WO2021249704A1 - Getriebe für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2021249704A1
WO2021249704A1 PCT/EP2021/062251 EP2021062251W WO2021249704A1 WO 2021249704 A1 WO2021249704 A1 WO 2021249704A1 EP 2021062251 W EP2021062251 W EP 2021062251W WO 2021249704 A1 WO2021249704 A1 WO 2021249704A1
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oil
transmission
oil sump
valve
expansion tank
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PCT/EP2021/062251
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Andreas Kessler
Johannes König
Nihat Günes
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • F16H57/0457—Splash lubrication

Definitions

  • the invention relates to a transmission for a motor vehicle.
  • the invention also relates to a motor vehicle with such a transmission.
  • a housing of a transmission of a motor vehicle emerges which has a substantially cylindrical and rotating transmission components receiving first area and a second area that is completely or partially sealed off from the first area and open to an oil pan.
  • switching and control means for hydraulically actuatable components of the transmission are arranged in the open area.
  • An area serving as an oil reservoir is provided, which is fluidly connected on the one hand to the first area and on the other hand to the oil pan.
  • the fluid-technical connection of the oil reservoir to the first area takes place in that the first area has at least one outlet opening through which lubricating oil from the first area can be fed to the oil reservoir by utilizing the centrifugal force effect of the rotating gear components.
  • the oil reservoir has openings through which the lubricating oil can be supplied via the second area of the oil pan.
  • the at least one outlet opening is provided with a membrane, the permeability of which depends on the temperature-dependent viscosity of the lubricating oil, so that cold, viscous lubricating oil adheres to the membrane and warm lubricating oil flows through the membrane into the oil reservoir.
  • the object of the present invention is to further develop a transmission for a motor vehicle in such a way that an oil level of the transmission can be adjusted as a function of the state of operation.
  • the object is achieved by the subjects of the independent claims.
  • Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims, the following description and the figures.
  • a transmission according to the invention for a motor vehicle comprises a transmission housing, in the interior of which at least one rotating transmission component is arranged and an oil sump is formed, at least one expansion tank being provided which is set up to collect oil from the interior, the outlet equal tank is fluidly connected to the oil sump via at least one return line, and the respective return line conveys a defined volume flow back into the oil sump as a function of a power throughput rate of the transmission.
  • the transmission is at least designed with splash lubrication, which also has aspects of dry sump lubrication.
  • the respective transmission component which is designed as a spur or bevel gear, for example, is immersed in the oil sump filled with oil, so that the submerged surface of the respective transmission component is wetted with oil.
  • the oil can absorb heat and lubricate gear meshing if, in addition to the first transmission component, at least one further transmission component is provided which is in meshing engagement with the first transmission component.
  • the advantage of splash lubrication is essentially the simple structure and the low component cost. In particular, additional oil pumps can be dispensed with.
  • oil is to be understood as a lubricating oil or a lubricant or a lubricant which lubricates the interacting components in the transmission and at the same time realizes a cooling effect due to heat absorption and dissipation.
  • spray oil is also produced, which passes through the respective rotating transmission component for lubrication and / or cooling to other lubrication points of the transmission, for example bearings. Furthermore, spray oil is pumped into the respective expansion tank, in which the excess oil is retained and is fed back into the oil sump according to the cross section of the respective return flow.
  • the return has a defined cross section which is either constant or the same size over its entire length or changes over its length.
  • the cross section of the respective return line is selected based on the necessary cooling requirements of the transmission, in particular based on the required operational reliability of the transmission and / or the properties of the oil. Properties of the oil are, for example, the viscosity indicators and the flow behavior.
  • the respective expansion tank is fluidically connected via an opening to the interior of the gearbox housing, and if more oil gets into the compensation tank than flows back into the oil sump via the return, the oil level in the interior of the gearbox housing drops.
  • the respective opening is preferably formed at heavily wetted areas of the gearbox housing.
  • the oil level within the transmission is self-regulating, the oil level within the transmission being adjustable according to the situation.
  • the oil level is essentially dependent on the speed of the respective transmission component as well as on the viscosity of the oil or the lubricant.
  • the effective, self-regulated oil level is therefore a function of the oil return volume.
  • Another advantage of using an expansion tank for buffering oil quantities and a return fluid connected to the oil sump for the controlled addition of oil to the oil sump is that the total amount of oil in the system only slightly affects the oil level in the interior of the gearbox housing.
  • the total amount of oil required, including a reserve can in principle be chosen as desired, since a suitable setting of the return cross-section enables the required oil level in the oil sump to be quickly adjusted, especially at the start of operation of the transmission or when the load throughput changes. On the one hand, this ensures adequate lubrication and cooling of the gearbox and the interacting gearbox components and also minimizes churning losses. In addition, in the event of oil dwindling, sufficient oil reserves are kept without increasing splash losses during operation.
  • a valve is preferably arranged on the respective return.
  • the valve is preferably designed to change the volume flow to be conveyed to the oil sump as a function of the power throughput of the transmission.
  • the valve can also change the volume flow depending on other factors, such as the outside temperature or the condition of the oil, i.e. the performance of the oil.
  • the valve is designed in particular to control or regulate an oil return from the respective expansion tank to the oil sump, regardless of the return cross section.
  • a control of the volume flow is in this context too understand that the valve is either blocking or releasing a flow. In other words, the valve can be switched between a completely open state and a completely closed state. It is also conceivable to design the valve in such a way that partially open states can also be switched.
