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Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens ein Getriebegehäuse und wenigstens eine Entlüftungseinrichtung zur Entlüftung des Getriebegehäuses, wobei die Entlüftungseinrichtung eine einen Innenraum des Getriebegehäuses mit einer Umgebung des Getriebegehäuses verbindende Entlüftungsleitung aufweist.
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Derartige Getriebeeinrichtungen für Kraftfahrzeuge und diesen zugeordnete Entlüftungseinrichtungen sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise werden derartige Entlüftungseinrichtungen, auch Getriebeentlüfter genannt, dafür vorgesehen, einen Druckausgleich innerhalb des Getriebegehäuses bzw. zwischen dem Inneren des Getriebegehäuses und dessen Umgebung sicherzustellen. Durch den Betrieb der Getriebeeinrichtung, beispielsweise im Fahrbetrieb, insbesondere durch Aufheizen des Getriebes, wird ein Druck in dem Arbeitsfluid innerhalb des Getriebegehäuses erzeugt, der, um Beschädigungen bzw. Beeinträchtigungen der Getriebeeinrichtung zu vermeiden, ausgeglichen bzw. abgeführt werden muss.
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Je nach Positionierung der Entlüftungseinrichtung kann es dabei zu einem Austritt eines Arbeitsfluids, zum Beispiel Öl, bzw. Austritt eines Arbeitsfluid führenden Gases, beispielsweise Öldämpfe in austretender Luft, kommen, die sich negativ auf den Betrieb der Getriebeeinrichtung oder die Umwelt auswirken. Insbesondere kann austretendes Arbeitsfluid in die Umgebung des Kraftfahrzeugs gelangen und negativ von einem Benutzer des Kraftfahrzeugs wahrgenommen werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine dahingehend verbesserte Getriebeeinrichtung anzugeben, bei der insbesondere die Entlüftung des Getriebegehäuses verbessert ist.
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Die Erfindung wird durch eine Getriebeeinrichtung mit den Merkmalen des geltenden Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Wie zuvor beschrieben, betrifft die Erfindung eine Getriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die eine Entlüftungseinrichtung zur Entlüftung des Getriebegehäuses aufweist, d.h. um eine Verbindung zwischen dem Inneren des Getriebegehäuses und dessen Umgebung herzustellen, sodass ein Druckausgleich ermöglicht wird. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Entlüftungsleitung der Entlüftungseinrichtung zumindest abschnittsweise im Bereich einer Kühleinrichtung angeordnet ist, welche zur Kühlung der Getriebeeinrichtung oder einer Komponente eines die Getriebeeinrichtung aufweisenden Antriebsstrangs ausgebildet ist.
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Demnach ist erfindungsgemäß vorgesehen, den Druckausgleich zwischen der Umgebung und dem Inneren des Getriebegehäuses durch die Entlüftungsleitung herzustellen, welche Entlüftungsleitung durch die Kühleinrichtung der Getriebeeinrichtung oder einer weiteren Komponente eines Antriebsstrangs dem die Getriebeeinrichtung zugeordnet ist, geführt bzw. innerhalb dieser angeordnet ist. Die Entlüftungsleitung kann dabei bevorzugt an einem Ort der Getriebeeinrichtung angeordnet sein, an dem möglichst wenig Arbeitsfluid an die dem Inneren des Getriebegehäuses zugewandte Öffnung der Entlüftungsleitung geführt wird. Beispielsweise kann die Entlüftungsleitung demnach an einem bestimmten Ort an der Getriebeeinrichtung angeordnet sein, an dem die Beaufschlagung mit Arbeitsfluid einen gewissen Grenzwert unterschreitet. Insbesondere ist es möglich, eine radial obere bzw. oberste Position der Getriebeeinrichtung dafür zu verwenden, die Entlüftungsleitung an das Getriebegehäuse anzubinden. Ferner kann die Position der Entlüftungsleitung in Abhängigkeit wenigstens einer weiteren Anforderung festgelegt werden, beispielsweise eine möglichst geringe Wahrnehmbarkeit für einen Benutzer des Kraftfahrzeugs.
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Durch die Anordnung der Entlüftungseinrichtung innerhalb der Kühleinrichtung wird gewährleistet, dass Arbeitsfluid, das beispielsweise innerhalb eines Gases geführt wird, insbesondere Öldämpfe in Luft, mittels der Kühleinrichtung abgekühlt wird und somit kondensiert. Dadurch ist der Austritt an Arbeitsfluid, insbesondere gasförmigen Arbeitsfluids, vermindert bzw. verhindert, da dieses gezielt durch die Kühleinrichtung abgekühlt werden kann und sonach nicht durch die Entlüftungseinrichtung bzw. die Entlüftungsleitung austreten und in die Umgebung des Getriebegehäuses gelangen kann.
