DE102008063599A1 - Drive strand for vehicle, has drive shaft coupled with combustion engine, and electric motor is coupled with drive shaft, where housing section is arranged in stationary manner - Google Patents
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für eine Fahrzeug mit einer Antriebswelle, welche mit einem Verbrennungsmotor koppelbar und/oder gekoppelt ist, mit einem Elektromotor, welcher mit der Antriebswelle koppelbar und/oder gekoppelt ist, mit einem Gehäuseabschnitt, welcher stationär angeordnet ist, und mit mindestens einem Wälzlager, wobei das Wälzlager zur Lagerung der Antriebswelle in dem Gehäuseabschnitt angeordnet und/oder ausgebildet ist.The The invention relates to a drive train for a vehicle with a drive shaft which can be coupled to an internal combustion engine and / or is coupled, with an electric motor, which with the Drive shaft is coupled and / or coupled, with a housing section, which is arranged stationary, and with at least one Rolling, wherein the rolling bearing for the storage of Drive shaft disposed in the housing portion and / or is trained.
Der Antriebsstrang in einem Fahrzeug dient primär zur Übertragung des Antriebsdrehmoments von einem Motor als die das Antriebsdrehmoment erzeugende Einheit auf die angetriebenen Räder. Neben dieser primären Funktion muss der Antriebsstrang jedoch auch so ausgelegt sein, dass Sekundärfunktionen, wie zum Beispiel ein Wechsel der erzeugenden Einheit für das Antriebsdrehmoment und/oder die Zuschaltung eines Starter oder eines Generators zur Erzeugung von elektrischer Energie, möglich sind. Aufgrund der Notwendigkeiten zur Umsetzung dieser sekundären Funktionen sind Antriebsstränge übli cherweise komplex aufgebaut und stellen insbesondere im Hinblick auf eine lange Gebrauchslebensdauer eine technische Herausforderung dar.Of the Powertrain in a vehicle is primarily for transmission the drive torque from a motor than the driving torque generating unit on the driven wheels. Beside this However, the powertrain also has to function as a primary function be designed to have secondary functions, such as a change of the generating unit for the drive torque and / or the connection of a starter or a generator for generating of electrical energy, are possible. Due to the necessities To implement these secondary functions are drive trains übli cherweise Complex and set up in particular with regard to a long service life is a technical challenge.
Die
Druckschrift
Beschreibungdescription
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsstrang vorzuschlagen, welcher eine lange Gebrauchslebensdauer aufweist. Diese Aufgabe wird durch einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.Of the Invention has for its object to propose a drive train which has a long useful life. This task will by a powertrain for a vehicle having the features of claim 1 solved. Preferred or advantageous embodiments The invention will become apparent from the dependent claims, the following description and the accompanying figures.
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen, welcher zur Übertragung des Antriebsdrehmomentes für den Antrieb des Fahrzeuges geeignet und/oder ausgebildet ist. Der Antriebsstrang umfasst eine Antriebswelle, über die das Antriebsdrehmoment übertragen wird und die mit einem Verbrennungsmotor koppelbar und/oder gekoppelt ist. Bei dem Verbrennungsmotor kann es sich um einen konventionellen Benzin- oder Dieselmotor handeln. Ferner umfasst der Antriebsstrang einen Elektromotor, welcher mit der Antriebswelle ebenfalls koppelbar und/oder gekoppelt ist. Der Elektromotor kann in der einfachsten Ausführungsform als ein Elektrostarter ausgebildet sein, welcher es erlaubt, den ausgeschalteten Verbrennungsmotor in Betrieb zu setzen. Mehr bevorzugt ist jedoch, wenn der Elektromotor für den regulären Antrieb des Fahrzeuges als Elektroantriebsmotor geeignet und/oder ausgebildet ist, so dass der Antriebsstrang einen Bestandteil eines Hybridantriebs bildet. Optional ergänzend ist der Elektromotor, also insbesondere der Elektrostarter oder der Elektroantriebsmotor, ausgebildet, als Stromgenerator eingesetzt zu werden, wobei beispielsweise beim Abbremsen des Fahrzeuges die kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrischen Strom, insbesondere für eine spätere Verwendung, umgewandelt wird.The The invention relates to a drive train for a vehicle, in particular for a passenger car, which for transmission the drive torque for the drive of the vehicle suitable and / or trained. The powertrain includes a Drive shaft via which transmit the drive torque is and coupled with an internal combustion engine and / or coupled is. The internal combustion engine may be a conventional one Gasoline or diesel engine act. Furthermore, the drive train includes an electric motor which can also be coupled to the drive shaft and / or is coupled. The electric motor can in the simplest embodiment be designed as an electric starter, which allows the put the switched-off combustion engine into operation. More preferred However, if the electric motor for the regular Drive the vehicle suitable as an electric drive motor and / or is formed, so that the drive train is part of a Hybrid drive forms. Optionally complementary is the electric motor, ie in particular the electric starter or the electric drive motor, designed to be used as a power generator, wherein, for example, in Braking the vehicle reduces the kinetic energy of the vehicle electric current, especially for a later Use, is converted.
