DE102019214001A1

DE102019214001A1 - Antriebsstrangeinheit und Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102019214001A1
Application number: DE102019214001.7A
Authority: DE
Inventors: Andre Willburger; Oliver Angele; Angelilka Ebert; Monika Rössner; Christian Staiger; Eberhard Biermann; Markus Herrmann; Tobias Miller; Florian Lanz
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-09-13
Filing date: 2019-09-13
Publication date: 2021-03-18
Also published as: US20210079997A1; US11486489B2

Abstract

Antriebsstrang-Einheit (HY, G) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Antriebsstrang-Einheit (HY, G) eine erste Welle (TW), eine zweite Welle (PW) und eine dritte Welle (AN) aufweist, welche gegenüber einem Gehäuse (GG) der Antriebsstrang-Einheit (HY, G) drehbar gelagert sind, wobei die erste Welle (TW) mittels eines ersten Lagers (L1) an einem Innendurchmesser der zweiten Welle (PW) drehbar gelagert ist, wobei die zweite Welle (PW) mittels eines zweiten Lagers (L2, L2x) an einem Innendurchmesser der dritten Welle (AN) drehbar gelagert ist, wobei eine Schmierölzufuhr zum ersten und zweiten Lager (L1, L2, L2x) durch eine in der ersten Welle (TW) angeordneten Bohrung (B1) erfolgt, wobei an einer Innenfläche der zweiten Welle (PW) ein Ölstauraum (S) mit einem erstem und einem zweiten Abfluss (S1, S2) ausgebildet ist, welche derart angeordnet sind, dass sich ausgehend vom ersten Abfluss (S1) ein erster Ölstrom (F1) zum ersten Lager (L1) und ausgehend vom zweiten Abfluss (S2) ein zweiter Ölstrom (F2) zum zweiten Lager (L2, L2x) hin ergibt, sowie Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Antriebsstrang-Einheit (HY, G).

