DE102007024513A1

DE102007024513A1 - Ölführung für ein Getriebe

Info

Publication number: DE102007024513A1
Application number: DE102007024513A
Authority: DE
Inventors: Gereon Hellenbroich
Original assignee: FEV Motorentechnik GmbH and Co KG
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 2007-05-24
Filing date: 2007-05-24
Publication date: 2008-11-27
Also published as: US20100263965A1; WO2008141842A2; CN101680525A; WO2008141842A3; CN101680525B

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System eines Antriebs. Hierbei ist vorgeschlagen, dass insbesondere für eine Front-Quer-Anordnung eines Kraftfahrzeuges Komponenten wie Kupplung, Welle und Getriebe in einer Ummantelung angeordnet sind, die vorzugsweise topfförmig ausgestaltet ist. Die Ölzuführung erfolgt zentral über die Welle. Eine wirkende Zentrifugalkraft erlaubt das Sichbilden eines Ölpegels in der Ummantelung, der vorzugsweise parallel zu der Welle über eine entsprechende Ölabführung wieder abläuft.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System eines Antriebes, das eine Ummantelung umfasst, wobei innerhalb der Ummantelung Komponenten angeordnet sind. Diese Komponenten können insbesondere eine Kupplung, eine Welle und/oder ein Getriebe, insbesondere ein Planetengetriebe sowie Teile davon sein. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Schmierung eines Systems eines Antriebes vorgestellt, welches in einer Ummantelung angeordnet ist.
Bekannt ist es, dass sich rotierende Komponenten eines Antriebes wie beispielsweise Planetensätze oder auch Kupplungen bei insbesondere Getrieben in einem ölnassen Raum betrieben werden. Dieses ist beispielsweise bei konventionellen Stufenautomaten der Fall. Das Öl wird zum einen zum Schmieren und zum anderen zum Kühlen benutzt. Oftmals erfolgt eine Zuführung des Öls durch eine zentrale Welle, wobei das Öl durch den Schmieröldruck und/oder Fliehkrafteinwirkung radial nach außen getrieben wird. Nach einem Schmieren bzw. Kühlen von einer oder mehreren Komponenten wird sodann das Öl radial nach außen abgespritzt und sammelt sich in der Regel in einem Ölsumpf einer Ölkreisversorgung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schmierölsystem für einen Antrieb zur Verfügung zu stellen, das zum einen eine kompakte Anordnung und zum anderen eine größere Einsatzbreite des Systems insbesondere für Fahrzeuge ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit einem System eines Antriebes mit den Merkmalen des Anspruches 1, einem Verfahren zur Schmierung eines Systems eines Antriebes mit den Merkmalen des Anspruches 10 sowie mit einer Anwendung des Systems mit den Merkmalen des Anspruches 15 gelöst. Weitere vorteilhaft Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Es wird ein System eines Antriebes vorgeschlagen, das eine Ummantelung von Komponenten von insbesondere zumindest einer Kupplung, einer Welle und eines Getriebes, insbesondere eines Planetengetriebes, aufweist, mit einer Ölzuführung in die Ummantelung, mit einer Ölabführung aus der Ummantelung und mit einer Dichtigkeit der Ummantelung gegenüber dem zugeführten Öl, die einen Aufbau eines Ölpegels in der Ummantelung erlaubt. Vorzugsweise kann dieses System des Antriebes gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung mit einem vorgeschlagenen Verfahren zur Schmierung eines Systems eines Antriebes gekoppelt werden. Das Verfahren sieht vor, dass dem System, welches in einer Ummantelung angeordnet ist, beispielsweise über eine Welle ein Öl zur Schmierung von Komponenten in der Ummantelung zugeführt wird, vorzugsweise zumindest teilweise über eine wirkende Zentrifugalkraft von Innen nach Außen in der Ummantelung getrieben wird, in der Ummantelung, vorzugsweise an einer Innenwand der Ummantelung, das Öl aufgefangen und zur Bildung eines Ölpegels aufgestaut wird, in dem eine oder die Komponenten sich zumindest teilweise bewegen. Die Ummantelung weist einen Durchmesser auf, der größer ist als ein Durchmesser einer in der Ummantelung angeordneten Kupplung. Der Ölpegel ist vorzugsweise geeignet, als ein Ölreservoir zu fungieren. Der Ölpegel bildet sich im Betrieb vorzugsweise über einen Großteil des inneren Umfanges der Ummantelung aus. Besonders bevorzugt hierfür ist eine Rotation der Ummantelung selbst im Betrieb des Systems. Der Ölpegel kann eine Dicke eines Ölfilms, bevorzugt aber eine Höhe von einem oder mehreren Millimetern, gemäß einer Weiterbildung zumindest eine Höhe von einem oder mehreren Zentimetern im Betrieb aufweisen. Vorzugsweise steigt der Ölpegel im Betrieb an, insbesondere bei Rotation der Ummantelung und nimmt bei Stillstand des Systems wieder ab. Auch kann sich der Ölpegel während des Betriebes ändern.
