DE102014204283A1

DE102014204283A1 - Anordnung zum Spielausgleich bei zumindest einem Axiallager und Getriebe mit derselben

Info

Publication number: DE102014204283A1
Application number: DE102014204283.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas Riedisser; Kim Führer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-03-07
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2015-09-10

Abstract

Es wird eine Anordnung zum Spielausgleich bei zumindest einem Axiallager (2, 3) eines in einem Getriebegehäuse (1) gelagerten Getriebeelementes vorgeschlagen, wobei eine eine Axialkraft aufbringende hydraulische Spanneinrichtung mit einem axial verschiebbaren Druckkolben (9) zur spielfreien Lagerung des Getriebeelementes vorgesehen ist. Erfindungsgemäß ist zum Sperren der Rückstellbewegung des Druckkolbens (9) eine mechanische Rastiereinrichtung vorgesehen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Spielausgleich bei zumindest einem Axiallager eines in einem Getriebegehäuse gelagerten Hybridmoduls gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art. Ferner betrifft die Erfindung ein Getriebe mit einer Anordnung zum Spielausgleich.
Beispielsweise aus der Druckschrift DE 38 10 448 A1 ist eine Ausgleichseinrichtung für ein Wälzlager bekannt. Eine Vorgelegewelle ist in einem Getriebegehäuse über ein Kegelrollenlager radial und auch axial gelagert. Der äußere Wälzlagerring wird über einen Stützring, der als Druckkörper ausgeführt ist, in der für das Lagerspiel notwendigen Stellung gehalten, wobei in einem Hohlraum des Gehäuses ein Druckmedium vorgesehen ist. Das Befüllen bzw. Nachfüllen erfolgt über eine separate Befülleinrichtung manuell oder automatisch über einen mit dem Gehäusesumpf verbundenen Befüllkanal. Dazu wird von einem Nachfüllventil Getriebeöl aus dem Sumpf des Gehäuses nachgesaugt. Das selbsttätig wirkende Nachfüllventil ist vorrangig als Rückschlagkugelventil ausgeführt. Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung eines Rückschlagventils kostenintensiv und zudem montageaufwändig ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Anordnung zum Spielausgleich und ein Getriebe mit einer Anordnung der eingangs beschriebenen Gattung derart zu gestalten, dass diese möglichst kostengünstig und einfach zu montieren sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 12 gelöst, wobei sich vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen der Beschreibung und den Zeichnungen ergeben.
Somit wird eine Anordnung zum Spielausgleich bei zumindest einem Axiallager eines in einem Getriebegehäuse gelagerten Getriebeelementes vorgeschlagen.
Die Anordnung umfasst zumindest eine eine Axialkraft auf bringende hydraulische Spanneinrichtung mit einem axial verschiebbaren Druckkolben oder dergleichen zur spielfreien Lagerung des Getriebeelementes in dem Getriebegehäuse. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zum Sperren der Rückstellbewegung des Druckkolbens eine mechanische Rastiereinrichtung vorgesehen ist.
Damit wird eine besonders konstruktiv einfache und kostengünstige Möglichkeit realisiert Axialkraftbelastungen aus dem Lager in Richtung des Druckkolbens zu neutralisieren, so dass keine Rückstellbewegung des Druckkolbens und infolge dessen kein Spiel am Axiallager auftritt. Diese Axialkraftbelastungen resultieren z. B. aus dynamischen Schwingungseffekten oder kurzzeitigen dynamischen Krafteinleitungen ausgehend vom Getriebe bei Gangwechseln über Reibungskopplung zum Getriebeelement.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann auf beliebige Getriebeelemente, wie zum Beispiel Zahnräder, Wellen oder dergleichen angewendet werden. Eine besonders bevorzugte Anwendung ist der Spielausgleich bei einem Hydraulikmodul mit zumindest einem Rotor einer elektrischen Maschine, der radial und axial in dem Getriebegehäuse gelagert ist.
