-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schmier- und Kühlmittelanordnung für einen abschaltbaren Allradantrieb eines Fahrzeuges gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
-
Aus der Fahrzeugtechnik sind abschaltbare Allradantriebe für Fahrzeuge mit einem Verteilergetriebe, umfassend eine Vorderachsabtriebswelle und eine Allradkupplung hinreichend bekannt. Zur ausreichenden Schmier- und Kühlmittelversorgung weist die Vorderachsabtriebswelle eine Axialbohrung im Inneren auf, die über eine Schmier- und Kühlmittelzuführung zum Beispiel mit Öl versorgt wird. Das durch die Axialbohrung strömende Öl wird über entsprechende Radialbohrungen als Schmier- und Kühlmittelzuleitung für die Schmierstellen der Vorderachsabtriebswelle und zur Schmierung und Kühlung der Allradkupplung weitergeleitet.
-
Üblicherweise sind zuführseitig mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Radialbohrungen vorgesehen, die einerseits mit der Axialbohrung und andererseits mit den zu schmierenden Lagerstellen der Vorderachsabtriebswelle verbunden sind. Ferner sind mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Radialbohrungen allradkupplungsseitig, also an dem der Zuführung abgewandten Ende der Vorderachsabtriebswelle vorgesehen, die die Axialbohrung mit der zu schmierenden Allradkupplung strömungsmäßig verbinden.
-
Es hat sich gezeigt, dass bei abgeschaltetem Allradantrieb, also bei stehender Vorderachsabtriebswelle eine andere Schmier- und Kühlmittelversorgung notwendig ist, als bei zugeschalteten Allradantrieb, also bei drehender Vorderachsabtriebswelle.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Schmier- und Kühlmittelversorgung der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, welche eine bedarfsgerechte Schmier- und Kühlmittelversorgung zwischen der Vorderachsabtriebswelle und der Allradkupplung ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei sich vorteilhafte Weiterbildungen aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen ergeben.
-
Somit wird eine Schmier- und Kühlmittel- bzw. Ölversorgung für einen abschaltbaren Allradantrieb eines Fahrzeuges vorgeschlagen, der ein Verteilergetriebe mit einer Vorderachsabtriebswelle und einer Allradkupplung umfasst. Die Vorderachsabtriebswelle weist zumindest eine Axialbohrung zur Schmier- und Kühlölzuführung auf, welche zumindest eine zuführungsseitig bzw. zuführseitig angeordnete Radialbohrung zur Schmier- und Kühlölzuleitung für die Schmierstellen der Vorderachsabtriebswelle und zumindest eine allradkupplungsseitig angeordnete Radialbohrung zur Schmier- und Kühlmittelzuleitung für die Allradkupplung aufweist.
-
Eine bedarfsgerechte Ölversorgung wird dadurch erreicht, dass die Schmier- und Kühlmittelzuleitung für die Schmierstellen, insbesondere Lager und Verzahnungen der Vorderachsabtriebswelle und für die Allradkupplung in Abhängigkeit des Schaltzustandes des Allradantriebes bzw. der Allradkupplung aufteilbar ist. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass Öl bzw. Schmier- und Kühlmittel, welches axial in die Axialbohrung der Vorderachsabtriebswelle zugeführt wird, sich bei drehender und stehender Welle bedarfsgerecht über die Radialbohrungen bzw. Querbohrungen verteilt.
