WO2024061536A1

WO2024061536A1 - Beölungseinrichtung und antriebsstrang für ein kraftfahrzeug

Info

Publication number: WO2024061536A1
Application number: PCT/EP2023/072395
Authority: WO
Inventors: Christian Windel; Benno Bietz; Eugen Schwarzenberger; Markus Nagel
Original assignee: Mercedes-Benz Group AG
Priority date: 2022-09-22
Filing date: 2023-08-14
Publication date: 2024-03-28
Also published as: DE102022003501B3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beölungseinrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem aus Kunststoff gebildeten und von Öl durchströmbaren Leitungselement (12), und mit wenigstens einer mit dem Leitungselement (12) fest verbundenen und mit dem Öl aus dem Leitungselement (12) versorgbaren für eine Beölung einer schrägverzahnten Stirnradgetriebestufe (18) ausgebildeten Fächerdüse (16), mittels welcher ein sich in einer Ebene erstreckender und aus dem Öl gebildeter Ölfilm (17) ausspritzbar und gegen die schrägverzahnte Stirnradgetriebestufe (18) spritzbar ist, wobei die Fächerdüse (16) und dadurch die Ebene des Ölfilms (17) im Wesentlichen senkrecht zu einer Zahnbreite einer Verzahnung (24, 26) der Stirnradgetriebestufe (18) ausgerichtet ist. Erfindungsgemäß ist die Stirnradgetriebestufe (18) für eine Antriebsverbindung einer elektrischen Maschine eines elektrifizierten Antriebsstrangs für das Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei das Leitungselement (12) und damit die Fächerdüse (16) mittels nur eines Schraubelements (32), zur Befestigung des Leitungselements (12) an einem Gehäuse (30), und mittels nur eines Anschlusses (34) zu einer Ölverteilungseinrichtung hinsichtlich einer Lage festgelegt ist.

Description

Beölungseinrichtung und Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Beölungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug.

Der WO 2019/175074 A1 ist ein Doppelkupplungsgetriebe als bekannt zu entnehmen, mit einem Getriebegehäuse und mit einem Kupplungsgehäuse sowie mit einer innerhalb des Kupplungsgehäuses angeordneten Doppelkupplung, deren Rotationskörper von einem Außenlamellenträger einer äußeren Kupplung der Doppelkupplung umschlossen ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beölungseinrichtung sowie einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, sodass eine besonders vorteilhafte Beölung realisiert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Beölungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Antriebsstrang mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Beölungseinrichtung für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Beölungseinrichtung aufweist. Die Beölungseinrichtung weist ein Leitungselement auf, welches von Öl durchströmbar ist. Hierfür weist das Leitungselement genau einen Ölkanal auf, welcher auch als erster Kanal bezeichnet wird und von dem Öl durchströmbar ist. Das Leitungselement ist aus einem Kunststoff gebildet. Insbesondere ist denkbar, dass das Leitungselement einstückig ausgebildet, mithin aus einem einzigen Stück gebildet ist. Somit ist vorzugsweise das Leitungselement nicht aus mehreren, separat voneinander ausgebildeten und miteinander verbundenen Bauteilen zusammengesetzt, sondern vorzugsweise ist das Leitungselement aus einem einzigen Stück gebildet und somit durch einen Monoblock gebildet oder als ein Monoblock ausgebildet. Insbesondere ist beispielsweise das Leitungselement durch Spritzgießen, insbesondere durch Kunststoff-Spritzgießen, hergestellt und somit als ein Spritzgussbauteil, insbesondere als ein Kunststoff- Spritzgussbauteil, ausgebildet. Insbesondere ist der genannte, erste Ölkanal entlang seiner Umfangsrichtung vollständig umlaufend durch das Leitungselement, insbesondere den Kunststoff, begrenzt, insbesondere direkt begrenzt.