  • the valve is preferably designed as a clocked valve.
  • the valve it is conceivable to design the valve as a clocked SW valve.
  • valve is designed as a proportional valve.
  • a proportional valve can be used to regulate the amount of oil per unit of time or the volume flow between a fully open state and a fully closed state. In other words, any volume flow between 0% and 100% can be set.
  • the valve can be designed in such a way that it changes to a closed state when idle in order to avoid emptying the expansion tank so that the oil level in the oil sump is lower at the beginning than when all the oil is collected in the oil sump at the start of operation.
  • the volume flow is preferably adjustable as a function of a speed and / or a torque of the respective rotating transmission component and / or as a function of an oil temperature.
  • the returning oil quantity can be regulated as required, i.e. depending on an operating state of the motor vehicle or the transmission, the setting of the oil quantity being carried out using a parameter map that can be stored on a valve control unit.
  • the valve control unit can communicate with an engine control unit in a suitable manner, in particular retrieve engine characteristics, in order to receive or process information about the current power throughput and / or the current drive power.
  • data on power losses of the motor can be processed. For example, high losses can lead to the valve opening in order to increase or decrease the oil level in the oil sump and thereby the cooling effect. to improve. Low losses can, in turn, require the valve to allow smaller quantities of oil to flow through the return line into the oil sump in order to lower the oil level and thereby the splashing losses.
  • At least one temperature sensor is preferably arranged in the area of the oil sump.
  • the respective temperature sensor can be used to obtain precise measurement data on the current oil temperature in the oil sump, which can be used to draw conclusions about power losses.
  • the respective expansion tank is arranged within the transmission housing.
  • the expansion tank is therefore part of a coherent lubrication system, which is summarized in the transmission housing.
  • the respective expansion tank is connected to the interior of the transmission housing via an opening formed on the transmission housing.
  • the respective expansion tank is a separate, external expansion tank which is connected to the transmission housing in a sealed manner using suitable means.
  • both the expansion tank and the gear housing have a respective essentially aligned opening so that the expansion tank can collect the spray oil from the gear housing.
  • the respective return line connected to the expansion tank has suitable means for secure connection to the oil sump of the gearbox housing, so that the oil collected in the respective expansion tank can be returned to the oil sump in a controlled manner in the form of an oil circuit.
  • a motor vehicle comprising a drive train with a transmission according to the type described above.
  • the motor vehicle can be a transport vehicle that is used, for example, in logistics centers, in agriculture or in the automotive industry.
  • the above definitions and statements on technical effects, advantages and advantageous embodiments of the transmission also apply mutatis mutandis to the motor vehicle according to the second aspect of the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a motor vehicle according to the invention with a transmission according to the invention according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional illustration of the transmission according to the invention according to FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a schematic cross-sectional illustration of the transmission according to the invention according to a second exemplary embodiment
  • FIG. 4 shows a schematic cross-sectional illustration of the transmission according to the invention according to a third exemplary embodiment.
  • an oil sump 6 for receiving and holding oil 13 is also formed in the interior 4 of the gear housing 3, the first gear component 5a for splash lubrication in the oil 13 held in the oil sump 6 partially immersed.
  • the interior 4 is also fluidly connected to an expansion tank 7 via an opening 12.
  • the first transmission component 5a is wetted with oil 13 on its surface.
  • Oil 13 is carried along by the first gear component 5a in its circumferential direction according to the arrows 14a, 14b, a first part of the oil 13 being used as the first arrow 14a to lubricate the toothing between the gear components 5a, 5b and an excess second part of the oil 13 is thrown radially outward as spray oil according to the second arrow 14b.
  • oil passes through the opening 12 and is collected in the expansion tank 7.
  • the expansion tank 7 and in particular the opening 12 is arranged opposite the interior 4 in such a way that oil 13 from the interior 4 of the Getriebegephinu ses 3 is collected.
  • the expansion tank 7 has an outlet 11 which is arranged at the lowest point of the internal volume in the expansion tank 7 and which is connected to a return 8.
  • the return is set up to connect the expansion tank 7 fluidtech cally with the oil sump 6, whereby an oil circuit is formed. So that the oil 13 from the expansion tank 7 already reaches the oil sump 6 by gravity and thus without an additional oil pump, the drain 11 of the expansion tank 7 connected to the return 8 is arranged above half of the oil sump 6 in the direction of gravity.
  • the respective off equalizing container 7 is arranged together with the return line 8 within the transmission housing 3.
  • the return line 8 has a constant cross section over its entire length, which is adapted to the characteristic properties of the oil 13.
  • the transmission 1 When the transmission 1 is in the idle state, ie when the transmission components 5a, 5b are not rotating, all of the oil 13 is present in the oil sump 6. The oil 13 remaining in the same container 7 also flows back via the return line 8 into the oil sump 6. Thus, there is a maximum oil volume or a maximum oil level in the oil sump 6. If the transmission 1 starts operating and the transmission components 5a, 5b are set in rotation, the first transmission component 5a takes a comparatively large amount of oil with it and distributes the oil 13 in the transmission housing 3 in the manner described above, with part of the oil 13 in the Expansion tank 7 reaches.
  • a certain amount of oil is buffered or stored in the equalizing tank 7 during operation of the transmission 1, which is returned to the oil sump 6 in a controlled manner depending on the cross section of the return line 8, the speed of the first transmission component 5a and the oil temperature.
