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Die Erfindung betrifft eine koaxiale Anordnung eines eine Hauptachse aufweisenden Anbaumoduls und eines eine Hauptachse aufweisenden Grundgetriebes nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Montage des Anbaumoduls und des Grundgetriebes nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 12.
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Bei einem bekannten Seriengetriebe der Anmelderin ist ein Hybridmodul mit einem Grundgetriebe verbunden, wobei das Hybridgetriebe eine elektrische Maschine und ein Planetengetriebe aufweist, welches als Sammelgetriebe für einen verbrennungsmotorischen und einen elektrischen Antrieb fungiert. Das Grundgetriebe, welches koaxial zur Hauptachse des Hybridmoduls angeordnet ist, weist eine achsversetzte zentrale Ölpumpe auf, welche über eine Stirnradstufe mit einem ersten und einem zweiten Stirnrad vom Hybridmodul angetrieben wird. Dabei ist das erste, koaxial zur Hauptachse angeordnete Stirnrad auf einem Antriebsglied des Hybridmoduls vormontiert, während das zweite Stirnrad, welches versetzt zur Hauptachse angeordnet ist, am Grundgetriebe, d. h. auf der Antriebswelle der Ölpumpe befestigt ist. Bei der Montage von Hybridmodul und Grundgetriebe, welche in Richtung der Hauptachse erfolgt, muss die Verzahnung des ersten koaxialen Stirnrades in Eingriff mit der Verzahnung des zweiten achsversetzten Stirnrades gebracht werden. Dabei können sich Probleme ergeben, wenn Zahn auf Zahn trifft und die beiden Stirnräder nicht sofort einspuren. Das gleiche Problem kann auch bei der Montage eines bekannten Wandlermoduls mit dem Grundgetriebe auftreten, da hierbei das erste Stirnrad ebenfalls auf der Wandlerseite vormontiert ist.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche einfacher montierbar ist, und ein Verfahren vorzuschlagen, welches eine einfache Montage des Anbaumoduls und des Grundgetriebes erlaubt.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Antriebsglied des Anbaumoduls und das erste Stirnrad über eine Steckverbindung miteinander koppelbar sind. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass das erste Stirnrad ebenso wie das zweite Stirnrad der die Ölpumpe antreibende Stirnradstufe vor der Montage am Grundgetriebe positioniert werden und in Zahneingriff mit dem zweiten Stirnrad gebracht werden kann. Bei der Montage von Anbaumodul und Grundgetriebe müssen die beiden Stirnräder also nicht mehr für einen genauen Zahneingriff ausgerichtet werden, vielmehr muss nur die Steckverbindung zwischen dem Antriebsglied des Anbaumoduls und dem ersten Stirnrad gefügt werden. Unter Antriebsglied wird ein Abtriebsglied des Anbaumoduls verstanden, welches das Grundgetriebe oder die Stirnradstufe der Ölpumpe antreibt. Das Ineinanderstecken der beiden Teile der Steckverbindung (Einfädeln) ist unkritisch. Eine Beschädigung der Stirnräder der Stirnradstufe während der Montage ist ausgeschlossen.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steckverbindung als Mitnahmeverzahnung ausgebildet, d. h. das Antriebsglied des Anbaumoduls weist eine Außenmitnahmeverzahnung und das erste Stirnrad weist eine Innenmitnahmeverzahnung auf, welche mit der Außenmitnahmeverzahnung in axialer Richtung gefügt wird. Ein Einfädeln beider Teile der Mitnahmeverzahnung ist ohne Probleme möglich.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das erste Stirnrad in einem Gehäuseteil des Grundgetriebes aufgenommen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem ersten Stirnrad und dem Gehäuseteil eine Anlaufscheibe angeordnet, welche einerseits die Funktion einer Lagerscheibe und andererseits die Funktion einer weiteren Zentrierung des ersten Stirnrades gegenüber dem Grundgetriebe ausübt, sodass das anschließende Einfädeln der Steckverbindung möglich ist und damit die Montage erleichtert wird.