Das Öl kann über eine Welle durch entsprechende Führungen in dieser in die Ummantelung gelangen. Auch könnte das Öl in einer Hohlwelle, um eine Welle herum, zwischen einer Welle und einer Hohlwelle oder auch durch eine Zuführung zugeführt werden. Die Zuführung kann beispielsweise ähnlich zu einer Ölabführung gestaltet sein.
Vorzugsweise ist eine Dichtigkeit der Ummantelung derart, dass außerhalb der Ummantelung an diese angrenzend ein ölfreier Raum entsteht. Vorzugsweise ist dieser ölfreie Raum um die Ummantelung herum angeordnet. Dieses ermöglicht beispielsweise, dass ein mit der Ummantelung rotierendes Element ölfrei gehalten werden kann. Auch besteht die Möglichkeit, dass ein anderer Raum außerhalb der Ummantelung Öl aufweist. Dieses Öl kann beispielsweise aus der Ummantelung kommen. Es besteht jedoch ebenfalls die Möglichkeit, dass das Öl über eine andere Zuführung in diesen Raum zugeführt wird. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass aus der Ummantelung heraus Öl austritt. Dieser Ölaustritt erfolgt jedoch derart, dass trotzdem ein Ölpegel innerhalb der Ummantelung im Betrieb vorhanden ist. Der Ölpegel ist in der Lage, die zu schmierenden und/oder zu kühlenden Komponenten, insbesondere bei Einsatz einer Lamellenkupplung und/oder eines Planetengetriebes, ausreichend mit Öl zu versorgen. Hierbei ist gemäß einer Ausgestaltung vorgesehen, dass sich das Öl in einem Durchlauf befindet. Gemäß einer anderen Ausgestaltung, ist vorgesehen, dass das Öl zumindest teilweise permanent in der Ummantelung verbleibt.
Eine Weiterbildung sieht beispielsweise vor, dass eine Komponente wie eine Kupplung nicht im Ölpegel läuft. Vielmehr erfolgt eine Beaufschlagung von Teilen der Kupplung mit Öl durch dasjenige Öl, welches von Innen nach Außen zum Ölpegel hin durch die wirkende Zentrifugalkraft strebt. Auch kann vorgesehen sein, dass die Kupplung über eine spezielle Zuführung mit Öl versorgt wird. Eine weitere Ausgestaltung sieht beispielsweise vor, dass zumindest eine in der Ummantelung angeordnete Komponente vom Ölpegel abgetrennt ist, zum Beispiel über einen Trennsteg, der sich in der Ummantelung erstreckt. Eine Weiterbildung sieht vor, dass zumindest die eine Komponente auch innerhalb der Ummantelung vom Ölfluss, der zum Aufbau des Ölpegels führt, abgetrennt ist und nicht mit dem Öl in Berührung gelangen kann. Beispielsweise kann in der Ummantelung ein abgetrennter Bereich vorliegen, der ölfrei ist. Dieses wird zum Beispiel durch Einkapselung der zumindest einen Komponente erreicht. Auch kann in der Ummantelung neben einem ersten zumindest ein zweiter Raum vorhanden sein, der vom ersten öldicht abgetrennt ist. Die Komponente kann gemäß einer Ausgestaltung die Kupplung sein.
Vorzugsweise ist in einem Raum, der um die Ummantelung herum angeordnet ist, eine Elektromaschine angeordnet. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Ummantelung als Träger für einen Rotor der Elektromaschine dient. Die Elektromaschine kann ein Elektromotor und/oder ein Elektrogenerator sein. Die Elektromaschine kann trockenlaufend sein, sie kann jedoch ebenfalls nass laufen.
