DE102013200488B4

DE102013200488B4 - Kraftfahrzeuggetriebe

Info

Publication number: DE102013200488B4
Application number: DE102013200488.5A
Authority: DE
Inventors: Kevin C. Beckner; Gregory W. Kempf; Timothy J. Reinhart; Joel E. Mowatt
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-01-18
Filing date: 2013-01-15
Publication date: 2018-09-13
Anticipated expiration: 2033-01-16
Also published as: CN103216610A; DE102013200488A1; US8425361B1

Abstract

Kraftfahrzeuggetriebe, umfassend:
eine Welle (12) mit einem Versorgungsdurchlass (72);
eine um die Welle (12) angeordnete Buchse (70), die einen Schlitz (70A) aufweist, der in Verbindung mit dem Versorgungsdurchlass (72) steht;
einen Planetenträger mit einer Trägerplatte (16) mit einer Innennut (64), die in Verbindung mit dem Schlitz (70A) der Buchse (70) steht, einem Ritzelzapfenloch (20) und einer Zwischenbohrung (66), die zwischen der Innennut (64) und dem Ritzelzapfenloch (20) eine Verbindung herstellt und die so abgewinkelt ist, dass sie sich sowohl axial als auch radial durch die Trägerplatte (16) erstreckt,
wobei der Planetenträger weiterhin einen in dem Ritzelzapfenloch (20) angeordneten Ritzelzapfen (22) und ein erstes und ein zweites Lager (26, 28) aufweist, die an dem Ritzelzapfen (22) angeordnet sind,
wobei der Ritzelzapfen (22) umfasst:
einen zylindrischen Körper mit einem ersten Ende (40), einem zweiten Ende (42) gegenüber dem ersten Ende (40) und einer Außenfläche (46), wobei die Außenfläche (46) die beiden Lager (26, 28) lagert;
eine in der Außenfläche (46) nahe dem ersten Ende (40) ausgebildete Nut (44), wobei sich die Nut (44) umlaufend um den zylindrischen Körper erstreckt und mit der Zwischenbohrung (66) in Verbindung steht;
eine Versorgungsbohrung (54), die in dem zylindrischen Körper angeordnet ist und mit der Nut (44) in Verbindung steht, und die so abgewinkelt ist, dass sie sich sowohl axial als auch radial in den Ritzelzapfen (22) erstreckt;
eine axiale Bohrung (48), die in dem zylindrischen Körper entlang einer durch den zylindrischen Körper festgelegten Achse angeordnet ist und mit der Versorgungsbohrung (54) in Verbindung steht; und
eine Ausgangsbohrung (56), die in dem zylindrischen Körper angeordnet ist, mit der axialen Bohrung (48) und mit der Außenfläche (46) in Verbindung steht, und sich entlang eines Durchmessers des zylindrischen Körpers und durch die Achse (50) erstreckt, wobei die Ausgangsbohrung (56) zwischen dem ersten (26) und dem zweiten Lager (28) eine erste Mündung (56A) an der Außenfläche (46) und gegenüber der ersten Mündung (56A) eine zweite Mündung (56B) an der Außenfläche (46) ausbildet;
wobei von dem Versorgungsdurchlass (72), durch den Schlitz (70A) der Buchse (70) in die Innennut (64) des Planetenträgers, durch die Zwischenbohrung (66) in die Nut (44) des Ritzelzapfens (22), durch die Versorgungsbohrung (54) und und die axiale Bohrung (48) zu der Ausgangsbohrung (56) und von dieser zu dem ersten und zweiten Lager (26, 28) ein druckbeaufschlagtes Hydraulikfluid übermittelt wird, um dem ersten und zweiten Lager (26, 28) Schmierung zu bieten.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einem Schmiersystem für einen Planetenradsatz und insbesondere ein Ritzellagerschmiersystem für einen Planetenradsatz.
HINTERGRUND
Die Darlegungen in diesem Abschnitt sehen lediglich Hintergrundinformationen bezüglich der vorliegenden Offenbarung vor und können, müssen aber nicht den Stand der Technik darstellen.