  • the return e thus conveys a defined volume flow back into the oil sump 6 as a function of a power throughput or an operating state of the transmission 1.
  • the oil temperature inside the transmission 1 rises due to power losses.
  • the increasing oil temperature in turn reduces the viscosity of the oil 13, so that the oil 13 flows back into the oil sump 6 significantly faster via the return line 8 than at a lower power throughput.
  • the oil level in the oil sump 6 initially rises, which improves the wetting of the rotating gear components 5a, 5b and ultimately the cooling effect in the system due to the larger volume of oil available in the oil sump 6.
  • the higher speed of the transmission components 5a, 5b has the result that more spray oil reaches the expansion tank 7 and is buffered there so that an equilibrium is established even after the power throughput has increased, in which in particular splashing losses are minimized.
  • the respective compensation container 7 is arranged together with the return line 8 also within the gear housing 3 to.
  • a valve 9 designed as a proportional valve is arranged on the return line 8. The valve 9 is set up to change or adjust the volume flow to be conveyed to the oil sump 6 as desired, depending on a power throughput of the transmission 1, an outside temperature and / or an oil condition.
  • the valve 9 can be monitored by a control unit - not shown here - on which at least one parameter map is stored, by means of which the volume flow can be set as a function of a speed and / or a torque of the rotating transmission components 5a, 5b.
  • the control unit can also receive and evaluate engine characteristics of the motor vehicle, for example to generate information on power losses, the valve 9 being adjustable between an open state and a closed state as desired based on the information.
  • the amount of oil to be conveyed in the oil sump 6 can also be made essentially independently of the viscosity of the oil 13.
  • the valve 9 can also be designed as a clocked valve.
  • the transmission 1 according to the third embodiment of FIG. 4 is essentially identical to the second embodiment of FIG. 3 designed. The only difference is that the transmission 1 is designed in at least two parts, with the expansion tank 7 being removably arranged on the transmission housing 3. In the present case, the expansion tank 7 is designed as a separate component which is connected to the interior 4 of the transmission housing 3 via an opening 12 formed on the transmission housing 3.
  • the return 8 is in contrast to the return channel according to FIG. 2 and FIG. 3 also designed as a return line or hose and - not shown here - means fluidly connected to the oil sump 6 a related party.
  • the control unit mentioned in FIG. 3 can receive and evaluate measurement data from a temperature sensor 10 which is arranged in the oil sump 6 of the transmission 1.
  • the valve 9 is thus also set up to adjust the volume flow as a function of an oil temperature of the oil 13 in the oil sump 6.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe (1) für ein Kraftfahrzeug (2), umfassend ein Getriebegehäuse (3), in dessen Innenraum (4) zumindest ein rotierendes Getriebebauteil (5a) angeordnet ist und ein Ölsumpf (6) ausgebildet ist, gekennzeichnet durch zumindest einen Ausgleichsbehälter (7), der zum Auffangen von Öl aus dem Innenraum (4) eingerichtet ist, wobei der Ausgleichsbehälter (7) über zumindest einen Rücklauf (8) fluidtechnisch mit dem Ölsumpf (6) verbunden ist, und wobei der jeweilige Rücklauf (8) in Abhängigkeit eines Leistungsdurchsatzes des Getriebes (1) einen definierten Volumenstrom zurück in den Ölsumpf (6) fördert. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug (2) mit einem solchen Getriebe (1).

Description

Getriebe für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Getriebe.
Aus der DE 10 2016 216 823 A1 geht ein Gehäuse eines Getriebes eines Kraftfahr zeugs hervor, das einen im Wesentlichen zylindrischen und rotierenden Getriebebau teile aufnehmenden ersten Bereich und einen gegenüber dem ersten Bereich ganz oder teilweise abgeschotteten und zu einer Ölwanne offenen zweiten Bereich auf weist. In dem offenen Bereich sind Schalt- und Steuerungsmittel für hydraulisch betä tigbare Bauteile des Getriebes angeordnet. Ein als Ölspeicher dienender Bereich ist vorgesehen, der einerseits mit dem ersten Bereich und andererseits mit der Ölwanne fluidtechnisch verbunden ist. Die fluidtechnische Verbindung des Ölspeichers zum ersten Bereich erfolgt dadurch, dass der erste Bereich zumindest eine Austrittsöff nung aufweist, durch die Schmieröl aus dem ersten Bereich unter Ausnutzung der Fliehkraftwirkung durch die rotierenden Getriebebauteile dem Ölspeicher zuführbar ist. Zum Zweck der fluidtechnischen Verbindung des Ölspeichers zur Ölwanne weist der Ölspeicher Öffnungen auf, durch die das Schmieröl über den zweiten Bereich der Ölwanne zuführbar ist. Die zumindest eine Austrittsöffnung ist mit einer Membran versehen, deren Permeabilität von der temperaturabhängigen Viskosität des Schmieröls abhängt, sodass kaltes, zähflüssiges Schmieröl an der Membran hängen bleibt und warmes Schmieröl durch die Membran in den Ölspeicher fließt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Getriebe für ein Kraftfahr zeug dahingehend weiterzuentwickeln, dass ein Ölstand des Getriebes betriebszu standsabhängig einstellbar ist. Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche, der folgenden Beschreibung sowie der Figuren.