-
Bei dem Verteilergetriebe wird je nach Schaltzustand bzw. Betriebszustand eine bedarfsgerechte Ölaufteilung ermöglicht. Beispielsweise bei abgeschaltetem Allradantrieb, bei dem die Vorderachsabtriebswelle stillgelegt ist, ergibt sich eine Differenzdrehzahl zwischen einem auf der Vorderachsabtriebswelle gelagerten Abtriebsrad und der stehenden Vorderachsabtriebswelle. Die Lagerstellen der Vorderachsabtriebswelle müssen demnach mit Schmier- und Kühlmittel versorgt werden. Bei stehender Welle wird die ausreichende Ölversorgung durch die im Vergleich zu den allradkupplungsseitig angeordneten Radialbohrungen größeren zuführseitig angeordneten Radialbohrung realisiert. Diese Radialbohrungen sind zahlreich über den Umfang der Vorderachsabtriebswelle verteilt angeordnet, so dass nur ein kleiner Teil des Schmier- und Kühlmittels axial weiter durch die Axialbohrung zu den allradkupplungsseitig angeordneten Radialbohrungen strömen kann. Dies deshalb, weil im abgeschalteten Zustand des Allradantriebs die Allradkupplung kein Schmier- und Kühlmittel benötigt.
-
Beim zweiten Schaltzustand, wenn der Allradantrieb zugeschaltet ist und demzufolge die Vorderachsabtriebswelle in Drehung versetzt wird, ist die Relativdrehzahl zwischen der Vorderachsabtriebswelle und dem Abtriebsrad nahe Null. Demzufolge benötigen die Lagerstellen in diesem Betriebszustand nahezu kein Schmier- und Kühlmittel. Demzufolge erfolgt die Aufteilung der Schmier- und Kühlmittelzuleitung derart, dass der Hauptstrom durch die Axialbohrung zu den allradkupplungsseitig angeordneten Radialbohrungen strömt. Dies wird dadurch erreicht, dass jede der zulaufseitig angeordneten Radialbohrungen ein Hülsenelement mit einem vorbestimmten radialen Überstand in die Axialbohrung aufweist, so dass sich das durch die Drehung am Außendurchmesser der Axialbohrung sammelnde Öl nicht in die zuführseitig angeordneten Radialbohrungen strömen kann. Vielmehr wird das durch die Zentrifugalkraft an die Wandung der Axialbohrung bzw. Längsbohrung geschleuderte Öl nach hinten zur Allradkupplung geführt, um dort über die Radialbohrungen zum Kühlen der Allradkupplung strömen zu können. Damit das Öl nicht schon vorher durch die großen Radialbohrungen abläuft, stehen die Hülsen radial nach innen über und bilden somit ein Ablaufhindernis. Anstelle von Hülsen oder dergleichen Elementen ist es auch denkbar, dass ein doppelwandiges Rohrelement oder ähnliches in der Axialbohrung platziert wird, sodass bei drehender Vorderachsabtriebswelle das Öl über einen Ringraum des Rohrelementes zur Allradkupplung geführt wird. Es sind auch andere konstruktive Ausführungen denkbar.
-
Die vorliegende Erfindung wird anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Schnittansicht durch ein Allrad-Verteilergetriebe mit einer erfindungsgemäßen Schmier- und Kühlmittelversorgung;
-
2 eine schematische Ansicht gemäß 1 bei eingeschaltetem Allradantrieb;
-
3 eine schematische Ansicht gemäß 1 bei abgeschaltetem Allradantrieb;
-
4 eine schematische Schnittansicht einer Vorderachsabtriebswelle mit einer alternativen Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Schmier- und Kühlmittelanordnung bei abgeschaltetem Allradantrieb; und
-
5 eine schematische Ansicht der alternativen Ausführungsvariante bei eingeschaltetem Allradantrieb.
-
In den Figuren sind verschiedene Ausführungsvarianten einer erfindungsgemäßen Schmier- und Kühlmittelversorgung für einen abschaltbaren Allradantrieb eines Fahrzeuges dargestellt. Der Allradantrieb umfasst ein Verteilergetriebe mit einer Vorderachsabtriebswelle 1 und einer Allradkupplung 2. Auf der Vorderachsabtriebswelle 1 ist ein Abtriebsrad 3 über zwei Nadellager 4 gelagert.
