DE102009050999A1

DE102009050999A1 - Getriebevorrichtung

Info

Publication number: DE102009050999A1
Application number: DE200910050999
Authority: DE
Inventors: Tomas Dr. Smetana
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-10-28
Filing date: 2009-10-28
Publication date: 2011-05-05
Also published as: WO2011051055A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung (1) mit mindestens zwei Wellen (6, 12), die zu einer gemeinsamen Rotationsachse (25) koaxial sind, von denen eine erste Welle (6) als Hohlwelle ausgeführt ist und von denen eine zweite Welle (12) in der ersten Welle (6) angeordnet ist, wobei die Getriebevorrichtung (1) wenigstens eine Schmierstelle (27, 28) und mindestens einen von Schmieröl durchflossenen Ringspalt (21, 22) zwischen den Wellen (6, 12) zur Versorgung der Schmierstelle (27, 28) aufweist und wobei in dem Ringspalt (21, 22) wenigstens ein Förderglied (23) mit einer schraubenlinienförmigen Profilierung (24) für eine Schmieröl fördernde Wirkung angeordnet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung mit mindestens zwei Wellen, die zu einer gemeinsamen Rotationsachse koaxial sind, von denen eine erste Welle als Hohlwelle ausgeführt ist und von denen eine zweite Welle in der ersten Welle angeordnet ist, wobei die Getriebevorrichtung wenigstens eine Schmierstelle und mindestens einen von Schmieröl durchflossenen Ringspalt zwischen den Wellen zur Versorgung der Schmierstelle aufweist und wobei in dem Ringspalt wenigstens ein Förderglied mit einer schraubenlinienförmige Profilierung für eine Schmieröl fördernden Wirkung angeordnet ist.
Hintergrund der Erfindung
DE 37 05 064 C2 zeigt eine gattungsbildende Getriebevorrichtung mit einer Schmiereinrichtung. Die Getriebevorrichtung ist ein als Planetengetriebe ausgebildetes Differenzial mit einer Eingangswelle, auf der drehbar ein Planetenträger sitzt. Die Planetenräder des Planetengetriebes kämmen außen mit einem Hohlrad, welches mit einer Ausgangswelle verbunden ist. Innen kämmen die Planetenräder mit einem Sonnerad. Das Sonnenrad ist am Ende einer zur Eingangswelle koaxialen Hohlwelle ausgebildet, in der die Eingangswelle steckt.
Die Schmiereinrichtung weist eine Ölfangrinne auf, in der Spritzöl einer Kette gefangen wird. Das aufgefangene Schmieröl rinnt aus der Ölfangrinne in einen Ringraum, der die innere Welle umgibt. Die Schmiervorrichtung weist weiter einen Ringspalt auf, der zwischen den Ringspalt der ineinander gesteckten Wellen gebildet ist. Über diesen Ringspalt kann Schmieröl zu Lagerstellen der Wellen und Planetenräder sowie zum Zahnkontakt im Planetengetriebe gefördert werden.
Das Schmieröl wird in der gattungsgemäßen Getriebevorrichtung mittels eines Fördergliedes durch den Ringspalt gefördert. Das Förderglied ist eine Hülse, die einen zylindrischen Abschnitt mit schraubenlinienförmiger Profilierung aufweist und relativ zum Gehäuse der Getriebevorrichtung fest ist. Diese Profilierung ist innen an dem Abschnitt der Hülse ausgebildet, der in dem Ringspalt angeordnet ist. Sie besteht aus rippenartigen Erhebungen und liegt der inneren Welle an einem Spalt gegenüber. Die Profilierung wirkt bei Rotation der inneren Welle im Zusammenwirken mit der Oberfläche der inneren Welle wie eine Förderschnecke, die das an der rotierenden inneren Welle anhaftende Schmieröl in dem Ringspalt in axiale Richtung fördert. Bei hohen Drehzahlen der inneren Welle wird relativ hoher Schmieröldruck in dem Schmierkanal aufgebaut, so dass über diesen die Schmierstellen im Planetengetriebe ausreichend versorgt werden können.
