DE102021104064A1

DE102021104064A1 - Fahrzeugachse für ein zweispuriges Fahrzeug

Info

Publication number: DE102021104064A1
Application number: DE102021104064.7A
Authority: DE
Inventors: Stefanie Seide; Ivo Greiter
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2021-02-22
Filing date: 2021-02-22
Publication date: 2022-08-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugachse für ein zweispuriges Fahrzeug, mit einer zu einem Fahrzeugrad führenden Achswelle (3), wobei die Achswelle (3) aufgeteilt ist in einen radseitigen Wellenabschnitt (6) und in einen achsseitigen Wellenabschnitt (8), die über eine Trennkupplung (10) miteinander koppelbar oder voneinander entkoppelbar sind. Erfindungsgemäß ist in einem der Wellenabschnitte (6, 8), insbesondere im achsseitigen Wellenabschnitt (8), ein Schmiermittelkanal (63) ausgebildet. Der Schmiermittelkanal (63) mündet an einer Stirnseite des Wellenabschnitts (6; 8) in einen Kupplungsraum (24) der Trennkupplung (10) ein, so dass insbesondere eine Innenbeölung der Trennkupplung (10) durchführbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugachse für ein zweispuriges Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Schmiermittelversorgungssystem für eine solche Fahrzeugachse gemäß Anspruch 14.
Beispielhaft kann die Vorderachse eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs mit einer Elektromaschine betrieben werden. Die Elektromaschine kann über eine einfache oder doppelte Stirnradstufe auf die Eingangsseite eines Achsdifferenzials abtreiben. Von dessen Ausgangsseiten führen in der Fahrzeugquerrichtung jeweils Achswellen zu den Fahrzeugrädern der Vorderachse. Je nach Fahrbetrieb des Fahrzeugs kann die Elektromaschine der Vorderachse nicht bestromt sein, so dass das Fahrzeug nur mit der Hinterachse angetrieben wird (Einachsbetrieb). Hierdurch wird der Gesamt-Wirkungsgrad erhöht und die Fahrzeug-Reichweite vergrößert.
Um in der deaktivierten Vorderachse Schleppverluste zu vermeiden, ist in einem gattungsgemäßen Stand der Technik eine der beiden Achswellen aufgeteilt in einen radseitigen Wellenabschnitt und in einen achsseitigen Wellenabschnitt. Die beiden Wellenabschnitte sind über eine Trennkupplung miteinander koppelbar oder voneinander entkoppelbar. Bei nicht aktivierter Elektromaschine ist die Trennkupplung geöffnet.
Die Trennkupplung kann beispielhaft als eine Klauenkupplung realisiert sein, die mittels eines Aktuators betätigbar ist. Die Kupplungskomponenten müssen im Gehäuse des Achsantriebes entsprechend gelagert sein. Für eine einwandfreie Funktion ist eine Beölung der Kupplungskomponenten inklusive der Drehlagerstellen zu gewährleisten. Die Beölung erfolgt im Stand der Technik üblicherweise von außen beispielhaft in Form von Tauchschmierung in Verbindung mit Leitelementen, etwa Leitschalen, Ölkanälen oder speziellen Führungsgeometrien im Gehäuse. Alternativ dazu kann auch eine Einspritzschmierung mittels einer Düse erfolgen.
Im Stand der Technik wird bei einer Tauch- oder Einspritzschmierung das Schmiermittel von außen zugeführt, so dass bei der Beölung stets gegen die Fliehkraft gearbeitet wird. Innenliegende Lager können daher nur bedingt beölt werden, sofern sich die umgebenden Bauteile drehen.
Aus der DE 693 21 195 T2 ist ein Ölschmiersystem für Zwischenachsgetriebe bekannt. Aus der CN 210034364 U und aus der DE 27 33 294 A1 sind weitere Ölschmiersysteme für Zwischenachsgetriebe von Fahrzeugen bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Fahrzeugachse für ein zweispuriges Fahrzeug bereitzustellen, bei dem im Vergleich zum Stand der Technik in konstruktiv einfacher Weise eine wirksame Schmierung ermöglicht ist.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 oder 14 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Die Erfindung geht von einer Fahrzeugachse aus, bei der eine zu einem Fahrzeugrad führende Achswelle aufgeteilt ist in einen radseitigen Wellenabschnitt und in einen achsseitigen Wellenabschnitt. Die beiden Wellenabschnitte sind über eine Trennkupplung miteinander koppelbar oder voneinander entkoppelbar. Die beiden Wellenabschnitte der Achswelle sind zudem in der Axialrichtung über einen Kupplungsraum voneinander beabstandet. Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ist in einem der Wellenabschnitte, insbesondere im achsseitigen Wellenabschnitt, ein Schmiermittelkanal ausgebildet. Der Schmiermittelkanal mündet an einer Stirnseite des Wellenabschnitts in den Kupplungsraum, so dass eine Innenbeölung der Trennkupplung durchführbar ist.