Wird beispielsweise ein Elektromotor genutzt, kann dieser als ein so genannter Innenläufer-Elektromotor genutzt werden. Es besteht jedoch ebenfalls die Möglichkeit, dass ein Außenläufer-Elektromotor eingesetzt wird. Ein Rotor kann beispielsweise direkt auf einer Außenseite der Ummantelung angeordnet sein. Es besteht jedoch ebenfalls die Möglichkeit, dass der Rotor in einer Seitenwand angeordnet ist. Eine Weiterbildung sieht vor, dass beispielsweise ein Steg an der Ummantelung vorgesehen ist, der mit dieser rotiert. Dieser Steg bildet eine Befestigung für den Rotor. Des Weiteren sieht eine andere Ausgestaltung vor, dass die Ummantelung eine radial kreisförmig umlaufende Einbuchtung aufweist, in der ein Rotor und/oder Stator des Elektromotors und/oder Generators angeordnet ist.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Ummantelung nicht rotiert. In diesem Falle trägt die Ummantelung einen Stator einer Elektromaschine, so dass sich ein Rotor beispielsweise um die Ummantelung drehen kann. Auch besteht die Möglichkeit, dass der Stator an der Ummantelung angeordnet ist, so dass der Rotor nicht um die Ummantelung selbst aber um ein Bauteil, das an der Ummantelung angeordnet ist, drehbar angeordnet ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Ölabführung zumindest teilweise parallel zu der Welle verläuft. Hierzu kann beispielsweise eine Kanalführung vorgesehen sein, die in oder benachbart zu der Ummantelung verläuft. Auch können in der Ummantelung oder an der Ummantelung entsprechende Wege für die Ölabführung vorgesehen sein, die parallel zu der Welle verlaufen. Unter "parallel" ist hierbei zu verstehen, dass die Ölabführung eine axiale Hauptrichtung aufweist. Insbesondere unterscheidet sich eine derartige Ölabführung von einer, die sich aufgrund der wirkenden Zentrifugalkräfte ergibt. Bei letzterer würde das Öl radial nach außen aus der Ummantelung austreten. Bei der nun vorgeschlagenen Ölabführung hingegen bewirkt die Zentrifugalkraft nicht nur den Aufbau eines Ölpegels in der Ummantelung. Damit einher geht vielmehr auch die Möglichkeit eines axialen Abflusses. Gemäß einer Ausgestaltung kann hierfür ein Druckaufbau genutzt werden, der auch eine Wirkung in axialer Richtung hat. Mittels dieser wird zum Beispiel unterstüzt bei entsprechender baulicher Gegebenheit, dass das Öl aus der Ummantelung axial ablaufen kann. Beispielsweise ist hierfür vorgesehen, dass die Ummantelung eine in einem Winkel zu der Welle verlaufende Seitenwand aufweist, durch die die Ölabführung hindurch führt. Das Öl läuft axial an einer Stelle ab, an der eine Öffnung für die Ölabführung angeordnet ist. Der Ölablauf kann auch weitestgehend unabhängig vom erzeugten Druck zumindest erfolgen. Beispielsweise liegt an einem Innendurchmesser eines Ölrings, d. h. einer Innenfläche zwischen Öl und Luft, ein Druck vor, der definitionsgemäß Null beträgt. Durch die Rotation und/oder Gravitation erfolgt zumindest ein Ölabfluss. Auch kann die Ummantelung bzw. ein Dichtsystem für die Ummantelung so gestaltet sein, dass ein Axialpfad zur Ölabführung vorgesehen ist. Auch können ein oder mehrere derartige Axialpfade vorgesehen sein. Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Ummantelung mehrere Öffnungen, vorzugsweise Bohrungen aufweist, über die das Öl ablaufen kann. Beispielsweise kann ein Ablauf dadurch erzielt werden, dass bei Erreichen einer gewissen Mindesthöhe des Ölpegels die entsprechenden Abläufe für die Ölabführung erreicht werden. Darüber kann sodann das Öl aus der Ummantelung abgeführt werden. Eine Unterstützung der Ölabführung kann dadurch erfolgen, dass ein Unterdruck aufgebaut wird. Dieser Unterdruck kann beispielsweise über eine Pumpe aufgeprägt werden. Auch besteht die Möglichkeit, eine Ventilation in der Ummantelung aufgrund der sich darin rotierenden Bauteile und/oder einer Eigenrotation zu erzeugen. Diese kann ausgenutzt werden, um gezielt zum Beispiel durch Anordnung einer entsprechenden Zuführung und Abführung ein wirkendes Druckgefälle aufzubauen. Auch besteht die Möglichkeit, passiv für einen Ölkreislauf Sorge zu tragen. Durch die wirkende Zentrifugalkraft wird das Öl des Ölpegels per manent oder aber durch diskontinuierlichen Zufluss mit nachfließendem Öl versorgt. Das führt zu einem Ansteigen des Ölpegels und damit zu einem Druckaufbau. Hierüber kann durch beispielsweise bauliche Unterstützung wie Nutzung von Kapillareffekten und ähnlichem ein Abführen des Öls ermöglicht werden.