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsstrangeinheit für ein Kraftfahrzeug, sowie einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Antriebsstrangeinheit.
Die Antriebsstrangeinheit kann beispielsweise durch ein Getriebe gebildet sein, welches zur Bildung von unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen zwischen einem Verbrennungsmotor und Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs eingerichtet ist. Alternativ dazu kann die Antriebsstrangeinheit als eigene Baueinheit ausgebildet sein, welche im Antriebsstrang zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe angeordnet ist. Eine solche Baueinheit wird auch als Hybridmodul bezeichnet.
Die noch unveröffentlichte Patentanmeldung DE 10 2018 205 471.1 beschreibt die Lagerung in einem Hybridmodul für ein Kraftfahrzeug. Dieses Hybridmodul umfasst eine Dämpfernabe, ein Gehäuse, eine elektrische Maschine, einen Drehmomentwandler mit einer Zentralnabe und eine Abtriebswelle. Die Zentralnabe ist über ein Lager an der Abtriebswelle abgestützt und über zwei weitere Lager an der Dämpfernabe abgestützt. Die Dämpfernabe selbst ist über ein zusätzliches Lager am Gehäuse abgestützt. Die Schmierölzufuhr zu den Lagern ist jedoch nicht offenbart.
In der DE 10 2013 219 326 A1 ist ein Getriebe mit einer Lamellenkupplung beschrieben, insbesondere ein Ölführungsanordnung mit zwei verschiedenen Ölströmen zu Wälzlagern und zur Lamellenkupplung des Getriebes. In einem der Ölströme ist ein Ölstauraum angeordnet. Durch den Ölstauraum wird dieser Ölstrom zwischen einer Ölzufuhr zu einem Ausgleichsraum der Lamellenkupplung und einer Ölzufuhr zu einem Torsionsschwingungsdämpfer aufgeteilt.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine geeignete Schmierölzufuhr zu Lagern einer Antriebsstrangeinheit bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung sowie aus den Figuren.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Antriebsstrang-Einheit für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welche eine erste Welle, eine zweite Welle und eine dritte Welle aufweist. Diese drei Wellen sind gegenüber einem Gehäuse der Antriebsstrang-Einheit drehbar gelagert. Die erste Welle ist zumindest mittels eines ersten Lagers an einem Innendurchmesser der zweiten Welle drehbar gelagert. Die zweite Welle ist zumindest mittels eines zweiten Lagers an einem Innendurchmesser der dritten Welle drehbar gelagert. Eine Schmierölzufuhr zum ersten und zweiten Lager erfolgt ausgehend von einer in der ersten Welle angeordneten Bohrung.
An einer Innenfläche der zweiten Welle ist ein Ölstauraum mit einem ersten Abfluss und einem zweiten Abfluss ausgebildet. Die beiden Abflüsse sind derart angeordnet, dass sich ausgehend vom ersten Abfluss ein erster Ölstrom in Richtung des ersten Lagers und ausgehend vom zweiten Abfluss ein zweiter Ölstrom in Richtung des zweiten Lagers ergibt. Derart kann eine zuverlässige Schmierölzufuhr sowohl zum ersten Lager als auch zum zweiten Lager auf einfache Art und Weise sichergestellt werden.
Vorzugsweise weist die Antriebsstrang-Einheit eine hydraulisch betätigbare Lamellenkupplung auf. Der erste Ölstrom ist neben der Schmierölzufuhr zum ersten Lager ferner zur Zufuhr von Öl zu einem Druckausgleichsraum der Lamellenkupplung vorgesehen. Dadurch kann eine separate Zufuhrleitung zum Druckausgleichsraum entfallen. Die Lamellenkupplung ist vorzugsweise zur Bereitstellung einer schaltbaren Verbindung zwischen der dritten Welle und der zweiten Welle vorgesehen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist an einem axialen Ende der ersten Welle ein Fortsatz angeordnet. Dieser Fortsatz ist derart ausgebildet, dass aus der in der ersten Welle angeordneten Bohrung austretendes Schmieröl entlang einer Innenfläche des Fortsatzes zum Ölstauraum geführt wird. Durch eine solche Lösung kann eine zuverlässige Befüllung des Ölstauraums auch bei beengten Platzverhältnissen zwischen der ersten und zweiten Welle gewährleistet werden. Ein axiales Ende des Fortsatzes ist vorzugsweise axial zwischen dem ersten und zweiten Abfluss des Ölstauraums angeordnet.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung ist das erste Lager an einem Außenumfang des Fortsatzes angeordnet. Dadurch kann ein Durchmesser des ersten Lagers verkleinert werden, sodass die Umfangsgeschwindigkeit des ersten Lagers reduziert wird.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung ist an einem axialen Ende der zweiten Welle ein Abdeckelement mit zumindest einer Durchtrittsöffnung vorgesehen. Ein Volumenstrom des zweiten Ölstroms kann abhängig vom Öffnungsquerschnitt der zumindest einen Durchtrittsöffnung des Abdeckelements begrenzt werden.
Vorzugsweise weist die Antriebsstrang-Einheit einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einem Pumpenrad und einem Turbinenrad auf. Die erste Welle ist dabei mit dem Turbinenrad, und die zweite Welle mit dem Pumpenrad verbunden.
Die Antriebsstrang-Einheit kann Bestandteil eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend detailliert beschrieben. Es zeigen:

1 und 2 je schematisch einen Antriebstrang eines Kraftfahrzeugs, sowie
3 bis 6 je einen Ausschnitt einer Schnittansicht der Antriebsstrang-Einheit des Antriebsstrangs gemäß unterschiedlichen Ausführungen.

