DE102017128377A1

DE102017128377A1 - Antriebsstrang

Info

Publication number: DE102017128377A1
Application number: DE102017128377.3A
Authority: DE
Inventors: Rolf Brockmann; Alexander Denk; Bruno Föhl; Stefan Kühn; Markus Fürsattel
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2019-06-06
Also published as: CN111433086A; CN111433086B; WO2019105791A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug oder ein Schienenfahrzeug, umfassend einen Antriebsmotor (2), ein Getriebe (3) und ein zwischen Antriebsmotor und Getriebe angeordnetes Anfahr- und Retardermodul (4), wobei die Verbindungen (30, 31) der Gehäuse von Antriebsmotor, Anfahr- und Retardermodul und Getriebe als Flanschverbindungen (30, 31) ausgeführt sind.
Es wird vorgeschlagen, dass das Anfahr- und Retardermodul (4) eine Abtriebswelle (12) umfasst, wobei die Verbindung zwischen Abtriebswelle (12) und Getriebeeingangswelle (20) als lösbare Verbindung (29) ausgeführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang, insbesondere für ein Kraftfahrzeug oder ein Schienenfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Antriebsstrang umfasst einen Antriebsmotor, ein Getriebe und ein zwischen Antriebsmotor und Getriebe angeordnetes Anfahr- und Retardermodul. Es ist bekannt, dass derartige Aggregate mittels Flanschverbindungen miteinander gekoppelt bzw. verbunden sind.
Ein Anfahr- und Retardermodul ist ein Modul das in einem Antriebsstrang zwischen Antriebsmotor und Getriebe eingebaut werden kann. Die Verwendung eines derartigen Moduls hat den Vorteil, dass zum Anfahren und Bremsen eine hydrodynamische Kupplung eingesetzt wird, die über ihren Füllungsgrad regelbar ist, so dass ein hydrodynamisches Übertragungsmoment einstellbar ist.
Aus der DE 100 45 337 A1 ist das Grundprinzip für ein Anfahr- und Retardermodul bekannt.
Auch aus der DE 103 17 405 A1 ist ein Anfahr- und Retardermodul bekannt. Offenbart wird aber im Wesentlichen nur die Koppelstruktur. Eine Lösung zur Einbindung in den Antriebsstrang wird nicht offenbart.
Die Bremse ist nasslaufend ausgeführt und zusammen mit der Turbokupplung in einem Gehäuseraum untergebracht. Der Gehäuseraum ist gegenüber dem Raumbereich in dem die Überbrückungskupplung positioniert ist, die als Trockenkupplung ausgeführt ist, abgetrennt.
Die Eingangswelle des Schaltgetriebes ist gleichzeitig die Ausgangswelle des Anfahr- und Retardermoduls. Die Lagerung der Eingangswelle erfolgt im Getriebe. Ein Getriebe muss für ein derartig aufgebautes Anfahr- und Retardermodul eine spezielle Eingangswelle aufweisen, die in das Modul einsteckbar ist und eine Kopplung mit der Überbrückungskupplung und dem Freilauf ermöglicht. Die Montage wird dadurch relativ aufwendig und es müssen spezielle Getriebe gefertigt werden.
Eine der Aufgaben der Erfindung ist es eine alternative Möglichkeit vorzuschlagen, wie die Montage eines Antriebsstrangs mit Anfahr- und Retardermodul erleichtert werden kann. Zudem sollte eine möglichst einfache Lösung vorgeschlagen werden, die eine einfache Anpassung an unterschiedliche Motor- und/oder Getriebeausführung ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Antriebsstrang gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und bevorzugte Lösungsvarianten sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung geht aus von einem Antriebsstrang, insbesondere für ein Kraftfahrzeug oder ein Schienenfahrzeug, umfassend einen Antriebsmotor, ein Getriebe und ein zwischen Antriebsmotor und Getriebe angeordnetes Anfahr- und Retardermodul, wobei die Verbindungen der Gehäuse von Antriebsmotor, Anfahr- und Retardermodul und Getriebe als Flanschverbindungen ausgeführt sind.
Es wird vorgeschlagen dass dass Anfahr- und Retardermodul eine Abtriebswelle umfasst, wobei die Verbindung zwischen Abtriebswelle und Getriebeeingangswelle als lösbare Verbindung ausgeführt ist.