Eine Weiterbildung des Systems sieht vor, dass die Ummantelung nur über die Ölabführung durchlässig für in der Ummantelung gesammeltes Öl ist. Dazu kann die gesamte Ummantelung ansonsten öldicht ausgestaltet sein. Es besteht jedoch ebenfalls die Möglichkeit, dass nur Teile der Ummantelung öldicht sind, während andere Teile der Ummantelung öldurchlässig sind. So kann beispielsweise ein erster Bereich des Außenumfangs der Ummantelung eine radiale Durchlässigkeit für in der Ummantelung vorhandenes Öl aufweisen. Ein anderer Abschnitt hingegen ist vollständig undurchlässig für Öl, so dass das Öl aus diesem Abschnitt nur über die Ölabführung aus der Ummantelung heraus gelangen kann. Auch können verschiedene Bereiche der Ummantelung, die axial und/oder radial öldurchlässig bzw. ölundurchlässig sind, miteinander kommunizieren. Dieses erlaubt, dass das in der Ummantelung enthaltene Öl auch zum einen über die Ölabführung und zum anderen über die Ummantelung zum Beispiel radial nach außen treten kann. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, dass ein Raum, der benachbart, insbesondere um die Ummantelung herum angeordnet ist, auch zumindest teilweise mit Öl zumindest benetzt ist. Auch besteht die Möglichkeit, separate Räumlichkeiten benachbart, insbesondere um die Ummantelung herum, vorzusehen, die entweder ölfrei oder aber mit Öl benetzt sind. Auf diese Weise können unterschiedliche Bauteile, die ölempfindlich bzw. ölunempfindlich sind, trotzdem zusammen eng um die Ummantelung herum angeordnet werden.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Ummantelung eine oder mehrere verschließbare Öffnungen aufweist, die zur Ölabführung zugehörig sind. Über diese kann gesteuert werden, ob Öl abgeführt wird oder aber in der Ummantelung verbleiben soll. Beispielsweise kann darüber eine Mindestölbefüllung in der Ummantelung auch nach Stillstand des Systems sichergestellt sein. Auf diese Weise bleibt eine Mindestbefüllung der Ummantelung gesichert. Gemäß einer Ausgestaltung ist hierbei vorgesehen, dass ein Ventil genutzt wird, das fliehkraftbetätigt ist. Bei wirkender Fliehkraft öffnet dieses, so dass das Öl über die Ölabführung aus der Ummantelung gelangen kann. Verringert sich hingegen die Zentrifugalkraft, schließt das Ventil. Das Verschließen kann dabei proportional zur Fliehkraft erfolgen. Es besteht jedoch ebenfalls die Möglichkeit, dass das Ventil ein schlagartiges Öffnen bzw. Verschließen bei Überschreiten bzw. Unterschreiten eine Mindestzentrifugalkraft aufweist. Auch besteht die Möglichkeit, elektrisch, elektromechanisch, hydraulisch oder auch magnetisch betätigte Ventile zu nutzen, um darüber einen Ölabfluss aus der Ummantelung zu steuern.
Bevorzugt ist es, wenn der Ölpegel in der Ummantelung über einen Ablauf abfließt, der in einer Seitenwand der Ummantelung mitrotiert. In diesem Ablauf kann gemäß einer Ausgestaltung das Ventil, sofern vorhanden, angeordnet sein. Der Ablauf ermöglicht vorzugsweise das axiale Abfließen des Öls. Sind verschiedene Bereiche in der Ummantelung miteinander kommunizierend verbunden, kann darüber nicht nur das Öl zwischen den Bereichen verteilt werden. Vielmehr erlaubt dieses auch eine gleichmäßige Abführung des Öls über die Ölabführung, so dass sich vorzugsweise in allen Bereichen ein annähernd gleich hoher Flüssigkeitssumpf einstellen lässt. Es besteht gemäß einer Weiterbildung die Möglichkeit, dass in den unterschiedlichen Bereichen insbesondere aufgrund der in jedem Bereich unterschiedlich angeordneten Komponenten eine andere Höhe des Ölpegels für den Betrieb vorteilhaft ist. In diesem Fall kann durch bauliche Gestaltung sichergestellt werden, dass die Bereiche weiterhin miteinander kommunizieren, trotzdem ein unterschiedlicher Ölpegel sichergestellt werden kann. Beispielsweise können die Bereiche durch eine oder mehrere Trennwände unterschiedliche Ölsumpfhöhe erlauben. Durch ein Überströmen der Trennwände oder durch Erreichen von entsprechenden Durchbrechungen zwischen den Abtrennungen kann ein Abfließen von Öl innerhalb der Ummantelung gesichert werden. Beispielsweise ist es hierbei auch möglich, dass Ventile eingesetzt werden, die wiederum zentrifugal betätigt oder sich auf andere Art und Weise öffnen bzw. verschließen. Insbesondere können diese ein jeweils unterschiedliches Öffnen bzw. Schließen zueinander aufweisen, so dass darüber ein Ölabfluss aus einem Bereich nicht unmittelbar zu einem entsprechenden Ölabfluss aus einem anderen Bereich der Ummantelung führen muss. Beispielsweise können die verwendeten Ventile unterschiedliche Auslösepegel hinsichtlich der wirkenden Zentrifugalkraft aufweisen.