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Die Erfindung betrifft ein Differentialgetriebe, umfassend ein Getriebegehäuse, welches in einem Innenbereich einen Differentialradsatz aufnimmt, wobei Wärmeaustauschmittel vorgesehen sind, über die Wärme mit dem Innenbereich austauschbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, in welchem ein vorgenanntes Differentialgetriebe vorgesehen ist.
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Bei Differentialgetrieben erfolgt eine Schmierung und Kühlung von Zahneingriffen und auch sonstigen Komponenten über Schmiermittel. Ist das jeweilige Differentialgetriebe in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang dabei räumlich dicht im Bereich eines jeweiligen Hauptgetriebes angeordnet, so wird hierfür teilweise auch das Schmiermittel des Hauptgetriebes verwendet. Um dabei stets eine ausreichende Schmierung und Kühlung zu gewährleisten, muss stets eine ausreichende Kühlung des Schmiermittels sichergestellt werden.
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Aus der
DE 10 2014 224 847 A1 geht ein Kraftfahrzeugantriebsstrang hervor, bei welchem in einem Gehäuse eines Hauptgetriebes ein Differentialgetriebe aufgenommen ist. Eine Schmierung eines Differentialradsatzes des Differentialgetriebes erfolgt dabei über Schmiermittel des Hauptgetriebes, welches innerhalb des Gehäuses zirkuliert. Im Bereich des Differentialgetriebes sind außerdem Wärmeaustauschmittel in Form eines Wärmetauschers vorgesehen, an welchem das Schmiermittel des Hauptgetriebes in Wärmeaustausch mit einem Schmiermittel von Kupplungen des Kraftfahrzeugantriebsstranges gebracht werden kann. Das Schmiermittel der Kupplungen kann dann über einen weiteren Wärmetauscher Wärme mit einem Kühlwasserkreis einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugantriebsstranges austauschen.
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Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Differentialgetriebe zu schaffen, bei welchem ein Wärmeaustausch auf möglichst effektive Art und Weise gestaltet ist.
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Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Kraftfahrzeugantriebsstrang, in welchem ein erfindungsgemäßes Differentialgetriebe zur Anwendung kommt, ist ferner Gegenstand der Ansprüche 8 bis 10.
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Gemäß der Erfindung umfasst ein Differentialgetriebe ein Getriebegehäuse, welches in einem Innenbereich einen Differentialradsatz aufnimmt. Zudem sind Wärmeaustauschmittel vorgesehen, über die Wärme mit dem Innenbereich ausgetauscht werden kann. Im Rahmen der Erfindung kann es sich bei dem Getriebegehäuse des Differentialgetriebes dabei um ein eigenständiges, separates Gehäuse handeln, wobei es aber insbesondere bei räumlich dichter Anordnung des Differentialgetriebes im Bereich eines weiteren Getriebes, insbesondere eines Hauptgetriebes des jeweiligen Kraftfahrzeugantriebsstranges, auch denkbar ist, dass das Getriebegehäuse des Differentialgetriebes durch einen Gehäuseteil eines Gehäuses dieses weiteren Getriebes ausgebildet wird. Dabei sind mit dem „Innenbereich des Getriebegehäuses“ aber stets ein oder mehrere Innenräume gemeint, die lediglich der Aufnahme von dem Differentialgetriebe zuzuordnenden Komponenten dienen.
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Unter einem „Differentialradsatz“ des Differentialgetriebes sind im Sinne der Erfindung die Getriebekomponenten des Differentialgetriebes zu verstehen, die einer Verteilung einer an einer Antriebsseite des Differentialgetriebes eingeleiteten Antriebsbewegung auf Abtriebsseiten des Differentialgetriebes dienen. So umfasst der Differentialradsatz bevorzugt einen Differentialkorb, in welchem mindestens ein Ausgleichsrad drehbar gelagert geführt ist. Das mindestens eine Ausgleichsrad steht dabei mit zwei Zahnrädern jeweils im Zahneingriff, die jeweils drehfest auf je einer Abtriebswelle des Differentialgetriebes vorgesehen sind. Konkret kann das Differentialgetriebe dabei als ein dem Fachmann prinzipiell bekanntes Kegelraddifferential, Stirnraddifferential oder auch in Planetenbauweise ausgeführt sein.