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Anlaufscheibe auf ihrer dem ersten Stirnrad zugewandte Stirnseite Schmiernuten auf, welche die Schmierung zwischen den Planflächen des ersten Stirnrades und der Anlaufscheibe verbessern. Damit wird ein axial wirkendes Gleitlager geschaffen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Anlaufscheibe auf ihrer dem Gehäuseteil zugewandten Stirnseite Haltenoppen auf, welche der Befestigung der Anlaufscheibe am Gehäuseteil dienen. Dadurch ist es möglich, dass die Anlaufscheibe vorher im Gehäuseteil fixiert werden kann und als Anschlag für das erste Stirnrad bei der Montage dient.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Anlaufscheibe einen Zentrierbund mit einer Einführschräge auf. Dadurch wird die Montage und das Positionieren des ersten Stirnrades im Gehäuseteil des Grundgetriebes erleichtert und unterstützt. Das erste Stirnrad ist dadurch im Grundgetriebe zentriert, d. h. koaxial zur Hauptachse ausgerichtet. Damit wird das anschließende Einfädeln der Steckverbindung erleichtert.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Anbaumodul als Wandlermodul ausgebildet, welches einen hydrodynamischen Wandler als Anfahrhilfe für das Grundgetriebe umfasst. Das Wandlermodul und das Grundgetriebe werden als separate Baueinheiten vorgefertigt, die anschließend zu einer Baueinheit montiert werden. In diesem Falle ist das erste Stirnrad nicht mehr am Wandlermodul vormontiert, sondern wird vor der Montage bereits im Grundgetriebe angeordnet und in Zahneingriff mit dem zweiten Stirnrad gebracht.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Anbaumodul als Hybridmodul ausgebildet, welches eine elektrische Maschine sowie ein zwischen elektrischer Maschine und Grundgetriebe angeordnetes Planetengetriebe umfasst. Das Planetengetriebe übernimmt die Drehmoment- und Leistungsübertragung zwischen Verbrennungsmotor und/oder elektrischer Maschine einerseits und dem Grundgetriebe andererseits.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Hybridmodul auf seinem Umfang ein Dichtelement auf, welches vorzugsweise als O-Ring ausgebildet ist und das Hybridmodul gegenüber einem Flansch des Grundgetriebes abdichtet. Das Fügen der O-Ringdichtung ist Teil des Montagevorganges.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Antriebsglied des Hybridmoduls als Planetenträger bzw. Steg des Planetengetriebes ausgebildet. Das Planetengetriebe treibt somit über den Planetenträger die Ölpumpe im Grundgetriebe an.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist bei einem Verfahren zur Montage des Anbaumoduls und des Grundgetriebes vorgesehen, dass in einem ersten Verfahrenschritt das erste Stirnrad im Grundgetriebe positioniert und in Zahneingriff mit dem zweiten Stirnrad gebracht wird. Damit entfällt das problembehaftete Ausrichten und Einspuren beider Stirnräder während der Montage. Somit können keine Beschädigungen der Stirnräder mehr durch die Montage auftreten, da sich beide Stirnräder der Stirnradstufe bereits vor dem Montieren von Anbaumodul und Grundgetriebe miteinander in Zahneingriff befinden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Verfahrensvariante wird vor der Positionierung des ersten Stirnrades im Grundgetriebe eine Anlaufscheibe in ein Gehäuseteil des Grundgetriebes eingesetzt, wodurch eine Zentrierung des ersten Stirnrades möglich ist. Gleichzeitig erhält das im Grundgetriebe angeordnete Stirnrad eine Anlagefläche, welche als Anschlag beim anschließenden Herstellen der Steckverbindung dient.