Die vorgeschlagene mechanische Rastiereinrichtung ist vorzugsweise bezogen auf die Druckkraftübertragung zwischen dem Druckkolben und einem mit dem getriebegehäusefest angeordneten Lagerring des Axiallagers verbundenen Druckteller oder dergleichen angeordnet. Durch die spezielle einseitig sperrende Rastiereinrichtung werden zum einen, wie bereits beschrieben, in dem Axiallager aufgetretene Druckstöße nicht auf den Druckkolben übertragen und andererseits Volumenausdehnungen des Hydraulikmittels beispielsweise durch Temperaturanstieg in dem Aufnahmeraum des Druckkolbens ausgeglichen, um eine temperaturbedingte Verspannung des Hybridmoduls bzw. des Getriebeelementes zu verhindern.
Eine mögliche Ausführung einer einseitig sperrenden und gleichzeitig federelastischen Rastiereinrichtung wird durch die Verwendung eines Federscheibenelementes oder dergleichen realisiert, welches in einem zylindrischen, hülsenförmigen oder dergleichen Körper formschlüssig aufgenommen ist. Die sperrende Wirkung in
Rückstellbewegung des Druckkolbens kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass am äußeren Umfang des Federscheibenelementes Vorsprünge, Streifen, Laschen oder dergleichen in vorbestimmtem Winkel angeformt oder angebracht sind, die in entsprechende Nuten, Ausnehmungen, Gewindegängen, Verzahnungen oder dergleichen im Inneren des hülsenartigen oder zylindrischen Körpers formschlüssig eingreifen. Somit ist eine Bewegung in Rückstellrichtung gesperrt und gleichzeitig eine Bewegung in Druckrichtung zwischen den als Rastierungen vorgesehenen Nuten, Innenverzahnungen oder dergleichen möglich.
Wenn mit der vorgeschlagenen Anordnung ein Hybridmodul in dem Getriebegehäuse spielfrei gelagert wird, ergibt sich ein besonderer Bauraum- und Montagevorteil dadurch, dass die hydraulische Spanneinrichtung und die Rastiereinrichtung in eine Zentrierplatte des Hybridmoduls integrierbar sind. Auf diese Weise ist eine Montage des Druckkolbens sowie des Federscheibenelementes mittels einer Montagehülse oder dergleichen in die Zentrierplatte denkbar. Nach Entfernen der Montagehülse werden die eingefederten Vorsprünge bzw. Laschen des Federscheibenelements in die Rastierungen der Hülse einspringen und somit eine kostengünstige und einfache Montage realisieren.
Die vorliegende Erfindung beansprucht auch ein Getriebe mit einem eine elektrische Maschine aufweisenden Hybridmodul als Getriebeelement und mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Anordnung zum Spielausgleich des Axiallagers des Rotors der elektrischen Maschine.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Schnittansicht eines Getriebes mit einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Spielausgleich bei einem Axiallager; und
2 eine Detailansicht gemäß 1.
Die 1 und 2 zeigen schematische Teilansichten eines Schnittes durch ein Getriebegehäuse 1 eines Fahrzeuges mit einer möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Spielausgleich bei Axiallagern 2, 3 eines in dem Getriebegehäuse 1 gelagerten Getriebeelementes, insbesondere eines Hybridmoduls 4. Als Axiallager 2, 3 sind vorzugsweise Wälzlager vorgesehen, insbesondere Axialnadellager.
Das Hybridmodul 4 umfasst unter anderem einen getriebegehäusefest angeordneten Stator 5 und einen axial und radial auf einer Getriebewelle 6 drehfest und axial verschiebbar gelagerten Rotor 7. Der Rotor 7 ist über die beiden Axiallager 2, 3 axialseitig gelagert. Zur spielfreien Lagerung ist eine hydraulische Spanneinrichtung mit einem axial in einem Aufnahmeraum 8 verschiebbaren Druckkolben 9 vorgesehen. Der Aufnahmeraum 8 wird über einen Befüllkanal 10 von einer Öl- bzw. Hydraulikmittelversorgung 11 mit Hydraulikmittel versorgt. Da das Hydraulikmittel unter Druck steht, wird der Druckkolben 9 in der Zeichnungsebene nach links bewegt, so dass ein mit einem getriebegehäusefest angeordneten Lagerring des Axiallagers 2 in Anlage stehender Druckteller 12 mit Axialkraft beaufschlagt, so dass der über eine Steckverzahnung 13 auf der Getriebewelle 6 gelagerte Rotor 7 gegen das zweite Axiallager 3 verspannt wird, so dass eine spielfreie Lagerung realisiert wird. Das zweite Axiallager 3 stützt sich axial an einem Lagerschild 14 getriebegehäuseseitig ab.