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Über die Wärmeaustauschmittel kann Wärme mit dem Innenbereich des Getriebegehäuses ausgetauscht werden, worunter erfindungsgemäß zu verstehen ist, dass über die Wärmeaustauschmittel insbesondere Wärme aus dem Innenbereich des Getriebegehäuses abgeführt und/oder Wärme dem Innenbereich des Getriebegehäuses zugeführt wird. Letzteres kann dabei durchgeführt werden, um beispielsweise bei niedrigen Temperaturen eine schnellere Erwärmung von Schmiermittel des Differentialgetriebes herbeizuführen.
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Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die Wärmeaustauschmittel als mindestens eine Leitung ausgeführt sind, die durch den Innenbereich des Getriebegehäuses geführt ist. Mit anderen Worten liegen also die Wärmeaustauschmittel erfindungsgemäß als mindestens eine Leitung vor, welche durch den Innenbereich des Getriebegehäuses verläuft.
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Eine derartige Ausgestaltung eines Differentialgetriebes hat dabei den Vorteil, dass sich durch Ausführung der Wärmeaustauschmittel als mindestens eine Leitung, die durch den Innenbereich des Getriebegehäuses geführt ist, problemlos eine große Oberfläche für den Wärmeaustausch verwirklichen lässt. Außerdem kann der Verlauf der mindestens einen Leitung gezielt so gewählt werden, dass ein Wärmeaustausch in Bereichen des Differentialgetriebes stattfindet, in welchen eine große Wärmemenge auszutauschen ist. Zudem lässt sich eine Leitung zumeist auf kompakte Art und Weise und auch mit niedrigem Herstellungsaufwand innerhalb des Getriebegehäuses des Differentialgetriebes platzieren. Insgesamt lässt sich dadurch ein Wärmeaustausch auf effektive Art und Weise realisieren.
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Zwar ist bei der
DE 10 2014 224 847 A1 der Wärmetauscher innerhalb eines Gehäuses liegend dargestellt, in welchem auch das Differentialgetriebe aufgenommen ist. Es ist hierbei jedoch nicht weiter präzisiert, ob der Wärmetauscher in dem Innenbereich eines Getriebegehäuses des Differentialgetriebes liegt und wie hier der Wärmeaustausch mit dem Differentialgetriebe stattfindet. Da bei der
DE 10 2014 224 847 A1 als Schmiermittel für das Differentialgetriebe das Schmiermittel des Hauptgetriebes verwendet wird, kann dieser Wärmeaustausch auch außerhalb eines Innenbereichs eines Getriebegehäuses des Differentialgetriebes stattfinden.
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Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung verläuft eine Leitung von einem Anschlusspunkt am Getriebegehäuse durch einen Schmiermittelraum des Getriebegehäuses zu einem weiteren Anschlusspunkt am Getriebegehäuse. In diesem Fall ist also die Leitung durch einen Raum im Getriebegehäuse des Differentialgetriebes geführt, welcher der Aufnahme und der Ansammlung von Schmiermittel des Differentialgetriebes dient. Dadurch, dass die Leitung durch diesen Raum verläuft, kann Wärme direkt mit dem Schmiermittel des Differentialgetriebes ausgetauscht werden.