-
Die Vorderachsabtriebswelle 1 umfasst eine Axialbohrung 5, die mit Schmier- und Kühlöl aus dem Rumpfgetriebe versorgt wird. Die Axialbohrung 5 ist vorzugsweise zentral in der Vorderachsabtriebswelle 1 angeordnet und weist mehrere über den Umfang der Vorderachsabtriebswelle 1 verteilt angeordnete radiale Bohrungen 6 zur Schmier- und Kühlmittelzuleitung für die Lagerstellen, insbesondere die Nadellager 4 der Vorderachsabtriebswelle 1 auf. Die über den Umfang verteilt angeordneten Radialbohrungen 6 können beispielsweise axial in zwei Reihen hintereinander angeordnet sein, um beide Nadellager 4 ausreichend mit Schmier- und Kühlöl zu versorgen. Ferner sind mehrere über den Umfang der Vorderachsabtriebswelle 1 verteilt angeordnete allradkupplungsseitig angeordnete Radialbohrungen 7 zur Schmier- und Kühlmittelzuleitung für die Allradkupplung 2 vorgesehen.
-
Um eine bedarfsgerechte Schmier- und Kühlmittelzuleitung sowohl für die Nadellager 4 der Vorderachsabtriebswelle 1 als auch für die Allradkupplung 2 vorzusehen, wird in Abhängigkeit des Schaltzustandes der Vorderachsabtriebswelle bzw. des Allradantriebes eine Aufteilung des Schmier- und Kühlmittelstromes vorgenommen. Der Schmier- und Kühlmittelstrom ist durch Pfeile in den Figuren angedeutet.
-
Gemäß einer ersten Ausführungsvariante, die in den 1 bis 3 dargestellt ist, ist jeder zuführseitig angeordneten Radialbohrung 6 ein Hülsenelement 8 zugeordnet. Das Hülsenelement 8 ist jeweils in die Radialbohrung 6 eingesetzt. Jedes Hülsenelement 8 weist nach radial innen einen vorbestimmten Überstand über den Außendurchmesser der Axialbohrung 5 in die Axialbohrung 5 auf. Der radiale Überstand des Hülsenelements 8 in die Axialbohrung 5 ist derart bemessen, dass ein Ablaufschutz für das sich am Außendurchmesser der Axialbohrung 5 bei drehender Vorderachsabtriebswelle 1 sammelnde Schmier- und Kühlmittel vorgesehen ist, so dass das Öl überwiegend der Allradkupplung 2 zugeleitet wird, wenn sich das Öl aufgrund drehender Vorderachsabtriebswelle 1 an der Wandung der Axialbohrung 5 sammelt. Dies ist beispielhaft in 2 dargestellt.
-
In 2 ist das Verteilergetriebe bei eingeschaltetem Allradantrieb gezeigt. Hierbei entsteht zwischen dem Abtriebsrad 3 und der Vorderachsabtriebswelle 1 keine Differenzdrehzahl. Somit ist auch keine Ölversorgung für die Nadellager 4 notwendig. Aufgrund der Drehung der Vorderachsabtriebswelle 1 bildet sich an der Wandung der Axialbohrung 5 eine Ölsäule bzw. ein Ölfilm aus, welches durch horizontal verlaufende Linien in 2 angedeutet ist. Die überstehenden Hülsenelemente 8 dienen als Ablaufschutz, so dass das Öl nach hinten in Richtung Allradkupplung 2 abfließen kann. Eine vergleichsweise geringe Ölmenge fließt über die zuführseitigen Radialbohrungen 6 ab. Somit wird der Hauptölstrom zu den allradkupplungsseitig angeordneten Radialbohrungen 7 zur Kühlung und Schmierung der Allradkupplung 2 bei eingeschaltetem Allradantrieb geführt.