Der Kern der Erfindung besteht also in einem Schmiermitteleintritt in den Kupplungsraum von radial innen und damit einer Nutzung der Fliehkraft zur Verteilung nach radial außen, wodurch eine einwandfreie Beölung sämtlicher Kupplungskomponenten der Trennkupplung sichergestellt werden kann. Erfindungsgemäß tritt das Öl (nachfolgend allgemein als Schmiermittel bezeichnet) radial innen in den Kupplungsraum ein und wird dort über die Fliehkraft nach außen getragen und dort an gezielter Stelle durch Gehäuseöffnungen wieder ausgeleitet und in den Schmiermittelkreislauf rückgeführt.
In einer technischen Umsetzung kann bei Getrieben mit Einspritzschmierung der vorhandene Schmiermitteldruck im Schmiermittelkreislauf genutzt werden und mittels einer Dreheinführung das Schmiermittel in eine Anschlusswelle der Trennkupplung gebracht werden. Die Dreheinführung kann wie folgt realisiert werden: Demnach kann über einen entsprechenden Gehäuseeinsatz, der eine Verbindung zu einem Schmiermitteldruckraum herstellt und über Dichtringe auf dem Wellenabschnitt die Dreheinführung erfolgen. Der Wellenabschnitt der Achswelle kann in diesem Gehäuseeinsatz laufen. Das Schmiermittel kann über Querbohrungen in den Schmiermittelkanal des Wellenabschnittes eintreten und von dort bis zu dem Kupplungsraum gelangen. Dort wird das Schmiermittel fliehkraftbedingt von radial innen nach radial außen verdrängt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf den obigen Gehäuseeinsatz beschränkt. Vielmehr kann die Schmiermittelzufuhr auch über das Gehäuse selbst erfolgen, welches über Ölkanäle von der Ölpumpe versorgt wird.
Nachfolgend sind Aspekte der Erfindung im Einzelnen nochmals hervorgehoben.
Die Trennkupplung ist bevorzugt in einem Schmiermittelversorgungssystem eingebunden, bei dem in dem Wellenabschnitt der Achswelle ein Schmiermittelkanal ausgebildet ist. So kann bevorzugt das Schmiermittelversorgungssystem mit Einspritzschmierung arbeiten. In diesem Fall wird das Schmiermittel mit einem entsprechenden Überdruck durch den Schmiermittelkanal des Wellenabschnitts bis in den Kupplungsraum der Trennkupplung geführt. Die Schmiermittelversorgung erfolgt über eine Ölpumpe. Diese kann kontinuierlich oder getaktet angesteuert werden.
Im Hinblick auf eine einwandfreie Schmiermittel-Zuführung in den Schmiermittelkanal des Wellenabschnitts ist die folgende Weiterbildung von Vorteil: So kann das Schmiermittelversorgungssystem einen ringförmigen Schmiermitteldruckraum aufweisen. Dieser kann an einer Schmiermittelzulaufstelle den Wellenabschnitt umfangsseitig umziehen. Der Wellenabschnitt kann zumindest einen Querkanal aufweisen, der den radial äußeren Schmiermitteldruckraum strömungstechnisch mit dem Schmiermittelkanal im Wellenabschnitt verbindet. In diesem Fall kann im Schmierbetrieb das mit Überdruck beaufschlagte Schmiermittel vom Schmiermitteldruckraum über den Querkanal in den Schmiermittelkanal einströmen.
In einer technischen Realisierung kann der Wellenabschnitt durch eine Wellen-Durchführungsöffnung eines Getriebegehäuses geführt sein (zum Beispiel durch ein Differenzialgehäuse eines Achsdifferenzials). Die Wellen-Durchführungsöffnung kann über zwei axial beabstandete Ringdichtungen schmiermitteldicht abgedichtet sein. Diese können in Radialrichtung zwischen der Wellen-Durchführungsöffnung und der Achswelle (Wellenabschnitt) abgestützt sein.
Es ist hervorzuheben, dass die Schmiermittelzufuhr sowohl über den achsseitigen Wellenabschnitt als auch über den radseitigen Wellenabschnitt erfolgen kann. Bei einer Schmiermittelzufuhr über den radseitigen Wellenabschnitt müsste über einen geeigneten Einsatz im differentialseitigen Ende des Wellenabschnittes das Schmiermittel für Trennkupplung und in Richtung Differential aufgeteilt werden.
In einer konstruktiv besonders einfachen Ausführungsvariante kann der Ringspalt zwischen den axial benachbarten Ringdichtungen den erfindungsgemäßen Schmiermitteldruckraum bilden. Der Schmiermitteldruckraum ist über einen Schmiermittelzulauf von dem Schmiermittelversorgungssystem mit Schmiermittel versorgbar.
In einer technischen Realisierung der Trennkupplung kann der radseitige Wellenabschnitt aus einer, in der Fahrzeugrichtung fahrzeuginneren Zwischenwelle und aus einer zum Fahrzeugrad führenden Gelenkwelle aufgebaut sein. Die Zwischenwelle kann über eine Steckverzahnung an der Gelenkwelle angebunden sein. Bei der Steckverzahnung kann bevorzugt eine Zwischenwellen-Innenverzahnung in Steckverbindung mit einer Gelenkwellen-Außenverzahnung gebracht sein. Alternativ zu einer solchen Steckverbindung ist auch jegliche andere drehmomentübertragende Wellen-Anbindung geeignet, etwa eine Flanschverbindung mit einem Schraubflansch an der Zwischenwelle für geschraubte Gelenkwellen. In diesem Fall ist die Gelenkwelle auf der anderen Seite auch geschraubt.