Diese lösbare Verbindung könnte beispielsweise als Steckverbindung ausgeführt sein. Dies könnte beispielsweise als Polygon-, Passfeder-, Konus- oder Zahnwellenverbindung ausgeführt sein.
Um die Anpassung des Anfahr- und Retardermoduls für den Einbau in einen Antriebsstrang weiter zu verbessern, kann vorgesehenen werden die Abtriebswelle gestuft auszuführen, sodass die Abtriebswelle in das fertig montierte Anfahr- und Retardermodul von der Ausgangsseite her einschiebbar ist. Dadurch wird eine Austauschbarkeit erreicht und eine einfache Anpassung an eine gegebene Einbausituation erreicht.
In einer Ausführungsform kann zwischen Abtriebswelle und Getriebeeingangswelle ein Federelement angeordnet sein. Durch dieses Federelement wird eine Axialkraft zwischen der Abtriebswelle und der Getriebeeingangswelle aufgebaut, durch welches die Lager der Wellen definiert vorgespannt werden können.
Weiterhin kann vorgesehen werden, dass der Verbindungsraum mit einer Fettfüllung gefüllt ist, wobei der Verbindungsraum gegenüber der Umgebung mit einer Dichtung abgedichtet ist.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Abtriebswelle getriebeseitig in das Getriebegehäuse hineinragt, so dass die Steckverbindung innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet ist.
Die Abtriebswelle kann alternativ auch zweiteilig ausgeführt sein, bestehend aus Wellenteil und Nabe. Die Verbindung von Nabe und Wellenteil kann beispielsweise eine Nietverbindung, Schraubverbindung oder Schweißverbindung sein.
Weitere Merkmale des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung entsprechend der Skizze 1.
1 zeigt einen schematisiert dargestellten, erfindungsgemäßen Antriebsstrang. Das Anfahr- und Retardermodul 1 ist ein Modul, das zwischen einem nicht näher dargestellten Antriebsmotor 2 und einem nicht näher dargestellten Getriebe 3 in den Antriebsstrang eingebaut ist. Ein derartiger Antriebsstrang kann so beispielweise in einem Kraftfahrzeug oder einem Schienenfahrzeug eingebaut sein.
Der Aufbau des Moduls 1 ist derart gestaltet, dass das Modul 1 auch nachrüstbar ist, also ohne wesentliche Änderungen an Motor oder Getriebe in einen vorhandenen Antriebsstrang einbaubar ist.
Das Modul 1 umfasst eine Turbokupplung 5, eine Kupplung 6, auch als Überbrückungskupplung bezeichnet, und eine Bremse 7. Die Turbokupplung 5 ist eine hydrodynamische Kupplung, die sich aus einem ersten Schaufelrad 8, als Primärrad oder auch Pumpenrad bezeichnet, und einem zweiten Schaufelrad 9, als Sekundärrad oder auch Turbinenrad bezeichnet, zusammensetzt. Die beiden Räder 8, 9 bilden miteinander den torusförmigen Arbeitsraum 10.
Das Modulgehäuse 4 ist in zwei Bereiche unterteilt, einem ölfreien Raum 24a und einem gegenüber dem ölfreien Raum abgedichteten Ölraum 24b. Die Überbrückungskupplung 6 ist in dem ölfreien Raum 24a angeordnet, der durch das Motorgehäuse 2 begrenzt wird. Die Überbrückungskupplung 6 kann eine mittels eines hier nicht dargestellten Aktuators betätigbare trockenlaufende Kupplung, die als selbstschließende Kupplung ausgeführt ist, sein. Im nicht betätigten Zustand erfolgt somit eine direkte Momentübertragung vom Antriebsmotor 2 auf die Abtriebswelle 12 und der Freilauf 13 befindet sich im Freilaufmodus.
Die Turbokupplung 5 und die Bremse 7 sind dagegen im Ölraum 24b angeordnet. Zu diesem Raum 24b gehören unter anderem ein Ölsumpf und mehrere Kanäle im Modulgehäuse 4, die hier nicht dargestellt sind. Ebenfalls nicht dargestellt ist der gesamte Ölkreislauf.
Die Lager 14, 15a, b und 26 sind in diesen Ölkreislauf eingebunden, so dass die Schmierung der Lager 14, 15a, b und 26 mittels des Öls aus dem Ölkreislauf erfolgt. Eine separate Schmierung kann so entfallen.