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Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass die Entlüftungseinrichtung derart innerhalb der Kühleinrichtung angeordnet ist, dass dampfförmiges Arbeitsfluid innerhalb der Entlüftungsleitung kondensiert und zurück in das Getriebegehäuse geführt wird. Beispielsweise ist die Anordnung der Entlüftungseinrichtung innerhalb der Kühleinrichtung derart gewählt, dass Arbeitsfluid, das aus dem aus dem Getriebegehäuse abgeführten Gas, beispielsweise Luft, kondensiert ist, zurück in das Getriebegehäuse fließen kann. Dies kann beispielsweise über eine geeignete Steigung bzw. eine anderweitige Auslegung der Entlüftungseinrichtung, insbesondere mit vertikalen oder zumindest abschnittsweise vertikalen Abschnitten, erreicht werden. Ferner kann die Wärmeleitfähigkeit der Entlüftungseinrichtung, insbesondere der Entlüftungsleitung entsprechend festgelegt sein, sodass eine Abkühlung des Arbeitsfluids in der Entlüftungseinrichtung verbessert ist.
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Ersichtlich stellt dabei die Wandung der Entlüftungsleitung einen Wärmeübergang zwischen dem in der Entlüftungseinrichtung geführten Gasgemisch und dem in der Kühleinrichtung geführten Kühlmedium her, sodass aufgrund des Temperaturunterschieds zwischen dem Kühlmedium und dem Gasgemisch eine Abkühlung des Gasgemischs und somit eine Kondensation des in dem Gasgemisch geführten Arbeitsfluids erreicht wird. Mit anderen Worten, kann das aufgeheizte Arbeitsfluid bzw. das dieses enthaltende Gasgemisch durch die Kühleinrichtung abgekühlt werden, wodurch die Wärme von dem Gasgemisch auf das Kühlmedium abgeführt werden kann. Dadurch, dass das Arbeitsfluid kondensiert, wird dieses nicht zusammen mit dem Gas, das den Druckausgleich zwischen dem Inneren des Getriebegehäuses und der Umgebung des Getriebegehäuses herstellt, in die Umgebung geführt, sondern kann in das Getriebegehäuse zurückgeführt bzw. anderweitig gesammelt werden.
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Beispielsweise ist es möglich, dass die Kühleinrichtung einer elektrischen Maschine eines die Getriebeeinrichtung aufweisenden Antriebsstrangs zugeordnet ist. Mit anderen Worten, kann die Getriebeeinrichtung in einem Antriebsstrang verbaut oder in diesem anordenbar sein, welcher Antriebsstrang eine Kühleinrichtung für eine elektrische Maschine aufweist. Beispielsweise kann es sich bei dem Antriebsstrang um einen Antriebsstrang für ein Hybridkraftfahrzeug handeln, welches neben einem Verbrennungsmotor auch eine elektrische Maschine aufweist. Selbstverständlich sind auch Antriebsstränge möglich, bei denen ausschließlich eine elektrische Maschine oder ein Verbrennungsmotor verwendet wird, wobei die Kühleinrichtung dem entsprechenden Antriebsaggregat zugeordnet sein kann. Vorteilhafterweise ist es dadurch möglich, die ohnehin vorhandene Kühleinrichtung, die beispielsweise zur Kühlung der elektrischen Maschine vorgesehen ist, zur Kühlung der Entlüftungsleitung der Entlüftungseinrichtung der Getriebeeinrichtung zu verwenden. Dabei kann die Entlüftungsleitung zumindest abschnittsweise durch die Kühleinrichtung der elektrischen Maschine geführt werden, welche sich in montiertem Zustand der Getriebeeinrichtung bevorzugt an die Getriebeeinrichtung, insbesondere in Axialrichtung, anschließt. Somit kann das Gasgemisch, das zum Druckausgleich zwischen dem Inneren des Getriebegehäuses und der Umgebung des Getriebegehäuses durch die Entlüftungsleitung geführt wird, mittels der Kühleinrichtung abgekühlt werden.