Ein erfindungsgemäßes Getriebe für ein Kraftfahrzeug umfasst ein Getriebegehäuse, in dessen Innenraum zumindest ein rotierendes Getriebebauteil angeordnet ist und ein Ölsumpf ausgebildet ist, wobei zumindest ein Ausgleichsbehälter vorgesehen ist, der zum Auffangen von Öl aus dem Innenraum eingerichtet ist, wobei der Aus- gleichsbehälter über zumindest einen Rücklauf fluidtechnisch mit dem Ölsumpf ver bunden ist, und wobei der jeweilige Rücklauf in Abhängigkeit eines Leistungsdurch satzes des Getriebes einen definierten Volumenstrom zurück in den Ölsumpf fördert. Mit anderen Worten ist das Getriebe zumindest mit einer Tauchschmierung ausgebil det, das ferner Aspekte einer Trockensumpfschmierung aufweist. Dabei taucht das jeweilige Getriebebauteil, das beispielsweise als Stirn- oder Kegelrad ausgebildet ist, in den mit Öl gefüllten Ölsumpf ein, sodass die eingetauchte Oberfläche des jeweili gen Getriebebauteils mit Öl benetzt wird. Das Öl kann dadurch Wärme aufnehmen sowie einen Verzahnungseingriff schmieren, wenn neben dem ersten Getriebebauteil wenigstens ein weiteres Getriebebauteil vorgesehen ist, das mit dem ersten Getrie bebauteil in Zahneingriff steht. Der Vorteil der Tauchschmierung besteht im Wesentli chen in dem einfachen Aufbau und dem geringen Bauteilaufwand. So kann insbe sondere auf zusätzliche Ölpumpen verzichtet werden.
Unter dem Begriff Öl ist ein Schmieröl bzw. ein Schmiermittel bzw. ein Schmierstoff zu verstehen, welches die miteinander wechselwirkenden Bauteile im Getriebe schmiert und gleichzeitig eine Kühlwirkung aufgrund von Wärmeaufnahme und -ab- leitung realisiert.
Während des Betriebs des Getriebes entsteht aufgrund von Fliehkräften bzw. Zentri fugalkräften zudem Spritzöl, das über das jeweilige rotierende Getriebebauteil zur Schmierung und/oder Kühlung zu weiteren Schmierstellen des Getriebes, beispiels weise Lagerungen gelangt. Ferner wird Spritzöl in den jeweiligen Ausgleichsbehälter gefördert, in dem das überschüssige Öl zurückgehalten wird und gemäß dem Quer schnitt des jeweiligen Rücklaufs zurück in den Ölsumpf gefördert wird. Der Rücklauf weist einen definierten Querschnitt auf, der entweder über dessen gesamte Länge konstant bzw. gleich groß ausgebildet ist oder sich über dessen Länge verändert.
Der Querschnitt des jeweiligen Rücklaufs wird anhand des notwendigen Kühlbedarfs des Getriebes, insbesondere anhand der geforderten Betriebssicherheit des Getrie bes und/oder der Eigenschaften des Öls ausgewählt. Unter Eigenschaften des Öls sind beispielsweise die Viskositätskennzahlen und das Fließverhalten zu verstehen. Der jeweilige Ausgleichsbehälter ist über eine Öffnung fluidtechnisch mit dem Innen raum des Getriebegehäuses verbunden, wobei, wenn mehr Öl in den Ausgleichsbe hälter gelangt als über den Rücklauf zurück in den Ölsumpf fließt, der Ölstand im In nenraum des Getriebegehäuses sinkt. Die jeweilige Öffnung ist dabei vorzugsweise an stark benetzten Stellen des Getriebegehäuses ausgebildet. Je tiefer der Ölstand sinkt, desto weniger Öl wird als Spritzöl in den Ausgleichsbehälter befördert, sodass sich insbesondere bei konstant laufenden Getrieben ein Gleichgewicht einstellt, bei dem so viel Öl in den Ausgleichsbehälter befördert wird wie über den jeweiligen Rücklauf in den Ölsumpf zurückfließt. Mit anderen Worten ist der Ölstand innerhalb des Getriebes selbstregulierend, wobei der Ölstand innerhalb des Getriebes situati onsgerecht einstellbar ist. Der Ölstand ist im Wesentlichen abhängig von der Dreh zahl des jeweiligen Getriebebauteils als auch von der Viskosität des Öls bzw. des Schmiermittels.
Insbesondere im Ruhezustand des Getriebes, das heißt wenn das jeweilige Getrie bebauteil nicht rotiert, fließt gemäß einem Ausführungsbeispiel sämtliches Öl über den jeweiligen Rücklauf in den Ölsumpf und erhöht den Ölstand im Getriebegehäuse auf ein Maximum, wobei der Ölstand im Ausgleichsbehälter auf ein Minimum sinkt, insbesondere leer läuft. Um dies zu gewährleisten und/oder eine komplette Ölzirkula tion im System zu ermöglichen, ist ein mit dem jeweiligen Rücklauf verbundener Ab lauf des Ausgleichsbehälters in Schwerkraftrichtung oberhalb des Ölsumpfes ange ordnet. Beim Start der Drehbewegung des jeweiligen rotierenden Getriebebauteils wird aufgrund des hohen Ölstandes im Ölsumpf zunächst eine hohe Ölmenge als Spritzöl in den jeweiligen Ausgleichsbehälter gefördert und dort gepuffert, wobei eine kontrollierte und in diesem Fall konstante Ölmenge über den jeweiligen Rücklauf zu rück in den Ölsumpf geleitet wird, die zu Beginn des Betriebs geringer ist als die in den jeweiligen Ausgleichsbehälter Ölmenge. Dadurch sinkt, wie zuvor beschrieben, der Ölstand ab, bis das System im Gleichgewicht ist. Vorteilhaft ist dabei, dass Ver luste, beispielsweise durch Planschen, minimiert werden.
