliegenden Verbindungsstücken 18, 19 verbunden sind, kann gleichzeitig Ölschaum von der ersten Kammer 13 zu den weiteren Kammern aufsteigen kann, aber auch Öl aus den weiteren Kammern in die erste Kammer zurückfließen. Eintretender Ölschaum wird in den Verbindungsstücken 18, 19 beschleunigt und in der nächsten Kammer wieder expandiert, sodass Ölbläschen schneller aufplatzen und die gelöste Luft entweichen kann. Das entschäumte Öl fließt dann entlang der den Kammern zugeordneten Wände durch die Verbindungsstücke 18, 19 und den Stutzen 7 zurück ins Getriebe 20. Die Verbindung zum Getriebeäußeren stellt ein aus dem Stand der Technik bekannter einfacher Entlüfter 24 her, der aus einem in das Gehäuse 29 des Getriebes 20 eingesteckten Rohr 25, das in Strömungsverbindung mit dem Durchgangsloch 10 des Dichtansatzes 9 steht, und einer Kunststoffkappe 26 besteht.
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Durch den Stutzen 7, der im Bereich seines in die Hohlwelle 21 ragenden Endes 8 seine Öffnung 27 besitzt, gelangt somit Ölschaum in das Entlüftungssystem 1 und es fließt an der Innenwandung des Stutzens 7 vom Ölschaum abgetrenntes Öl in den Bereich der Öffnung 23 der Hohlwelle 21 zurück und wird von der hochdrehenden Hohlwelle 21 weggeschleudert. Bezogen auf die jeweilige Verbindung zweier benachbarter Kammern, somit beispielsweise der Kammern 13 und 14 bzw. der Kammern 14 und 15, ist der Strömungsquerschnitt, insbesondere der Strömungsdurchmesser des jeweiligen Verbindungsstücks 18 bzw. 19 über dessen Länge identisch, wobei der Durchströmquerschnitt des Verbindungsstücks 18 größer ist als der des Verbindungsstücks 19.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Entlüftungssystem
- 2
- Gehäuse
- 3
- Gehäuseteil
- 4
- Gehäuseteil
- 5
- Durchgangsloch
- 6
- Durchgangsloch
- 7
- Stutzen
- 8
- Ende
- 9
- Dichtansatz
- 10
- Durchgangsloch
- 11
- Dichtring
- 12
- Beruhigungskammer
- 13
- Kammer
- 14
- Kammer
- 15
- Kammer
- 16
- Kammer
- 17
- Kammer
- 18
- Verbindungsstück
- 19
- Verbindungsstück
- 20
- Getriebe
- 21
- Hohlwelle
- 22
- Ende
- 23
- Öffnung
- 24
- Entlüfter
- 25
- Rohr
- 26
- Kunststoffkappe
- 27
- Öffnung
- 28
- Schraube
- 29
- Gehäuse