Steckwellenanordnungen gewinnen zunehmend in modernen Getriebevorrichtungen an Bedeutung, so wie die in Getriebevorrichtungen für Add-On-Hybridantrieben oder wie die in Doppelkupplungsgetrieben. In Add-On-Hybridantrieben wird ein mechanisches Getriebe, beispielsweise ein Differenzial oder ein Verteilergetriebe außer von dem Verbrennungsmotor oder vom Fahrzeuggetriebe auch noch im sogenannten „Add-On-Betrieb” wahlweise elektromotorisch angetrieben. Der für den Antrieb erforderliche Elektromotor kann aus Bauraumgründen in koaxialer Bauweise zur Eingangswelle bzw. Ausgangswelle der Getriebevorrichtung angeordnet sein. Die Rotorwelle des Elektromotors ist in diesen Anordnungen eine wahlweise antreibende Hohlwelle, in die die Eingangswelle bzw. Ausgangswelle gesteckt ist. In Doppelkupplungsgetrieben stecken beispielsweise zwei voneinander unabhängig antreibbare Eingangswellen eines Getriebes ineinander.
In beiden zuvor beschriebenen Anordnungen können die koaxial ineinander steckenden Wellen an Lagerstellen aneinander abgestützt sein. Oft ist die Schmierölversorgung dieser Lagerstellen über die Steckwellenanordnung zu anderen Lagerstellen schwierig, insbesondere dann, wenn die Lagerstellen Wälzlager sind. Aufgrund der niedrigen radialen Bauweise werden an diesen Lagerstellen vorzugsweise Nadellager eingesetzt. Nadellager zeichnen sich durch niedrige Bauweise aus, da der Durchmesser der als Nadeln bezeichneten Rollen relativ zu ihrer Länge gering ist. Von Vorteil wäre es, wenn die Nadellager an den Lagerstellen auf Dauer mit Schmierfett befüllt werden könnten. Das geht jedoch nur in Anordnungen, in denen die Nadellager geringen Betriebsdrehzahlen ausgesetzt werden und abgedichtet sind. Bei hohen Drehzahlen kann durch die Linienberührung der Nadeln im Wälzkontakt eine ausreichende Fettlebensdauer nicht in jedem Fall abgesichert werden. Die Nadellager müssen deshalb mit Schmieröl versorgt werden. Der relativ geringe Durchlassquerschnitt der Wälzlager und deren Sitz tief in dem Ringspalt macht es schwierig, diese ausreichend mit Schmieröl zu versorgen. Außerdem können die Ringspalte zwischen den ineinander steckenden Wellen als Schmierkanäle vorgesehen sein, über die es aufgrund deren Länge und geringem Querschnitt schwierig ist, Schmieröl zu anderen Schmierstellen zu transportieren. Oftmals kann deshalb auf eine Druckölversorgung mittels Pumpe nicht verzichtet werden.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Getriebevorrichtung mit einer effektiven Schmiereinrichtung zu schaffen, mit der die Versorgung schwer zugänglicher Schmierstellen über Ringspalte von Steckwellenanordnungen ausreichend versorgt werden können und die sich kostengünstig herstellen lässt.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe ist nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung betrifft alle Getriebevorrichtung mit mindestens zwei Wellen, die zu einer gemeinsamen Rotationsachse koaxial ineinander gesteckt sind, von denen eine erste Welle als Hohlwelle ausgeführt ist und von denen eine zweite Welle in der ersten Welle steckt. Das betrifft beispielsweise Anordnungen in Doppelkupplungsgetrieben, Verteilergetrieben, Differenzialen und in Getrieben mit mehren Antrieben.
Die teilweise oder vorwiegend über die gesamte Länge ineinander gesteckten Wellen sind beide antreibende Wellen oder eine ist antreibende Welle und eine ist eine angetriebenen Welle bzw. beide sind angetriebenen Wellen zwischen denen einen von Schmieröl durchflossenen Ringspalt zur Versorgung wenigstens einer Schmierstelle ausgebildet ist.