Die Beölungseinrichtung weist genau eine mit dem Öl aus dem Leitungselement versorgbare Fächerdüse auf, welche für eine Beölung einer schräg verzahnten Stirnradgetriebestufe ausgebildet ist. Die Stirnradgetriebestufe wird auch einfach als Stirnradstufe bezeichnet. Insbesondere kann die Stirnradgetriebestufe Bestandteil der Beölungseinrichtung sein. Die Stirnradgetriebestufe weist wenigstens oder genau zwei Zahnräder auf, nämlich ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad. Die Zahnräder sind als Stirnräder ausgebildet. Das erste Zahnrad weist eine erste Verzahnung auf, welche als eine erste Schrägverzahnung ausgebildet ist, und das zweite Zahnrad weist eine zweite Verzahnung auf, welche als eine zweite Schrägverzahnung ausgebildet ist. Insbesondere sind die Verzahnungen als Außenverzahnungen ausgebildet. Ferner ist es denkbar, dass die Zahnräder, insbesondere über ihre Verzahnungen, miteinander kämmen. Die Fächerdüse ist mit dem Öl aus dem Leitungselement versorgbar. Dies bedeutet, dass die Fächerdüse über das Leitungselement mit dem das Leitungselement durchströmenden Öl versorgbar ist, sodass die Fächerdüse das das Leitungselement und die Fächerdüse durchströmende Öl aus sich ausspritzen kann. Es ist denkbar, dass die Fächerdüse separat von dem Leitungselement ausgebildet und mit dem Leitungselement verbunden, das heißt gefügt, ist. Ferner ist es denkbar, dass die Fächerdüse und das Leitungselement einstückig miteinander ausgebildet, das heißt aus einem einzigen Stück gebildet sind, sodass beispielsweise die Fächerdüse und das Leitungselement durch einen einstückigen, das heißt aus einem einzigen Stück gebildeten und somit integral hergestellten, das heißt integralen, Körper gebildet sind. Mittels der Fächerdüse kann ein sich in einer Ebene erstreckender und somit zweidimensionaler, flächiger Ölfilm ausgespritzt werden, welcher durch das Öl gebildet wird oder ist, das das Leitungselement durchströmt und durch das Versorgen der Fächerdüse mit dem Öl aus dem Leitungselement der Fächerdüse zugeführt wird oder zuführbar ist. Mittels der Fächerdüse ist der Ölfilm, das heißt das den Ölfilm bildenden Öl, aus sich ausspritzbar und gegen die schräg verzahnte Stirnradgetriebestufe spritzbar. Hierunter ist zu verstehen, dass die Fächerdüse das Öl ausspritzen und dadurch den Ölfilm bilden und den Ölfilm gegen wenigstens eine der genannten Verzahnungen, insbesondere gegen beide Verzahnungen, spritzen kann. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt bildet die Fächerdüse aus dem Öl, mit welchem die Fächerdüse versorgt wird, mithin welches der Fächerdüse aus dem Leitungselement zugeführt wird, den Ölfilm, welcher aus der Fächerdüse ausgespritzt und gegen zumindest eine der Verzahnungen, insbesondere gegen beide Verzahnungen, gespritzt wird. Hierdurch wird die Stirnradgetriebestufe, insbesondere werden die Verzahnungen, beölt, mithin mit dem Öl versorgt und dadurch gekühlt und/oder geschmiert.

Um eine besonders vorteilhafte Beölung und somit Schmierung und/oder Kühlung der schräg verzahnten Stirnradgetriebestufe zu realisieren, sind die Fächerdüse und dadurch die Ebene des Ölfilms und somit der Ölfilm selbst senkrecht zu einer Zahnbreite zumindest einer der Verzahnungen der Stirnradgetriebestufe ausgerichtet. Dies bedeutet, dass die jeweilige Verzahnung jeweilige Zähne mit einer jeweiligen Zahnbreite aufweist, welche sich, insbesondere geradlinig, entlang einer Erstreckungsrichtung erstreckt. Dabei verlaufen die Ebene und somit der Ölfilm senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der jeweiligen Zähne zumindest einer der Verzahnungen. Dadurch kann eine effektive und effiziente Beölung der Stirnradgetriebestufe gewährleistet werden.