-
3 zeigt einen Schnitt durch das Verteilergetriebe bei abgeschaltetem Allradantrieb. Hierbei steht die Vorderachsabtriebswelle 1, während sich das Abtriebsrad 2 dreht und somit zwischen Vorderachsabtriebswelle 1 und Abtriebsrad 3 eine hohe Differenzdrehzahl auftritt, so dass eine große Ölmenge zum Schmieren und Kühlen der Nadellager 4 notwendig ist, während die Allradkupplung aufgrund der stehenden Vorderachsabtriebswelle 1 kein Öl benötigt. Wie aus 3 ersichtlich ist, befindet sich der Ölstand (Linie) in der Axialbohrung 5 auf einem Niveau, bei dem der Überstand der Hülsenelemente 8 nicht als Ablaufschutz ausreicht, so dass das Öl ungehindert durch die zuführseitig angeordneten Radialbohrungen 6 abfließen kann. Ein kleiner Restölstrom erreicht die Allradkupplung 2 über die allradkupplungsseitig angeordneten Radialbohrungen 7.
-
Eine zweite Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Schmier- und Kühlmittelversorgung ist in den 4 und 5 dargestellt. Bei dieser alternativen Ausführungsvariante wird anstelle der Hülsenelemente 8 ein doppelwandiges Rohrelement 9 vorgesehen, welches in die Axialbohrung 5 zur Aufteilung der Schmier- und Kühlmittelzuleitung für die Nadellager 4 der Vorderachsabtriebswelle 1 und für die Allradkupplung 2 eingeführt ist. Das doppelwandige Rohrelement 9 weist mehrere radiale Durchgangsbohrungen 10 auf, die den Innenraum des Rohrelementes 9 mit den zuführseitig angeordneten Radialbohrungen 6 zur Schmier- und Kühlmittelzuleitung für die Nadellager 4 der Vorderachsabtriebswelle 1 verbinden. Ferner umfasst das doppelwandige Rohrelement 9 mehrere erste radiale Zulaufbohrungen 11, den Innenraum mit dem Ringraum 12 des Rohrelementes 9 strömungsmäßig verbinden. Des Weiteren sind mehrere zweite radiale Zulaufbohrungen 13 vorgesehen, die den Ringraum 12 mit den allradkupplungsseitig angeordneten Radialbohrungen 7 zur Schmier- und Kühlmittelzuleitung für die Allradkupplung 2 verbinden.
-
Wie in 4 dargestellt, wird bei abgeschaltetem Allradantrieb, also bei stehender Vorderachsabtriebswelle 1 der Ölstrom durch das doppelwandige Rohrelement 9 und die radialen Durchgangsbohrungen 10 sowie durch die zuführseitig angeordneten Radialbohrungen 6 zu den Schmierstellen der Vorderachsabtriebswelle 1 geleitet. Dies ist durch Pfeile angedeutet.
-
In 5 ist der eingeschaltete Allradantrieb dargestellt. Bei drehender Vorderachsabtriebswelle 1 bildet sich eine Ölsäule an der Wandung des Rohrelementes 9 und wird durch die ersten radialen Zulaufbohrungen 11 in den Ringraum 12 geführt und danach durch die zweiten Zulaufbohrungen 13 aus dem Ringraum 12 und die allradkupplungsseitig angeordneten Radialbohrungen 7 zur Allradkupplung 2 geführt.
-
Dies bedeutet bei abgeschaltetem Allradantrieb gemäß 4 gelangt der wesentliche Ölstrom zu den Nadellagern 4 und bei eingeschaltetem Allradantrieb gemäß 5 gelangt der größere Ölstrom zu der Allradkupplung 2.
-
Es ist möglich, dass die vorbeschriebene erfindungsgemäße Schmier- und Kühlmittelversorgung auch in anderen Getriebeanordnungen zum Aufteilen des Ölstromes eingesetzt wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Vorderachsabtriebswelle
- 2
- Allradkupplung
- 3
- Abtriebsrad
- 4
- Nadellager
- 5
- Axialbohrung
- 6
- zuführseitige Radialbohrung
- 7
- allradkupplungsseitige Radialbohrung
- 8
- Hülsenelement
- 9
- doppelwandiges Rohrelement
- 10
- radiale Durchgangsbohrung
- 11
- erste radiale Zulaufbohrung
- 12
- Ringraum
- 13
- zweite radiale Zulaufbohrung