Im Betrieb der Turbokupplung 5 oder im Betrieb des Retarders bilden sich zwei Ölkreisläufe. Der erste Ölkreislauf ist der Meridianstrom im inneren des Arbeitsraums 10 zur Drehmomentübertragung. Der zweite Ölkreislauf ist der Kühlkreislauf in dem immer ein Teil des Öls zur Kühlung durch einen Kühler gefördert wird.
Die Überbrückungskupplung 6 umfasst eine Schwungscheibe, eine mit der Schwungscheibe drehfest verbundene, axial verschiebbare Anpressplatte und eine zwischen der Schwungscheibe und der Anpressplatte angeordnete Kupplungsscheibe.
Das Drehmoment des Motors kann nun über zwei Wege auf die Ausgangswelle 12 übertragen werden. Der eine Weg führt über die Schwungscheibe, die direkt mit der Eingangswelle 11 drehfest verbunden ist, und den hydrodynamischen Kreislauf und der andere Weg führt über die Kupplung, wobei die Kupplungsscheibe und der Torsionsschwingungsdämpfer 28 drehfest mit der Ausgangswelle 12 verbunden sind.
Weiterhin ist das Pumpenrad 8 der Turbokupplung 5 mit der Eingangswelle 11 drehfest verbunden. Die Lagerung der Eingangswelle 11 erfolgt gegenüber dem Modulgehäuse 4 und gegenüber dem Turbinenrad 9, das seinerseits wieder gegenüber dem Modulgehäuse 4 gelagert ist. Die Eingangswelle 11 ist eine Hohlwelle durch die die Abtriebswelle 12 verläuft, es erfolgt aber keine Lagerung zwischen Eingangswelle 11 und Abtriebswelle 12. Zwischen den Bauteilen 11, 12 ist lediglich eine Dichtung 27 vorgesehen.
Optional kann die Abtriebswelle 12 über eine weitere nicht dargestellte Lagerstelle gegenüber dem Motorgehäuse gelagert werden.
Das Turbinenrad 9 ist mit der Bremsscheibe der Bremse 7 verbunden. Die Lagerung des Turbinenrades erfolgt über eine erste Lagerung mit dem Lager 14 gegenüber dem Modulgehäuse 4 und über eine zweite Lagerung mit zwei Lagern 15a, b gegenüber der Abtriebswelle 12.
Das Turbinenrad 9 der Turbokupplung 5 ist weiterhin über den Freilauf 13 mit der Abtriebswelle 12 verbunden. Der Freilauf ist derart eingebaut, dass bei geöffneter Überbrückungskupplung 6 der Antrieb der Abtriebswelle 12 über den Freilauf 13 erfolgt, sofern in der Turbokupplung ein Drehmoment übertragen wird.
Die Bremse 7 umfasst neben der Bremsscheibe ein erstes in einem Modulgehäuse 4 ortsfest verbundenes Scheibenelement und ein zweites im Modulgehäuse 4 drehfestes, jedoch pneumatisch in axialer Richtung verschiebbares Scheibenelement. Die Bremse 7 ist nasslaufend ausgeführt, könnte jedoch ebenfalls als trocken laufende Bremse ausgeführt sein.
Für den Anfahrvorgang wird die Überbrückungskupplung 6 mittels eines Aktuators geöffnet. Das vom Antriebsmotor erzeugte Drehmoment wird bei geöffneter Überbrückungskupplung 6 vom Antriebsmotor 2 über die Eingangswelle 11, die gefüllte Turbokupplung 5 und schließlich über den in Motordrehrichtung gesperrten Freilauf 13 auf die Abtriebswelle 12 übertragen.
Ist der Anfahrvorgang beendet, wird die Überbrückungskupplung 6 geschlossen.
Der Antriebsmotor ist dann über die Überbrückungskupplung 6 direkt mit der Abtriebswelle 12 verbunden und der Freilauf 13 befindet sich im Freilaufmodus.
Die Abtriebswelle 12 und die Getriebewelle 20 sind miteinander drehfest gekoppelt. Die Kopplung kann beispielsweise über eine Steckverbindung erfolgen. Um eine möglichst flexible Anpassung an unterschiedliche Getriebe zu erreichen kann die Abtriebswelle 12 zweiteilig ausgeführt sein, bestehend aus Wellenteil 17 und Nabe 18, die vorzugsweise miteinander vernietet sind.
Weiterhin kann zwischen Getriebewelle 20 und Abtriebswelle 12 ein Federelement 21 vorgesehen sein. Die Feder ist so ausgelegt, dass eine axiale Kraft auf die Abtriebswelle 12 wirkt, mittels der das Lager 15a oder 15b axial vorgespannt werden kann.
Der Nabenraum 23 ist mit einer Fettfüllung gefüllt, wobei zwischen Nabe 18 und Getriebewelle 20 eine Dichtung 22 angeordnet ist, um die Fettfüllung dauerhaft in der Nabe zu halten.
Bezugszeichenliste