Um nun auf besonders bauraumgünstige Weise eine besonders vorteilhafte Beölung und somit Schmierung und/oder Kühlung der Stirnradgetriebestufe realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Stirnradgetriebestufe für eine, insbesondere drehmomentübertragende, Antriebsverbindung einer auch als Elektromaschine bezeichneten elektrischen Maschine eines elektrifizierten Antriebsstrangs für das Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Dies bedeutet, dass die Beölungseinrichtung die elektrische Maschine umfassen kann, welche über die Stirnradgetriebestufe drehmomentübertragend mit wenigstens einer weiteren, insbesondere bezüglich der elektrischen Maschine externen, Komponente gekoppelt oder koppelbar ist. Dabei ist beispielsweise auch die Komponente ein Bestandteil des elektrifizierten Antriebsstrangs, welcher die elektrische Maschine aufweist. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine insbesondere über die Stirnradgetriebestufe, insbesondere rein elektrisch, angetrieben werden. Beispielsweise weist das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung des auch als Fahrzeug bezeichneten Kraftfahrzeugs aufeinanderfolgend und somit hintereinander angeordnete Fahrzeugachsen auf. Die jeweilige Fahrzeugachse weist wenigstens oder genau zwei einfach auch als Räder bezeichnete Fahrzeugräder auf. Die Fahrzeugräder der jeweiligen Fahrzeugachse sind auf in Fahrzeugquerrichtung des Kraftfahrzeugs einander gegenüberliegenden Seiten angeordnet. Die Fahrzeugräder sind Bodenkontaktelemente, über welche das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung des Kraftfahrzeugs nach unten hin an einem Boden abstützbar oder abgestützt ist. Wird das Kraftfahrzeug entlang des Bodens gefahren, während das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten hin an dem Boden abgestützt ist, so rollen die Fahrzeugräder, insbesondere direkt, an dem Boden ab. Dabei sind beispielsweise die Fahrzeugräder zumindest oder genau einer der Fahrzeugachsen mittels der elektrischen Maschine über die Stirnradgetriebestufe antreibbar, wobei die mittels der elektrischen Maschine antreibbaren Fahrzeugräder auch als Antriebsräder bezeichnet werden.

Beispielsweise weist die elektrische Maschine einen Stator oder einen Rotor auf, welcher mittels des Stators antreibbar und dadurch relativ zu dem Stator drehbar ist. Insbesondere kann die elektrische Maschine über ihren Rotor Antriebsdrehmomente bereitstellen.

Mittels des jeweiligen Antriebsdrehmoments können die Fahrzeugräder über die Stirnradgetriebestufe angetrieben werden, wodurch das Kraftfahrzeug insgesamt antreibbar ist. Somit ist bezogen auf einen Drehmomentenfluss, entlang welchem oder überweichen das jeweilige Antriebsdrehmoment von dem Rotor auf das jeweilige Fahrzeugrad übertragbar ist, die Stirnradgetriebestufe in den Drehmomentenfluss und dabei stromab des Rotors und stromauf des jeweiligen Fahrzeugrads angeordnet. Die Stirnradstufe ist somit zum Übertragen des jeweiligen Antriebsdrehmoments ausgebildet oder vorgesehen und kann durch die Erfindung vorteilhaft mit Öl versorgt und dadurch gekühlt und/oder geschmiert werden, sodass ein besonders leistungsfähiger Betrieb realisiert werden kann.

Dabei ist das Leitungselement mittels nur eines Schraubelements an ein Gehäuse der Beölungseinrichtung angeschraubt und somit an dem Gehäuse befestigt. Vorzugsweise ist das Schraubelement eine Schraube, die ein insbesondere als Außengewinde ausgebildetes Gewinde aufweist. Das Schraubelement ist über sein auch als erstes Gewinde bezeichnetes Gewinde mit einem beispielsweise an dem Gehäuse vorgesehenen, zweiten Gewinde verschraubt, insbesondere derart, dass das erste Gewinde in das beispielsweise als Innengewinde ausgebildete, zweite Gewinde eingeschraubt ist. Beispielsweise ist das zweite Gewinde, insbesondere direkt, durch das Gehäuse gebildet. Beispielsweise ist das zweite Gewinde in einer beispielsweise als Sackloch oder aber als Durchgangsöffnung ausgebildeten Schrauböffnung des Gehäuses angeordnet. Das Leitungselement weist außerdem nur genau einen Anschluss zu einer Ölverteilungseinrichtung auf. Die Ölverteilungseinrichtung kann Bestandteil der Beölungseinrichtung sein. Die Ölverteilungseinrichtung ist beispielsweise ein Versorgungselement oder eine Versorgungseinrichtung. Die Ölverteilungseinrichtung ist von dem Öl durchströmbar. Beispielsweise ist das Leitungselement über die Ölverteilungseinrichtung mit dem die Ölverteilungseinrichtung durchströmenden Öl versorgbar. Beispielsweise sind die Ölverteilungseinrichtung und das Leitungselement separat voneinander ausgebildet und insbesondere über den Anschluss fluidisch miteinander verbunden, sodass das die Ölverteilungseinrichtung durchströmende Öl aus der Ölverteilungseinrichtung ausströmen und in der Folge den Anschluss durchströmen und somit über den Anschluss in das Leitungselement einströmen kann. In der Folge kann das Öl das Leitungselement durchströmen und wird mittels des Leitungselements zu der Fächerdüse geführt, wodurch die Fächerdüse mit dem das Leitungselement durchströmenden Öl versorgbar ist oder versorgt wird, mithin wodurch das das Leitungselement durchströmende Öl der Fächerdüse zuführbar ist oder zugeführt wird. Hierdurch kann eine effektive und effiziente Beölung realisiert werden.