Automatikgetriebe in Fahrzeugen enthalten häufig Planetenradsätze, um ein oder mehrere Vorwärts- und Rückwärtsgang-Übersetzungen zwischen einem Motor und mindestens einer Antriebsachse zu übertragen. Diese Planetenradsätze erfahren bei Betrieb des Automatikgetriebes bei hohen Drehzahlen eine signifikante Beanspruchung. Daher ist es wünschenswert, dass den Lagerelementen der Planetenradsätze ein adäquater Grad an Schmierung geliefert wird. Dies wird typischerweise durch Verwenden eines druckbeaufschlagten Schmiersystems verwirklicht, das den Lagerelementen druckbeaufschlagtes Schmieröl liefert. Diese druckbeaufschlagten Systeme sind zwar effektiv, können aber einem Lecken unterliegen und können aufgrund von Ausrichtungsanforderungen, um einen druckbeaufschlagten Ölkreislauf zur Versorgung der Lagerung aufrechtzuerhalten, schwierig zusammenzubauen sein. Ein anderes Verfahren zum Vorsehen einer adäquaten Schmierung der Lagerelemente ist ein nicht druckbeaufschlagtes Schmiersystem. Während diese Systeme zwar für das Vorsehen adäquater Schmierung effektiv sind, erfordern sie, dass die Getriebepumpe relativ zu den druckbeaufschlagten Systemen ein größeres Volumen an Öl bereitstellt. Daher muss die Getriebepumpe in einem nicht druckbeaufschlagten System eine Leistungssteigerung aufweisen oder eine größere Pumpe erforderlich machen. Steigerungen der Pumpenleistungsanforderungen können aber die Haltbarkeit bestehender Pumpen verringern. Größere Pumpen können Einbauprobleme aufwerfen und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit reduzieren.
STAND DER TECHNIK
Aus dem Dokument US 5 429 374 A ist eine dynamische Dichtung in einer Düse oder Ausnehmung bekannt, die selektiv unter Druck gesetzt und entlüftet wird, und die äußere Lippen umfasst, die durch Hydraulikdruck in Dichtkontakt mit einem Drehelement gedrückt werden. Dabei wird eine Hydraulikflüssigkeit zum Schmieren einer Lageranordnung durch einen Durchgang zu einer Winkelausnehmung geführt. Eine auf der Ausnehmung befindliche Dichtung sitzt dabei auf der Außenfläche des Ritzelträgers.
Aus der DE 102 60 132 A1 ist ein Planetengetriebe für eine Windkraftanlage bekannt, umfassend ein Getriebegehäuse. In dem Getriebegehäuse ist ein von einem Ölführungskanal durchdrungener Einsatzring fest angeordnet, wobei der Ölführungskanal des Einsatzringes an einem Ende mit einem durch die Wand des Getriebegehäuses hindurchgeführten und mit einer Ölförderpumpe in Verbindung stehenden Ölzulauf, und an dem anderen Ende über eine Ringnut mit mehreren durch eine der Seitenwangen des Planetenträgers hindurchgeführten Ölführungskanälen in Verbindung steht.
Aus dem Dokument JP H09- 242 749 A ist ein Drehlager für ein Planetengetriebe bekannt. Beide Endteile einer Planetenradstützwelle sind dabei in einer Stützplatte und einer Verriegelungsplatte frei drehbar gelagert. In der Außenumfangsfläche des Basisendteils der Stützwelle ist am Vollumfang eine Rastvertiefungsnut ausgebildet und der Spitzenteil eines in das Sperrloch der Tragplatte eingepressten Sperrstiftes ist mit Spiel in die Verriegelungsvertiefungsnut eingesetzt, wodurch eine axiale Richtungsverschiebung verhindert wird.
Das Dokument DE 27 02 321 A1 offenbart eine Lagerung eines Maschinenteils auf einem feststehenden Bolzen mit relativ zum Bolzen feststehender Belastungsrichtung, beispielsweise eines Mehrgleitflächenlagers, wobei das Profil des Mehrgleitflächenlagers auf dem aus Stahl gefertigten Bolzen aufgebracht ist und das rotierende Teil zumindest im tragenden Bereich seiner kreiszylindrischen Bohrung aus einem Werkstoff besteht, der gute Gleiteigenschaften und einen gegenüber den anderen Partien des rotierenden Teils höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt.
Aus der DE 195 36 017 A1 und der inhaltlich ähnlichen US 4,719,818 A ist ein Planetenträger mit angeformtem Wellenende bekannt, wobei eine axiale Versorgungsbohrung in dem Wellenende durch eine Schrägbohrung fortgeführt wird, die in eine Umfangsnut eines Ritzelzapfens mündet. Von der Umfangsnut erstreckt sich eine weitere Schrägbohrung durch den Ritzelzapfen, die in Zahnradbohrungen geführt ist.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einem druckbeaufschlagten Schmiersystem für einen Planetenradsatz zu schaffen, welches Lecken minimiert, den Lagerelementen in jedem Zustand Schmierung liefert und nicht die Einfachheit des Zusammenbaus des Planetenradsatzes beeinträchtigt.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Figurenliste