Der achsseitige Wellenabschnitt kann an seinem, von der Trennkupplung abgewandten Wellenende an einem Achsdifferential angebunden sein. In diesem Fall kann das Wellenende des achsseitigen Wellenabschnitts in ein Ausgleichsgehäuse des Achsdifferentials einragen. Die Erfindung ist nicht auf einen bestimmten Differential-Typ beschränkt. Beispielhaft kann die Erfindung auf ein Kegelraddifferential oder auf ein Stirnraddifferential, etwa einem Planetendifferential, angewendet werden.
In einer Ausführungsvariante kann der achsseitige Wellenabschnitt eine Halbhohlwelle sein, bei der Schmiermittelkanal in Richtung auf das Achsdifferential geschlossen ist und ausschließlich eine Innenbeölung der Trennkupplung erfolgt. Alternativ dazu kann der achsseitige Wellenabschnitt als eine Hohlwelle ausgebildet sein, bei der der Schmiermittelkanal zusätzlich auch in Richtung auf das Achsdifferential offen ist. In diesem Fall mündet der Schmiermittelkanal somit nicht nur in den Kupplungsraum, sondern auch in das Gehäuseinnere des Ausgleichsgehäuses ein, so dass zusätzlich auch eine Innenbeölung des Achsdifferentials erfolgt.
Um eine einwandfreie Schmierung sowohl des Achsdifferentials als auch der Trennkupplung zu gewährleisten, ist es bevorzugt, wenn die, dem Achsdifferential zugewandte Schmiermittelkanalöffnung und die dem Kupplungsraum zugewandte Schmiermittelkanalöffnung zueinander in Axialflucht sind. Zudem können gegebenenfalls die beiden Schmiermittelkanalöffnungen im Wesentlichen gleiche Strömungsquerschnitte aufweisen, wodurch eine ausgeglichene Schmiermittelzufuhr sowohl zum Achsdifferential als auch zur Trennkupplung gewährleistet ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf gleiche Strömungsquerschnitte beschränkt. Alternativ dazu kann die Volumenstromaufteilung zwischen Differential und Abkopplung auch zielgerichtet über verschiedene Blendendurchmesser beeinflusst werden.
Die Trennkupplung kann in einem Kupplungsgehäuse angeordnet sein. Im Schmierbetrieb kann das von den Kupplungskomponenten der Trennkupplung abfließende Schmiermittel sich in einem Schmiermittelsumpf des Kupplungsgehäuses sammeln. Der Schmiermittelsumpf des Kupplungsgehäuses ist derart ausgelegt, dass eine Tauchschmierung erfolgen kann, bei der die im Betrieb mitdrehenden Kupplungskomponenten in den Schmiermittelsumpf eintauchen können.
Das Schmiermittelversorgungssystem kann einen Hydraulikkreislauf aufweisen, mit dem die Innenbeölung der Trennkupplung (und gegebenenfalls zusätzlich des Achsdifferenzials) realisierbar ist. In dem Hydraulikkreislauf kann ein Schmiermitteltank über eine Saugleitung mit einer Druckpumpe verbunden sein. Mittels der Druckpumpe kann das Schmiermittel in einer Versorgungsleitung bis zur Trennkupplung geführt sein, um dort eine Einspritzschmierung zu bewerkstelligen. Das von der Trennkupplung (und gegebenenfalls vom Achsdifferential) abfließende Schmiermittel wird in einem Schmiermittelsumpf gesammelt und von dort mittels einer Rückführpumpe in einer Rückführleitung zurück in den Schmiermitteltank geleitet.
Nachfolgend sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
Es zeigen:

1 in einem Blockschaltdiagramm eine elektrisch angetriebene Fahrzeugachse eines zweispurigen Fahrzeugs mit zugeordnetem Schm ierm ittelversorgungssystem;
2 in einer Teilschnittdarstellung die Fahrzeugachse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; und
3 in einer Ansicht entsprechend der 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In der 1 ist beispielhaft eine elektrisch angetriebene Vorderachse VA eines zweispurigen Fahrzeugs angedeutet. Die Vorderachse VA weist eine Elektromaschine 1 auf, die im Quereinbau achsparallel zu den, zu den Fahrzeugrädern geführten Achswellen 3, 4 angeordnet ist. Die Rotorwelle 5 der Elektromaschine 1 ist über eine Getriebeanordnung 7 in trieblicher Verbindung mit den beiden Achswellen 3, 4. In der 1 weist die Getriebeanordnung 7 eine doppelte Stirnradstufe auf, die in trieblicher Verbindung mit einem eingangsseitigen Zahnrad 21 eines Achsdifferentials 23 ist. Das Achsdifferential 23 treibt beidseitig auf die zu den Fahrzeugrädern geführten Achswellen 3, 4 ab. Die linke Achswelle 3 ist in einen radseitigen Wellenabschnitt 6 und in einen achsseitigen Wellenabschnitt 8 aufgeteilt. Die beiden Wellenabschnitte 6, 8 der Achswelle 3 sind über eine Trennkupplung 10 miteinander koppelbar oder voneinander entkoppelbar.