Wird der Leistungsdurchsatz erhöht, das heißt wird die Drehzahl und/oder das anlie gende bzw. übertragene Drehmoment des jeweiligen Getriebebauteils erhöht und steigen durch damit einhergehende Verlustleistungen die Bauteil- und folglich die Öltemperatur, sinkt die Viskosität des Öls, sodass es dünnflüssiger ist als bei einer geringeren Öltemperatur. Dadurch fließt das Öl deutlich schneller über den Rücklauf zurück in den Ölsumpf, weshalb der Ölstand im Ölsumpf erneut ansteigt, was wiede rum die Benetzung des jeweiligen rotierenden Getriebebauteils und letztlich die Kühl wirkung verbessert. Auch in diesem Fall stellt sich ein Gleichgewicht ein, wodurch Verluste, beispielsweise durch Planschen aufgrund des in Abhängigkeit des Be triebszustandes angepassten Ölstands minimiert.
Der effektive, selbstregulierte Ölstand ist somit eine Funktion der Ölrücklaufmenge.
Je größer die Rücklaufmenge zum Ölsumpf, desto höher wird der Ölstand im Öl sumpf. Umgekehrt sinkt der Ölstand, je weniger Öl vom jeweiligen Ausgleichsbehäl ter zurück in den Ölsumpf fließt.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines Ausgleichsbehälters zur Pufferung von Öl mengen und eines jeweiligen mit dem Ölsumpf fluidtechnisch verbundenen Rück laufs zur kontrollierten Zugabe von Öl in den Ölsumpf ist, dass die vorhandene Ge samtölmenge im System den Ölstand im Innenraum des Getriebegehäuses nur ge ringfügig beeinflusst. Die gesamte erforderliche Ölmenge inklusive einer Reserve kann dabei prinzipiell beliebig gewählt werden, da durch geeignete Einstellung des Rücklaufquerschnitts eine schnelle Anpassung des erforderlichen Ölstands im Öl sumpf, insbesondere zu Beginn eines Betriebs des Getriebes oder bei Lastdurch satzänderungen erreicht wird. Dies stellt zum einen eine ausreichende Schmierung und Kühlung des Getriebes und der miteinander wechselwirkenden Getriebebauteile sicher und minimiert des Weiteren Planschverluste. Außerdem wird im Falle von Öl schwund genügend Ölreserve vorgehalten, ohne im Betrieb die Planschverluste zu erhöhen.
Vorzugsweise ist am jeweiligen Rücklauf ein Ventil angeordnet. Das Ventil ist bevor zugt dazu ausgebildet, in Abhängigkeit des Leistungsdurchsatzes des Getriebes den zum Ölsumpf zu fördernden Volumenstrom zu ändern. Das Ventil kann den Volu menstrom auch in Abhängigkeit weiterer Faktoren, wie beispielsweise die Außentem peratur oder der Ölzustand, das heißt die Leistungsfähigkeit des Öls, ändern. Das Ventil ist insbesondere dazu eingerichtet, unabhängig vom Rücklaufquerschnitt einen Ölrücklauf vom jeweiligen Ausgleichsbehälter zum Ölsumpf zu steuern oder zu re geln. Unter einer Steuerung des Volumenstroms ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass das Ventil einen Volumenstrom entweder blockiert oder freigibt. An ders gesagt ist das Ventil zwischen einem vollständig geöffneten Zustand und einem vollständig geschlossenen Zustand schaltbar. Ferner ist denkbar, das Ventil derart auszubilden, dass auch teilweise geöffnete Zustände geschaltet werden können. In diesem Sinn ist das Ventil bevorzugt als getaktetes Ventil ausgebildet. Insbesondere ist denkbar, das Ventil als getaktetes SW-Ventil auszubilden. Mittels derartiger Ven tile lassen sich Herstellungs- und/oder des Getriebes senken, wobei gleichzeitig eine einfache und kontrollierte Steuerung des Volumenstroms realisierbar ist.
Alternativ ist das Ventil als Proportionalventil ausgebildet. Mittels eines Proportional ventils lässt sich die Ölmenge pro Zeiteinheit bzw. der Volumenstrom zwischen ei nem vollständig geöffneten Zustand und einem vollständig geschlossenen Zustand beliebig regeln. Anders gesagt kann ein beliebiger Volumenstrom zwischen 0 % und 100 % eingestellt werden.
Das Ventil kann derart ausgebildet sein, dass es im Ruhezustand in einen geschlos senen Zustand wechselt, um ein Leerlaufen des Ausgleichbehälters zu vermeiden, damit der Ölstand im Ölsumpf zu Beginn niedriger ist als wenn zu Betriebsbeginn das gesamte Öl im Ölsumpf gesammelt ist.