Weiter umfasst der Antriebsstrang einen Gehäuseabschnitt, welcher in dem Fahrzeug stationär, jedoch optional gefedert und/oder gedämpft, angeordnet ist und beispielsweise einen Abschnitt einer Abdeckung für die Antriebswelle bildet.Further The drive train comprises a housing section, which stationary in the vehicle, but optionally sprung and / or damped, is arranged and, for example, a section forms a cover for the drive shaft.
Zur Lagerung der Antriebswelle ist ein Wälzlager eingebaut, wobei das Wälzlager die Antriebswelle unmittelbar oder mittelbar in dem Gehäuseabschnitt lagert. Eine unmittelbare Lagerung liegt vor, wenn das Wälzlager auf der Antriebswelle kontaktierend aufgesetzt ist. Eine mittelbare Lagerung ist gegeben, wenn zwischen Wälzlager und Antriebswelle weitere Komponenten zwischengesetzt sind, welche jedoch mit der Antriebswelle drehfest und vorzugsweise verschiebefest verbunden sind.to Storage of the drive shaft is a rolling bearing installed, wherein the rolling bearing the drive shaft directly or indirectly stored in the housing section. An immediate one Bearing is present when the rolling bearing on the drive shaft contacted is placed on. An indirect storage is given if between rolling bearing and drive shaft other components are interposed, which, however, rotatably with the drive shaft and preferably non-displaceably connected.
Im Rahmen der Erfindung wird offenbart, dass das Wälzlager als ein Rillenkugellager ausgebildet ist. Der Vorteil dieser Ausbildung liegt darin, dass das Rillenkugellager sowohl Belastungen in der Hauptbelastungsrichtung, nämlich in radialer Richtung, als auch in axialer Richtung aufnehmen kann.in the Under the invention, it is disclosed that the rolling bearing is designed as a deep groove ball bearing. The advantage of this training is that the deep groove ball bearing both loads in the main load direction, namely in the radial direction, as well as in the axial direction can record.
Das Rillenkugellager ist bevorzugt einreihig ausgeführt, wobei in dem Innenring und in dem Außenring jeweils eine Rille eingebracht ist, deren Krümmungsradius vorzugsweise größer als der Radius der als Wälzkörper verwendeten Kugeln ausgebildet ist, so dass diese schmiegend gehalten werden.The deep groove ball bearing is preferably executed in a single row, wherein in the inner ring and in the outer ring in each case a groove is introduced, the radius of curvature preferably greater than the radius of the balls used as rolling elements is formed so that they are held in a nesting.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Auslegung des Antriebsstranges weist dieser mindestens eine Antriebskupplungsvorrichtung auf, welche zur Kopplung des Verbrennungsmotors mit der Antriebswelle ausgebildet ist. Durch diese Antriebskupplungsvorrichtung kann somit eine Verbindung zur Übertragung des Antriebsmoments zwischen Antriebswelle und Verbrennungsmotor geöffnet bzw. geschlossen werden. Alternativ oder ergänzend ist die oder eine weitere Antriebskupplungsvorrichtung zur Kopplung des Elektromotors mit der Antriebswelle ausgebildet. Mit dieser Antriebskupplungsvorrichtung ist es somit möglich, den Elektromotor, insbesondere den Rotor, mechanisch von der Antriebswelle zu entkoppeln. Bei einer weiteren, möglichen. Alternative kann der Elektromotor auch derart ansteuerbar sein, dass ein Magnetfeld deaktiviert wird, so dass der Rotor in einem ausgekoppelten Zustand magnetisch passiv und damit kraft- und/oder reibungsarm mit der Antriebswelle mit dreht und nur eine zusätzliche Schwungmasse darstellt.at a preferred structural design of the drive train has this at least one drive coupling device, which designed for coupling of the internal combustion engine with the drive shaft is. By this drive coupling device can thus connect for transmitting the drive torque between the drive shaft and internal combustion engine are opened or closed. Alternatively or additionally, the or a further drive coupling device for Coupling of the electric motor formed with the drive shaft. With This drive coupling device, it is thus possible the electric motor, in particular the rotor, mechanically from the drive shaft to decouple. In another, possible. alternative can the electric motor also be controlled such that a magnetic field is deactivated, so that the rotor in a decoupled state magnetic Passive and thus force and / or low friction with the drive shaft with turns and represents only an additional flywheel.