In der 1 ist der elektrisch angetriebenen Vorderachse VA ein Schmiermittelversorgungssystem zugeordnet, dessen Aufbau nachfolgend beschrieben ist. Demzufolge weist das Schmiermittelversorgungssystem einen Rotor-Hydraulikkreis R, einen Getriebe-Hydraulikkreis G und einen Trennkupplungs-Hydraulikkreis T auf. In dem Getriebe-Hydraulikkreis G ist ein Schmiermitteltank 25 über eine Saugleitung 27 mit einer Druckpumpe 29 verbunden. Mittels der Druckpumpe 29 kann in einer Getriebe-Trockensumpfschmierung das vom Schmiermitteltank 25 kommende Schmiermittel 31 in einer Getriebe-Versorgungsleitung 32 zu den Zahneingriffsstellen Z1, Z2 der Getriebeanordnung 7 geführt werden. Von den Zahneingriffsstellen Z1, Z2 tropft das Schmiermittel 31 ab und sammelt sich in einem Schmiermittelsumpf 33. Von dort wird das Schmiermittel 31 mit Hilfe einer Rückführpumpe 35 in einer Rückführleitung 37 zurück in den Schmiermitteltank 25 geführt.
Der Rotor-Hydraulikkreis R ist speziell für eine Rotorinnenkühlung der Elektromaschine 1 ausgelegt. Der Rotor-Hydraulikkreis R weist eine Druckpumpe 34 auf, deren Saugseite über eine Teilleitung an der Saugleitung 27 angeschlossen ist. Mittels der Druckpumpe 34 wird das vom Schmiermitteltank 25 kommende Schmiermittel 31 in einer Rotor-Versorgungsleitung 36 bis zur Rotorwelle 5 geführt. Das von der Rotorwelle 5 abfließende Schmiermittel 31 sammelt sich im Schmiermittelsumpf 33.
Es ist hervorzuheben, dass der Rotor-Hydraulikkreis R und der Getriebe-Hydraulikkreis G nicht Bestandteil der Erfindung ist. Vielmehr kommt die Erfindung prinzipiell für alle Antriebe infrage, welche schon eine Ölpumpe haben, etwa für eine Einspritzschmierung der Verzahnung, oder bei Vorhandensein einer Rotorinnenkühlung. Die Erfindung kann also auch für konventionelle Getriebe mit Einspritzschmierung Anwendung finden.
Zusätzlich ist in dem Ausführungsbeispiel der 1 der Trennkupplungs-Hydraulikkreis T vorgesehen. Der Trennkupplungs-Hydraulikkreis T weist eine Trennkupplungs-Versorgungsleitung 40 auf, die von der Rotor-Versorgungsleitung 36 abzweigt und bis zu einer Schmiermittelzulaufstelle 43 geführt ist. In der Trennkupplungs-Versorgungsleitung 40 kann eine nicht gezeigte Blende angeordnet sein. Im ersten Ausführungsbeispiel (2) ist der Trennkupplungs-Hydraulikkreis T so ausgelegt, dass nicht nur eine Innenbeölung der Trennkupplung 10, sondern auch eine Innenbeölung des Achsdifferentials 23 stattfindet.
Nachfolgend ist der Getriebeaufbau der in der 2 gezeigten Vorderachse VA beschrieben: Demnach weist das Achsdifferential 23 ein Ausgleichsgehäuse 45 auf, in dessen Gehäuseinneren 47 zwei einander koaxial mit Abstand gegenüberliegende Ausgleichskegelräder 49 drehgelagert sind. Die beiden Ausgleichskegelräder 49 sind auf einem Achsdifferentialbolzen drehgelagert, der drehfest mit dem Ausgleichsgehäuse 45 verbunden ist. Zudem sind im Gehäuseinneren 47 des Ausgleichsgehäuses 45 zwei einander koaxial mit Abstand gegenüberliegende Achskegelräder 51 drehgelagert. Diese sind rechtwinklig zu den Ausgleichskegelrädern 49 angeordnet. Jedes Achskegelrad 51 ist jeweils mit den beiden Ausgleichskegelrädern 49 in Zahneingriff. Wie aus der 2 hervorgeht, sitzt das linke Achskegelrad 51 auf dem achsseitigen Wellenabschnitt 8 der linken Achswelle 3, während das rechte Achskegelrad auf der rechten Achswelle 4 sitzt. Der Wellenabschnitt 8 sowie die Achswelle 4 ragen jeweils mit ihren Stirnseiten 55 in das Gehäuseinnere 47 ein. Zudem ist der Wellenabschnitt 8 der linken Achswelle 3 an einem Nabenabschnitt 56 des Ausgleichsgehäuses 45 nach gehäuseaußen in Richtung auf die Trennkupplung 10 geführt.
Wie aus der 2 weiter hervorgeht, ist der radseitige Wellenabschnitt 6 der linken Achswelle 3 aus einer in der Fahrzeugquerrichtung y fahrzeuginneren Zwischenwelle 11 und einer zum Fahrzeugrad führenden Gelenkwelle 12 aufgebaut. Die Zwischenwelle 11 ist über eine Steckverzahnung 13 an der Gelenkwelle 12 angebunden. In der Steckverzahnung 13 ist eine Zwischenwellen-Innenverzahnung in Steckverbindung mit einer Gelenkwellen-Außenverzahnung.