Die Erfindung ermöglicht es, einfach und somit kostengünstige Kunststoffspritzgussteile zu verwenden. Dabei ist beispielsweise das Leitungselement als eines der Kunststoffspritzgussteile ausgebildet. Ferner ist es denkbar, dass die Ölverteilungseinrichtung als ein weiteres der Kunststoffspritzgussteile ausgebildet ist. Somit kann beispielsweise die Ölverteilungseinrichtung aus einem Kunststoff gebildet und beispielsweise durch Spritzgießen hergestellt sein. Mittels des Schraubelements ist eine Verschraubung gebildet, durch welche das Leitungselement an dem Gehäuse befestigt ist. Übermäßige Toleranzvorgaben für die Verschraubung können vermieden werden, da die Fächerdüse dadurch, dass sie das Öl ausspritzt und dadurch aus dem Öl den Ölfilm bildet, gleichzeitig mehrere Zahnflanken sowie eine Schub- und eine Zugseite mindestens eines der Zähne besprüht. Beispielsweise weist die Fächerdüse einen einfach auch als Fächer bezeichneten Sprühfächer auf, welcher von dem Öl durchströmbar ist und dadurch aus dem Öl den Ölfilm bildet und aus sich ausspritzt, wobei der Ölfilm beispielsweise zumindest im Wesentlichen fächerförmig ausgebildet sein kann. Abweichungen oder Variierungen hinsichtlich einer Lage, insbesondere einer räumlichen Lage, der Fächerdüse, insbesondere des Sprühfächers, insbesondere in Bezug auf die Verzahnungen sind tolerierbar, da das Öl nicht als beispielsweise zylindrischer Ölstrahl, sondern als der genannte Ölfilm ausgespritzt wird und dadurch gleichzeitig gegen mehrere Zahnflanken gespritzt werden kann. Derartige Abweichungen oder Variierungen können beispielsweise aus Toleranzen der Verschraubung resultieren. Die Erfindung ermöglicht es somit, übermäßige, das heißt übermäßig strenge Toleranzvorgaben zu vermeiden, sodass eine besonders kostengünstige und einfach herzustellende Beölung darstellbar ist.

Um eine besonders kostengünstige Beölung der Stirnradgetriebestufe realisieren zu können, ist es in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass über das Leitungselement ausschließlich die Fächerdüse mit dem Öl für die Beölung der Stirnradgetriebestufe versorgbar ist. Dabei weist beispielsweise das Leitungselement genau einen von dem Öl durchströmbaren Kanal auf, nämlich den zuvor genannten, ersten Ölkanal.

Darüber hinaus ist über das Leitungselement die Fächerdüse und wenigstens eine zweite Düse mit dem das Leitungselement durchströmenden Öl versorgbar, wobei mittels der zweiten Düse das der zweiten Düse zugeführte Öl aus dem Leitungselement ausspritzbar ist und gegen wenigstens ein zusätzlich zu der Stirnradgetriebestufe vorgesehenes Element wie beispielsweise ein weiteres Zahnrad spritzt. Dadurch kann auch das weitere Element mit dem Öl aus dem Leitungselement beölt werden. Insbesondere weist das Leitungselement wenigstens oder genau zwei von dem Öl durchströmbare Ölkanäle auf, nämlich den zuvor genannten, ersten Ölkanal und wenigstens einen weiteren, zweiten Ölkanal. Zur Befestigung des Leitungselements mit dem wenigstens einen weiteren, zweiten Ölkanal an dem Gehäuse ist ein weiteres Schraubelement vorgesehen. Beispielsweise verlaufen die Ölkanäle schräg oder senkrecht zueinander, sodass eine bedarfsgerechte und einfache Versorgung sowohl der Fächerdüse als auch der zusätzlichen, zweiten Düse realisierbar ist. Die vorigen und folgenden Ausführungen zu der Fächerdüse können auch auf die zweite Düse übertragen werden und umgekehrt. Somit kann die zweite Düse eine zweite Fächerdüse sein, oder die zweite Düse ist eine Runddüse, mittels welcher beispielsweise das Öl unter Bildung eines zylindrischen oder kegelförmigen Ölstrahls ausspritzbar ist, der durch das Öl gebildet ist oder wird, das die zweite Düse durchströmt. Da beispielsweise das Leitungselement verwendet wird, um sowohl die Fächerdüse als auch die zweite Düse mit dem Öl zu versorgen, ist das Leitungselement als eine sogenannte Spritzspinne ausgebildet oder das Leitungselement wird auch als Spritzspinnen bezeichnet, insbesondere deswegen, da beispielsweise die Ölkanäle schräg oder senkrecht zueinander verlaufen und somit wie Spinnenbeine verlaufen oder angeordnet sind.

