DE102012218054B3

DE102012218054B3 - Verteilergetriebe mit reguliertem Ölfluss

Info

Publication number: DE102012218054B3
Application number: DE201210218054
Authority: DE
Inventors: Philipp Ebner; Johannes Quehenberger
Original assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Current assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Priority date: 2012-10-02
Filing date: 2012-10-02
Publication date: 2013-11-28
Anticipated expiration: 2032-10-03
Also published as: GB2509567A; CN103711883B; KR20140043679A; KR101512898B1; US9322466B2; US20140094333A1; GB2509567B; CN103711883A; GB201316745D0

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verteilergetriebe, mit einer Eingangswelle, einer ersten Ausgangswelle und einer zweiten Ausgangswelle, sowie mit einer Drehmomentübertragungseinrichtung, die eine Kupplung auf-weist, um ein über die Eingangswelle eingeleitetes Antriebsmoment wahlweise auf die erste Ausgangswelle und die zweite Ausgangswelle zu verteilen, wobei zwischen der Drehmomentübertragungseinrichtung und der zweiten Ausgangswelle ein Kettentrieb oder Zahnradstufen wirksam sind, wobei das untere Zahnrad in einen Ölsumpf mit Schmieröl eingreift, und mittels der Kette oder der Zahnradstufen Schmieröl aus dem Ölsumpf in Richtung des oberen Zahnrads förderbar ist, wobei ein Ölreservoir zum Sammeln des Schmieröls vorgesehen ist, wobei eine Auslassöffnung in den Ölsumpf mündet und durch einen Verschlussmechanismus ansteuerbar ist.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verteilergetriebe, mit einer Eingangswelle, einer ersten Ausgangswelle und einer zweiten Ausgangswelle, sowie mit einer Drehmomentübertragungseinrichtung, die eine Kupplung aufweist, um ein über die Eingangswelle eingeleitetes Antriebsmoment wahlweise auf die erste Ausgangswelle und die zweite Ausgangswelle zu verteilen, wobei zwischen der Drehmomentübertragungseinrichtung und der zweiten Ausgangswelle ein Kettentrieb oder Zahnradstufen wirksam sind, wobei das untere Zahnrad in einen Ölsumpf mit Schmieröl eingreift, und mittels der Kette oder der Zahnradstufen Schmieröl aus dem Ölsumpf in Richtung des oberen Zahnrads förderbar ist, wobei ein Ölreservoir zum Sammeln des Schmieröls vorgesehen ist, wobei eine von einem Verstellmechanismus verschließbare Auslassöffnung in den Ölsumpf mündet.
Stand der Technik
Verteilergetriebe dienen in einem Kraftfahrzeug zur variablen Verteilung des Antriebsmoments auf die beiden Fahrzeugachsen. Hierfür besitzt das Verteilergetriebe eine Eingangswelle, eine erste Ausgangswelle und eine zweite Ausgangswelle. Die Eingangswelle ist mit einer Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine, verbunden. Die erste Ausgangswelle ist mit einer ersten Achse des Kraftfahrzeugs, beispielsweise der Hinterachse, verbunden, insbesondere über ein erstes Achsdifferential. Die zweite Ausgangswelle ist mit einer zweiten Achse des Kraftfahrzeugs, beispielsweise der Vorderachse, verbunden, insbesondere über ein zweites Achsdifferential.
Das Verteilergetriebe besitzt ferner eine Drehmomentübertragungseinrichtung, die eine Kupplung aufweist, um ein über die Eingangswelle eingeleitetes Antriebsmoment wahlweise auf die erste Ausgangswelle und die zweite Ausgangswelle zu verteilen. Beispielsweise kann die erste Ausgangswelle mit der Eingangswelle einteilig ausgebildet oder drehfest verbunden sein, wobei eine Reibungskupplung die Eingangswelle wahlweise auch mit der zweiten Ausgangswelle variabel koppelt. Alternativ hierzu ist es beispielsweise möglich, dass die Drehmomentübertragungseinrichtung ein Zwischenachsdifferentialgetriebe umfasst, wobei zwischen der Eingangswelle und einer der beiden Ausgangswellen (oder zwischen den beiden Ausgangswellen) eine Reibungskupplung wirksam ist, um das Zwischenachsdifferentialgetriebe wahlweise variabel zu sperren.
Die Eingangswelle und die zweite Ausgangswelle sind üblicherweise in unterschiedlichen Höhen angeordnet, wobei zwischen der Drehmomentübertragungseinrichtung und der zweiten Ausgangswelle ein Versatztrieb vorgesehen ist. Dieser Versatztrieb kann als ein Kettentrieb ausgebildet sein, der ein unteres Kettenrad und ein oberes Kettenrad aufweist, die über eine Kette verbunden sind. Das untere Kettenrad ist mit der zweiten Ausgangswelle drehfest gekoppelt. Das obere Kettenrad ist mit einem Ausgangselement der Drehmomentübertragungseinrichtung drehfest gekoppelt. Alternativ wird die Verbindung über Zahnradstufen hergestellt.