1 zeigt schematisch einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug. Der Antriebsstrang weist einen Verbrennungsmotor VM auf, dessen Ausgang mit einer Anschlusswelle AN eines Getriebes G verbunden ist. Das Getriebe G bildet eine Antriebsstrang-Einheit des Antriebstrangs, und weist eine elektrische Maschine EM mit einem drehfesten Stator ST und einem drehbaren Rotor RO sowie mit einem Drehmomentwandler TC auf. Der Drehmomentwandler TC weist ein Pumpenrad PR und ein Turbinenrad TR auf, welche in bekannter Weise hydrodynamisch zusammenwirken. Der Drehmomentwandler TC weist vorzugsweise auch ein Leitrad sowie eine Überbrückungskupplung auf, welche in 1 jedoch nicht dargestellt sind. Der Rotor RO ist über eine Welle PW mit einem Gehäuse TCG eines Drehmomentwandlers TC verbunden. Das Pumpenrad PR ist mit dem Gehäuse TCG verbunden. Die Welle PW ist über eine Kupplung K0 mit der Anschlusswelle AN verbindbar. Die Kupplung K0 ist als hydraulisch betätigte Lamellenkupplung ausgebildet. Abtriebsseitig ist der Drehmomentwandler TC mit einer Eingangswelle TW eines Getrieberadsatzes RS verbunden. Eine Abtriebswelle GW2 des Getrieberadsatzes RS ist über ein Differentialgetriebe AG mit Antriebsrädern DW des Kraftfahrzeugs verbunden.
2 zeigt schematisch einen Antriebsstrang, bei dem im Getriebe G keine elektrische Maschine enthalten ist. Stattdessen ist zwischen Verbrennungsmotor VM und Getriebe G2 ein Hybridmodul HY vorgesehen. In dieser Ausgestaltung umfasst das Hybridmodul HY die elektrische Maschine EM, sodass das Hybridmodul HY eine eigene Antriebsstrang-Einheit des Antriebsstrangs bildet. Im in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Drehmomentwandler TC ebenfalls Bestandteil des Hybridmoduls HY. Der Drehmomentwandler TC könnte alternativ dazu ein Bestandteil des Getriebes G sein.
In den nachfolgend beschriebenen 3 bis 6 werden verschiedene Ausführungsbeispiele einer Antriebsstrang-Einheit beschrieben. Dabei kann es sich um ein Getriebe G nach dem Vorbild gemäß 1 oder um ein Hybridmodul HY nach dem Vorbild gemäß 2 handeln. In 3 bis 6 sind Abschnitte der Anschlusswelle AN, der Welle PW und der Eingangswelle TW sowie deren Lagerung dargestellt. In der entsprechenden Beschreibung dieser Figuren wird die Eingangswelle TW als erste Welle, die Welle PW als zweite Welle und die Anschlusswelle AN als dritte Welle bezeichnet.
3 zeigt einen Ausschnitt einer Schnittansicht der Antriebsstrang-Einheit HY, G gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die erste Welle TW ist mittels eines ersten Lagers L1 an einem Innendurchmesser der zweiten Welle PW drehbar gelagert. Das erste Lager L1 ist als Nadellager ausgeführt. Die zweite Welle PW ist mittels eines zweiten Lagers L2 an einem Innendurchmesser der dritten Welle AN drehbar gelagert. Das zweite Lager L2 ist ebenfalls als Nadellager ausgeführt. Zusätzlich ist die zweite Welle PW über ein zusätzliches Lager L2x an der dritten Welle AN gelagert, wobei das zusätzliche Lager L2x als einreihiges Kugellager ausgeführt ist. Die dritte Welle AN ist über ein Lager L3 drehbar an einem Gehäuse GG drehbar gelagert. Das Lager L3 ist als einreihiges Kugellager ausgebildet. Das Gehäuse GG kann mehrteilig ausgestaltet sein, wobei der in 3 dargestellte Abschnitt des Gehäuses GG ein Lagerschild des Gehäuses GG ist. Zwischen dem Gehäuse GG und der dritten Welle AN ist ferner ein Wellendichtring DR angeordnet.