In der 2 ist der achsseitige Wellenabschnitt 8 in der Axialrichtung betrachtet über einen Kupplungsraum 24 der Trennkupplung 10 von der Zwischenwelle 11 beabstandet. Die Trennkupplung 10 ist in der 2 als eine Klauenkupplung realisiert, die achsseitige Schaltklauen 14 und radseitige Schaltklauen 15 aufweist, die bei geschlossener Trennkupplung miteinander in Formschlussverbindung sind. Die radseitigen Schaltklauen 15 sind in der 2 Bestandteil einer Schiebemuffe 16, die auf einer Steckverzahnung der Zwischenwelle 11 drehfest, jedoch axial verschiebbar angeordnet ist. Die achsseitigen Schaltklauen 14 sind auf einem Trägerring ausgebildet, der über eine Steckverzahnung auf dem achsseitigen Wellenabschnitt 8 drehfest, jedoch axial verschiebbar gelagert ist. Der Trägerring ist auf seiner, den radseitigen Klauen 15 gegenüberliegenden Seite mittels einer Überlastfeder 17 gegen den achsseitigen Wellenabschnitt 8 abgestützt.
Die auf der Zwischenwelle 11 axial verschiebbar angeordnete Schiebemuffe 16 ist in der 2 über einen Aktuator 19 betätigbar, der zum Beispiel als Elektromotor realisiert ist. Der Aktuator 19 ist über eine bevorzugt selbsthemmende Getriebestufe in trieblicher Verbindung mit einer Aktuatorhülse 20. Diese ist auf einem zylindrischen Schiebemuffen-Außenumfang angeordnet. Zur Drehentkopplung von der, im Betrieb drehenden Schiebemuffe 16 ist die Aktuatorhülse 20 über zwei Wälzlager 22 auf dem zylindrischen Schiebemuffen-Außenumfang gelagert.
Der achsseitige Wellenabschnitt 8 ist in der 2 als eine Hohlwelle realisiert, deren hohlzylindrisches Innenprofil einen später beschriebenen Schmiermittelkanal 63 bildet. Ebenso ist auch die Zwischenwelle 11 als eine Hohlwelle realisiert. Zudem weist die Zwischenwelle 11 einen durchmesserreduzierten Lagerzapfen 18 auf, der über ein Pilotlager 26 am Innenumfang des achsseitigen Wellenabschnitts 8 abgestützt ist.
In der 2 ist die Zwischenwelle 11 auf ihrer kupplungszugewandten Seite verschlossen, um beim Ziehen einer gesteckten Gelenkwelle (wie in 2 dargestellt) einen Ölaustritt aus der Achse zu vermeiden. Gegebenenfalls kann die Zwischenwelle 11 auf ihrer kupplungszugewandten Seite auch offen sein, um die Passverzahnung 13 zu schmieren.
Das sich im Betrieb drehende Ausgleichsgehäuse 45 ist über ein Drehlager 69 in einem Achsdifferentialgehäuse 71 drehgelagert. Gemäß der 2 weist das Achsdifferentialgehäuse 71 eine Wellen-Durchführungsöffnung 73 auf, durch die der achsseitige Wellenabschnitt 8 geführt ist. Die Wellen-Durchführungsöffnung 73 des Achsdifferentialgehäuses 71 ist über zwei axial beabstandete Ringdichtungen 75 schmiermitteldicht abgedichtet, die in Radialrichtung zwischen der Wellen-Durchführungsöffnung 73 und dem achsseitigen Wellenabschnitt 8 abgestützt sind. Zudem ist in der 2 der Schmiermittelkanal 63 über einen Querkanal 79 mit einem Ringspalt 81 in Verbindung, der sich zwischen den beiden benachbarten Ringdichtungen 75 erstreckt. Der Ringspalt 81 bildet einen Schmiermitteldruckraum, der über eine Zulaufleitung 83 mit einem Schmiermittelzulauf 85 verbunden ist. Am Schmiermittelzulauf 85 ist wiederum die Trennkupplungs-Versorgungsleitung 40 angeschlossen.
In der 2 mündet somit der Schmiermittelkanal 63 des Wellenabschnitts 8 sowohl in den Kupplungsraum 24 der Trennkupplung 10 als auch in das Gehäuseinnere 47 des Ausgleichsgehäuses 45 ein. Die dem Achsdifferential 23 zugewandte Schmiermittelkanalöffnung und die, dem Kupplungsraum 24 zugewandte Schmiermittelkanalöffnung sind zueinander in Axialflucht positioniert. Zudem weisen die beiden Kanalöffnungen gleiche Strömungsquerschnitte auf. Auf diese Weise kann im Schmiermittelbetrieb eine in etwa gleichmäßige Schmiermittelzufuhr zum Achsdifferential 23 und zur Trennkupplung 10 gewährleistet werden. In der 2 ist die, dem Kupplungsraum 24 zugewandte Schmiermittelkanalöffnung in einer Blende 77 ausgebildet.