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Alternativ oder auch ergänzend zu der vorgenannten Ausführungsform verläuft eine Leitung von einem Anschlusspunkt am Getriebegehäuse durch einen Differentialraum, in welchem der Differentialradsatz platziert ist, zu einem weiteren Anschlusspunkt am Getriebegehäuse. Durch Führung der Leitung durch den Differentialraum, in dem die Radsatzkomponenten des Differentialradsatzes aufgenommen sind, kann an dieser Stelle ein Wärmeaustausch verwirklicht werden. In Weiterbildung dieser Variante ist die Leitung dabei um den Differentialradsatz herumgeführt, wobei hierbei eine gewickelte Ausführung als Spiralleitung oder auch als Rohrwendel im Rahmen der Erfindung denkbar wäre, die sich im Zick-Zack-Muster um den Differentialradsatz legt.
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Besonders bevorzugt sind beide vorgenannten Ausgestaltungsmöglichkeiten gemeinsam verwirklicht. So ist dann eine Leitung durch den Schmiermittelraum und eine Leitung durch den Differenzialraum verlegt. Denkbar wäre bei einer Kombination aber auch, eine Leitung sowohl durch den Schmiermittelraum, als auch den Differentialraum zu führen. In beiden Fällen lässt sich eine besonders große Wärmemenge austauschen. Alternativ dazu ist es aber auch denkbar, eine Leitung entweder nur durch den Schmiermittelraum oder den Differentialraum zu führen.
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In Weiterbildung der Erfindung ist die mindestens eine Leitung durch zumindest ein Rohr gebildet. Dadurch lässt sich die zumindest eine Leitung mit niedrigem Herstellungsaufwand verwirklichen, wobei sie konkret durch mehrere, gesteckte Rohre, beispielsweise Stahlrohre, und/oder auch durch ein oder mehrere eingegossene Rohre gebildet sein kann.
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Alternativ oder ergänzend zu der vorgenannten Weiterbildung ist die mindestens eine Leitung durch zumindest eine Bohrung in Gussdomen des Getriebegehäuses gebildet. Hierdurch kann Material gespart werden, indem entsprechende Dome des Getriebegehäuses zur Ausgestaltung der mindestens eine Leitung herangezogen und mit entsprechenden Bohrungen durchsetzt werden. Unter einem „Dom“ des Getriebegehäuses ist dabei ein in den Innenbereich vorragender Abschnitt des Getriebegehäuses zu verstehen. So ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, die mindestens eine Leitung teilweise durch ein oder mehrere Rohre und teilweise durch ein oder mehrere Bohrungen in entsprechenden Gussdomen des Getriebegehäuses zu bilden.
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Das erfindungsgemäße Differentialgetriebe ist insbesondere Teil eines Kraftfahrzeugantriebsstranges, wobei das Differentialgetriebe hierbei als Achsdifferential oder auch als Längsdifferential vorliegen kann. Dabei ist es eine Ausführungsform der Erfindung, dass in dem Kraftfahrzeugantriebsstrang zudem ein Hauptgetriebes vorgesehen ist, wobei die mindestens eine Leitung des Differentialgetriebes der Führung von Schmiermittel des Hauptgetriebes dient. Insofern kann das Schmiermittel des Hauptgetriebes in Wärmeaustausch mit den entsprechenden Bereichen des Differentialgetriebes gebracht werden, wodurch entsprechende Wärme in diesen Bereichen auf das Schmiermittel des Hauptgetriebes übertragen werden kann. Grund dafür ist, dass das Schmiermittel des Hauptgetriebes üblicherweise eine niedrigere Temperatur aufweist, als die Bereiche des Differentialgetriebes.