Um eine besonders vorteilhafte Beölung realisieren zu können, kann es vorgesehen sein, dass das Element ein als Tellerrad ausgebildetes Zahnrad eines Differentialgetriebes ist, welches beispielsweise Bestandteil der Beölungseinrichtung ist. Insbesondere können die Fahrzeugräder über das Differentialgetriebe von dem Rotor angetrieben werden. Beispielsweise ist das Differentialgetriebe und somit das Tellerrad in dem Drehmomentenfluss stromauf der Fahrzeugräder und beispielsweise stromab der Stirnradgetriebestufe angeordnet.

Um eine besonders vorteilhafte Beölung auf besonders einfache und kostengünstige Weise realisieren zu können, ist es denkbar, dass über das Leitungselement wenigstens eine dritte Düse mit dem das Leitungselement durchströmenden Öl versorgbar ist. Die vorigen und folgenden Ausführungen zur Fächerdüse und zur zweiten Düse können ohne Weiteres auch auf die dritte Düse übertragen werden und umgekehrt. Mittels der dritten Düse ist das der dritten Düse zugeführte, insbesondere aus dem Leitungselement zugeführte, Öl ausspritzbar und gegen wenigstens ein zusätzlich zu der Stirnradgetriebestufe und zusätzlich zu dem Element vorgesehenes Verbindungselement spritzbar, mittels welchem beispielsweise ein Drehmoment übertragbar ist. Insbesondere ist beispielsweise das Verbindungselement für Folgendes vorgesehen oder ausgebildet: Die mittels des Rotors über die Stirnradgetriebestufe antreibbaren Fahrzeugräder werden auch als erste Fahrzeugräder bezeichnet. Die die ersten Fahrzeugräder umfassende Fahrzeugachse wird auch als erste Fahrzeugachse bezeichnet. Das Kraftfahrzeug kann dabei einen Zweiradantrieb aufweisen, sodass bezogen auf die ersten Fahrzeugräder und die zweiten Fahrzeugräder ausschließlich die ersten Fahrzeugräder mittels des Rotors antreibbar sind. Ferner ist es denkbar, dass das Kraftfahrzeug einen, insbesondere zuschaltbaren, Allrad- oder Vierradantrieb aufweist. Dabei sind die ersten Fahrzeugräder, insbesondere über die Stirnradgetriebestufe, von dem ersten Rotor antreibbar. Ist der Vierrad- oder Allradantrieb deaktiviert, so können keine Antriebsdrehmomente von dem Rotor auf die zweiten Fahrzeugräder übertragen werden. Ist der Allrad- oder Vierradantrieb jedoch aktiviert, so können Antriebsdrehmomente von dem Rotor über das Verbindungselement auf die zweiten Fahrzeugräder übertragen werden, sodass mittels des Rotors sowohl die ersten Fahrzeugräder als auch die zweiten Fahrzeugräder, insbesondere gleichzeitig, angetrieben werden können. Das Verbindungselement ist somit ein Nebenabtrieb oder ein Bestandteil eines Nebenabtriebs, über weichen bei zugeschaltetem Vierrad- oder Allradantrieb die zweiten Fahrzeugräder zusätzlich zu den ersten Fahrzeugrädern von der elektrischen Maschine, das heißt von dem Rotor, angetrieben werden können. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Beölung dargestellt werden. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Stirnradgetriebestufe in einem gekapselten Maschinenraum, insbesondere des Gehäuses, angeordnet ist. Der Maschinenraum wird auch als erster Raum bezeichnet. Vorgesehen ist auch ein mit dem Maschinenraum, insbesondere fluidisch, verbundener Kupplungsraum, welcher auch als zweiter Raum bezeichnet wird. Durch Anordnung der Stirnradgetriebestufe in dem gekapselten Maschinenraum kann eine besonders vorteilhafte Beölung der Stirnradgetriebestufe gewährleistet werden.

Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Leitungselement zumindest teilweise außerhalb der Räume angeordnet ist, sodass eine besonders vorteilhafte Führung des Öls und eine vorteilhafte Gestaltung der Räume darstellbar sind. Somit kann eine vorteilhafte Ölversorgung gewährleistet werden.

