DE102012204773B4

DE102012204773B4 - Anordnung zur Ölversorgung eines Anbaumoduls

Info

Publication number: DE102012204773B4
Application number: DE102012204773.5A
Authority: DE
Inventors: Rayk HOFFMANN
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2017-11-09
Anticipated expiration: 2032-03-27
Also published as: US9169853B2; CN103363079A; CN103363079B; US20130247550A1; DE102012204773A1

Abstract

Anordnung eines Grundgetriebes (1) und eines Anbaumoduls (2) mit einem Modulgehäuse (6), wobei das Grundgetriebe (1) eine Antriebswelle (3) mit einer zentralen Axialbohrung (3a) für die Zufuhr eines Schmierölstromes und das Anbaumodul (2) eine gegenüber dem Modulgehäuse (6) über mindestens ein Wälzlager (7) gelagerte Anschlusswelle (4) aufweisen, wobei die Antriebswelle (3) und die Anschlusswelle (4) durch eine Steckverbindung (5) drehfest miteinander verbunden sind und wobei die Schmierölversorgung der Steckverbindung (5) und des mindestens einen Wälzlagers (7) über die zentrale Axialbohrung (3a) der Antriebswelle (3) erfolgt, wobei der Schmierölstrom in mindestens zwei Teilströme (P1, P2) verzweigbar und jeweils ein Teilstrom (P1, P2) dem mindestens einen Wälzlager (7) und der Steckverbindung (5) zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (7) in einem durch Dichtelemente abgedichteten Raum (9) mit einem einlassseitigen Bereich (9a) und einem auslassseitigen Bereich (9b) angeordnet ist und in der Anschlusswelle (4) mindestens eine im Wesentlichen achsparallel verlaufende Rücklaufbohrung (13) angeordnet ist, welche in Strömungsverbindung mit dem auslassseitigen Bereich (9b) des Raumes (9) steht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ölversorgung eines mit einem Grundgetriebe verbundenen Anbaumoduls nach dem Gegenstand der älteren Anmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2011 002 904.4 der Anmelderin.
In der älteren Anmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2011 002 904.4 der Anmelderin ist ein mit einem Grundgetriebe verbundenes Anbaumodul offenbart, welches vom Grundgetriebe aus mit Schmieröl versorgt wird, d. h. an den Schmierölkreislauf des Grundgetriebes über einen Zulauf und einen Rücklauf angeschlossen ist. Das Anbaumodul weist eine Anschlusswelle auf, welche einerseits in einem Modulgehäuse gelagert und andererseits über eine Steckverbindung mit der Eingangs- oder Antriebswelle des Grundgetriebes verbunden ist. Die als Mitnahmeverzahnung ausgebildete Steckverbindung und das Wälzlager bilden die wesentlichen beiden Schmierstellen, die mit Schmieröl zu versorgen sind. Nach der Lösung der älteren Anmeldung ist vorgesehen, dass beide Schmierstellen im Ölzulauf hintereinander geschaltet sind, wobei zunächst die Mitnahmeverzahnung der Steckverbindung und anschließend das Lager durchströmt werden. In einer achsparallelen Rücklaufbohrung wird das Öl wieder in den Bereich des Grundgetriebes zurückgeführt. Zwischen der Getriebeeingangswelle und der Anschlusswelle ist in deren Trennbereich ein Ölübergabeelement angeordnet, welches den Ölzulauf und den Ölrücklauf voneinander trennt.
Aus der US 4590820 A ist eine Getriebeanordnung bekannt, die konzentrische Wellen über eine Steckverbindung verbindet und einen in einer der Wellen geförderten Ölstrom auf Teilströme aufteilt, von denen ein Teilstrom der Steckverbindung und ein Teilstrom der Wälzlagerung einer der Wellen zugeführt wird.
Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung und weitere Ausbildung des Gegenstandes der älteren Anmeldung.