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass aus der Ummantelung ausströmendes Öl in einem Ruheraum ablagert, um beispielsweise mitgefangene Gasbestandteile abzugeben, bevor das Öl in einem Ölkreislauf weiterverwendet wird. Der Ruheraum kann beispielsweise ein Bevorratungsraum sein, beispielsweise ein Ölsumpf, der außerhalb der Ummantelung angeordnet ist. Auch besteht die Möglichkeit, dass bei Einsatz einer Trockensumpfschmierung ein Ölbehälter genutzt wird, bei dem das ausströmende Öl aus der Ummantelung zuerst aufgefangen wird und dort Gasbestandteile, Festbestandteile oder Ähnliches abgibt, bevor es weiter genutzt wird. Als vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn das aus der Ummantelung ausströmende Öl und/oder das in die Ummantelung einströmende Öl gefiltert wird. Aufgrund der Filterung wird zum einen ein Eintritt von Festkörperbestandtei len gelöst im Öl vermieden. Zum anderen wird ein Mitführen von Festkörperbestandteilen, die sich aufgrund der wirkenden Elemente in der Ummantelung in das durchströmende Öl einfinden können, verhindert. Damit wird insbesondere verhindert, dass aufgrund von Verschleiß der Elemente sich beispielsweise abrasive Partikel an anderer Stelle ablagern können. Zur Vermeidung von Ablagerungen innerhalb der Ummantelung wird beispielsweise vorgesehen, dass Ölführungen beispielsweise axial verlaufen. Dieses können beispielsweise Rillen oder Kanäle sein, die in der Oberfläche der Innenseite der Ummantelung und/oder in radial verlaufenden Wänden innerhalb der Ummantelung angeordnet sind. Auf diese Weise kann ein gezielter Ölfluss innerhalb der Ummantelung eingestellt werden, wobei sich Partikel oder Ähnliches in der Ummantelung ablagern können. Um eine derartige Ablagerung von Partikeln aus der Ummantelung entfernen zu können, kann vorgesehen sein, dass eine entsprechende Partikelfalle in Form eines Siebes vorgesehen ist. Dieses ist beispielsweise austauschbar in der Ummantelung angeordnet. Auch kann ein von außen zugänglicher Bereich innerhalb der Ummantelung vorgesehen sein, mittels dem ein derartiger Filter aus der Ummantelung herausnehmbar ist, ohne dass die Ummantelung selbst zu demontieren wäre. So kann beispielsweise im Rahmen von regelmäßigen Wartungen sichergestellt werden, dass innerhalb der Ummantelung kein erhöhter Abrieb an darin sich drehenden Teilen auftritt.
Das System eines Antriebes wird bevorzugt in einer Queranordnung bei einem Kraftfahrzeug eingesetzt. Insbesondere ermöglicht die platzsparende Unterbringung aller Komponenten und Anbindung an weitere Komponenten die Nutzung bei einer Front-Quer-Anordnung insbesondere bei einem Hybridkraftfahrzeug, da die Ankopplung an eine Verbrennungskraftmaschine sowie die Unterbringung eines Generators bzw. eines Elektromotors bei einer derartigen Lösung auch mit dem nur geringfügigen Platzangebot ermöglicht wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen werden anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Die dabei dargestellten Merkmale sind jedoch nicht auf die einzelnen Ausgestaltungen beschränkt. Vielmehr sind die einzelnen, aus den Figuren hervorgehenden Merkmale auch mit anderen Merkmalen aus anderen Ausgestaltungen und insbesondere auch mit denjenigen aus der obigen Beschreibung zur Weiterbildungen verknüpfbar. Insbesondere sind die dargestellten Merkmale nicht beschränkend auszulegen, sondern können auch durch äquivalente Austauschmittel ihre Funktion erfüllen. Es zeigen:
1: eine erste Ausgestaltung eines Systems eines Antriebes,
2: eine schematische Ansicht einer Ummantelung mit Möglichkeiten zur Anordnung einer Elektromaschine,
3: eine schematische Darstellung einer Unterbringung des Systems bei einem Kraftfahrzeug in Form einer Front-Quer-Anordnung.