In dem Ringspalt ist wenigstens eine schraubenlinienförmige Profilierung mit einer Schmieröl fördernden Wirkung angeordnet. Erfindungsgemäß ist die schraubenförmige Profilierung in dem Ringspalt um die gemeinsame Rotationsachse der Wellen separat zu wenigstens einer der Wellen rotierbar. Mit anderen Worten, das Förderglied, das die schraubenlinienförmige Profilierung aufweist, ist selbst um die Rotationsachse und zu wenigstens einer der Wellen rotierbar in der Getriebevorrichtung aufgenommen.
Die schraubenlinienförmigen Profilierung sind nach der Art von Schneckenförderern, Exzenter-Schneckenförderern oder Schraubenspindelförderern als schraubenlinien-(= gewinde-) oder schneckenförmig an einem Zylinder oder an Konus um die Rotationsachse windende Rippen oder Nuten, alternativ auch als Kombinationen dieser zu verstehen. Diese Rippen oder Nuten korrespondieren mit einer zylindrischen Oberfläche oder mit korrespondierenden schnecken- bzw. schraubenlinienförmig gestalteten Oberflächen einer der Wellen, eines Gehäuses oder einer anderen beliebigen zylindrischen Fläche. Sie korrespondieren so, dass diese miteinander zusammenwirkend geeignet sind, bei Rotation die axiale Förderung von Schmieröl in dem Spalt zu bewirken. Es ist von Vorteil, dass derartige Profilierungen so ausgelegt werden können, dass diese auch fördern, wenn sich deren Drehrichtung um die Rotationsachse umkehrt.
Der Vorteil derartiger Anordnungen besteht insbesondere darin, dass der mit dieser Profilierung geförderte Volumenstrom nicht nur von der Drehzahl einer der Wellen alleine abhängig ist, sondern über das selbst rotierende Förderglied beeinflusst, zum Beispiel verstärkt, werden kann.
Außerdem kann mit dieser Anordnung auch Schmieröl gefördert werden, wenn die Welle steht. In diesem Zusammenhang sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die schraubenförmige Profilierung bzw. das Förderglied um die Rotationsachse rotierend antreibbar ist. So ist es denkbar, dass das Förderglied mit der Profilierung mit einen separaten Antrieb angetrieben ist. Dadurch ist der Antrieb der Fördereinrichtung unabhängig vom Stillstand oder der Drehzahl einer der Wellen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die schraubenförmige Profilierung bzw. das Förderglied mittels wenigstens eines Zahnrades antreibbar ist, wobei das Zahnrad drehbar an einer der Wellen gelagert ist. Ein derartiger Antrieb ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Zahnrad drehfest mit der ersten Welle verbunden ist. Da in diesem Fall die erste Welle eine angetriebene oder antreibende Welle ist, ist auch bei Stillstand der zweiten inneren Welle die Versorgung mit Schmieröl abgesichert.
Es ist auch von Vorteil, wenn das Zahnrad in einem Leistungsstrang der Getriebevorrichtung angeordnet ist. In diesem Fall ist kein gesonderter Antrieb des Förderglieds nötig, da der Antrieb durch der Getriebevorrichtung zugeführte Leistung abgesichert ist. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Zahnrad ein Sonnenrad eines Planetentriebs der Getriebevorrichtung ist. Diese Anordnung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Sonnenrad fest mit der ersten Welle verbunden ist, und die erste Welle die Rotorwelle des Elektromotors ist. In diesem Fall wird je nach Leistungsfluss das Förderglied entweder durch den Elektromotor oder durch Leistung aus dem Planetengetriebe angetrieben. Letzteres trifft zum Beispiel zu, wenn der Rotor mitgeschleppt und der Elektromotor als Bremse oder Generator genutzt wird. Alternativ wird bei Stillstand des Sonnenrades die Förderwirkung durch Drehzahl der anderen Welle aufrecht erhalten. Letzteres trifft zu, wenn die Profilierung zur inneren Welle gerichtet ist und mit deren Oberfläche Schmieröl fördernd korrespondiert.
Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
1 zeigt einen Teilschnitt eines vereinfacht dargestellten Getriebevorrichtung 1 mit einem Planetengetriebe eines Differenzials mit einem Elektromotor 2. Das Planetengetriebe ist zeichnerisch teilweise mit dem Sonnenrad 3 und mit Planetenrädern 4 abgebildet. Ein Rotor 5 des Elektromotors 2 sitzt auf einer ersten Welle 6. Die erste Welle 6 ist mittels Schrägkugellagern 7 und 8 in dem Gehäuse 9 der Getriebevorrichtung 1 drehbar gelagert.