Gemäß Patentanspruch 1 ist vorgesehen, dass der Schmierölstrom in mindestens zwei Teilströme verzweigbar ist und je ein Teilstrom dem mindestens einen Wälzlager und der Steckverbindung zuführbar ist. Der gesamte zugeführte Ölstrom wird somit derart verzweigt, dass die beiden Teilströme parallel geschaltet sind und beide Schmierstellen parallel mit Schmieröl beaufschlagt werden. Bereits durch diese Parallelschaltung ergibt sich ein geringerer Druckverlust, d. h. ein geringerer Energieaufwand für die Schmierölversorgung der beiden Schmierstellen. Das Wälzlager ist in einem Raum angeordnet, welcher nach außen durch Dichtelemente abgedichtet ist und einen einlassseitigen sowie einen auslassseitigen Bereich aufweist. In der Anschlusswelle ist mindestens eine im Wesentlichen achsparallel verlaufende Bohrung angeordnet, welche eingangsseitig mit dem auslassseitigen Bereich des Raumes in Strömungsverbindung steht. Damit wird erreicht, dass das aus dem Raum austretende Leckageöl durch die mindestens eine Bohrung abfließen kann. Je nach Bedarf können mehrere Bohrungen auf dem Umfang verteilt angeordnet sein. Der Gesamtquerschnitt wird an den gewünschten Druckabfall angepasst, sodass ein hinreichendes Druckgefälle erreicht wird.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist ein erster Teilstrom über einen Axialspalt der Steckverbindung zuführbar. Der Axialspalt befindet sich im Bereich einer Trennstelle zwischen der Anschlusswelle und der Antriebswelle und erlaubt eine radial gerichtete Ölzufuhr nach außen bis zum Eintritt in die Mitnahmeverzahnung der Steckverbindung, sodass das Schmieröl die Mitnahmeverzahnung in axialer Richtung durchströmen und damit schmieren kann.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird ein zweiter Teilstrom über mindestens eine Radialbohrung dem Wälzlager zugeführt. Somit werden beide Schmierstellen parallel beaufschlagt und von derselben axialen Zuführleitung versorgt.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Radialbohrung mit einer Drossel, insbesondere einer Drosselbohrung versehen sein, um den Zulaufdruck für das Wälzlager einzustellen. Infolge der Rotation der Anschlusswelle baut sich in der Radialbohrung ein durch die Zentrifugalkraft erhöhter Öldruck auf.
Die Radialbohrung mündet in den einlassseitigen Bereich des Raumes und versorgt somit das Wälzlager mit Schmieröl, welches den Raum als Leckageöl über den auslassseitigen Bereich verlässt.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Trennstelle zwischen Getriebeeingangswelle und Anschlusswelle durch ein Verbindungs- und Verteilerstück überbrückt. Das Verbindungs- und Verteilerstück ragt einerseits in einen auslassseitigen Bereich der Axialbohrung in der Getriebeeingangswelle und andererseits in einen einlassseitigen Bereich in der Anschlusswelle hinein; es bildet einerseits einen Durchlass in axialer Richtung und andererseits einen Bypass für einen ersten Teilstrom, welcher in den Axialspalt gelangt. Durch Ausbildung und Bemessung der Bypassöffnung kann der erste Teilstrom für die Schmierung der Steckverbindung eingestellt werden. Das Verbindungs- und Verteilerstück ist vorzugsweise rohrförmig ausgebildet und kann beim Ineinanderstecken der Anschlusswelle und der Getriebeeingangswelle einfach montiert werden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Bypassöffnung als Ringspalt ausgebildet.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Grundgetriebe einen drucklosen Ölraum auf, wobei drucklos dem atmosphärischen Druck entspricht. Der Ölraum des Grundgetriebes ist zur Atmosphäre hin entlüftet. Das Leckageöl vom Lager und auch von der Steckverbindung wird in den Ölraum des Grundgetriebes zurückgeführt. Damit ist der Ölkreislauf für die Ölversorgung des Anbaumoduls geschlossen. Die Ölzuführung erfolgt somit zentral über die Axialbohrung, und die Rückführung erfolgt achsparallel in den Ölraum des Grundgetriebes.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen
1 ein mit einem Grundgetriebe verbundenes Anbaumodul,
2 eine Einzelheit aus 1 mit Darstellung der Ölversorgung des Anbaumoduls und
3 eine abgewandelte Ausführungsform mit schräg verlaufenden Rücklaufbohrungen.