Bevorzugt ist der Volumenstrom in Abhängigkeit einer Drehzahl und/oder eines Dreh moments des jeweiligen rotierenden Getriebebauteils und/oder in Abhängigkeit einer Öltemperatur einstellbar. Mit anderen Worten kann die rücklaufende Ölmenge be darfsgerecht, das heißt in Abhängigkeit eines Betriebszustandes des Kraftfahrzeugs bzw. des Getriebes reguliert werden, wobei die Einstellung der Ölmenge anhand ei nes Parameterkennfeldes erfolgt, das auf einer Ventilsteuereinheit hinterlegt sein kann. Die Ventilsteuereinheit kann mit einer Motorsteuereinheit in geeigneter Weise kommunizieren, insbesondere Motorkenndaten abrufen, um Informationen über den aktuellen Leistungsdurchsatz und/oder die aktuelle Antriebsleistung zu empfangen bzw. zu verarbeiten. Ferner können Daten über Verlustleistungen des Motors verar beitet werden. So können beispielsweise hohe Verluste zu einer Öffnung des Ventils führen, um den Ölstand im Ölsumpf und dadurch die Kühlwirkung zu erhöhen bzw. zu verbessern. Niedrige Verluste können wiederum erfordern, dass das Ventil gerin gere Ölmengen durch den Rücklauf in den Ölsumpf fließen lässt, um den Ölstand und dadurch die Planschverluste zu senken.
Zur genaueren Steuerung bzw. Regelung des jeweiligen Ventils ist im Bereich des Ölsumpfes vorzugsweise wenigstens ein Temperatursensor angeordnet. Mittels des jeweiligen Temperatursensors lassen sich genaue Messdaten zur aktuellen Öltempe ratur im Ölsumpf gewinnen, mittels denen Rückschlüsse auf Verlustleistungen ge wonnen werden können.
Nach einem Ausführungsbeispiel ist der jeweilige Ausgleichsbehälter innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet. Mithin ist der Ausgleichsbehälter Teil eines zusam menhängenden Schmierungssystems, welches im Getriebegehäuse zusammenge fasst wird.
Alternativ ist der jeweilige Ausgleichsbehälter über eine am Getriebegehäuse ausge bildete Öffnung mit dem Innenraum des Getriebegehäuses verbunden. Mit anderen Worten ist der jeweilige Ausgleichsbehälter ein separater, externer Ausgleichsbehäl ter, der mit geeigneten Mitteln abgedichtet an das Getriebegehäuse angeschlossen wird. Dazu weisen sowohl der Ausgleichsbehälter als auch das Getriebegehäuse eine jeweilige im Wesentlichen fluchtende Öffnung auf, sodass der Ausgleichsbehäl ter das Spritzöl aus dem Getriebegehäuse auffangen kann. Zudem verfügt der jewei lige an de Ausgleichsbehälter angeschlossene Rücklauf über geeignete Mittel zum sicheren Anschluss an den Ölsumpf des Getriebegehäuses, damit das im jeweiligen Ausgleichsbehälter aufgefangene Öl in Form eines Ölkreislaufes kontrolliert in den Ölsumpf zurückgeleitet werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt. Das Fahrzeug umfasst einen Antriebsstrang mit einem Getriebe gemäß der vorher beschriebenen Art. Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich um ein Transportfahrzeug handeln, das beispielsweise in Logistikzentren, in der Landwirtschaft oder in der Au tomobilindustrie eingesetzt wird. Die obigen Definitionen sowie Ausführungen zu technischen Effekten, Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen des Getriebes gelten sinngemäß ebenfalls für das Kraftfahrzeug gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schemati schen Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Getriebe nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 eine schematische Querschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Getriebes nach Fig. 1 ,
Fig. 3 eine schematische Querschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Getriebes nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
Fig. 4 eine schematische Querschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Getriebes nach einem dritten Ausführungsbeispiel.
Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 2, welches ein Getriebe 1 mit einem Getriebegehäuse 3 umfasst. Im Innenraum 4 des Getriebegehäuses 3 sind zwei miteinander wirkverbun denen Getriebebauteils 5a, 5b angeordnet, wobei die Getriebebauteile 5a, 5b vorlie gen zwei miteinander in Zahneingriff stehende Zahnräder sind, wie in Fig. 2 bis Fig. 4 dargestellt ist.
Nach Fig. 2 bis Fig. 4 ist im Innenraum 4 des Getriebegehäuses 3 ferner ein Öl sumpf 6 zur Aufnahme und zum Vorhalten von Öl 13 ausgebildet, wobei das erste Getriebebauteil 5a zur Tauchschmierung in das im Ölsumpf 6 vorgehaltene Öl 13 teil weise eintaucht. Der Innenraum 4 ist darüber hinaus über eine Öffnung 12 mit einem Ausgleichsbehälter 7 fluidtechnisch verbunden. Während des Betriebs des Getrie bes 1 wird das erste Getriebebauteil 5a an dessen Oberfläche mit Öl 13 benetzt. Auf grund der bei einer Rotation des ersten Getriebebauteils 5a entstehenden Zentrifu- galkräfte wird Öl 13 vom ersten Getriebebauteil 5a in dessen Umfangsrichtung ge mäß den Pfeilen 14a, 14b mitgenommen, wobei ein erster Teil des Öls 13 gemäß dem ersten Pfeil 14a zur Schmierung der Verzahnung zwischen den Getriebebautei len 5a, 5b genutzt wird und ein überschüssiger zweiter Teil des Öls 13 gemäß dem zweiten Pfeil 14b als Spritzöl radial nach außen geschleudert wird. Dabei tritt Öl durch die Öffnung 12 hindurch und im Ausgleichsbehälter 7 aufgefangen. Anders ge sagt ist der Ausgleichsbehälter 7 und insbesondere die Öffnung 12 derart gegenüber dem Innenraum 4 angeordnet, dass Öl 13 aus dem Innenraum 4 des Getriebegehäu ses 3 aufgefangen wird.