1 ist eine Seitenansicht im Querschnitt eines Schmiersystems in einem Abschnitt eines beispielhaften Planetenradsatzes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine perspektivische Vorderansicht eines in dem Schmiersystem nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform verwendeten Ritzelzapfens; und
3 ist eine Seitenansicht im Querschnitt des in 2 gezeigten Ritzelzapfens in der Richtung von Pfeil 3-3 gesehen.

BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, bei denen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten bezeichnen, ist in 1 eine Seitenansicht einer Planetenträgeranordnung 10 in einer beispielhaften Umgebung gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung veranschaulicht. In dem vorgesehenen Beispiel ist die Planetenträgeranordnung 10 mit einer Welle 12 in einem Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs angeordnet. Die Planetenträgeranordnung 10 kann aber in anderen Umgebungen um andere Drehelemente angeordnet sein, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Diese Komponenten können zum Beispiel Nebenwellen, Vorgelegewellen, Hohlwellen, Kupplungen, Bremsen, Turbinenwellen, ein Getriebegehäuse oder andere Planetenradsätze, um nur ein paar zu nennen, umfassen. Die Planetenträgeranordnung 10 ist vorzugsweise ein Teil eines Planetenradsatzes, der auch ein oder mehrere Sonnenräder (nicht gezeigt) und ein oder mehrere Hohlräder (nicht gezeigt) umfasst.
Die Planetenradanordnung 10 umfasst einen Trägersteg 14, der an eine Trägerplatte 16 geschweißt oder anderweitig damit verbunden ist. Der Trägersteg 14 und die Trägerplatte 16 umfassen jeweils mehrere axial ausgerichtete Ritzelzapfenlöcher 18 bzw. 20. Jeder Satz von axial ausgerichteten Ritzelzapfenlöchern 18 und 20 lagert zur Drehung einen Ritzelzapfen 22. Jeder Planetenritzelzapfen 22 lagert wiederum eines von mehreren Planetenrädern 24 zur Drehung daran. Es versteht sich, dass bei der Trägeranordnung 10 eine beliebige Anzahl von Planetenrädern 24 genutzt werden können.
Zwischen dem Planetenritzelzapfen 22 und dem Planetenrad 24 sind ein erstes Lager 26 und ein zweites Lager 28 angeordnet. Das erste und das zweite Lager 26 und 28 lagern das Planetenrad 24 zur Drehung an dem Planetenritzelzapfen 22. Die Lager 26 und 28 sind relativ zu dem Planetenritzelzapfen 22 axial benachbart zueinander angeordnet. An dem Planetenritzelzapfen 22 ist auch ein Paar von Unterlegscheiben 30 und 32 angeordnet. Die Unterlegscheibe 30 ist axial zwischen dem ersten Lager 26 und der Trägerplatte 16 angeordnet, und die Unterlegscheibe 32 ist axial zwischen dem zweiten Lager 28 und dem Trägersteg 14 angeordnet.
Unter Hinwendung auf 2 und 3 ist der Planetenritzelzapfen 22 zylindrisch und umfasst ein erstes Ende 40, das gegenüber einem zweiten Ende 42 angeordnet ist. Eine umlaufende Nut 44 ist in einer Außenfläche 46 des Planetenritzelzapfens 22 ausgebildet oder anderweitig darin maschinell eingearbeitet. Die Nut 44 ist nahe dem ersten Ende 40 angeordnet. Entlang einer Achse 50 des Planetenritzelzapfens 22 ist von dem ersten Ende 40 zu einem in etwa axialen Mittelpunkt des Planetenritzelzapfens 22 eine axiale Bohrung 48 ausgebildet oder anderweitig maschinell eingearbeitet. Ein Anschlag oder Stopfen 51 ist an dem ersten Ende 40 in der axialen Bohrung 48 