1 zeigt eine Anordnung eines teilweise dargestellten Grundgetriebes 1 und eines Anbaumoduls 2, welches hier als so genanntes Hybridmodul 2 ausgebildet ist. Das Grundgetriebe 1 weist eine Antriebs- oder Getriebeeingangswelle 3 auf, welche mit einer Anschlusswelle 4 des Anbaumoduls 2 über eine Steckverbindung 5 drehfest verbunden ist. Das als Hybridmodul ausgebildete Anbaumodul 2 weist ein Modulgehäuse 6 auf, gegenüber welchem die Anschlusswelle 4 über ein Wälzlager 7 abgestützt ist. In dem Modulgehäuse 6 ist eine elektrische Maschine 8, umfassend einen Stator 8a und einen Rotor 8b, aufgenommen. Der Rotor 8b ist auf nicht näher erläuterte Weise drehfest mit der Anschlusswelle 4 verbunden. Das Grundgetriebe 1, beispielsweise ein Automat- oder Schaltgetriebe sowie das Hybridmodul 2 sind in den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges eingebaut. Das Grundgetriebe 1 weist eine eigene Ölversorgung auf, das Anbaumodul 2 ist an die Ölversorgung des Grundgetriebes 1 angeschlossen. Hierzu ist in der Antriebswelle 3 des Grundgetriebes 1 eine zentrale Axialbohrung 3a angeordnet, welche über radial verlaufende Zulaufkanäle 3b mit einer Schmierölquelle verbunden ist. Die Strömungsrichtung ist jeweils durch nicht näher gekennzeichnete Strömungspfeile in den Kanälen 3b und der Axialbohrung 3a angedeutet. Das Hybridmodul 2 umfasst im Wesentlichen zwei Schmierstellen, nämlich einerseits die als Mitnahmeverzahnung ausgebildete Steckverbindung 5 sowie das Wälzlager 7, welches in einem Raum 9 mit einem einlassseitigen Bereich 9a und einem auslassseitigen Bereich 9b angeordnet und nach außen durch (nicht mit Bezugszahlen versehene) Dichtelemente abgedichtet ist.
2 zeigt die Einzelheit X aus 1, wobei gleiche Bezugszahlen für gleiche Teile verwendet werden. Die Antriebswelle 3 bildet mit der Anschlusswelle 4 stirnseitig im Bereich der Steckverbindung 5 eine als Axialspalt 10 ausgebildete Trennstelle. Der Axialspalt 10 erstreckt sich in radialer Richtung bis zu einem Freistich 10a der Mitnahmeverzahnung der Steckverbindung 5 und fungiert somit als Zuführkanal für das Schmieröl. In der Anschlusswelle 4 ist fluchtend zur Axialbohrung 3a der Getriebeeingangswelle 3 eine Axialbohrung 4a angeordnet, welche als Sacklochbohrung ausgebildet ist und sich bis zum eintrittsseitigen Bereich 9a des Raumes 9 erstreckt.