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Die Kühleinrichtung umfasst dabei bevorzugt eine ein Kühlmedium, insbesondere Kühlwasser, führende Kühlleitung, wobei die Entlüftungsleitung zumindest abschnittsweise innerhalb der Kühlleitung verläuft. Mit anderen Worten wird die Entlüftungsleitung von dem in der Kühlleitung geführten Kühlmedium umströmt, sodass eine effiziente Abführung der Wärme von der Entlüftungsleitung auf das Kühlmedium realisiert ist. Mit anderen Worten kann das Kühlmedium innerhalb der Kühlleitung der Kühleinrichtung strömen, wodurch Wärme von der Wandung der Entlüftungsleitung auf das Kühlmedium übertragen werden kann, sodass die Wärme entsprechend im Kühlkreislauf der Kühleinrichtung geführt werden kann.
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Besonders bevorzugt kann die Kühlleitung durch einen Stator der elektrischen Maschine des Antriebsstrangs verlaufen. Dabei ist es möglich, die Entlüftungsleitung in einem oberen Bereich der Getriebeeinrichtung anzuordnen, d.h. in einem Bereich in dem das Arbeitsfluid nicht von selbst bzw. nicht aufgrund der Gravitation fließt. Ferner ist in einem solchen oberen Bereich die Wahrscheinlichkeit reduziert, dass Arbeitsfluid, insbesondere Öl, in die Entlüftungsleitung gelangt. Ferner kann, da der Stator der elektrischen Maschine üblicherweise radial außenliegend in Bezug auf eine gegebene Einbaurichtung angeordnet ist, die in einem oberen Bereich des Getriebegehäuses angeordnete Entlüftungsleitung durch die Kühlleitung der elektrischen Maschine bzw. der der elektrischen Maschine zugeordneten Kühleinrichtung geführt werden.
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Beispielsweise ist es möglich, die Kühlleitung als Mantelkühlung, insbesondere als Ringmantelkühlung, auszuführen. Dadurch kann wenigstens ein Abschnitt der Entlüftungsleitung besonders vorteilhaft radial von der Drehachse der elektrischen Maschine entfernt angeordnet werden, d.h. insbesondere in Bezug auf eine durch die Schwerkraft bedingte Fließrichtung des Arbeitsfluids vorteilhafte Position. Mit anderen Worten ist es möglich, durch die Ausführung der Kühlleitung als Mantelkühlung die Entlüftungsleitung im Bereich der Mantelfläche der elektrischen Maschine, insbesondere des Stators, anzuordnen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung kann vorgesehen sein, dass die Entlüftungsleitung zumindest abschnittsweise zwischen einer dem Innenraum des Getriebegehäuses zugewandten Öffnung und einer der Umgebung zugewandten Öffnung eine Steigung aufweist, wobei an einer Innenwand der Entlüftungsleitung kondensiertes Arbeitsfluid aufgrund der Steigung in Richtung des Innenraums des Getriebegehäuses fließt. Demnach ist vorgesehen, dass sich die Entlüftungsleitung zwischen einer dem Innenraum des Getriebegehäuses zugewandten Öffnung und einer der Umgebung zugewandten Öffnung erstreckt, wobei zumindest ein Abschnitt der Entlüftungsleitung zwischen den beiden Öffnungen eine Steigung aufweist.
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Die Steigung kann dabei beispielsweise in Bezug auf eine Drehachse bzw. eine Symmetrieachse der Getriebeeinrichtung definiert sein. Wie zuvor beschrieben, kondensiert das Arbeitsfluid an der Innenwand der Entlüftungsleitung aufgrund der Kühlung durch die Kühleinrichtung. Die Steigung bewirkt dabei, dass das an der Innenwand der Entlüftungsleitung niedergeschlagene bzw. kondensierte Arbeitsfluid der Steigung folgend in Richtung des Innenraums fließt. Die Steigung der Entlüftungsleitung ist somit derart angeordnet, dass ein automatisches Zurückfließen des Arbeitsfluids in den Innenraum des Getriebegehäuses bewirkt wird, sodass ein Austreten von in der Entlüftungsleitung befindlichem Arbeitsfluid verhindert wird.
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Dabei ist es möglich, ein Reservoir in der Entlüftungsleitung vorzusehen, in das das kondensierte Arbeitsfluid abfließen kann. Alternativ kann ebenso vorgesehen sein, dass die Entlüftungsleitung eine, bevorzugt kontinuierliche, Steigung aufweist, die die beiden Öffnungen miteinander verbindet, sodass das Arbeitsfluid kontinuierlich zurück in den Innenraum des Getriebegehäuses fließen kann. Selbstverständlich ist es ebenso möglich, dass die Entlüftungsleitung mehrere Abschnitte mit unterschiedlicher Steigung aufweist, beispielsweise kann sich an die dem Innenraum des Getriebegehäuses zugewandte Öffnung ein im Wesentlichen horizontal verlaufender Abschnitt anschließen, der wiederum mit einem zweiten Abschnitt der Entlüftungsleitung verbunden ist, der sich im Wesentlichen vertikal erstreckt. Selbstverständlich sind sämtliche Kombinationen von derartigen Abschnitten der Entlüftungsleitung beliebig miteinander kombinierbar und insbesondere in Abhängigkeit des zur Verfügung stehenden Bauraums auswählbar.