1 zeigt in einer Ausgestaltung ein Beispiel eines Systems 1 eines Antriebes in schematischer Ansicht. Eine Ummantelung 2 umgibt einen Teil einer Welle 3. Die Ummantelung 2 kann ein-, zwei- oder mehrteilig sein, zum Beispiel aus Kunststoff und/oder Metall. Über die Welle 3 wird zentral über eine Ölzuführung 4 Öl in die Ummantelung 2 eingebracht. Dieses ist durch die Pfeile angedeutet. Aufgrund einer wirkenden Zentrifugalkraft und/oder durch Schmieröldruck wird das Öl nach außen in Richtung einer Innenseite der Ummantelung 2 getrieben. In der Ummantelung 2 sind ein Getriebe 5, in diesem Falle ein Planetenradgetriebe, sowie eine Kupplung 6 angeordnet. Die Kupplung 6 läuft vorzugsweise vollständig in Öl, das bedeutet, dass in Kontakt zu bringende Flächen der Kupplung 6 in dem Öl eines auszubildenden Ölpegel 7 angeordnet sind. Der Ölpegel 7 ist als eine Dicke 8 zu verstehen, die sich in der Ummantelung 2 aufgrund der wirkenden Zentrifugalkraft einstellt. Diese Dicke 8 wird über die zentral zugeführte Ölmenge über die Ölzuführung 4 und/oder über eine abgeführte Ölmenge über eine Ölabführung 9 eingestellt. Die Ölabführung 9 ist vorzugsweise in der Ummantelung 2 in einer Stirnseite enthalten und umfasst dort einen Abfluss. Die Ölabführung 9 verläuft vorzugsweise zumindest in einem Bereich axial zu der Welle. Somit besteht die Möglichkeit, dass die Ölzuführung 4 zentral axial ausgerichtet ist und die Ölabführung 9 ebenfalls in Axialrichtung erfolgt. Die Ölzuführung 4 wie auch die Ölabführung 9 können dabei das Öl in gegenläufiger Richtung durchströmen lassen. Sie können jedoch auch so angeordnet sein, dass das Öl durch die Ölzuführung 4 und die Ölabführung 9 in jeweils die gleiche Richtung strömt.
In der Ummantelung 2 gemäß 1 ist neben dem Getriebe 5 die Kupplung 6 mit ihren Lamellen 10 angeordnet. Die Lamellen 10 werden über einen Betätigungskolben 11 eingerückt. Der Betätigungskolben 11 weist vorzugsweise eine Druckkompensation auf. In einem ersten Raum 12 ist Öl vorhanden. Aufgrund der wirkenden Zentrifugalkraft baut sich dort ein Druck auf. Würde dieser Druck nicht kompensiert werden, würde dadurch die Kupplung 6 geschlossen werden, obwohl sie nicht betätigt wird. Der erste Raum 12 ist ölgefüllt, damit darüber die Ansteuerung des Betätigungskolbens 11 ermöglicht wird. Zur Kompensation wird ein zweiter Raum 13 ebenfalls mit Öl gefüllt. Dadurch erzeugt die Zentrifugalkraft auf das dort vorhandene Öl ebenfalls eine entsprechende Druckkraft, die derjenigen entgegen wirkt, die durch das Öl im ersten Raum 12 erzeugt wird. Insbesondere kann das im zweiten Raum 13 vorhandene Öl das Öl des beschriebenen Ölpegels sein. Durch Einstellen der jeweiligen wirkenden Fläche des Betätigungskolbens 11 wird ermöglicht, dass sich die so erzeugten Kräfte einander zumindest annähernd ausgleichen. Eine Auslegung einer Stellfeder 14, die auf den Betätigungskolben 11 einwirkt, kann diese Differenz in den wirkenden Kräften berücksichtigen. Soll der Betätigungskolben 11 geschaltet werden, wird auf den ersten Raum 12 eine zusätzliche Druckkraft aufgeprägt, so dass die über den zweiten Raum wirkende Kompensationskraft aufgehoben und die Stellfeder 14 zusammengedrückt werden kann. Die Betätigung kann aber auch ausschließlich über eine sich aufgrund der Fliehkraft einstellende Druckdifferenz selbsttätig erfolgen. Des Weiteren besteht die Möglichkeit des auch in beide Richtungen Wirksamwerdens, d. h. eine oder mehrere Federn drücken die Kupplung zu, die aktiv mittels der Fliehkraft geöffnet wird oder eine oder mehrere Federn drücken die Kupplung auf, die aktiv mittels der Fliehkraft geschlossen wird.