Die beiden Axialbohrungen 3a, 4a werden im Bereich des Axialspaltes 10 durch ein Verbindungs- und Verteilerstück 11 überbrückt. Das Verbindungs- und Verteilerstück 11 ist rohrförmig ausgebildet und ragt einerseits in den auslassseitigen Bereich der Axialbohrung 3a und andererseits in den einlassseitigen Bereich der Axialbohrung 4a hinein, wobei Einlass und Auslass durch die Strömungspfeile P definiert sind. Das Verbindungs- und Verteilerstück 11 weist somit einerseits einen axialen Durchlass 11a und andererseits eine Bypassöffnung 11b auf, welche eine Abzweigung eines ersten Teilstromes, gekennzeichnet durch radial gerichtete Pfeile P1, für die Schmierung der Steckverbindung 5 ermöglicht. Der abgezweigte Volumenstrom, welcher durch den Axialspalt 10 nach außen strömt, kann durch Ausbildung und Dimensionierung der Bypassöffnung 11b eingestellt werden, sodass eine hinreichende Schmierung und Kühlung der Mitnahmeverzahnung 5 sichergestellt ist. Am Ende der Sacklochbohrung 4a ist eine Radialbohrung 12 mit einer Drossel 12a angeordnet, wodurch eine Strömungsverbindung zwischen der Axialbohrung 4a und dem einlassseitigen Bereich 9a des Raums 9 für das Wälzlager 7 geschaffen wird. Somit ergibt sich ein zweiter Teilstrom, gekennzeichnet durch den Pfeil P2, zur Schmierung des Wälzlagers 7. Die durch die Pfeile P1 und P2 gekennzeichneten, radial gerichteten Teilströme sind somit hydraulisch parallel geschaltet. Für den Rücklauf des Schmieröls aus dem auslassseitigen Bereich 9b des Raums 9 sind in der Anschlusswelle 4 achsparallel angeordnete Rücklaufbohrungen 13 angeordnet. In der Zeichnung sind zwei diametral angeordnete Rücklaufbohrungen 13 dargestellt, im Prinzip ist jedoch eine Bohrung ausreichend, es können auch mehrere auf dem Umfang verteilte Bohrungen sein. Das aus dem auslassseitigen Bereich 9b des Raumes 9 austretende Schmieröl, auch als Leckageöl bezeichnet, ist durch Pfeile R2 gekennzeichnet. Die Rücklaufbohrungen 13 erstrecken sich vom auslassseitigen Bereich 9b bis in einen Ringraum 14 im Gehäuse des Grundgetriebes 1, welcher über einen Kanal, dargestellt durch einen Pfeil R, mit einem drucklosen Ölraum des Grundgetriebes 1 in Verbindung steht. Der nicht dargestellte Ölraum des Grundgetriebes ist gegenüber der Atmosphäre entlüftet. In den Ringraum 14 fließt ebenfalls das aus der Steckverbindung 5 in axialer Richtung austretende Leckageöl, dargestellt durch Pfeile R1. Wie aus der Zeichnung deutlich erkennbar, erfolgt somit auch der Rücklauf von beiden Schmierstellen, der Steckverbindung 5, und dem Wälzlager 7 parallel in den Ringraum 14.
3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform für die Anordnung der in 2 dargestellten Rücklaufbohrungen 13. Während die Rücklaufbohrungen 13 in 2 achsparallel angeordnet sind, sind die mit der Bezugszahl 13' angedeuteten Rücklaufbohrungen geneigt gegenüber der Achse der Anschlusswelle 4 angeordnet, sodass die Austrittsöffnungen in den Ringraum 14 auf einem größeren Durchmesser angeordnet sind als die Eintrittsöffnungen im Bereich des auslassseitigen Bereichs 9b. Dadurch kann der Ölrücklauf verbessert werden, indem eine Saugwirkung aufgrund einer Zentrifugalkraft erzielt wird.