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Nach einer weiteren bevorzugten Verfahrensvariante wird in einem zweiten Verfahrensschritt das Anbaumodul respektive das Hybridmodul in Richtung der Hauptachse gefügt – gleichzeitig wird dabei das Antriebsglied respektive der Planetenträger in das erste Stirnrad eingefädelt und eine Steckverbindung hergestellt. Sollte sich beim Einfädeln eine Zahn-auf-Zahn-Stellung bei der Mitnahmeverzahnung der Steckverbindung ergeben, kann dies durch leichtes Verdrehen behoben werden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Verfahrensvariante wird in einem dritten Verfahrensschritt, d. h. bei fortschreitender Montagebewegung in axialer Richtung das Dichtelement gefügt, d. h. der Flansch des Grundgetriebes wird über den im Hybridmodul angeordneten O-Ring geschoben. Dabei ist die Steckverbindung bereits hergestellt, d. h. die Mitnahmeverzahnung befindet sich in gegenseitigem Eingriff. Wesentlich ist also, dass das Einfädeln der Steckverbindung zuerst und das Fügen der O-Ringdichtung anschließend erfolgt. Dadurch lässt sich beim Einfädeln der Steckverbindung feststellen, ob anfänglich eine Zahn-auf-Zahn-Stellung vorliegt, die gegebenenfalls sofort korrigiert werden kann.
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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
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1 ein Hybridmodul und ein Grundgetriebe nach dem Stand der Technik vor der Montage,
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2 ein Grundgetriebe vor und nach erfindungsgemäßer Montage,
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3 einen Axialschnitt des Hybridmoduls während der Montage,
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4 eine vergrößerte Darstellung einer Steckverbindung zwischen erstem Stirnrad und Planetenträger,
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5 eine Anlaufscheibe in zwei Ansichten und
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6 ein Wandlermodul nach dem Stand der Technik.
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1 zeigt ein Grundgetriebe 1 und ein Hybridmodul 2 als vorgefertigte Baueinheiten vor ihrer Montage – nach dem Stand der Technik. Das Grundgetriebe 1 kann als Stufenautomat oder Schaltgetriebe ausgebildet sein und ist in den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges einbaubar. Das Grundgetriebe 1 weist eine nicht sichtbare Ölpumpe auf, welche von einer achsversetzt angeordneten Pumpenwelle 3 antreibbar ist. Das Hybridmodul 2, generell auch Anbaumodul 2 genannt, umfasst eine nicht dargestellte elektrische Maschine, welche zwischen einen nicht dargestellten Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges und das Grundgetriebe 1 schaltbar ist. Am Hybridmodul 2 ist ein erstes Stirnrad 4 vormontiert, während am Grundgetriebe 1 auf der Pumpenwelle 3 ein zweites Stirnrad 5 befestigt ist. Bei der Montage des Hybridmoduls 2 und des Grundgetriebes 1 werden beide Baueinheiten 1, 2 koaxial ausgerichtet und in axialer Richtung montiert. Dabei muss das erste Stirnrad 4 derart ausgerichtet werden, dass beide Verzahnungen ineinander greifen, d. h. dass ein Zahn des ersten Stirnrades 4 in eine Zahnlücke des zweiten Stirnrades 5 eingreift. Das Hybridmodul 2 weist ferner ein als O-Ring ausgebildetes Dichtelement 6 auf, welches bei der Montage der beiden Baueinheiten 1, 2 mit einem Flansch des Grundgetriebes gefügt wird. Beim Einspuren der beiden Stirnräder 4, 5, welche im Betrieb eine Stirnradstufe zum Antrieb der Ölpumpe bilden, kann es bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung zu Problemen kommen.
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2 zeigt eine erfindungsgemäße Montage des ersten Stirnrades 4, wobei das Grundgetriebe 1 auf der linken Seite der Zeichnung vor der Montage des ersten Stirnrades 4 und auf der rechten Seite der Zeichnung nach der Montage des ersten Stirnrades 4 dargestellt ist. In 1 und 2 werden für gleiche Teile gleiche Bezugszahlen verwendet. Das Grundgetriebe 1 auf der rechten Seite von 2 zeigt, dass das erste Stirnrad 4 koaxial im Grundgetriebe 1 positioniert ist und sich in Zahneingriff mit dem zweiten Stirnrad 5 befindet. Das Positionieren des ersten Stirnrades 4 im Grundgetriebe 1 und das Ausrichten mit der Verzahnung des zweiten Stirnrades 5 werden als erster Verfahrensschritt eines Montageverfahrens bezeichnet. Zusätzlich zur bzw. vor der Positionierung des ersten Stirnrades 4 wird eine Anlaufscheibe 7 zwischen dem ersten Stirnrad 4 und dem Grundgetriebe 1 montiert.