Um die Stirnradgetriebestufe mit einer hinreichenden Menge des Öls versorgen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das teilweise außerhalb der Räume angeordnete Leitungselement einen auch als Fenster bezeichneten Durchgang, insbesondere der Räume, durchdringt und dadurch von außerhalb der Räume in zumindest einen der Räume, insbesondere in beide Räume, hineingeführt ist. Da die Räume gekapselt sind, werden die Räume auch als Kapseln bezeichnet. Da das Leitungselement den Durchgang durchdringt, kann das Öl besonders vorteilhaft geführt und zumindest der Stirnradgetriebestufe insbesondere über die Fächerdüse zugeführt werden, sodass eine besonders vorteilhafte Beölung darstellbar ist.

Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Kupplungsraum mehrere Ölaustritte aufweist, über welche das Öl zumindest aus dem Kupplungsraum und vorzugsweise auch aus dem Maschinenraum abführbar ist. Somit kann beispielsweise das Öl, welches mittels der Fächerdüse in den Maschinenraum ausgespritzt wird, von dem Maschinenraum in den Kupplungsraum strömen und über den Kupplungsraum aus beiden Räumen abgeführt werden, sodass ein besonders vorteilhafter Ölkreislauf darstellbar ist.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft einen, insbesondere elektrifizierten oder elektrischen, Antriebsstrang für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug, wobei der Antriebsstrang gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung eine Beölungseinrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Dabei weist das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand den Antriebsstrang auf und ist mittels des Antriebsstrangs, insbesondere rein elektrisch, antreibbar. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.

Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Aufgrund von hohen Drehzahlen, mit welchen sich der Rotor drehen kann, kann es, falls keine Gegenmaßnahmen getroffen sind, zu Schäden der Verzahnungen der Stirnräder kommen. Eines der Zahnräder ist beispielsweise ein auch als Elektromaschinenritzel bezeichnetes Ritzel, welches beispielsweise drehfest, insbesondere permanent drehfest, mit dem Rotor der elektrischen Maschine verbunden ist. Das andere Zahnrad ist beispielsweise ein auch als Kupplungszahnrad bezeichnetes Zahnrad einer Kupplung, die beispielsweise in dem Kupplungsraum angeordnet ist. Um Schäden der Verzahnungen zu vermeiden, sollten die Verzahnungen daher insbesondere mittels des Öls gekühlt und geschmiert werden. Außerdem sollte eine Mangelschmierung verhindert werden, um Pittings und andere Verzahnungsschäden zu vermeiden. Dabei sollte eine hinreichende Schmierung insbesondere in dem Maschinenraum sichergestellt werden. Die Erfindung ermöglicht eine Einspritzschmierung über eine Runddüse, wobei beispielsweise die zweite Düse und/oder die dritte Düse als die Runddüse ausgebildet sind. Die Fächerdüse ist dadurch, dass sich die Ebene senkrecht zur Zahnbreite erstreckt, hochkant angeordnet, wodurch insbesondere die Schubseite vorteilhaft beölt werden kann. Durch die Fächerdüse kann ein Toleranzausgleich bezüglich einer Einspritzposition sichergestellt werden, insbesondere im Vergleich zu einer Runddüse, auf der sich Lagevariationen stärker als auf einer Fächerdüse auswirken, da die Runddüse nur einen fokussierten Ölstrahl in einen kleineren Bereich als die Fächerdüse spritzen kann. Die Erfindung ermöglicht es, die Verzahnung mit einer hinreichenden Menge des Öls zu versorgen, wodurch ein übermäßiger Verschleiß vermieden werden kann. Hintergrund der Erfindung ist auch, dass sich der Rotor mit höheren Drehzahlen als üblich drehen kann. Beispielsweise kann sich der Rotor mit gegenüber 16.000 Umdrehungen pro Minute größeren Drehzahlen drehen, woraus hohe Axialkräfte resultieren können, die insbesondere durch die Schrägverzahnung und deren Schrägungswinkel bedingt sind und in der Folge das Öl zur Seite schieben. Somit ist eine un- oder asymmetrische Spritzposition vorteilhaft, die beispielsweise dadurch realisiert oder realisierbar ist, dass die Fächerdüse insbesondere bezogen auf die in der Ebene liegende Mitte des Ölfilms außermittig der Zahnbreite angeordnet ist. Beispielsweise liegt die Mitte oder eine durch die Zahnbreite und die Mitte verlaufende Gerade derart, dass ein Schubpunkt der Geraden mit der Zahnbreite die gesamte Länge der Zahnbreite in dem Längenverhältnis von einem Drittel zu zwei Drittel unterteilt. Dadurch kann eine vorteilhafte Beölung sichergestellt werden. Da die Fächerdüse insbesondere aufgrund der Verschraubung bewirkte Lagevariationen oder Lagetoleranzen ausgleichen kann, bietet die Fächerdüse insbesondere gegenüber einer Runddüse eine vorteilhaftere Funktionssicherheit, sodass eine vorteilhafte Beölung sichergestellt werden kann.

Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Stirnradgetriebestufe insbesondere zusammen mit der zuvor genannten Kupplung in einem Kupplungsraum angeordnet ist. Die Fächerdüse ist auf einen Zahneingriffsbereich ausgerichtet, in dem die Verzahnungen ineinandergreifen. Das Öl, das aus der Fächerdüse ausgespritzt wird, wird in den Zahneingriffsbereich und somit in einen Zahneingriff der Verzahnungen, insbesondere direkt, eingespritzt. Die Fächerdüse wird mit dem Öl als Drucköl aus dem Leitungselement beziehungsweise über das Leitungselement aus der Ölversorgungseinrichtung versorgt. Beispielsweise ist ein insbesondere als Magnetventil ausgebildetes und auch als Regelventil bezeichnetes Ventil vorgesehen, mittels welchem eine das Leitungselement und somit die Fächerdüse durchströmende Menge des Öls einstellbar ist. Mittels des Ventils kann die Menge des die Fächerdüse durchströmenden Öls bedarfsgerecht variiert, das heißt eingestellt werden. Die Stirnradgetriebestufe ist ein erster Verbraucher, der mit dem die Fächerdüse durchströmenden Öl versorgbar ist. Weitere, andere Verbraucher sind beispielsweise das genannte Element sowie beispielsweise das Verbindungselement, welche über dasselbe Leitungselement mit dem Öl versorgt werden können.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 ausschnittsweise eine schematische Vorderansicht einer erfindungsgemäßen_Beölungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug; Fig. 2 ausschnittsweise eine weitere schematische Vorderansicht der erfindungsgemäßen Beölungseinrichtung;

Fig. 3 eine schematische Perspektivansicht einer Spritzeinheit der erfindungsgemäßen Beölungseinrichtung;

Fig. 4 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Beölungseinrichtung;

Fig. 5 ausschnittsweise eine schematische Vorderansicht einer erweiterten Beölungseinrichtung; und

Fig. 6 eine schematische Perspektivansicht einer Spritzeinheit gemäß der erweiterten Beölungseinrichtung.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 und 2 zeigen jeweils ausschnittsweise in einer schematischen Vorderansicht eine Beölungseinrichtung 10 für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug weist in seinem vollständig hergestellten Zustand einen, insbesondere elektrischen oder elektrifizierten, Antriebsstrang auf, mittels dem das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Dabei kann die Beölungseinrichtung 10 Bestandteil des Antriebsstrangs sein. Die Beölungseinrichtung 10 weist wenigstens ein aus Kunststoff gebildetes und von Öl durchströmbares Leitungselement 12 (Fig. 3) auf. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, ist das Leitungselement 12 Bestandteil einer Spritzeinheit 14, die in Fig. 3 in einer schematischen Perspektivansicht der Beölungseinrichtung 10dargestellt ist. Die Spritzeinheit 14 ist Bestandteil der Beölungseinrichtung 10. Die Spritzeinheit 14 und somit die Beölungseinrichtung 10 weist eine Fächerdüse 16 auf, welche mit dem Öl aus dem Leitungselement 12 versorgbar ist. Dies bedeutet, dass der Fächerdüse 16 das das Leitungselement 12 durchströmende Öl zugeführt werden kann. Die Fächerdüse 16 kann das der Fächerdüse 16 zugeführte Öl aus dem Leitungselement 12 ausspritzen, derart, dass die Fächerdüse 16 aus dem Öl, welches der Fächerdüse 16 zugeführt wird, einen in Fig. 3 besonders schematisch dargestellten, flächigen beziehungsweise zweidimensionalen Ölfilm 17 bildet, welcher sich in einer gedachten Ebene erstreckt und durch das Öl gebildet ist oder wird, das das Leitungselement 12 und daraufhin die Fächerdüse 16 durchströmt und mittels der Fächerdüse 16 ausgespritzt, das heißt aus der Fächerdüse 16 ausgespritzt wird. Aus Fig. 1 und 2 ist erkennbar, dass die Beölungseinrichtung 10 eine schräg verzahnte Stirnradstufe 18 aufweist. Die Stirnradstufe 18 wird auch als Stirnradgetriebestufe bezeichnet und weist ein erstes Zahnrad 20 und ein zweites Zahnrad 22 auf. Die Zahnräder 20 und 22 sind Stirnräder, welche schräg verzahnt sind. Dies bedeutet, dass das Zahnrad 20 eine erste Verzahnung 24 aufweist, welche als erste Schrägverzahnung ausgebildet ist. Das Zahnrad 22 weist eine zweite Verzahnung 26 auf, welche als zweite Schrägverzahnung ausgebildet ist. Die Verzahnungen 24 und 26 stehen in einem Verzahnungsbereich 28 in Eingriff miteinander. Mittels der Fächerdüse 16 wird das der Fächerdüse 16 zugeführte Öl ausgespritzt, derart, dass die Fächerdüse 16 den Ölfilm 17 aus dem Öl bildet, der der Fächerdüse 16 zugeführt wird. Die Fächerdüse 16 spritzt den Ölfilm 17 aus und in den Verzahnungsbereich 28, insbesondere direkt, ein, wodurch der Ölfilm 17, mithin das den Ölfilm 17 bildende Öl, gegen die schräg verzahnte Stirnradgetriebestufe (Stirnradstufe 18) gespritzt wird. Die Fächerdüse 16 ist dabei derart ausgerichtet, dass die Ebene und somit der Ölfilm 17 senkrecht zu einer Zahnbreite jeweiliger Zähne zumindest einer der Verzahnungen 24 und 26 verläuft, mithin ausgerichtet ist.