Um axiale Rückstöße auf den Druckkolben 9 zu vermeiden und damit ein unerwünschtes axiales Spiel zu realisieren, ist zum Sperren der Rückstellbewegung des Druckkolbens 9 eine mechanische Rastiereinrichtung vorgesehen. Die Rastiereinrichtung ist zwischen dem Druckkolben 9 und dem Druckteller 12 in Wirkrichtung vorgesehen. Der Druckkolben 9 steht über den Druckteller 12 mit dem getriebegehäusefesten Lagerring des Axiallagers 2 in Wirkverbindung.
Die mechanische Rastiereinrichtung ist in 2 im Detail gezeigt. Die mechanische Rastiereinrichtung umfasst zumindest ein Federscheibenelement 15 z. B. aus Federstahl oder dergleichen und ein das Federscheibenelement 15 aufnehmendes Hülsenelement bzw. eine Stahlhülse 16. Die Stahlhülse bzw. das Hülsenelement 16 weist eine Innenverzahnung 19 als Rastierung auf, mittels der das Federscheibenelement 15 formschlüssig gehalten ist. Hierzu weist das Federscheibenelement 15 über den äußeren Umfang verteilt mehrere radial vorstehende und in Rückstellrichtung des Druckkolbens 9 geneigte Laschen 17 auf, die in die entsprechend angeschrägte Innenverzahnung 19 des Hülsenelements 16 formschlüssig eingreifen, so dass eine axiale Bewegung in Rückstellrichtung des Druckkolbens 9 durch die formschlüssige Verbindung zwischen den Laschen 17 und der Innenverzahnung 19 des Hülsenelements 16 gesperrt ist. Eine axiale Bewegung in Druckrichtung des Druckkolbens 9 ist aufgrund der federnden Laschen 17 stufenweise zwischen den von der Innenverzahnung 19 gebildeten Rastierungen freigegeben.
Der Druckkolben 9 kann beispielsweise als Spritzgussteil inklusive Dichtlippen komplett aus Kunststoff gefertigt werden. Der Druckkolben 9 überträgt die Axialkraft auf das einseitig sperrende Federscheibenelement 15, wobei diese Federkraft wiederum von dem Druckteller 12 abgestützt wird, welcher die hydraulische Axialkraft des Druckkolbens 9 auf das angrenzende Axiallager 2 überträgt und somit das axiale Spiel des Rotors 7 auf null reduziert. Das maximal mögliche Spiel entspräche hierbei der Rastierungsstufen der innengezahnten Stahlhülse bzw. des innengezahnten HüIsenelements 16. Antriebsseitige Axialkräfte vom Rotor 7 in Rückstellrichtung des Druckkolbens 9 werden über den Druckteller 12 auf das Federscheibenelement 15 übertragen, welches mit seinen Laschen 17 in der Innenverzahnung des Hülsenelements 16 gesperrt ist.
Bei der dargestellten Ausführungsvariante ist die hydraulische Spanneinrichtung mit dem Druckkolben 9 und dem Aufnahmeraum 8 sowie mit der mechanischen Rastiereinrichtung in einer getriebegehäusefesten Zentrierplatte 18 des Hybridmoduls 4 integriert. Aufgrund der rotationssymmetrischen Bauteile ergibt sich ein etwa ringförmig verlaufener Aufnahmeraum 8 für den ringförmig ausgeführten Druckkolben 9, welche in der Zentrierplatte 18 vorgesehen sind. Ferner ist der den Aufnahmeraum 8 mit Öl bzw. Hydraulikmittel versorgende Befüllkanal 10 ebenfalls in der Zentrierplatte 18 vorgesehen.
Die Stützkraft gegen das Axiallager 2 resultiert bei der dargestellten Ausführungsvariante aus der Abstützung des Federscheibenelements 15 gegen die in der Zentrierplatte 18 eingepresste Stahlhülse bzw. in das eingepresste Hülsenelement 16 und der überlagerten axialen Druckkolbenkraft, welche die Zahnbelastung der mechanischen Rastierungen reduziert.
Bezugszeichenliste