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3 zeigt einen Axialschnitt durch das Hybridmodul 2 und durch das teilweise dargestellte Grundgetriebe 1. Das Hybridmodul 2 und das Grundgetriebe 1 weisen eine gemeinsame Hauptachse a auf und werden in Richtung der Hauptachse a gefügt. Das Hybridmodul 2 weist einen umlaufenden Flansch 2a auf, und das Grundgetriebe 1 weist einen umlaufenden Flansch 1a auf, welcher mit dem Flansch 2a verbunden wird. Im Bereich der beiden Flansche 1a, 2a ist das als O-Ring ausgebildete Dichtelement 6 angeordnet. 3 zeigt das Hybridmodul 2 und das Grundgetriebe 1 in einer Zwischenstellung, d. h. bei noch nicht abgeschlossener Montage. Das Hybridmodul 2 umfasst eine elektrische Maschine 8 und ein Planetengetriebe 9, welches die Leistung der elektrischen Maschine und/oder die Leistung eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeuges überträgt. Das Planetengetriebe 9 weist einen abtriebsseitigen Planetenträger 10, auch generell Antriebsglied genannt, auf, welcher einen als Hals 10a ausgebildeten Abschnitt mit einer Stirnfläche 10b aufweist. Im Grundgetriebe 1 ist ein nischenartig ausgebildetes Gehäuseteil 11 angeordnet, in welchem die Anlaufscheibe 7 (vgl. auch 2) fixiert ist. Ferner ist das erste Stirnrad 4 koaxial zur Hauptachse a angeordnet und über die Anlaufscheibe 7 zentriert. Das Grundgetriebe 1 und das Hybridmodul 2 befinden sich in einer Montageposition, welche durch eine Radialebene E, welche bündig zur Stirnfläche 10b des Halsabschnittes 10a verläuft, verdeutlicht ist. Der Hals 10a des Planetenträgers 10, welcher über eine Mitnahmeverzahnung (ohne Bezugszahl) mit dem ersten Stirnrad 4 verbunden werden soll, befindet sich noch außerhalb des Eingriffsbereiches, jedoch unmittelbar vor dem Ineinandergreifen der beiden Mitnahmeverzahnungen. Andererseits liegt der O-Ring 6 noch frei und weist gegenüber einer Kante des Gehäuseflansches 1a einen Abstand b auf. Sollte sich bei einem weiteren Aufeinanderzubewegen von Grundgetriebe 1 und Hybridmodul 2, d. h. über die Ebene E hinaus eine Blockade wegen einer Zahn-auf-Zahn-Stellung ergeben, so kann dies durch leichtes Verdrehen behoben und der Montagevorgang fortgesetzt werden, bis sich beide Mitnahmeverzahnungen des Halses 10a und des ersten Stirnrades 4 vollständig überdecken. Bei dieser Montagebewegung wirkt die Anlaufscheibe 7 als axialer Anschlag.
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4 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Verbindung zwischen erstem Stirnrad 4 und dem Hals 10a des Planetenträgers 10. Die Verbindung ist als Steckverbindung 12 mit einer Mitnahmeverzahnung ausgebildet, wobei sich auf dem Hals 10a eine Außenmitnahmeverzahnung 12a und in der Bohrung des ersten Stirnrades 4 eine Innenmitnahmeverzahnung 12b befinden. In der dargestellten Position ist der Montagevorgang insofern abgeschlossen, als sich die Mitnahmeverzahnung 12 in vollständigem Eingriff befindet, d. h. es liegt eine Überdeckung über die gesamte axiale Erstreckung vor. Mit einem Pfeil 13 ist ein Zentrierbereich bezeichnet, welcher einerseits eine Bohrung im Gehäuseteil 11, andererseits einen Zentrieransatz an der Anlaufscheibe 7 und einen Zentrierbund am ersten Stirnrad 4 umfasst. Dadurch kann das erste Stirnrad 4 bei der Montage koaxial zur Hauptachse a ausgerichtet und für das Fügen der Steckverbindung 12 vorbereitet werden.