angeordnet. Von der Nut 44 an der Außenfläche 46 zu der axialen Bohrung 48 ist eine Versorgungsbohrung 54 ausgebildet oder anderweitig maschinell eingearbeitet. Die Versorgungsbohrung 54 bildet an der Außenfläche 46 in der Nut 44 eine Eingangsmündung 54A aus. Die Versorgungsbohrung 54 ist so abgewinkelt, dass sie sich sowohl axial als auch radial in den Planetenritzelzapfen 22 erstreckt. Von der Außenfläche 46 durch den Planetenritzelzapfen 22 ist an dem ungefähren Mittelpunkt 52 eine Ausgangsbohrung 56 ausgebildet oder anderweitig maschinell eingearbeitet und erstreckt sich durch die Achse 50. Demgemäß steht die Ausgangsbohrung 56 mit der axialen Bohrung 48 in Verbindung. Die Ausgangsbohrung 56 bildet eine erste Ausgangsmündung 56A an der Außenfläche 46 und eine zweite Ausgangsmündung 56B an der Außenfläche 46 aus.
Zurück zu 1 umfasst die Trägerplatte 16 eine Innenfläche 60, die eine mittlere Öffnung 62 ausbildet, die bemessen ist, um die Welle 12 dadurch aufzunehmen. In der Innenfläche 60 der Trägerplatte 16 ist eine umlaufende Innennut 64 ausgebildet oder anderweitig maschinell eingearbeitet. Von der Innennut 64 an der Innenfläche 60 zu dem Ritzelzapfenloch 20 ist eine Zwischenbohrung 66 ausgebildet oder anderweitig maschinell eingearbeitet. Die Zwischenbohrung 66 bildet eine Eingangsmündung 66B an der Innenfläche 60 in der Nut 64 und eine Ausgangsmündung 66A in dem Ritzelzapfenloch 20 aus. Es versteht sich, dass die Trägerplatte 16 eine gleiche Anzahl an Zwischenbohrungen 66 und Ritzelzapfenlöchern 20 umfasst, um den Planetenritzelzapfen 22 adäquat mit Öl zu versorgen, wie nachstehend beschrieben wird. Die Zwischenbohrung 66 ist abgewinkelt, um sich sowohl axial als auch radial durch die Trägerplatte 16 zu erstrecken.
Zwischen der Innenfläche 60 der Trägerplatte 16 und der Welle 12 ist eine Buchse 70 angeordnet. Die Buchse 70 ermöglicht eine relative Drehung zwischen der Planetenträgeranordnung 10 und der Welle 12. Die Buchse 70 umfasst mehrere Schlitze oder Löcher 70A, die sich radial durch die Buchse 70 erstrecken. Die Schlitze 70A ermöglichen eine Verbindung von einem Versorgungsdurchlass 72, der in der Welle 12 ausgebildet ist, durch die Buchse 70 zu der Innennut 64.
Die Welle 12, die Buchse 70, die Trägerplatte 16 und der Planetenritzelzapfen 22 wirken zusammen, um einen Schmierkreislauf zum Liefern von druckbeaufschlagtem Hydraulikfluid oder Öl von der Welle 12 zu den Lagern 26 und 28 auszubilden. Von einer druckbeaufschlagten Quelle, wie etwa einer (nicht gezeigten) Pumpe, wird Öl durch die Welle 12 in den Versorgungsdurchlass 72 übermittelt. Öl überträgt sich durch die Schlitze 70A der Buchse 70 und in die Innennut 64. Von der Innennut 64 überträgt sich das Öl durch die Zwischenbohrung 66 und in die Nut 44 des Planetenradzapfens 22. Die Umfangsnut 44 beseitigt die Notwendigkeit, die Ausgangsmündung 66B der Trägerplatte 16 mit der Eingangsmündung 54A des Planetenritzelzapfens 22 auszurichten. Von der Nut 44 des Planetenritzelzapfens 22 überträgt sich das Öl durch die Versorgungsbohrung 54 in die axiale Bohrung 48 und von der axialen Bohrung zu der Ausgangsbohrung 56. An den Ausgangsmündungen 56A und 56B verlässt das Öl den Planetenritzelzapfen 22 an einer optimalen Stelle zwischen den Lagern 26 und 28, wodurch die Lager 26 und 28 geschmiert werden.