1: Getriebegehäuse
2: Axiallager
3: Axiallager
4: Hybridmodul
5: Stator
6: Getriebewelle
7: Rotor
8: Aufnahmeraum
9: Druckkolben
10: Befüllkanal
11: Hydraulikmittelversorgung
12: Druckteller
13: Steckverzahnung
14: Lagerschild
15: Federscheibenelement
16: Hülsenelements bzw. Stahlhülse
17: Lasche
18: Zentrierplatte
19: Innenverzahnung bzw. Rastierung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3810448 A1 [0002]

Claims

Anordnung zum Spielausgleich bei zumindest einem Axiallager (2, 3) eines in einem Getriebegehäuse (1) gelagerten Getriebeelementes, mit einer eine Axialkraft aufbringenden hydraulischen Spanneinrichtung mit einem axial verschiebbaren Druckkolben (9) zur spielfreien Lagerung des Getriebeelementes, dadurch gekennzeichnet, dass zum Sperren der Rückstellbewegung des Druckkolbens (9) eine mechanische Rastiereinrichtung vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkolben (9) über einen Druckteller (12) mit einem getriebegehäusefesten Lagerring des Axiallagers (2, 3) in Wirkverbindung steht.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastiereinrichtung zwischen dem Druckkolben (9) und dem Druckteller (12) vorgesehen ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Rastiereinrichtung zumindest ein Federscheibenelement (15) und ein das Federscheibenelement (15) aufnehmendes Hülsenelement (16) umfasst, wobei das Hülsenelement (16) eine Innenverzahnung (19) als Rastierung aufweist, mittels der das Federscheibenelement (15) formschlüssig gehalten ist.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federscheibenelement (15) über den äußeren Umfang verteilt mehrere radial vorstehende und in Rückstellrichtung des Druckolbens (9) geneigte Laschen (17) aufweist, die in die entsprechend angeschrägte Innenverzahnung (19) des Hülsenelements (16) formschlüssig eingreifen, so dass eine axiale Bewegung in Rückstellrichtung des Druckkolbens (9) durch die formschlüssige Verbindung zwischen den Laschen (17) und der Innenverzahnung (19) gesperrt ist und eine axiale Bewegung in Druckrichtung des Druckkolbens (9) aufgrund der federnden Laschen (17) stufenweise zwischen den von der Innenverzahnung (19) gebildeten Rastierungen freigegeben ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Getriebeelement ein Hybridmodul (4) mit zumindest einem Rotor (7) einer elektrischen Maschine vorgesehen ist, wobei die hydraulische Spanneinrichtung mit der mechanischen Rastiereinrichtung in einer getriebegehäusefesten Zentrierplatte (18) des Hybridmoduls (4) integriert ist.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein etwa ringförmig verlaufener Aufnahmeraum (8) für den ringförmig ausgeführten Druckkolben (9) in der Zentrierplatte (18) vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (8) über einen durch die Zentrierplatte (18) verlaufenden Befüllkanal (10) mit einer Hydraulikmittelversorgung (11) verbunden ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkolben (9) mit entsprechenden Dichtlippen mittels Spritzguss als Fertigbauteil herstellbar ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (7) der elektrischen Maschine drehfest und axial verschiebbar an einer Getriebewelle (6) gelagert ist, wobei zumindest ein antriebsseitiges Axiallager (3) und ein abtriebsseitiges Axiallager (2) vorgesehen sind.
Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das abtriebsseitige Axiallager (2) in Wirkverbindung mit der Spanneinrichtung ist, sodass das antriebsseitige Axiallager (3) axial gegen ein getriebegehäusefestes Lagerschild (14) verspannt ist.
Getriebe mit einem Hybridmodul als Getriebeelement und mit einer Anordnung zum Spielausgleich bei zumindest einem Axiallager (2, 3) des in einem Getriebegehäuse (1) gelagerten Getriebeelementes nach einem der vorangehenden Ansprüche.