In der ersten Welle TW ist eine axial verlaufende Bohrung B1 angeordnet, um Schmieröl zum ersten Lager L1 und zum zweiten Lager L2 zuzuführen. Am axialen Ende der ersten Welle TW ist ein hülsenförmiger Fortsatz TW1 befestigt. Das aus der Bohrung B1 austretende Schmieröl sammelt sich aufgrund der Drehzahl der ersten Welle TW an einer Innenfläche des Fortsatzes TW1. Am axialen Ende des Fortsatzes TW1 tritt das Öl aufgrund der Drehzahl der ersten Welle TW radial nach außen aus, und trifft auf eine Innenfläche der zweiten Welle PW. Dieser Bereich der Innenfläche der zweiten Welle PW bildet einen Ölstauraum S. Aufgrund der Drehzahl der zweiten Welle PW sammelt sich das Öl in dem Ölstauraum S. Der Ölstauraum S weist zwei Abflüsse auf, welche als S1 und S2 bezeichnet sind. Ist der Ölstauraum S ausreichend mit Öl befüllt, so tritt Öl über eine Kante am ersten Abfluss S1 in Richtung des ersten Lagers L1 hin aus dem Ölstauraum S aus. Der entsprechende Ölstrom ist als F1 bezeichnet. Nach Durchströmung des ersten Lagers L1 führt der erste Ölstrom F1 durch eine radiale Bohrung in der zweiten Welle PW zu einem Druckausgleichsraum K0B der Lamellenkupplung K0.
Der zweite Abfluss S2 aus dem Ölstauraum S ist am axialen Ende der zweiten Welle PW angeordnet. An diesem axialen Ende der zweiten Welle PW ist ein Abdeckelement PW1 angeordnet. Im Abdeckelement PW1 ist zumindest eine Durchtrittsöffnung PW1A vorgesehen, vorzugsweise mehrere am Umfang verteilte Durchtrittsöffnungen PW1A. Ist der Ölstauraum S ausreichend mit Öl befüllt, so tritt Öl über eine Kante an der zumindest einen Durchtrittsöffnung PW1A am zweiten Abfluss S2 in Richtung des zweiten Lagers L2 hin aus dem Ölstauraum S aus. Der entsprechende Ölstrom ist als F2 bezeichnet. Nach Durchströmung des zweiten Lagers L2 führt der zweite Ölstrom F2 zum zusätzlichen Lager L2x, sodass auch das Lager L2x geschmiert wird.
4 zeigt einen Ausschnitt einer Schnittansicht der Antriebsstrang-Einheit HY, G gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, welches im Wesentlichen dem in 3 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel entspricht. Als einziger Unterschied zwischen dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist die Innenfläche an der zweiten Welle PW im Bereich des Ölstauraums S nun schräg ausgeführt, sodass eine gesonderte Bearbeitung der Kante am ersten Abfluss S1 entfällt. Ansonsten wird auf die Ausführungen zu 3 verwiesen.
5 zeigt einen Ausschnitt einer Schnittansicht der Antriebsstrang-Einheit HY, G gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, welches im Wesentlichen dem in 3 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel entspricht. Einziger Unterschied zwischen dem ersten und dritten Ausführungsbeispiel ist die Ausgestaltung des Fortsatzes TW1, welcher gemäß 5 als in die Bohrung B1 eingestecktes Rohr ausgebildet ist. Ansonsten wird auf die Ausführungen zu 3 verwiesen.
6 zeigt einen Ausschnitt einer Schnittansicht der Antriebsstrang-Einheit HY, G gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, welches im Wesentlichen dem in 3 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel entspricht. Darin ist die erste Welle TW zweiteilig ausgeführt, sodass der Fortsatz TW1 einen strukturellen Teil der ersten Welle TW bildet. Das erste Lager L1 ist dabei an einem Außenumfang des Fortsatzes TW1 angeordnet. Durch eine solche Ausgestaltung kann ein Durchmesser des ersten Lagers L1 gegenüber den vorherigen Ausführungsbeispielen verkleinert werden.
Bezugszeichenliste