Damit für das Verteilergetriebe keine eigene Ölpumpe erforderlich ist, kann die Kette des Kettentriebs als Ölfördereinrichtung dienen. Hierfür greift das untere Kettenrad in einen Ölsumpf ein, der mit Schmieröl befüllt ist, wobei mittels der Kette Schmieröl aus dem Ölsumpf in Richtung des oberen Kettenrads gefördert wird. Am oberen Ende des Kettentriebs wird das Schmieröl von der Kette abgeschleudert und kann dann beispielsweise von einer Auffangeinrichtung aufgenommen und von dort in Richtung der Schmierstellen geleitet werden (z. B. Reibungskupplung und Lager) Ein Nachteil bekannter Verteilergetriebe besteht darin, dass das in den Ölsumpf eingreifende untere Kettenrad oder die unterste Zahnradstufe die durch den Ölsumpf geführt werden, unerwünschte Planschverluste bewirken, d. h. durch im Ölsumpf auftretende Schleppmomente wird der Wirkungsgrad des Verteilergetriebes verringert. Außerdem erhöht sich hierdurch die Temperatur des im Ölsumpf befindlichen Schmieröls, so dass die Kühlwirkung des Schmieröls verschlechtert wird.
Aus der WO 2012/038022 A1 ist ein Verteilergetriebe bekannt, das im Ölreservoir eine Auslassöffnung aufweist, die in den Ölsumpf mündet, wobei die Kette derart an der Auslassöffnung des Ölreservoirs angeordnet ist, dass die Kette das Ausströmen des in dem Ölreservoir gesammelten Schmieröls in den Ölsumpf drosselt. Der Aktuator steht dabei nicht mit einer Kupplung in Verbindung.
Das Verteilergetriebe gemäß DE 10 2007 057 984 A1 sieht eine steuerbare Verbindung zwischen einem Ölreservoir und einem Ölsumpf vor. Vorgesehen ist bspw. ein elektromagnetisches Ventil oder ein temperaturgesteuertes Drosselelement.
Angesichts stetig wachsender Anforderungen an die Energieeffizienz eines Kraftfahrzeugs ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verteilergetriebe der vorstehend beschriebenen Art zu schaffen, das bei robuster und zuverlässiger Bauweise einen geringeren Verlust durch Plantschen des Kettentriebs in Öl aufweist und durch den dualen Einsatz einer Ölpumpe einen einfachen Aufbau ermöglicht.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale von Anspruch 1. Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Beschreibung der Erfindung
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 ein Verteilergetriebe mit Verschlussmechanismus
2 eine erste Ausführungsform des hydraulischen Mechanismus in einer ersten Phase
3 eine Ausführungsform des hydraulischen Mechanismus in einer zweiten Phase
4 Ausführungsformen des Verschlussmechanismus
Das in der 1 gezeigte Verteilergetriebe besitzt ein zweiteiliges Gehäuse, von dem lediglich eine Hälfte 11 gezeigt ist. Die Gehäusehälfte 11 besitzt eine Flanschfläche 13, an der im montierten Zustand eine zugeordnete Flanschfläche der anderen Gehäusehälfte anliegt (nicht gezeigt). In dem Gehäuse ist mittels nicht dargestellter Wälzlager eine Eingangswelle 15 drehbar gelagert, die einteilig mit einer ersten Ausgangswelle 17 ausgebildet ist. Ferner ist in dem Gehäuse parallel versetzt zu der Eingangswelle 15, und zwar unterhalb der Eingangswelle 15, eine zweite Ausgangswelle 19 drehbar gelagert. Die Eingangswelle 15 ist mit einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs kraftschlüssig verbunden, beispielsweise mit dem Ausgangselement eines Hauptgetriebes, das einer Verbrennungskraftmaschine zugeordnet ist. Die erste Ausgangswelle 17 ist beispielsweise mit einem Achsdifferential der Hinterachse des Kraftfahrzeugs kraftschlüssig verbunden, während die zweite Ausgangswelle 19 mit einem Achsdifferential der Vorderachse des Kraftfahrzeugs kraftschlüssig verbunden ist. Mittels einer nicht dargestellten Reibungskupplung kann in bekannter Weise ein Teil des über die Eingangswelle 15 eingeleiteten Antriebsmoments wahlweise auf die zweite Ausgangswelle 19 und somit auf die Vorderachse des Kraftfahrzeugs übertragen werden.
Hierfür ist zwischen der Reibungskupplung und der zweiten Ausgangswelle ein Kettentrieb 21 wirksam, wobei ein erster Teil der Reibungskupplung mit der Eingangswelle 15 drehfest verbunden ist und ein zweiter Teil der Reibungskupplung mit einem oberen Kettenrad 23 des Kettentriebs 21 drehfest verbunden ist. Das obere Kettenrad 23 ist über eine Kette 25 mit einem unteren Kettenrad 27 verbunden. Das untere Kettenrad 27 ist mit der zweiten Ausgangswelle 19 drehfest verbunden.