Es ist hervorzuheben, dass die Strömungsquerschnitte nicht zwingend gleich sein müssen, zum Beispiel wenn keine 50:50-Aufteilung gewünscht oder erforderlich ist. Das heißt, die Strömungsquerschnitte können auch zielgerichtet variiert werden, um einen Einfluss auf die Volumenstromaufteilung zu nehmen. So können beispielsweise Blendendurchmesser (d.h. Innendurchmesser) der beiden Blenden 77 und 64 unterschiedlich groß gewählt werden. Der Gesamtölvolumenstrom im Schmiermittelkanal 63 kann daher mithilfe der Blenden 77 und 64 zielgerichtet aufgeteilt werden.
Wie bereits oben erwähnt, kann durch Verwendung der Blenden 64, 77 der Ölvolumenstrom im Hydraulikkreislauf für die unterschiedlichen Komponenten aufgeteilt werden. Die Blende 64 ist in unterschiedlichen Ausführungsformen realisierbar. Beispielhaft kann eine Madenschraube verwendet werden, welche im Inneren die Blendengeometrie abbildet und an der, dem Differential zugewandten Seite in den achsseitigen Wellenabschnitt 8 eingeschraubt wird.
Die Blende 77 ist ebenfalls in unterschiedlichen Ausführungsformen realisierbar. Beispielsweise kann sie als Schraube realisiert sein, welche eine entsprechende Blendengeometrie im Inneren abbildet und von der kupplungszugewandten Seite eingeschraubt wird.
Da der Öldruck für Rotorinnenkühlung/Getriebeschmierung nicht so hoch ist, sind die, im achsseitigen Wellenabschnitt 8 angeordneten Blenden 64 und 77 für die Ölvolumenstromaufteilung vorteilhaft, da so im Ringspalt 81 noch ein größerer Druck herrscht, um das Öl aus dem Ringspalt 81 in den achsseitigen Wellenabschnitt 8 zu bekommen.
Die oben beschriebenen Kupplungskomponenten sind in der 2 allesamt in einem Kupplungsgehäuse 57 angeordnet. Das von den Kupplungskomponenten der Trennkupplung 10 abfließende Schmiermittel 31 sammelt sich in einem Schmiermittelsumpf 58 des Kupplungsgehäuses 57. Auf diese Weise kann eine Tauchschmierung erfolgen, bei der die im Betrieb mitdrehenden Kupplungskomponenten in den Schmiermittelsumpf 58 eintauchen können. Durch die Gestaltung des Kupplungsgehäuses 57 selbst oder durch entsprechend eingebrachte Stauelemente vor dem Ablauf zum Schmiermittelsumpf 33, ist es möglich den Ölstand im Kupplungsgehäuse 57 für den Fall einer zusätzlich gewünschten Tauchschmierung der Kupplungskomponenten einzustellen.
In der 2 wird im Fahrbetrieb das Schmiermittel 31 im Trennkupplungs-Hydraulikkreis T wie folgt umgewälzt: So wird das Schmiermittel 31 zunächst über den Schmiermittelzulauf 85 sowie über die Zulaufleitung 83 in den Schmiermitteldruckraum 81 gefördert. Von dort wird das Schmiermittel 31 nach radial innen in den Schmiermittelkanal 63 des achsseitigen Wellenabschnitts 8 geleitet. Das im Schmiermittelkanal 63 befindliche Schmiermittel 31 strömt an der Stirnseite 55 des Wellenabschnitts 8 in das Gehäuseinnere 47 des Achsdifferentials 23 ein, von wo es fliehkraftbedingt nach außen verdrängt wird, und zwar unter Schmierung der Achsdifferential-Komponenten. Das aus dem Achsdifferential 23 abfließende Schmiermittel 31 wird anschließend im Schmiermittelsumpf 33 (1) gesammelt. Gleichzeitig wird das Schmiermittel 31 vom Schmiermittelkanal 63 in den Kupplungsraum 24 gefördert. Das aus dem Kupplungsgehäuse 57 abfließende Schmiermittel 31 wird anschließend im Schmiermittelsumpf 33 gesammelt.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel kann das Schmiermittel 31 nicht in das Innenprofil 62 der Zwischenwelle 11 geleitet werden, da ansonsten Schmiermittel 31 aus dem Aggregat austritt, wenn die Gelenkwelle gezogen wird. Gegebenenfalls kann das Schmiermittel 31 auch über eine nicht gezeigte Schmiermittelöffnung im Lagerzapfen 18 der Zwischenwelle 11 in das Zwischenwellen-Innenprofil 62 geleitet werden, um eine geschmierte Passverzahnung 13 zu ermöglichen.
Der Abfluss des Schmiermittels aus dem Differential erfolgt vorteilhafterweise hinter den Achswellenkegelrädern 51 (das heißt zwischen Achswellenkegelrad 51 und Nabenabschnitt 56 des Ausgleichsgehäuse 45). Zwischen den Achswellenkegelrädern 51 und dem Ausgleichsgehäuse 45 befinden sich Anlaufscheiben, welche ebenfalls gut geschmiert werden müssen. Tritt das Schmiermittel 31 dort aus, kann sichergestellt werden, dass diese Stellen gut geschmiert werden. Dazu muss das Ausgleichsgehäuse 45 ansonsten natürlich verschlossen (oder weitestgehend verschlossen) sein und darf keine (größeren) Öffnungen aufweisen. So ist gewährleistet, dass das Schmiermittel mittels Fliehkraft die zu schmierenden Stellen am Differentialbolzen und Anlaufstellen der Achswellenkegelräder 51 erreicht.