1: Anfahr- und Retardermodul
2: Antriebsmotor
3: Getriebe
4: Modulgehäuse
5: Turbokupplung
6: Kupplung
7: Bremse
8: erstes Schaufelrad
9: zweites Schaufelrad
10: Arbeitsraum
11: Eingangswelle
12: Abtriebswelle
13: Freilauf
14: erste Lagerung
15 a, b: zweite Lagerung
16: Ausgangsseite
17: Wellenteil
18: Nabe
19: Innenverzahnung
20: Getriebewelle
21: Federelement
22: Dichtung
23: Nabenraum
24a: ölfreier Raum
24b: Ölraum
25: Lager
27: Dichtung
28: Torsionsschwingungsdämpfer
29: Kupplung
30/31: Flanschverbindung

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 10045337 A1 [0004]
DE 10317405 A1 [0005]

Claims

Antriebsstrang (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug oder ein Schienenfahrzeug, umfassend einen Antriebsmotor (2), ein Getriebe (3) und ein zwischen Antriebsmotor und Getriebe angeordnetes Anfahr- und Retardermodul (4), wobei die Verbindungen (30, 31) der Gehäuse von Antriebsmotor, Anfahr- und Retardermodul und Getriebe als Flanschverbindungen (30, 31) ausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Anfahr- und Retardermodul (4) eine Abtriebswelle (12) umfasst, wobei die Verbindung zwischen Abtriebswelle (12) und Getriebeeingangswelle (20) als lösbare Verbindung (29) ausgeführt ist,
Antriebsstrang (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lösbare Verbindung (29) als Steckverbindung ausgeführt ist.
Antriebsstrang (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbindung als Polygon-, Passfeder-, Konus- oder Zahnwellenverbindung ausgeführt ist.
Antriebsstrang (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (12) gestuft ausgeführt ist, sodass die Abtriebswelle (12) in das fertig montierte Anfahr- und Retardermodul (1) von der Ausgangsseite (16) her einschiebbar ist.
Antriebsstrang (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Abtriebswelle (12) und Getriebeeingangswelle (20) ein Federelement (21) angeordnet ist.
Antriebsstrang (1) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsraum (23) mit einer Fettfüllung gefüllt ist, wobei der Verbindungsraum (23) gegenüber der Umgebung mit einer Dichtung (22) abgedichtet ist.
Antriebsstrang (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (12) getriebeseitig in das Getriebegehäuse hineinragt, so dass die Steckverbindung (29) innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet ist.
Antriebsstrang (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (12) zweiteilig ausgeführt ist, bestehend aus Wellenteil (17) und Nabe (18).
Antriebsstrang (1) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung von Nabe (18) und Wellenteil (17) eine Nietverbindung, Schraubverbindung oder Schweißverbindung ist.