Das untere Kettenrad 27 und der an dem unteren Kettenrad 27 anliegende Abschnitt der Kette 25 greifen in einen Ölsumpf 31 ein, der in dem untersten Bereich der Gehäusehälfte 11 gebildet und mit einem Teil des Schmieröls befüllt ist, das zum Schmieren und/oder Kühlen von Komponenten des Verteilergetriebes dient, insbesondere zum Schmieren und Kühlen der Lamellen der genannten Reibungskupplung. Im Betrieb des Verteilergetriebes kann das im Ölsumpf 31 befindliche Schmieröl von der Kette 25 entlang des Kettenkanals 29 in Richtung des oberen Kettenrads 23 mitgeführt werden. Im Bereich des oberen Kettenrads 23 kann das mitgeführte Schmieröl beispielsweise abgeschleudert oder abgestreift werden, wobei das Schmieröl dann über eine geeignete Zuführeinrichtung, beispielsweise über eine Rinne, der genannten Reibungskupplung und gegebenenfalls weiteren Schmierstellen (z. B. Lager) zugeführt wird.
Zusätzlich zu dem Ölsumpf 31 ist in der gezeigten Gehäusehälfte 11 ein Ölreservoir 33 ausgebildet. Das Ölreservoir 33 dient zum Sammeln des Schmieröls, das nach dem bestimmungsgemäßen Schmieren und Kühlen der genannten Reibungskupplung (und gegebenenfalls der Lager) über eine geeignete Rückführeinrichtung (z. B. Rinne oder Leitung) vollständig oder größtenteils in das Ölreservoir 33 geleitet wird. Das Ölreservoir 33 ist bezüglich der Drehachse A des unteren Kettenrads 27 radial versetzt zu dem Ölsumpf 31 angeordnet.
Voraussetzung für die erfindungsgemäße Lösung ist, dass die Kupplung im Verteilergetriebe von einer gemeinsamen Ölpumpe aktuiert wird und so die beiden Funktionen „Schließen der Kupplung” und „Erhöhen des Ölstands im Ölsumpf” gleichzeitig in kommunizierenden Druckverhältnissen ausgeführt werden.
2 zeigt den schematischen Aufbau eines hydraulischen Mechanismus mit einer Kupplung 10, die über eine Verbindung 2 mit einer Ölpumpe 9 in Verbindung steht. Eine Seite dieser Ölpumpe 9 ist mit einem Aktuator 7 verbunden, der auf den Absperrmechanismus 1 wirkt. Der Absperrmechanismus besteht im Ausführungsbeispiel aus einer Klappe 6, die gegen eine Feder 8 geschlossen ist. Die unter Federspannung stehende Klappe verschließt das Ölreservoir des Gehäuses 11 gegen den Ölsumpf 31. Parallel zum Ansaugstrang besteht eine Verbindung über ein Überdruckventil 3 zwischen Kupplung 10 und dem Ölreservoir 33.
Wird kein Moment an der Kupplung 10 benötigt, kann die Ölpumpe 9 in der in der Zeichnung dargestellten Richtung betrieben werden und somit Öl von der Kupplung 10 in Richtung Aktuator 7 pumpen. Durch ein in der Leitung angeordnetes Rückschlagventil kann sich in der Leitung Druck aufbauen und die Ölpumpe betätigt damit den Aktuator 7 am Absperrmechanismus 1. Der Ölstand ist damit im Ölsumpf 31 niedrig, während das Öl im Gehäuse 11 hoch steht. Dadurch werden die Planschverluste im Ölsumpf minimiert. Es wird nur wenig Öl gefördert, aber das ist auch nicht notwendig, wenn die Kupplung offen ist und nicht geschmiert werden muss.
Wird nun wieder Moment an der Kupplung erfordert wird die Wirkrichtung der Pumpe wieder umgekehrt, der Druck in der Leitung sinkt und der Aktuator deaktiviert, wie in 3 dargestellt. Wird nun die Kupplung betätigt oder dazu geschaltet, pumpt die Ölpumpe 9 Öl in Richtung Kupplung 10, die somit geschlossen wird. Durch die Pumpleistung in Richtung auf die Kupplung sinkt der Druck in der Leitung, und der Aktuator 7 wird deaktiviert. Der Absperrmechanismus 1 öffnet die Verbindung zwischen Ölfangraum und Ölsumpf. Das angestaute Öl fließt zur Kette oder zum Zahnrad und steht nun zur Kühlung der Kupplung und Schmierung der Bauteile zur Verfügung.
Um die Motorpumpeneinheit bei Rückwärts-Drehrichtung nicht über Gebühr zu belasten und um die Drehung der Pumpe in Öffnungsrichtung sicher zu gewährleisten, kann eine Überlaufeinrichtung am Kolben des Aktuators vorgesehen werden. In 4 oberer Teil ist die Überlaufeinrichtung schematisch dargestellt.
Das überströmende Öl kann direkt in das Ölreservoir oder aber auch gezielt auf zu versorgende Komponenten oder einen Filter geführt werden. Die letzte Ausführungsform ist in der Zeichnung nicht weiter dargestellt. Wenn die Feder der Klappe entsprechend hohen Gegendruck erzeugt, kann der Druck beim Wiederschließen und Momentenaufbau der Kupplung unterstützen.
Auf das Rückschlagventil kann verzichtet werden, wenn der Kolben beim Klappenaktuator wegabhängig einen Ölstrom 35 in Richtung Pumpe zulässt, wie es im unteren Teil der 4 dargestellt ist.
Bezugszeichenliste