Aus 1 ist weiterhin zu entnehmen, dass das Getriebe 5 zumindest teilweise mit Öl bedeckt ist. Vorzugsweise können bei Einsatz eines Planetengetriebes die Planetenräder in Öl umlaufen. Gleiches gilt auch für die Lamellen 10 der Kupplung 6. Neben einer dadurch bewirkten Schmierung ermöglicht die derartige Ölbeaufschlagung auch ein Abführen von Wärme. Durch diesen Wärmeaustausch ist sichergestellt, dass weder die Kupplung 6 noch das Getriebe 5 überhitzen können. Je nach Öldurchflussstrom, der sich für jede Komponente ergibt, kann somit ein höherer oder geringerer Wärmestrom abgeführt werden.
Vorzugsweise ist die Ummantelung 2 auch Bestandteil eines Dichtungskonzepts. Hierzu weist die Ummantelung 2 vorzugsweise eine oder mehrere Dichtflächen 15 auf. Die Dichtflächen 15 dienen vorzugsweise zur Anordnung von einer oder mehreren Dichtungen 16, die insbesondere als Radialwellendichtringe angeordnet werden können. Auf diese Weise wird ein Austritt von durch die Ummantelung 2 strömendem Öl vermieden und eine axial verlaufende Ölzuführung 4 wie auch parallel dazu angeordnete Ölabführung 9 ermöglicht unter Schaffung eines ölfreien Raumes 17. Die Ölabführung 9 führt vorzugsweise direkt in einen Ölsumpf oder in einen Ölvorratsbehälter 18, der Bestandteil einer Trockensumpfschmierung sein kann. Der Vorratsbehälter 18 ist vorzugsweise ein zentraler Vorratsbehälter. Es kann jedoch auch ein Ruheraum der Ölabführung 9 nachgeordnet sein, in der beispielsweise durch die im Öl umlaufenden Planetenräder gelöste Gase, insbesondere Luft, sich abscheiden können, bevor das Öl dem Vorratsbehälter 18 zugeführt wird. Aus dem zentralen Vorratsbehälter 18 wird beispielsweise, so wie angedeutet, über eine Öl pumpe 19 auch die Ölzuführung 4 mit Öl versorgt. Der Ruheraum, der dem Vorratsbehälter 18 vorzugsweise vorgeschaltet ist, sollte möglichst vor der Ölpumpe 19 angeordnet sein. Verschiedene Lagen des Ruheraumes 20 sind exemplarisch gestrichelt angedeutet.
Der aus 1 hervorgehende, exemplarische Aufbau des Systems 1 in der Ummantelung 2 kann unterschiedlich ausgeführt werden. So kann der Aufbau der Kupplung anders sein. Auch kann eine andere Getriebeart genutzt werden. Zwischen den einzelnen Komponenten, die in der Ummantelung 2 angeordnet sind, können eine oder mehrere Abtrennungen vorgesehen sein, die es ermöglichen, die dadurch entstandenen Bereiche unterschiedlich mit Öl zu füllen. Dieses ermöglicht ebenfalls, dass eine Ölkompensation, wie sie oben beschrieben ist, auch nur teilweise erfolgt. Dieses ermöglicht eine Konstruktion einer selbstschaltenden Kupplung: die Kupplung schließt ab einer bestimmten Drehzahl selbstständig. In diesem Fall kann auf eine externe Betätigung der Kupplung 6 beispielsweise verzichtet werden. Durch Einstellung der Lage der Ölabführung 9 kann somit ebenfalls auf die Kupplung 6 bzw. den Kolben 11 eingewirkt werden. Eingebaut in ein entsprechendes Antriebskonzept ermöglicht dieses auch eine vielfältige Konstruktionsweise der Ummantelung 2, bei der beispielsweise entsprechende Lagerungsmöglichkeiten für die Welle und/oder andere Anbauteile bzw. Komponenten entsprechend mit eingeschlossen sein können.