Claims

Kraftfahrzeuggetriebe, umfassend: eine Welle (12) mit einem Versorgungsdurchlass (72); eine um die Welle (12) angeordnete Buchse (70), die einen Schlitz (70A) aufweist, der in Verbindung mit dem Versorgungsdurchlass (72) steht; einen Planetenträger mit einer Trägerplatte (16) mit einer Innennut (64), die in Verbindung mit dem Schlitz (70A) der Buchse (70) steht, einem Ritzelzapfenloch (20) und einer Zwischenbohrung (66), die zwischen der Innennut (64) und dem Ritzelzapfenloch (20) eine Verbindung herstellt und die so abgewinkelt ist, dass sie sich sowohl axial als auch radial durch die Trägerplatte (16) erstreckt, wobei der Planetenträger weiterhin einen in dem Ritzelzapfenloch (20) angeordneten Ritzelzapfen (22) und ein erstes und ein zweites Lager (26, 28) aufweist, die an dem Ritzelzapfen (22) angeordnet sind, wobei der Ritzelzapfen (22) umfasst: einen zylindrischen Körper mit einem ersten Ende (40), einem zweiten Ende (42) gegenüber dem ersten Ende (40) und einer Außenfläche (46), wobei die Außenfläche (46) die beiden Lager (26, 28) lagert; eine in der Außenfläche (46) nahe dem ersten Ende (40) ausgebildete Nut (44), wobei sich die Nut (44) umlaufend um den zylindrischen Körper erstreckt und mit der Zwischenbohrung (66) in Verbindung steht; eine Versorgungsbohrung (54), die in dem zylindrischen Körper angeordnet ist und mit der Nut (44) in Verbindung steht, und die so abgewinkelt ist, dass sie sich sowohl axial als auch radial in den Ritzelzapfen (22) erstreckt; eine axiale Bohrung (48), die in dem zylindrischen Körper entlang einer durch den zylindrischen Körper festgelegten Achse angeordnet ist und mit der Versorgungsbohrung (54) in Verbindung steht; und eine Ausgangsbohrung (56), die in dem zylindrischen Körper angeordnet ist, mit der axialen Bohrung (48) und mit der Außenfläche (46) in Verbindung steht, und sich entlang eines Durchmessers des zylindrischen Körpers und durch die Achse (50) erstreckt, wobei die Ausgangsbohrung (56) zwischen dem ersten (26) und dem zweiten Lager (28) eine erste Mündung (56A) an der Außenfläche (46) und gegenüber der ersten Mündung (56A) eine zweite Mündung (56B) an der Außenfläche (46) ausbildet; wobei von dem Versorgungsdurchlass (72), durch den Schlitz (70A) der Buchse (70) in die Innennut (64) des Planetenträgers, durch die Zwischenbohrung (66) in die Nut (44) des Ritzelzapfens (22), durch die Versorgungsbohrung (54) und und die axiale Bohrung (48) zu der Ausgangsbohrung (56) und von dieser zu dem ersten und zweiten Lager (26, 28) ein druckbeaufschlagtes Hydraulikfluid übermittelt wird, um dem ersten und zweiten Lager (26, 28) Schmierung zu bieten.
Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, wobei der Planetenträger weiterhin ein Planetenrad (24) umfasst, das zur Drehung an dem ersten und zweiten Lager (26, 28) gelagert ist.
Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 2, wobei der Planetenträger weiterhin einen mit der Trägerplatte (16) verbundenen Trägersteg (14) umfasst, der ein Ritzelzapfenloch (18) gegenüber dem Ritzelzapfenloch (20) der Trägerplatte (16) aufweist, wobei das erste Ende (40) des Ritzelzapfens (22) in dem Ritzelzapfenloch (20) der Trägerplatte (16) angeordnet ist und das zweite Ende (42) des Ritzelzapfens (22) in dem zweiten Ritzelzapfenloch (18) des Trägerstegs (14) gelagert ist.