1: Verschlussmechanismus
2: Zuführung Kupplung
3: Überdruckventil
4: Elektromotor
5: Rückschlagventil
6: Klappe
7: Aktuator
8: Feder
9: Ölpumpe
10: Kupplung
11: Gehäusehälfte
13: Flanschfläche
15: Eingangswelle
17: erste Ausgangswelle
19: zweite Ausgangswelle
21: Kettentrieb
23: oberes Kettenrad
25: Kette
27: unteres Kettenrad
29: Kettenkanal
31: Ölsumpf
33: Ölreservoir
34: Überlauf
35: Ölstrom

Claims

Verteilergetriebe mit einer Eingangswelle (15), einer ersten Ausgangswelle (17) und einer zweiten Ausgangswelle (19) sowie mit einer Drehmomentübertragungseinrichtung, die eine Kupplung (10) aufweist, um ein über die Eingangswelle (15) eingeleitetes Antriebsmoment wahlweise auf die erste Ausgangswelle (17) und die zweite Ausgangswelle (19) zu verteilen, wobei zwischen der Drehmomentübertragungseinrichtung und der zweiten Ausgangswelle (19) ein Kettentrieb oder Zahnradstufen wirksam sind, wobei ein unteres Zahnrad (27) in einen Ölsumpf (31) mit Schmieröl eingreift und mittels der Kette des Kettentriebes oder der Zahnradstufen Schmieröl aus dem Ölsumpf (31) in Richtung eines oberen Zahnrads (23) gefördert wird, wobei ein Ölreservoir (33) zum Sammeln des Schmieröls vorgesehen ist, wobei eine über einen Verschlussmechanismus (1) verschließbare Auslassöffnung des Ölreservoirs (33) in den Ölsumpf (31) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlussmechanismus (1) und die Kupplung (10) von einer elektromotorisch angetriebenen Ölpumpe (9, 4) hydraulisch derart betätigt werden, dass beim Einrücken der Kupplung (10) der Verschlussmechanismus (1) geöffnet wird und beim Ausrücken der Kupplung (10) der Verschlussmechanismus (1) geschlossen wird.
Verteilergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Seite der Ölpumpe (9) mit dem Verschlussmechanismus (1) verbunden ist.
Verteilergetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölpumpe (9) über ein Rückschlagventil (5) mit dem Ölreservoir (33) verbunden ist.
Verteilergetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlussmechanismus (1) einen Aktuator (7) enthält, der auf eine Klappe (6) einwirkt.
Verteilergetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (7) einen Kolben enthält, der eine Überlaufeinrichtung (34) umfasst.
Verteilergetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlaufeinrichtung (34) das überströmende Öl in einen separaten Behälter oder direkt zu einem Verbraucher führt.
Verteilergetriebe nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (6) gegen eine Feder (8) betätigbar ist.
Verteilergetriebe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben des Aktuators (7) einen vom Kolben wegabhängigen Ölstrom (35) in Richtung Ölpumpe vorsieht.