Bei einer möglichen Ausführung oder Weiterbildung der Erfindung weist der Antriebsstrang eine Getriebekupplungsvorrichtung zur Kopplung der Antriebswelle mit einem Getriebe auf. Das Getriebe ist vorzugsweise entweder als ein Schaltgetriebe oder als ein Automatikgetriebe ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die Kupplungsvorrichtung als eine Doppelkupplungsvorrichtung ausgebildet, welche ein Schalten des Getriebes mit keiner oder nur geringer Unterbrechung des Antriebdrehmoments umsetzt.at a possible execution or training According to the invention, the drive train has a transmission coupling device for coupling the drive shaft with a transmission. The gear is preferably either as a manual transmission or as an automatic transmission educated. Particularly preferred is the coupling device as a double clutch device is formed, which is a switching of the transmission with no or little interruption of the drive torque implements.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist mindestens eine der Kupplungsvorrichtungen, also eine der Antriebskupplungsvorrichtungen und/oder die Getriebekupplungsvorrichtung als eine trockene Kupplung und/oder als eine Reibkupplung ausgebildet. Derartige Kupplungen werden aufgrund der geringen mechanischen Anforderungen heutzutage verbreitet in Fahrzeugen eingesetzt.at a preferred embodiment of the invention is at least one the coupling devices, so one of the drive coupling devices and / or the transmission coupling device as a dry clutch and / or designed as a friction clutch. Such couplings are due to the Low mechanical requirements prevalent in vehicles today used.
Insbesondere bei der Verwendung einer Reibkupplung ist es bevorzugt, dass das Wälzlager eine Dichtung aufweist, die den Wälzlagerraum gegen eintretenden Schmutz, insbesondere Abrieb, abdichtet. Diese Dichtung ist vorteilhaft, da im Bereich des Rillenkugellagers aufgrund des Verbrennungsmotors eine heiße und aufgrund der Reibkupplung, verbunden mit Kupplungsabrieb, staubige Umgebung herrscht, in der das Rillenkugellager zum einen eine eigene Schmierung benötigt und zum anderen gegen die Umwelteinflüsse geschützt werden muss.Especially when using a friction clutch, it is preferred that the Rolling a seal, which has the rolling bearing space seals against incoming dirt, especially abrasion. These Seal is advantageous because in the area of the deep groove ball bearing due the internal combustion engine a hot and due to the friction clutch, connected with clutch wear, dusty environment prevails, in which the deep groove ball bearing on the one hand requires its own lubrication and the other against the environmental influences must be protected.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Dichtung als eine Lippendichtung ausgebildet ist, welche bei einer möglichen Weiterbildung der Erfindung einen Verstärkungsring aufweisen kann. Die Dichtungslippe ist vorzugsweise so arrangiert, dass diese stationär mit dem Außenring des Rillenkugellagers angeordnet ist und sich der freie Lippenabschnitt in Richtung des Innenringes des Rillenkugellagers erstreckt. Insbesondere ist die Lippendichtung nur mit einer Einzellippe ausgestattet.Especially it is preferred if the seal is formed as a lip seal is, which in a possible development of the invention may have a reinforcing ring. The sealing lip is preferably arranged to be stationary with the outer ring of the deep groove ball bearing is arranged and the free lip portion in the direction of the inner ring of the deep groove ball bearing extends. In particular, the lip seal is only with a single lip fitted.