VM: Verbrennungsmotor
HY: Hybridmodul
G, G2: Getriebe
AG: Differentialgetriebe
DW: Antriebsrad
EM: Elektrische Maschine
ST: Stator
RO: Rotor
GG: Gehäuse
TC: Drehmomentwandler
PR: Pumpenrad
TR: Turbinenrad
TCG: Drehmomentwandlergehäuse
K0: Lamellenkupplung
K0B: Druckausgleichsraum
RS: Getrieberadsatz
TW: Eingangswelle; erste Welle
TW1: Fortsatz
B1: Bohrung
GW2: Abtriebswelle
PW: Welle; zweite Welle
AN: Anschlusswelle; dritte Welle
L1: Erstes Lager
L2: Zweites Lager
L2x: Zusätzliches Lager
L3: Lager
DR: Wellendichtring
S: Ölstauraum
S1: Erster Abfluss
S2: Zweites Abfluss
F1: Erster Ölstrom
F2: Zweiter Ölstrom
PW1: Abdeckelement
PW1A: Durchtrittsöffnung

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 102018205471 [0003]
DE 102013219326 A1 [0004]

Claims

Antriebsstrang-Einheit (HY, G) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Antriebsstrang-Einheit (HY, G) eine erste Welle (TW), eine zweite Welle (PW) und eine dritte Welle (AN) aufweist, welche gegenüber einem Gehäuse (GG) der Antriebsstrang-Einheit (HY, G) drehbar gelagert sind, - wobei die erste Welle (TW) zumindest mittels eines ersten Lagers (L1) an einem Innendurchmesser der zweiten Welle (PW) drehbar gelagert ist, - wobei die zweite Welle (PW) zumindest mittels eines zweiten Lagers (L2, L2x) an einem Innendurchmesser der dritten Welle (AN) drehbar gelagert ist, - wobei eine Schmierölzufuhr zum ersten und zweiten Lager (L1, L2, L2x) durch eine in der ersten Welle (TW) angeordneten Bohrung (B1) erfolgt, - wobei an einer Innenfläche der zweiten Welle (PW) ein Ölstauraum (S) mit einem erstem Abfluss (S1) und einem zweiten Abfluss (S2) ausgebildet ist, welche derart angeordnet sind, dass sich ausgehend vom ersten Abfluss (S1) ein erster Ölstrom (F1) zum ersten Lager (L1) und ausgehend vom zweiten Abfluss (S2) ein zweiter Ölstrom (F2) zum zweiten Lager (L2, L2x) hin ergibt.
Antriebsstrang-Einheit (HY, G) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsstrang-Einheit (HY, G) ferner eine hydraulisch betätigbare Lamellenkupplung (K0) aufweist, wobei der erste Ölstrom (F1) ferner zur Zufuhr von Öl zu einem Druckausgleichsraum (KOB) der Lamellenkupplung (K0) vorgesehen ist.
Antriebsstrang-Einheit (HY, G) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an einem axialen Ende der ersten Welle (TW) ein Fortsatz (TW1) angeordnet ist, welcher derart ausgebildet ist, dass aus der Bohrung (B1) austretendes Schmieröl entlang einer Innenfläche des Fortsatzes (TW1) zum Ölstauraum (S) geführt wird.
Antriebsstrang-Einheit (HY, G) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein axiales Ende des Fortsatzes (TW1) in axialer Richtung zwischen dem ersten Abfluss (S1) und dem zweiten Abfluss (S2) des Ölstauraums (S) angeordnet ist.
Antriebsstrang-Einheit (HY, G) nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lager (L1) an einem Außenumfang des Fortsatzes (TW1) angeordnet ist.
Antriebsstrang-Einheit (HY, G) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an einem axialen Ende der zweiten Welle (PW) ein Abdeckelement (PW1) mit zumindest einer Durchtrittsöffnung (PW1A) angeordnet ist, wobei die Durchtrittsöffnung (PW1) zur Begrenzung eines Volumenstroms des zweiten Ölstroms (F2) eingerichtet ist.
Antriebsstrang-Einheit (HY, G) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsstrang-Einheit (HY, G) einen hydrodynamischen Drehmomentwandler (TC) mit einem Pumpenrad (PR) und einem Turbinenrad (TR) aufweist, wobei die erste Welle (TW) mit dem Turbinenrad (TR) verbunden ist und wobei die zweite Welle (PW) mit dem Pumpenrad (PR) verbunden ist.
Antriebsstrang-Einheit (HY, G) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Lamellenkupplung (K0) eine schaltbare Verbindung zwischen der dritten Welle (AN) und der zweiten Welle (PW) herstellbar ist.
Antriebsstrang-Einheit (HY, G) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsstrang-Einheit durch ein Getriebe (G) oder durch ein zwischen einem Verbrennungsmotor (VM) und einem Getriebe angeordnetes Hybridmodul (HY) gebildet ist.
Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch eine Antriebsstrang-Einheit (HY, G) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.