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5 zeigt die Anlaufscheibe 7 in zwei Ansichten, wobei die Ansicht auf der linken Seite der Zeichnung eine erste Stirnfläche 7a zeigt, in welche Schmiernuten 7c eingearbeitet sind. Die erste Stirnfläche 7a mit den Schmiernuten 7c liegt an der Planfläche des ersten Stirnrades 4 an. Die in der Zeichnung rechts liegende Ansicht der Anlaufscheibe 7 zeigt eine zweite Stirnfläche 7b, auf welcher mehrere Haltenoppen 7d auf dem Umfang verteilt angeordnet sind, welche der Befestigung der Anlaufscheibe 7 in Gehäuseteil 11 dienen. Die Anlaufscheibe 7 kann somit im Gehäuseteil 11 fixiert werden. Darüber hinaus weist die Anlaufscheibe 7 einen Zentrierbund 7e auf, welcher – wie aus 4 ersichtlich ist – der Zentrierung der Anlaufscheibe 7 gegenüber einer entsprechenden Bohrung im Gehäuseteil 11 dient. Die Anlaufscheibe 7 hat somit mehrere Funktionen: sie dient einerseits als Anschlag und Lagerscheibe und andererseits als Zentrierhilfe für das erste Stirnrad 4 im Gehäuseteil 11.
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6 zeigt ein bekanntes so genanntes Wandlermodul 14, generell auch als Anbaumodul bezeichnet. Das Wandlermodul 14 umfasst – wie aus dem Stand der Technik bekannt – einen hydrodynamischen Wandler, welcher als Anfahrhilfe einem Grundgetriebe vorschaltbar ist. Im vorliegenden Fall ist auf der Abtriebsseite des Wandlermoduls 14 respektive dem Antriebsglied ein erstes Stirnrad 15 vormontiert, beispielsweise angeschweißt, welches in Verbindung mit einem zweiten am Grundgetriebe angeordneten Stirnrad eine Stirnradstufe zum Antrieb einer Ölpumpe bildet. Die bekannte Montage erfolgt in analoger Weise, wie für das bekannte Hybridmodul gemäß 1 beschrieben. Das erste Stirnrad 15 muss also bei der Montage mit dem Grundgetriebe mit dem zweiten Stirnrad bezüglich seiner Umfangsposition so ausgerichtet werden, dass ein Einspuren der Verzahnung möglich ist. Um die damit verbunden Nachteile zu beseitigen, ist erfindungsgemäß bei dem bekannten Wandler 14 vorgesehen, dass das erste Stirnrad 15 nicht am Wandlermodul 14 vormontiert ist, sondern vor der Montage beider Baueinheiten am Grundgetriebe positioniert und in Zahneingriff mit dem zweiten Stirnrad gebracht wird. Danach wird das Antriebsglied des Wandlermoduls 14 über eine Steckverbindung mit dem ersten Stirnrad verbunden, d. h. analog zu dem obigen Ausführungsbeispiel gemäß 2 bis 5. Daraus ergeben sich die gleichen Vorteile, wie oben für das Hybridmodul 2 beschrieben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Grundgetriebe
- 1a
- Flansch
- 2
- Hybridmodul
- 2a
- Flansch
- 3
- Pumpenwelle
- 4
- erstes Stirnrad
- 5
- zweites Stirnrad
- 6
- Dichtelement (O-Ring)
- 7
- Anlaufscheibe
- 7a
- erste Stirnfläche
- 7b
- zweite Stirnfläche
- 7c
- Schmiernut
- 7d
- Haltenoppen
- 7e
- Zentrierbund
- 8
- Elektrische Maschine
- 9
- Planetengetriebe
- 10
- Planetenträger
- 10a
- Hals
- 10b
- Stirnfläche
- 11
- Gehäuseteil
- 12
- Steckverbindung
- 12a
- Außenmitnahmeverzahnung
- 12b
- Innenmitnahmeverzahnung
- 13
- Zentrierbereich
- 14
- Wandlermodul
- 15
- erstes Stirnrad
- a
- Hauptachse
- b
- Abstand
- E
- Radialebene