Bei einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass in einer radialen Richtung zu der Drehachse die Lippendichtung und der Innenring des Rillenkugellagers bei einem gedachten, entspannten Zustand der Lippendichtung weniger als 0,2% des Teilkreisdurchmessers des Rillenkugellagers überdecken bzw. überlappen. Für den Teilkreisdurchmesser wird im Rahmen der Offenbarung der Kreis zur Grundlage genommen, welcher durch die Mittelpunkte der Kugeln des Rillenkugellagers verläuft. Bei dieser Ausbildung wird eine schwach berührende Dichtung vorgeschlagen, welche jedoch die Betriebseigenschaften gegenüber einer konventionell ausgebildeten, berührenden Dichtung deutlich verbessert. Die Verbesserungen zeigen sich insbesondere durch eine Verringerung der Reibung und somit einer Reduzierung der Temperatur im Betrieb. Auf der anderen Seite erscheint die Überdeckung ausreichend, um eventuell auftretende Einbautoleranzen zwischen der Antriebswelle und der Lippendichtung bzw. des Gehäuseabschnitts.at A preferred embodiment of the invention is proposed that in a radial direction to the axis of rotation, the lip seal and the Inner ring of the deep groove ball bearing in an imaginary, relaxed Condition of the lip seal less than 0.2% of the pitch circle diameter of the deep groove ball bearing overlap or overlap. For the pitch diameter is in the context of the disclosure the circle is taken as the basis, which through the centers the balls of the deep groove ball bearing runs. In this training is proposed a low-contact seal, which However, the operating characteristics over a conventional trained, touching seal significantly improved. The improvements are reflected in particular by a reduction friction and thus a reduction in temperature during operation. On the other hand, the overlap seems sufficient Any installation tolerances between the drive shaft and the lip seal or the housing section.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung wird sogar vorgeschlagen, die üblicherweise berührende Lippendichtung so zu dimensionieren, dass ein Zwischenspalt zwischen Dichtungslippe und Innenring entsteht, welcher jedoch um ein Eindringen von Schmutz bzw. ein Auslaufen von Schmierstoff zu vermeiden kleiner als 0,03% des Teilkreisdurchmessers ausgelegt ist. Der im Extremfall auftretende Spalt wird von selbst aus dem Rillenkugellager heraus durch das Schmierfett verschlossen. Insbesondere ist bevorzugt, wenn die Überdeckung zwischen 0,2% (positive Überdeckung) und –0,03% (Spalt) beträgt.at a development of the invention is even proposed, usually Touching lip seal to be dimensioned so that a Intermediate gap between sealing lip and inner ring is formed, which However, to the ingress of dirt or leakage of lubricant Avoid less than 0.03% of the pitch circle diameter is. The occurring in extreme cases gap is by itself from the Deep groove ball bearing sealed out by the grease. In particular preferred if the coverage is between 0.2% (positive coverage) and -0.03% (gap).
Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung mit einem Teilkreisdurchmesser des Rillenkugellagers zwischen 50 mm und 60 mm, insbesondere von 55 mm, ist es bevorzugt, wenn die Dichtungsüberdeckung zwischen 115 μm (Überdeckung) und –16 μm (Spalt) bei einem Mittelwert von 5 μm Überdeckung beträgt.at a preferred realization of the invention with a pitch circle diameter the deep groove ball bearing between 50 mm and 60 mm, in particular of 55 mm, it is preferable if the sealing overlap between 115 μm (coverage) and -16 μm (Gap) at an average of 5 μm coverage is.
Bei einer vorteilhaften konstruktiven Ausgestaltung ist das Rillenkugellager innerhalb der Dichtung mit einem Schmierfettdepot geschmiert. Hierbei ist es möglich, dass das Fettdepot mit einer Normalbefüllung, welche 50% des ungestörten Fettraumes in dem Rillenkugellager beträgt, gefüllt ist. Der ungestörte Fettraum ist dabei der Zwischenraum zwischen den Dichtungen des Rillenkugellagers, welcher nicht durch die ruhenden oder bewegten Wälzkörper inklusive Käfig belegt ist oder durchfahren wird.In an advantageous structural embodiment, the deep groove ball bearing is lubricated within the seal with a grease deposit. It is possible that the fat depot is filled with a normal filling, which is 50% of the undisturbed fat space in the deep groove ball bearing. The undisturbed fat space is the space between the seals of the deep groove ball bearing, which is not affected by the stationary or moving Wälz body is occupied or traversed with cage.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Rillenkugellager jedoch mit einer optimierten Füllung ausgestattet, welche 25% kleiner als die Normalbefüllung ist. Die optimierte Füllung ist folglich kleiner als 37,5% des ungestörten Fettraumes in dem Rillenkugellager. Als Schmierstoff wird ein fett, basierend auf Esteröl, Dickungsmittel Polyharnstoff mit einer Grundölviskosität bei 40°C von 160 mm2/s eingesetzt.In an advantageous development, however, the deep groove ball bearing is equipped with an optimized filling, which is 25% smaller than the normal filling. The optimized filling is therefore less than 37.5% of the undisturbed fat space in the deep groove ball bearing. The lubricant used is a fat, based on ester oil, thickening agent polyurea having a base oil viscosity at 40 ° C. of 160 mm 2 / s.