Der Ausgleichsbehälter 7 verfügt über einen Ablauf 11 , der am tiefsten Punkt des In nenvolumens des Ausgleichsbehälter 7 angeordnet ist und der mit einem Rücklauf 8 verbunden ist. Der Rücklauf ist dazu eingerichtet, den Ausgleichsbehälter 7 fluidtech nisch mit dem Ölsumpf 6 zu verbinden, wodurch ein Ölkreislauf gebildet wird. Damit das Öl 13 aus dem Ausgleichsbehälter 7 bereits allein durch Schwerkraft und somit ohne zusätzliche Ölpumpe zurück in den Ölsumpf 6 gelangt, ist der mit dem Rück lauf 8 verbundene Ablauf 11 des Ausgleichsbehälters 7 in Schwerkraftrichtung ober halb des Ölsumpfes 6 angeordnet.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und Fig. 2 ist der jeweilige Aus gleichsbehälter 7 zusammen mit dem Rücklauf 8 innerhalb des Getriebegehäuses 3 angeordnet. Der Rücklauf 8 weist über dessen gesamte Länge einen konstanten Querschnitt auf, welcher an die charakteristischen Eigenschaften des Öls 13 ange passt ist.
Im Ruhezustand des Getriebes 1 , also bei nicht rotierenden Getriebebautei len 5a, 5b, liegt sämtliches Öl 13 im Ölsumpf 6 vor. Dabei fließt auch das im Aus gleichsbehälter 7 übrig gebliebene Öl 13 über den Rücklauf 8 in den Ölsumpf 6 zu rück. Somit liegt im Ölsumpf 6 ein maximales Ölvolumen bzw. ein maximaler Ölstand vor. Wird ein Betrieb des Getriebes 1 aufgenommen und die Getriebebauteile 5a, 5b in Rotation versetzt, nimmt das erste Getriebebauteil 5a eine vergleichsweise große Ölmenge mit und verteilt das Öl 13 in der zuvor beschriebenen Weise im Getriebege häuse 3, wobei ein Teil des Öls 13 in den Ausgleichsbehälter 7 gelangt. Gleichzeitig wird ein Teil des Öls 13 aus dem Ausgleichsbehälter 7 in Abhängigkeit des Quer schnitts des Rücklaufs 8 zurück in den Ölsumpf 6 gefördert, sodass insbesondere zu Beginn des Betriebs des Getriebes 1 ein Ölüberschuss im Ausgleichsbehälter 7 reali siert wird. Infolgedessen sinkt der Ölstand im Ölsumpf 6 so weit ab, bis das System in ein Gleichgewicht kommt, bei dem die gleiche Ölmenge über den Rücklauf 8 in den Ölsumpf 6 gefördert wird, wie durch die Rotation des ersten Getriebebauteils 5a als Spritzöl in den Ausgleichsbehälter 7 gelangt. Mit anderen Worten wird im Aus gleichsbehälter 7 während des Betriebs des Getriebes 1 eine gewisse Ölmenge ge puffert bzw. gespeichert, die in Abhängigkeit des Querschnitts des Rücklaufs 8, der Drehzahl des ersten Getriebebauteils 5a sowie der Öltemperatur an den Ölsumpf 6 kontrolliert zurückgegeben wird. Der Rückläuf e fördert somit in Abhängigkeit eines Leistungsdurchsatzes bzw. eines Betriebszustandes des Getriebes 1 einen definier ten Volumenstrom zurück in den Ölsumpf 6. Mithin werden im Gleichgewicht des Systems Planschverluste minimiert.
Wird durch einen entsprechenden Fahrerwunsch beispielsweise ein höherer Leis tungsdurchsatz gefordert und erhöht sich dadurch die Drehzahl der Getriebebau teile 5a, 5b, steigt die Öltemperatur innerhalb des Getriebes 1 aufgrund von Verlust leistungen. Durch die steigende Öltemperatur sinkt wiederum die Viskosität des Öls 13, sodass das Öl 13 deutlich schneller über den Rücklauf 8 zurück in den Öl sumpf 6 fließt als bei geringerem Leistungsdurchsatz. Dies hat zur Folge, dass der Ölstand im Ölsumpf 6 zunächst ansteigt, wodurch aufgrund des größeren zur Verfü gung stehenden Ölvolumens im Ölsumpf 6 die Benetzung der rotierenden Getriebe bauteile 5a, 5b und schließlich die Kühlwirkung im System verbessert werden. Die höhere Drehzahl der Getriebebauteile 5a, 5b hat zur Folge, dass mehr Spritzöl in den Ausgleichsbehälter 7 gelangt und dort gepuffert wird, sodass sich auch nach Steige rung des Leistungsdurchsatzes ein Gleichgewicht einstellt, bei dem insbesondere Planschverluste minimiert werden. Somit liegt unabhängig von der im System vor handenen Gesamtölmenge stets eine für den jeweiligen Leistungsdurchsatz optimale Ölmenge im Ölsumpf vor, wobei das übrige Öl 13 im Ausgleichsbehälter 7 vorgehal ten wird. Nach dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist der jeweilige Ausgleichsbehäl ter 7 zusammen mit dem Rücklauf 8 ebenfalls innerhalb des Getriebegehäuses 3 an geordnet. Der einzige Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und Fig. 2 besteht darin, dass am Rücklauf 8 ein als Proportionalventil ausgebildetes Ventil 9 angeordnet ist. Das Ventil 9 ist dazu eingerichtet, in Abhängigkeit eines Leis tungsdurchsatzes des Getriebes 1 , einer Außentemperatur und/oder eines Ölzustan des den zum Ölsumpf 6 zu fördernden Volumenstrom beliebig zu ändern bzw. anzu passen.