Die erste Welle 6 ist innen hohl und weist ein Durchgangsloch 17 auf. In dem Durchgangsloch 17 ist das Sonnenrad 3 drehfest befestigt. Das Sonnenrad 3 steht mit einem Zahnrad 15 mit den Planetenrädern 4 im Zahneingriff, die in dem Leistungsstrang des Differenzials integriert sind und weist einen Schaft 16 auf. Der Schaft 16 und das Zahnrad 15 sind innen hohl.
Eine zweite Welle 12 steckt in dem Durchgangsloch 17 der ersten Welle 6 und einem Durchgangsloch 18 des Sonnenrades 3 und ist an zwei Lagerstellen 10 und 11 in der ersten Welle 6 drehbar gelagert. Die Lagerstellen 10 und 11 weisen jeweils ein als Nadellager 13 und 14 ausgebildetes Wälzlager auf. Die Nadellager 13 und 14 sind jeweils aus einer Hülse 19 und aus Wälzkörpern 20 in Form von Nadeln gebildet.
Zwischen der ersten Welle 6 und der zweiten Welle 12 ist ein Ringspalt 21 ausgebildet. Ein weiterer Ringspalt 22 zwischen dem Sonnenrad 3 und der zweiten Welle 12 ausgebildet. Der Querschnitt des Ringspalts 22 ist kleiner als der Querschnitt des Ringspalts 21. Der rotationssymmetrische Schaft 16 des Sonnenrades 3 ist ein Förderglied 23, das zwecks Förderung von Schmieröl innen in dem Durchgangsloch 18 mit einer schraubenförmigen Profilierung 24 versehen ist, die der zweiten Welle 12 zugewandt ist und um diese umläuft. Die Strömungsrichtung des Schmieröls ist mittels der Richtungspfeile angegeben.
Das Sonnenrad 3 ist mit den 2 und 3 als Einzelteil in unterschiedlichen Ansichten dargestellt. 4 zeigt einen Schnitt durch das Sonnenrad 3 längs entlang der Rotationsachse. Die schraubenförmige Profilierung an der Innenseite des Schafts 16 ist eine spiralförmig verlaufende Nut 30, die bei Drehung der zweiten Welle 12 bei Vorwärtsfahrt in eine Drehrichtung mit beispielsweise hohen Drehzahlen, auch durch Relativdrehzahlen der beiden Wellen zueinander, axial in Richtung der Schmierstellen 27 und 28 fördert.
Das Förderglied 23 ist mit der schraubenförmigen Profilierung 24 in dem Ringspalt 21 um die gemeinsame Rotationsachse 25 der Wellen 6 und 12 rotierbar angeordnet und wird bei Betrieb des Elektromotors 2 mittels der als Rotorwelle ausgebildeten ersten Welle 6 angetrieben. Alternativ ist das Förderglied 23, das einteilig mit dem Zahnrad 15 ausgebildet ist und seitlich von diesem abgeht, durch das Planetengetriebe und damit durch das Zahnrad 15 angetrieben. Schmieröl gelangt über das Wellenende 26 in den Ringspalt 22 und wird von dort durch die Förderwirkung der schraubenförmigen Profilierung 24 in den Ringspalt 21 und zu den Schmierstellen 27 und 28 gefördert, die die Lagerstellen 10 und 11 sind und deren Querschnitt enger ist als der Querschnitt des Ringspalts 22. Das Schmieröl wird über die Querbohrungen 29 in den Schmierkanal 35 und von dort in das Planetengetriebe zurück gefördert.