2 zeigt in schematischer Ansicht die Ummantelung 2 aus 1. Auf die Ummantelung 2 aufgesetzt ist in beispielhafter Anordnung ein Rotor 21 einer nicht näher dargestellten Elektromaschine. Wird dieser im die Ummantelung 2 umgebenden ölfreien Raum 17 angeordnet, kann auf eine entsprechende Abdichtung der Elektromaschine verzichtet werden. Schematisch beispielhaft ist ebenfalls ein Träger 22 dargestellt, auf dem ein Rotor der Elektromaschine ebenfalls anordbar ist. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass ein Rotor wie auch ein Stator in die Ummantelung 2 hineinragen. Beispielsweise kann hierfür die Ummantelung 2 an einer Stirnseite einer Einbuchtung vorsehen. Diese ist beispielhaft gestrichelt dargestellt.
3 zeigt eine bevorzugte Anwendung des Systems 1. Dieses wird in einem Kraftfahrzeug 22 in einer Front-Quer-Anordnung eingebaut. Vorzugsweise ist die Welle 3 des Systems mit einer Welle einer Verbrennungskraftmaschine direkt axial verbunden und/oder verläuft parallel zu dieser. Es sind aber auch beliebige andere Verbindungen denkbar. Durch die Front-Quer-Anordnung gelingt es, dass das Gewicht insbesondere bei einem Vorderradantrieb positiv genutzt werden kann, um eine Traktion zu erhöhen. Auch ermöglicht die Platz sparende Anordnung der Komponenten des Systems dessen Verwendung in einer Front-Quer-Anordnung, insbesondere bei Hybridfahrzeugen, da elektrische Maschinen mit dem System direkt verbunden werden können, ohne aber zu groß zu bauen.

Claims

System (1) eines Antriebes, umfassend eine vorzugsweise im Betrieb rotierende Ummantelung (1) von zumindest einer Kupplung (6), einer Welle (3) und eines Getriebes (5), insbesondere eines Planetengetriebes, mit einer Ölzuführung (4) in die Ummantelung (1), mit einer Ölabführung (9) aus der Ummantelung (1) und mit einer Dichtigkeit der Ummantelung (1) gegenüber dem zugeführten Öl, die einen Aufbau eines Ölpegels (7) in der Ummantelung (1) erlaubt.
System (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb der Ummantelung (1) an diese angrenzend, insbesondere um diese herum angeordnet, ein ölfreier Raum (1) ist.
System (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im ölfreien Raum (17) eine Elektromaschine angeordnet ist.
System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (1) als Träger für einen Rotor (21) einer Elektromaschine dient.
System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (1) topfförmig um die Welle (3) verläuft.
System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (1) um die Welle (3) rotationsfähig angeordnet ist.
System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölabführung (9) zumindest teilweise parallel zu der Welle (3) verläuft.
System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (1) eine in einem Winkel zu der Welle (3) verlaufende Seitenwand aufweist, durch die die Ölabführung (9) hindurchfährt.
System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (1) nur über die Ölabführung (9) durchlässig für in der Ummantelung (1) gesammeltes Öl ist.
Verfahren zur Schmierung eines Systems eines Antriebs, welches in einer Ummantelung (1) angeordnet ist, wobei über eine zumindest teilweise axiale oder axial-parallel verlaufende Zuführung, vorzugsweise eine Welle (3), ein Öl zumindest zur Schmierung, vorzugsweise zur Schmierung und Kühlung, von Komponenten in der Ummantelung (1) zugeführt wird, in der Ummantelung (1), vorzugsweise an einer Innenwand der Ummantelung, das Öl aufgefangen und zur Bildung eines Ölpegels (7) aufgestaut wird, in dem die Komponenten sich zumindest teilweise bewegen.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (1) rotiert, wobei der Ölpegel (7) sich soweit aufbaut, bis ein Teil des Ölpegels (7) über einen Ablauf abfließt, der in einer Seitenwand der Ummantelung (1) mitrotiert.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer wirkenden Zentrifugalkraft auf einen Teil des Öls eine Kompensationskraft für einen Betätigungskolben (11), insbesondere einen Kupplungskolben, aufgebaut wird.
Verfahren nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das in die Ummantelung (1) fließende Öl bei einem Stillstand des Antriebs zumindest teilweise in der Ummantelung (1) zurückgehalten wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Bereiche in der Ummantelung (1) miteinander kommunizieren und darüber das Öl zwischen den Bereichen verteilen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aus der Ummantelung (1) ausströmende Öl in einem Ruheraum (20) ablagert, um mitgefangene Gasbestandteile abzugeben, bevor das Öl in einem Ölkreislauf weiterverwendet wird.
Anwendung des Systems und/oder des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei einem Kraftfahrzeug (22) in einer Front-Quer-Anordnung.
Anwendung nach Anspruch 15 bei einem Hybridkraftfahrzeug.