Das Ventil 9 ist von einer - hier nicht gezeigten - Steuereinheit überwachbar, auf der wenigstens ein Parameterkennfeld hinterlegt ist, mittels dessen der Volumenstrom in Abhängigkeit einer Drehzahl und/oder eines Drehmoments der rotierenden Getriebe bauteile 5a, 5b einstellbar ist. Die Steuereinheit kann dazu ferner Motorkenndaten des Kraftfahrzeugs empfangen und auswerten, um beispielsweise Informationen zu Verlustleistungen zu generieren, wobei das Ventil 9 anhand der Informationen belie big zwischen einem geöffneten Zustand und einem geschlossenen Zustand einstell bar ist. Somit kann die in dem Ölsumpf 6 zu fördernde Ölmenge auch im Wesentli chen unabhängig der Viskosität des Öls 13 erfolgen. Alternativ kann das Ventil 9 auch als getaktetes Ventil ausgebildet sein.
Das Getriebe 1 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist im Wesentli chen identisch zum zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ausgebildet. Der Unter schied besteht lediglich darin, dass das Getriebe 1 zumindest zweiteilig ausgebildet ist, wobei der Ausgleichsbehälter 7 abnehmbar am Getriebegehäuse 3 angeordnet ist. Vorliegend ist der Ausgleichsbehälter 7 als separates Bauteil ausgebildet, das über eine am Getriebegehäuse 3 ausgebildete Öffnung 12 mit dem Innenraum 4 des Getriebegehäuses 3 verbunden ist. Der Rücklauf 8 ist im Gegensatz zum Rücklauf kanal gemäß Fig. 2 und Fig. 3 zudem als Rücklaufleitung oder -schlauch ausgebildet und über - hier nicht näher gezeigte - Mittel fluidtechnisch mit dem Ölsumpf 6 ver bunden. Des Weiteren kann die in Fig. 3 erwähnte Steuereinheit Messdaten eines Tempera tursensors 10 empfangen und auswerten, der im Ölsumpf 6 des Getriebes 1 ange ordnet ist. Somit ist das Ventil 9 ferner dazu eingerichtet, den Volumenstrom in Ab hängigkeit einer Öltemperatur des im Ölsumpfes 6 befindlichen Öls 13 einzustellen.
Bezuqszeichen Getriebe Kraftfahrzeug Getriebegehäuse Innenraum des Getriebegehäuses a Erstes Getriebebauteil b Zweites Getriebebauteil Ölsumpf Ausgleichsbehälter Rücklauf Ventil 0 Temperatursensor 1 Ablauf des Ausgleichsbehälters 2 Öffnung des Getriebegehäuses 3 Öl 4a Erster Pfeil 4b Zweiter Pfeil

Claims

Patentansprüche
1. Getriebe (1 ) für ein Kraftfahrzeug (2), umfassend ein Getriebegehäuse (3), in des sen Innenraum (4) zumindest ein rotierendes Getriebebauteil (5a) angeordnet ist und ein Ölsumpf (6) ausgebildet ist, gekennzeichnet durch zumindest einen Aus gleichsbehälter (7), der zum Auffangen von Öl aus dem Innenraum (4) eingerichtet ist, wobei der Ausgleichsbehälter (7) über zumindest einen Rücklauf (8) fluidtech nisch mit dem Ölsumpf (6) verbunden ist, und wobei der jeweilige Rücklauf (8) in Ab hängigkeit eines Leistungsdurchsatzes des Getriebes (1 ) einen definierten Volumen strom zurück in den Ölsumpf (6) fördert.
2. Getriebe (1 ) nach Anspruch 1 , wobei am jeweiligen Rücklauf (8) ein Ventil (9) an geordnet ist.
3. Getriebe (1 ) nach Anspruch 2, wobei das Ventil (9) als Proportionalventil ausgebil det ist.
4. Getriebe (1 ) nach Anspruch 2, wobei das Ventil (9) als getaktetes Ventil ausgebil det ist.
5. Getriebe (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Volumenstrom in Ab hängigkeit einer Drehzahl und/oder eines Drehmoments des jeweiligen rotierenden Getriebebauteils (5a) und/oder in Abhängigkeit einer Öltemperatur einstellbar ist.
6. Getriebe (1 ) nach Anspruch 5, wobei im Bereich des Ölsumpfes (6) wenigstens ein Temperatursensor (10) angeordnet ist.
7. Getriebe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein mit dem jewei ligen Rücklauf (8) verbundener Ablauf (11 ) des Ausgleichsbehälters (7) in Schwer kraftrichtung oberhalb des Ölsumpfes (6) angeordnet ist.
8. Getriebe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der jeweilige Aus gleichsbehälter (7) innerhalb des Getriebegehäuses (3) angeordnet ist.
9. Getriebe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der jeweilige Ausgleichsbe hälter (7) über eine am Getriebegehäuse (3) ausgebildete Öffnung (12) mit dem In nenraum (4) des Getriebegehäuses (3) verbunden ist.
10. Kraftfahrzeug (2), umfassend ein Getriebe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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