Claims

Anordnung eines Grundgetriebes (1) und eines Anbaumoduls (2) mit einem Modulgehäuse (6), wobei das Grundgetriebe (1) eine Antriebswelle (3) mit einer zentralen Axialbohrung (3a) für die Zufuhr eines Schmierölstromes und das Anbaumodul (2) eine gegenüber dem Modulgehäuse (6) über mindestens ein Wälzlager (7) gelagerte Anschlusswelle (4) aufweisen, wobei die Antriebswelle (3) und die Anschlusswelle (4) durch eine Steckverbindung (5) drehfest miteinander verbunden sind und wobei die Schmierölversorgung der Steckverbindung (5) und des mindestens einen Wälzlagers (7) über die zentrale Axialbohrung (3a) der Antriebswelle (3) erfolgt, wobei der Schmierölstrom in mindestens zwei Teilströme (P1, P2) verzweigbar und jeweils ein Teilstrom (P1, P2) dem mindestens einen Wälzlager (7) und der Steckverbindung (5) zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (7) in einem durch Dichtelemente abgedichteten Raum (9) mit einem einlassseitigen Bereich (9a) und einem auslassseitigen Bereich (9b) angeordnet ist und in der Anschlusswelle (4) mindestens eine im Wesentlichen achsparallel verlaufende Rücklaufbohrung (13) angeordnet ist, welche in Strömungsverbindung mit dem auslassseitigen Bereich (9b) des Raumes (9) steht.
Anordnung eines Grundgetriebes (1) und eines Anbaumoduls (2) mit einem Modulgehäuse (6), wobei das Grundgetriebe (1) eine Antriebswelle (3) mit einer zentralen Axialbohrung (3a) für die Zufuhr eines Schmierölstromes und das Anbaumodul (2) eine gegenüber dem Modulgehäuse (6) über mindestens ein Wälzlager (7) gelagerte Anschlusswelle (4) aufweisen, wobei die Antriebswelle (3) und die Anschlusswelle (4) durch eine Steckverbindung (5) drehfest miteinander verbunden sind und wobei die Schmierölversorgung der Steckverbindung (5) und des mindestens einen Wälzlagers (7) über die zentrale Axialbohrung (3a) der Antriebswelle (3) erfolgt, wobei der Schmierölstrom in mindestens zwei Teilströme (P1, P2) verzweigbar und jeweils ein Teilstrom (P1, P2) dem mindestens einen Wälzlager (7) und der Steckverbindung (5) zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (7) in einem durch Dichtelemente abgedichteten Raum (9) mit einem einlassseitigen Bereich (9a) und einem auslassseitigen Bereich (9b) angeordnet ist und in der Anschlusswelle (4) mindestens eine geneigt gegenüber der Achse der Anschlusswelle (4) verlaufende Rücklaufbohrung (13') angeordnet ist, welche in Strömungsverbindung mit dem auslassseitigen Bereich des Raumes (9) steht.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Teilstrom (P1) über einen Axialspalt (10) zwischen der Antriebswelle (3) und der Anschlusswelle (4) der Steckverbindung (5) zuführbar ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusswelle (4) eine zentrale, mit der ersten Axialbohrung (3a) kommunizierende zweite Axialbohrung (4a) aufweist und dass ein zweiter Teilstrom (P2) über mindestens eine von der Axialbohrung (4a) abzweigende Radialbohrung (12) dem Wälzlager (7) zuführbar ist.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialbohrung (12) eine Drossel (12a) aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialbohrung (12) in den einlassseitigen Bereich (9a) des Raumes (9) mündet.
Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Axialbohrung (3a) in der Antriebswelle (3) und die zweite Axialbohrung (4a) der Anschlusswelle (4) im Bereich des Axialspaltes (10) über ein Verbindungs- und Verteilerstück (11) miteinander verbunden sind.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungs- und Verteilerstück (11) einen axialen Durchlass (11a) und eine Bypassöffnung (11b) aufweist, welche in Strömungsverbindung mit dem Axialspalt (10) steht.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundgetriebe (1) einen im Wesentlichen drucklosen Ölraum (14) aufweist und dass die mindestens eine Rücklaufbohrung (13, 13') mit dem Ölraum (14) in Strömungsverbindung steht.