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Zusätzlich kann an dem der Umgebung zugewandten Ende bzw. Öffnung der Entlüftungsleitung ein Endstück angeordnet sein, das dazu ausgebildet ist, einen Druckausgleich zwischen dem Innenraum und der Umgebung zuzulassen und ein Eintreten von Fremdstoffen, insbesondere von Fremdpartikeln, zu verhindern. Demnach kann die Entlüftungsleitung umgebungsseitig durch ein Endstück derart abgeschlossen sein, dass Fremdpartikel nicht in die Entlüftungsleitung und somit in das Getriebegehäuse eintreten können. Das Endstück ist jedoch derart beschaffen, dass der Druckausgleich zwischen dem Innenraum und der Umgebung des Getriebegehäuses ungehindert stattfinden kann, insbesondere kann Gas durch die Entlüftungsleitung strömen, um den betriebsbedingt veränderten Druck innerhalb des Getriebegehäuses auszugleichen.
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Ferner betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang mit einer erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung, wie zuvor beschrieben. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung. Selbstverständlich sind sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung vollständig auf den erfindungsgemäßen Antriebsstrang und das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die einzige Fig. ist eine schematische Darstellung und zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs mit einer erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung.
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Die Fig.zeigt eine Getriebeeinrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug (nicht dargestellt), die in einem Antriebsstrang 2 angeordnet ist. Die Getriebeeinrichtung 1 umfasst ein Getriebegehäuse 3 und eine Entlüftungseinrichtung 4, welche Entlüftungseinrichtung 4 eine Entlüftungsleitung 5 aufweist. Die Entlüftungsleitung 5 verbindet einen Innenraum 6 des Getriebegehäuses 3 mit einer Umgebung 7 des Getriebegehäuses 3. Dazu weist die Entlüftungsleitung 5 eine dem Innenraum 6 zugewandte Öffnung 8 und eine der Umgebung 7 zugewandte Öffnung 9 auf.
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In Abhängigkeit des Betriebszustands der Getriebeeinrichtung 1, beispielsweise der in dem Innenraum 6 herrschenden Temperatur, steigt der Druck eines in dem Getriebegehäuse 3 aufgenommenen Arbeitsfluids. Die Entlüftungsvorrichtung 4 ist dazu ausgebildet, einen Druckausgleich zwischen dem Innenraum 6 und der Umgebung 7 herzustellen. Dabei kann Gas bzw. ein Gasgemisch durch die Entlüftungsleitung 5 strömen, beispielsweise um von dem Innenraum 6 in die Umgebung 7 zu gelangen.
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Die Entlüftungsleitung 5 verläuft abschnittsweise im Bereich einer Kühleinrichtung 10 des Antriebsstrangs 2. Insbesondere verläuft die Entlüftungsleitung 5 durch eine Kühlleitung 11 der Kühleinrichtung 10, durch die ein Kühlmedium, beispielsweise Kühlwasser, geführt ist. Die Kühleinrichtung 10 ist einer elektrischen Maschine 12 des Antriebsstrang 2 zugeordnet, insbesondere ist die Kühleinrichtung 10 dafür vorgesehen einen Stator 13 der elektrischen Maschine 12 zu kühlen. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Kühleinrichtung 10 als Ringmantelkühlung ausgebildet.
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Ersichtlich erstreckt sich dabei die Entlüftungsleitung 5 abschnittsweise durch die Kühlleitung 11, sodass Gas, das aus dem Innenraum 6 des Getriebegehäuses 3 in die Umgebung 7 strömt, durch die Kühleinrichtung 10 gekühlt wird. Somit können Dämpfe des Arbeitsfluids, insbesondere Öldämpfe, die mit dem Gasgemisch durch die Entlüftungsleitung 5 geführt werden, mittels der Kühleinrichtung 10 abgekühlt werden, sodass derartige Dämpfe des Arbeitsfluids an der Innenwand der Entlüftungsleitung 5 kondensieren und somit nicht in die Umgebung 7 gelangen. Somit kann effektiv ein Austritt von Arbeitsfluid aus dem Getriebegehäuse 3 bzw. ein Austreten von Arbeitsfluid in die Umgebung 7 verhindert werden, sodass die Kontamination der Umgebung, beispielsweise eine Geruchsbelästigung eines Fahrers des Kraftfahrzeugs, effektiv vermindert bzw. vermieden werden kann.