Bei einer Kombination der Maßnahmen, also der Verwendung einer schwach berührenden bzw. berührungsfreien Dichtung und einer optimierten Füllung, wird die Temperaturentwicklung des Rillenkugellagers und damit die Verschleißneigung derart reduziert, dass von einer synergetischen Effekt dieser zwei Maßnahmen zu sprechen ist. Es wird davon ausgegangen, dass dieser synergetische Effekt dadurch begründet ist, dass durch die verminderte Schmierfettmenge die Überdeckung von Dichtung und Innenring geringer aus geführt werden darf, da die Rückhaltefähigkeit der Dichtung weniger stark gefordert ist als bei einer Normalfüllung.at a combination of measures, ie the use of a weakly touching or non-contact seal and an optimized filling, the temperature development the deep groove ball bearing and thus the tendency to wear so reduces that from a synergistic effect of these two measures to speak. It is assumed that this synergistic Effect is justified by the fact that by the reduced amount of grease the overlap of the seal and inner ring made less may be because of the retention of the seal Less is required than with a normal filling.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung und der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:Further Features, advantages and effects of the invention will become apparent the following description of a preferred embodiment the invention and the accompanying figures. Showing:
Die
Bei
der in der
Bei
alternativen Ausführungsformen des Antriebsstrangs
Die
elektrische Maschine kann als ein Motorstarter für den
Verbrennungsmotor oder als ein separater elektrischer Antrieb für
das Fahrzeug ausgebildet sein, so dass der Antriebsstrang
Zur
Lagerung der Antriebswelle
Das
Rillenkugellager
Das
in der Schnittdarstellung der
Bei üblichen
Ausführungsformen ist dieser ungestörte Fettraum
zu etwa 50% mit Schmierfett gefüllt. Das entspricht bei
einem Rillenkugellager
Eine
erste Maßnahme zur Verringerung der Temperatur im Betrieb
des Rillenkugellagers
Eine
zweite Maßnahme zur Verringerung der Temperaturentwicklung
im Betrieb ist durch eine Modifikation der Dichtungen
Um
eine weitere Temperaturreduzierung im Betrieb zu erreichen, hat
sich als ein möglicher Aspekt der Erfindung ergeben, dass
die Dichtungslippe
Das
Rillenkugellager
- 11
- Antriebsstrangpowertrain
- 22
- Antriebswelledrive shaft
- 33
- Getriebetransmission
- 44
- Rotorrotor
- 55
- DoppelkuppelvorrichtungDouble coupling device
- 66
- Automatikgetriebeautomatic transmission
- 77
- AntriebskupplungsvorrichtungDrive coupling device
- 88th
- Antriebskupplungsvorrichtung (andere)Drive coupling device (other)
- 99
- RillenkugellagerDeep groove ball bearings
- 1010
- Gehäuseabschnitthousing section
- 1111
- Innenringinner ring
- 1212
- Außenringouter ring
- 1313
- Kugelnroll
- 1414
- KäfigCage
- 1515
- WälzlagerraumRolling room
- 1616
- Dichtungenseals
- 1717
- Stützringsupport ring
- 1818
- Dichtungslippesealing lip
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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2008
- 2008-12-18 DE DE102008063599A patent/DE102008063599A1/en active Pending
Patent Citations (1)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20120824 Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20120824 |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20140217 Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20140217 |
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R012 | Request for examination validly filed |
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R081 | Change of applicant/patentee |
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R016 | Response to examination communication |