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In Weiterbildung der Erfindung kann das Schmiermittel des Hauptgetriebes dabei über die mindestens eine Leitung des Differentialgetriebes zu einem Kühler geführt werden. Die mindestens eine Leitung im Differentialgetriebe ist also zwischen dem Hauptgetriebe und einem Kühler zur Kühlung des Schmiermittels des Hauptgetriebes vorgesehen. Besonders bevorzugt wird das Schmiermittel des Hauptgetriebes dabei nach einer Entnahme aus einem Ölsumpf des Hauptgetriebes zunächst zum Differentialgetriebe, anschließend zu dem Kühler, in der Folge wiederum zum Differentialgetriebe und schließlich zu den zu schmierenden und zu kühlenden Komponenten des Hauptgetriebes geführt, bevor es in den Ölsumpf zurückgeleitet wird. Dadurch lässt sich ein besonders effektiver Wärmeaustausch darstellen.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, die nachfolgend erläutert wird, ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
- 1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges mit einem Differentialgetriebe entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
- 2 und 3 Schnittdarstellungen im Bereich des Differentialgetriebes aus 1.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges 1, in welchem eine Verbrennungskraftmaschine 2 über einen zwischenliegenden Torsionsschwingungsdämpfer 3 mit einem Hauptgetriebe 4 verbunden ist, welches dabei insbesondere als Automatikgetriebe ausgeführt ist. Dem Hauptgetriebe 4 ist abtriebsseitig ein Differentialgetriebe 5 nachgeschaltet, welches als Achsgetriebe eine Antriebsbewegung auf zwei Antriebsräder 6 und 7 verteilt.
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Der Torsionsschwingungsdämpfer 3 ist vorliegend mit in ein Gehäuse 8 des Hauptgetriebes 4 integriert. Das Gehäuse 8 des Hauptgetriebes 4 bildet zudem mit einem Gehäuseteil auch ein Getriebegehäuse 9 des unmittelbar am Hauptgetriebe 4 angegliederten Differentialgetriebes 5 aus. Letzteres ist dabei entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet und in den weiteren 2 und 3 näher dargestellt.
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So ist in den 2 und 3 zu erkennen, dass das Differentialgetriebe 5 einen Differentialradsatz 10 umfasst, welcher in einem Innenbereich 11 des Getriebegehäuses 9 platziert ist. Konkret ist der Differentialradsatz 10 dabei in einem Differentialraum 12 des Innenbereichs 11 des Getriebegehäuses 9 aufgenommen und umfasst einen Differentialkorb 13, welcher ein - in 3 zu sehendes - drehfest hiermit verbundenes Tellerrad 14 und mindestens einen Bolzen 15 trägt. Auf dem mindestens einen Bolzen 15 sind Ausgleichskegelräder 16 und 17 drehbar gelagert, die im Einzelnen jeweils mit zwei Achskegelrädern 18 und 19 im Zahneingriff stehen, welche jeweils drehfest auf je einer Abtriebswelle 20 bzw. 21 platziert sind.
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Auf dem Fachmann prinzipiell bekannte Art und Weise wird über das Tellerrad 14 eine Antriebsbewegung eingeleitet und der Differentialkorb 13 entsprechend in Drehbewegung versetzt. Dabei werden die Ausgleichskegelräder 16 und 17 über den Bolzen 15 mitgenommen, wobei aufgrund der Zahneingriffe mit den Achskegelrädern 18 und 19 eine Verteilung auf die Abtriebswellen 20 und 21 stattfindet. Durch Rotation der Ausgleichskegelräder 16 und 17 auf dem Bolzen 15 können dabei zudem unterschiedliche Drehzahlen der Achskegelräder 18 und 19 und damit auch der Abtriebswellen 20 und 21 dargestellt werden.
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Wie in 3 zu erkennen ist, definiert das Getriebegehäuse 9 des Differentialgetriebes 5 zudem im Innenbereich 11 einen Schmiermittelraum 22, in welchem sich Schmiermittel zur Schmierung und Kühlung rotierender Komponenten des Differentialgetriebes 5 und der Zahneingriffe des Differentialradsatzes 10 sammelt. Das Tellerrad 14 taucht dabei im Schmiermittelraum 22 in das Schmiermittel ein und nimmt dieses im Zuge seiner Drehbewegung mit, so dass es zu einem Abschleudern des Schmiermittels und damit zu einer Versorgung der entsprechenden Bereiche kommt.