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Die Entlüftungsleitung 5 weist in diesem Ausführungsbeispiel zwischen den beiden Öffnungen 8, 9 einen ersten Abschnitt 14 mit einer ersten Steigung und einen zweiten Abschnitt 15 mit einer zweiten Steigung auf. Dabei verändert sich die Steigung der Entlüftungsleitung 5 zwischen dem ersten Abschnitt 14 und dem zweiten Abschnitt 15. Der zweite Abschnitt 15 erstreckt sich im Wesentlichen vertikal zwischen der Öffnung 9 und dem ersten Abschnitt 14 der Entlüftungsleitung 5. Beide Abschnitte 14, 15 weisen einen Steigungswinkel auf, der beispielsweise in Bezug auf eine Drehachse der Getriebeeinrichtung 1 festgelegt ist, welcher Steigungswinkel mit einem Bezugszeichen 16 exemplarisch für den ersten Abschnitt 14 dargestellt ist.
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Folglich kann das Gasgemisch aus dem Innenraum 6 durch die Öffnung 8 in die Entlüftungsleitung 5, nämlich den ersten Abschnitt 14 der Entlüftungsleitung 5, einströmen, diesen durchströmen und schließlich in dem durch die Kühlleitung 11 verlaufenden Abschnitt der Entlüftungsleitung 5 abgekühlt werden. Dabei kann Arbeitsfluid, das beispielsweise durch die Öffnung 8 in die Entlüftungsleitung 5 spritzt aufgrund der Steigung des ersten Abschnitts 14 zurück in den Innenraum 6 fließen, insbesondere aufgrund der Schwerkraft. Arbeitsfluid, das aufgrund der erhöhten Temperatur im Innenraum 6 des Getriebegehäuses 3 dampfförmig bzw. gasförmig in dem Gasgemisch geführt wird, wird mittels der Kühleinrichtung 10 abgekühlt, sodass das Arbeitsfluid an der Innenwand der Entlüftungsleitung 5, beispielsweise im zweiten Abschnitt 15, kondensieren kann und sich an der Innenwand der Entlüftungsleitung 5 niederschlägt. Somit ist es möglich, dass auch dieser Teil des Arbeitsfluids, der den Innenraum 6 verlässt, aufgrund der Steigungen des zweiten Abschnitts 15 und des ersten Abschnitts 14 zurück in den Innenraum 6 fließt und nicht in die Umgebung 7 geführt wird.
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Selbstverständlich ist es ebenso möglich, die Steigungen der Entlüftungsleitung 5 beliebig anderweitig zu wählen, mehrere Abschnitte mit unterschiedlichen Steigungen vorzusehen bzw. die Entlüftungsleitung 5 an einem anderen Ort im Antriebsstrang 2 anzuordnen. Die Entlüftungseinrichtung 4 weist ferner ein Endstück 17 auf, das an der der Umgebung 7 zugewandten Öffnung 9 der Entlüftungsleitung 5 angeordnet ist. Das Endstück 17 ist dafür vorgesehen, den Druckausgleich zwischen dem Innenraum 6 und der Umgebung 7 zuzulassen, d.h. sicherzustellen, dass das Gasgemisch aus dem Innenraum 6 durch die Entlüftungsleitung 5 in die Umgebung 7 strömen kann, jedoch zu verhindern, dass Fremdstoffe, wie Fremdpartikel, aus der Umgebung 7 durch die Entlüftungsleitung 5 in den Innenraum 6 des Getriebegehäuses 3 gelangen können. Somit wird durch das Endstück 17 effektiv ein Eintreten von Fremdpartikeln in die Entlüftungsleitung 5 verhindert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebeeinrichtung
- 2
- Antriebsstrang
- 3
- Getriebegehäuse
- 4
- Entlüftungseinrichtung
- 5
- Entlüftungsleitung
- 6
- Innenraum
- 7
- Umgebung
- 8, 9
- Öffnung
- 10
- Kühleinrichtung
- 11
- Kühlleitung
- 12
- elektrische Maschine
- 13
- Rotor
- 14, 15
- Abschnitt
- 16
- Winkel
- 17
- Endstück