5 zeigt eine alternative Ausbildung eines Sonnenrades 31, bei dem die schraubenförmige Profilierung 24 und damit die Nut 30 nicht unmittelbar an einem Schaft, sondern an einer gesonderten Hülse 33 ausgebildet ist. Die Hülse 33 ist in das Durchgangsloch 32 eingepresst. Ein derartig ausgebildetes Sonnenrad 31 lässt sich unter Umständen leichter herstellen, da die Nut 30 nicht unmittelbar beispielsweise spanabhebend in den Schaft 34 eingebracht werden muss, sondern beispielsweise an einer durch Rollieren von Blech hergestellten Hülse 33 ausgebildet ist. Bezugszeichenliste

1	Getriebevorrichtung	21	Ringspalt
2	Elektromotor	22	Ringspalt
3	Sonnenrad	23	Förderglied
4	Planetenrad	24	Profilierung
5	Rotor	25	Rotationsachse
6	erste Welle	26	Wellenende
7	Schrägkugellager	27	Schmierstelle
8	Schrägkugellager	28	Schmierstelle
9	Gehäuse	29	Querbohrung
10	Lagerstelle	30	Nut
11	Lagerstelle	31	Sonnenrad
12	zweite Welle	32	Durchgangsloch
13	Nadellager	33	Hülse
14	Nadellager	34	Schaft
15	Zahnrad	35	Schmierkanal
16	Schaft
17	Durchgangsloch
18	Durchgangsloch
19	Hülse
20	Wälzkörper

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3705064 C2 [0002]

Claims

Getriebevorrichtung (1) mit mindestens zwei Wellen (6, 12), die zu einer gemeinsamen Rotationsachse (25) koaxial sind, von denen eine erste Welle (6) als Hohlwelle ausgeführt ist und von denen eine zweite Welle (12) in der ersten Welle (6) angeordnet ist, wobei die Getriebevorrichtung (1) wenigstens eine Schmierstelle (27, 28) und mindestens einen von Schmieröl durchflossenen Ringspalt (21, 22) zwischen den Wellen (6, 12) zur Versorgung der Schmierstelle (27, 28) aufweist und wobei in dem Ringspalt (21, 22) wenigstens ein Förderglied (23) mit einer schraubenlinienförmige Profilierung (24) für eine Schmieröl fördernden Wirkung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderglied (23) mit der schraubenlinienförmige Profilierung (24) in dem Ringspalt (21, 22) um die gemeinsame Rotationsachse (25) der Wellen (6, 12) separat zu wenigstens einer der Wellen (12) rotierbar ist.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderglied (23) mit schraubenlinienförmiger Profilierung (24) um die Rotationsachse (25) rotierend antreibbar ist.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderglied (23) mittels wenigstens eines Zahnrades (15) antreibbar ist, wobei das Zahnrad (15) drehbar an einer der Wellen (6, 12) gelagert ist.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (15) drehfest mit der ersten Welle (6) verbunden ist.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (15) in einem Leistungsstrang der Getriebevorrichtung (1) angeordnet ist.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (15) ein Sonnenrad (3) eines Planetentriebs der Getriebevorrichtung (1) ist.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (15) elektromotorisch antreibbar ist.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (15) elektromotorisch antreibbar ist, wobei das Zahnrad (15) mit der ersten Welle (6) drehfest verbunden ist.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (6) eine Rotorwelle eines Elektromotors (2) ist.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die schraubenlinienförmige Profilierung (24) innen an einem rotationssymmetrischen Abschnitt des Fördergliedes (23) ausgebildet ist, der seitlich von dem Zahnrad (15) abgeht und zumindest teilweise in dem Ringspalt (21) zwischen der ersten Welle (6) und der zweiten Welle (12) die zweite Welle (12) umgreift.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die schraubenlinienförmige Profilierung (24) innen an dem Abschnitt und dabei der zweiten Welle (12) zugewandt ausgebildet ist.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die schraubenlinienförmige Profilierung (24) eine um die zweite Welle (12) verlaufende spiralförmige Nut (30) in dem Abschnitt ist.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmierstelle (27, 28) wenigstens ein Wälzlager aufweist, mit dem die Wellen (6, 12) aneinander gelagert sind, wobei das Wälzlager in dem Schmierspalt (21) angeordnet ist.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlassquerschnitt des Wälzlagers für das Schmieröl kleiner ist als es der Förderquerschnitt der schraubenlinienförmigen Profilierung (24) für das Schmieröl ist.