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Als Besonderheit verlaufen nun im Innenbereich des Getriebegehäuses 9 Leitungen 23 und 24, die für die Führung von Schmiermittel aus dem Hauptgetriebes 4 vorgesehen sind und im Bereich des Differentialgetriebes 5 einem Wärmeaustausch dieses Schmiermittels mit den entsprechenden Bereichen des Differentialgetriebes 5 dienen. So verläuft die Leitung 23, wie in 2 und im Weiteren in 3 zu erkennen ist, von einem Anschlusspunkt 25 am Getriebegehäuse 9 durch den Differentialraum 12 und den Schmiermittelraum 22 hin zu einem weiteren Anschlusspunkt 26, welcher in 3 zu sehen ist. An dem Anschlusspunkt 26 ist dabei ein Durchbruch 27 im Getriebegehäuse 9 ausgebildet, über welchen das Schmiermittel des Hauptgetriebes 4 zu einem, an dem Getriebegehäuse 9 angeflanschten Kühler 28 gelangen kann. Vorliegend ist die Leitung 23 dabei durch ein Rohr 29 in Form eines Stallrohres gebildet, welches im Differentialraum 12 um den Differentialradsatz 10 herumgeführt ist.
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Die Leitung 24 verläuft von einem Anschlusspunkt 30 durch den Schmiermittelraum 22 zurück zum Hauptgetriebe 4, wobei der Anschlusspunkt 30 dabei ebenfalls durch einen Durchbruch 31 im Getriebegehäuse 9 gebildet ist. Dabei kann über den Durchbruch 31 das im Kühler 28 gekühlte Schmiermittel in die Leitung 24 gelangen, die ebenfalls als Rohr 32 ausgebildet ist.
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Bei der Förderung des Schmiermittels des Hauptgetriebes 4 über die Leitungen 23 und 24 kann das Schmiermittel jeweils Wärme mit dem Differentialraum 12 bzw. dem Schmiermittelraum 22 austauschen und hier insbesondere Wärme aufnehmen. Insofern kann eine Kühlung der entsprechenden Bereiche und im Bereich des Schmiermittelraumes 22 auch des Schmiermittels des Differentialgetriebes 5 über das Schmiermittel des Hauptgetriebes 4 stattfinden. Dies ist von Vorteil, da das Schmiermittel des Hauptgetriebes 4 üblicherweise eine niedrigere Temperatur aufweist, als die Bereiche des Differentialgetriebes 5. Bei niedrigen Temperaturen kann hierüber aber auch eine Erwärmung des Differentialgetriebes 5 realisiert werden.
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Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Differentialgetriebes kann ein Wärmeaustausch auf effektive Art und Weise gestaltet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeugantriebsstrang
- 2
- Verbrennungskraftmaschine
- 3
- Torsionsschwingungsdämpfer
- 4
- Hauptgetriebe
- 5
- Differentialgetriebe
- 6
- Antriebsrad
- 7
- Antriebsrad
- 8
- Gehäuse
- 9
- Getriebegehäuse
- 10
- Differentialradsatz
- 11
- Innenbereich
- 12
- Differentialraum
- 13
- Differentialkorb
- 14
- Tellerrad
- 15
- Bolzen
- 16
- Ausgleichskegelrad
- 17
- Ausgleichskegelrad
- 18
- Achskegelrad
- 19
- Achskegelrad
- 20
- Abtriebswelle
- 21
- Abtriebswelle
- 22
- Schmiermittelraum
- 23
- Leitung
- 24
- Leitung
- 25
- Anschlusspunkt
- 26
- Anschlusspunkt
- 27
- Durchbruch
- 28
- Kühler
- 29
- Roh r
- 30
- Anschlusspunkt
- 31
- Durchbruch
- 32
- Rohr
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014224847 A1 [0003, 0011]