In der 3 ist eine Fahrzeug-Vorderachse VA gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Der grundsätzliche Aufbau sowie die Funktionsweise der Fahrzeugachse ist identisch mit der in der 2 angedeuteten Fahrzeugachse. Im Unterschied zur 2 ist in der 3 der achsseitige Wellenabschnitt 8 nicht als eine Hohlwelle, sondern als eine Halbhohlwelle realisiert, bei der Schmiermittelkanal 63 in Richtung auf das Achsdifferential 23 geschlossen ist. Auf diese Weise erfolgt lediglich eine Innenbeölung der Trennkupplung 10, nicht jedoch eine Innenbeölung des Ausgleichsdifferentials 23.
Ist der Hydraulikkreislauf der Abkopplung in den Hydraulikkreislauf einer Rotorinnenkühlung oder Einspritzschmierung eingebunden, muss die Ölvolumenstromaufteilung über Blenden sichergestellt werden. Es ist vorteilhaft, die Blende 77 (welche prinzipiell auch an jeder anderen Stelle der Ölzuführung zwischen Schmiermittelzulauf 85 und Schmiermittelkanal 63 angeordnet sein könnte) im Schmiermittelkanal 63 anzuordnen, um wie weiter oben beschrieben im Ringspalt 81 noch einen möglichst hohen Öldruck anliegen zu haben, damit das Öl in der Schmiermittelkanal 63 im Wellenabschnitt 8 fließt.
Bezugszeichenliste

1: Elektromaschine
3, 4: Achswellen
5: Rotorwelle
6: radseitiger Wellenabschnitt
7: Getriebeanordnung
8: achsseitiger Wellenabschnitt
10: Trennkupplung
11: Zwischenwelle
12: Gelenkwelle
13: Steckverzahnung
14: achsseitige Klauen
15: radseitige Klauen
16: Schiebemuffe
17: Überlastfeder
18: durchmesserreduzierten Lagerzapfen der Zwischenwelle
19: Aktuator
20: Aktuator-Hülse
21: eingangsseitiges Zahnrad des Achsdifferentials
22: Wälzlager
23: Achsdifferential
24: Kupplungsraum
25: Schmiermitteltank
26: Pilotlager
27: Saugleitung
29: Druckpumpe
31: Schmiermittel
32: Getriebe-Versorgungsleitung
33: Schmiermittelsumpf
34: Druckpumpe
35: Rückführpumpe
36: Rotor-Versorgungsleitung
37: Rückführleitung
40: Trennkupplungs-Versorgungsleitung
43: Schmiermittelzugangsstelle
45: Ausgleichsgehäuse
47: Gehäuseinneres
49: Ausgleichskegelrad
51: Achskegelrad
55: Stirnseiten
56: Nabenabschnitte
57: Kupplungsgehäuse
58: Schmiermittelsumpf
62: hohlzylindrische Innenprofil der Zwischenwelle 11
63: Schmiermittelkanal
64: Blende
69: Drehlager
71: Achsdifferentialgehäuse
73: Wellen-Durchführungsöffnung
75: Ringdichtungen
77: Blende
79: Querkanal
81: Ringspalt
83: Zulaufleitung
85: Schmiermittelzulauf
VA: Vorderachse
G: Getriebe-Hydraulikkreis
R: Rotor-Hydraulikkreis
T: Trennkupplungs-Hydraulikkreis
Z1, Z2: Zahneingriffsstellen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 69321195 T2 [0006]
CN 210034364 U [0006]
DE 2733294 A1 [0006]

Claims

Fahrzeugachse für ein zweispuriges Fahrzeug, mit einer zu einem Fahrzeugrad führenden Achswelle (3), wobei die Achswelle (3) aufgeteilt ist in einen radseitigen Wellenabschnitt (6) und in einen achsseitigen Wellenabschnitt (8), die über eine Trennkupplung (10) miteinander koppelbar oder voneinander entkoppelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass in einem der Wellenabschnitte (6, 8), insbesondere im achsseitigen Wellenabschnitt (8), ein Schmiermittelkanal (63) ausgebildet ist, und dass der Schmiermittelkanal (63) an einer Stirnseite des Wellenabschnitts (6; 8) in einen Kupplungsraum (24) der Trennkupplung (10) einmündet, so dass insbesondere eine Innenbeölung der Trennkupplung (10) durchführbar ist.
Fahrzeugachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelkanal (63) des Wellenabschnitts (6; 8) in einem Schmiermittelversorgungssystem einbindbar ist, und/oder dass das Schmiermittelversorgungssystem mit Einspritzschmierung arbeitet, mit der das Schmiermittel (31) mit einem entsprechenden Überdruck durch den Schmiermittelkanal (63) des Wellenabschnitts (6; 8) bis in den Kupplungsraum (24) der Trennkupplung (10) führbar ist.
Fahrzeugachse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittelversorgungssystem einen ringförmigen Schmiermitteldruckraum (81) aufweist, der den Wellenabschnitt (6; 8) der Achswelle (3) an einer Schmiermittelzulaufstelle (43) umfangsseitig umzieht, und/oder dass insbesondere der Wellenabschnitt (6; 8) zumindest einen Querkanal (79) aufweist, der den radial äußeren Schmiermitteldruckraum (81) strömungstechnisch mit dem Schmiermittelkanal (63) im Wellenabschnitt (6; 8) verbindet, und/oder dass insbesondere im Schmierbetrieb das mit Überdruck beaufschlagte Schmiermittel (31) vom Schmiermitteldruckraum (81) über den Querkanal (79) in den Schmiermittelkanal (63) einströmt.
Fahrzeugachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenabschnitt (6; 8) durch eine Wellen-Durchführungsöffnung (73) einer Gehäusewand, insbesondere eines Achsdifferentialgehäuses (71) oder eines sich dem Achsdifferentialgehäuse (71) anschließenden Gehäuses, welches den Wellenabschnitt (6; 8) umgibt, geführt ist, und dass die Wellen-Durchführungsöffnung (73) über zwei axial beabstandete Ringdichtungen (75) schmiermitteldicht abgedichtet ist, die radial zwischen der Wellen-Durchführungsöffnung (73) und dem achsseitigen Wellenabschnitt (6; 8) abgestützt sind, oder dass alternativ die Wellendurchführungsöffnung (73) in einem Gehäuseeinsatz abgebildet ist, welcher in geeigneter Form mit dem Gehäuse oder mit dem Achsdifferentialgehäuse (71) verbunden ist.
Fahrzeugachse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermitteldruckraum (81) als ein Ringspalt zwischen den beiden axial benachbarten Ringdichtungen (75) gebildet ist.
Fahrzeugachse nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermitteldruckraum (81) über einen radial äußeren Schmiermittelzulauf (85) mit Schmiermittel (31) versorgbar ist.
Fahrzeugachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der radseitige Wellenabschnitt (6) aus einer in der Fahrzeugquerrichtung (y) fahrzeuginneren Zwischenwelle (11) und einer zum Fahrzeugrad führenden Gelenkwelle (12) aufgebaut ist, und/oder dass die Zwischenwelle (11) an der Gelenkwelle (12) drehmomentenübertragend angebunden ist.
Fahrzeugachse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwelle (11) eine Hohlwelle mit einem hohlzylindrischen Innenprofil (62) ist, und dass insbesondere das Zwischenwellen-Innenprofil (62) in Richtung achsseitiger Wellenabschnitt (8) geschlossen ist, oder dass alternativ das hohlzylindrische Innenprofil (62) der Zwischenwelle (11) in Richtung achsseitiger Wellenabschnitt (8) offen ist, so dass der im achsseitigen Wellenabschnitt (8) ausgebildete Schmiermittelkanal (63) über den Kupplungsraum (24) hinweg bis in das hohlzylindrische Innenprofil (62) der Zwischenwelle (11) verlängert ist.
Fahrzeugachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der achsseitige Wellenabschnitt (8) an einem Achsdifferential (23) angebunden ist, und dass eine Stirnseite (55) des achsseitigen Wellenabschnitts (8) in ein Ausgleichsgehäuse (45) des Achsdifferentials (23) einragt.
Fahrzeugachse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der achsseitige Wellenabschnitt (8) eine Halbhohlwelle ist, bei der der Schmiermittelkanal (63) in Richtung auf das Achsdifferential (23) geschlossen ist, und/oder dass der achsseitige Wellenabschnitt (8) eine Hohlwelle ist, bei der der Schmiermittelkanal (63) in Richtung auf das Achsdifferential (23) offen ist.
Fahrzeugachse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelkanal (63) an einer Stirnseite (55) des achsseitigen Wellenabschnitts (8) in das Gehäuseinnere (47) des Ausgleichsgehäuses (45) einmündet, so dass insbesondere eine Innenbeölung des Achsdifferentials (23) erfolgt.
Fahrzeugachse nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Achsdifferential (23) zugewandte Schmiermittelkanalöffnung und die dem Kupplungsraum (24) zugewandte Schmiermittelkanalöffnung zueinander in Axialflucht sind und/oder im Wesentlichen gleiche oder unterschiedliche Strömungsquerschnitte aufweisen.
Fahrzeugachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennkupplung (10) in einem Kupplungsgehäuse (57) angeordnet ist, und dass insbesondere das von Kupplungskomponenten der Trennkupplung (10) abfließende Schmiermittel (31) sich in einem Schmiermittelsumpf (58) des Kupplungsgehäuses (57) sammelt, und dass insbesondere eine Tauchschmierung erfolgt, bei der die im Betrieb mitdrehenden Kupplungskomponenten in den Schmiermittelsumpf (58) eintauchen.
Schmiermittelversorgungssystem für eine Fahrzeugachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Schmiermittelversorgungssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittelversorgungssystem einen Trennkupplungs-Hydraulikkreislauf (T) aufweist, in dem ein Schmiermitteltank (25) über eine Saugleitung (27) mit einer Druckpumpe (34) verbunden ist, mittels der in einer Einspritzschmierung das Schmiermittel (31) in einer Versorgungsleitung (40) zur Trennkupplung (10) geführt wird, und dass das von der Trennkupplung (10) abfließende Schmiermittel (31) sich in einem Schmiermittelsumpf (33) sammelt und von dort mittels einer Rückführpumpe (35) in einer Rückführleitung (37) zurück in den Schmiermitteltank (25) geführt wird.