Die Stirnradgetriebestufe (Stirnradstufe 18) ist dabei für eine Antriebsverbindung einer elektrischen Maschine des Antriebsstrangs vorgesehen. Die elektrische Maschine weist beispielsweise einen Stator und einen Rotor auf, welcher mittels des Stators antreibbar und dadurch um eine Maschinendrehachse relativ zu einem Gehäuse 30 der Beölungseinrichtung 10 drehbar ist. Das Zahnrad 20 ist beispielsweise ein Ritzel für die elektrische Maschine. Dabei ist das Zahnrad 20 beispielsweise drehfest, insbesondere permanent drehfest, mit dem Rotor verbunden. Die elektrische Maschine kann über den Rotor ein jeweiliges Antriebsdrehmoment bereitstellen, welches beispielsweise über die Stirnradstufe 18 auf wenigstens eine weitere, bezüglich der elektrischen Maschine externe, Komponente übertragen werden kann. Somit können beispielsweise Fahrzeugräder des Antriebsstrangs und des Kraftfahrzeugs über die Stirnradstufe 18 von dem Rotor angetrieben werden.

Das Leitungselement 12 ist mittels wenigstens eines vorliegend als Schraube 32 ausgebildeten Schraubelements an das Gehäuse 30 angeschraubt und an dem Gehäuse 30 befestigt. Hierzu weist beispielsweise die Schraube 32 ein erstes Gewinde in Form eines Außengewindes auf, welches beispielsweise in ein korrespondierendes, als Innengewinde ausgebildetes, zweites Gewinde eingeschraubt ist. Beispielsweise ist das zweite Gewinde in einer korrespondierenden Schrauböffnung des Gehäuses 30 angeordnet. Bei der Beölungseinrichtung 10 sind die Fächerdüse 16 und das Leitungselement 12 separat voneinander ausgebildet und miteinander verbunden, sodass die Fächerdüse 16 an dem Leitungselement 12 befestigt und über das Leitungselement 12 an dem Gehäuse 30 gehalten ist. Die Schraube 32 ist besonders gut aus Fig. 3 erkennbar und durchdringt beispielsweise eine korrespondierende Durchgangsöffnung des Leitungselements 12.

Besonders gut aus Fig. 3 ist erkennbar, dass das Leitungselement 12 genau einen Anschluss 34 aufweist, mittels welchem da Leitungselement 12 mit einer separat von dem Leitungselement 12 ausgebildeten Ölversorgungseinrichtung fluidisch verbunden oder verbindbar ist. Die Ölversorgungseinrichtung ist von dem Öl durchströmbar, wobei über den Anschluss 34 das Leitungselement 12 mit dem die Ölversorgungseinrichtung durchströmenden Öl versorgbar ist.

Bei der Beölungseinrichtung 10 ist über das Leitungselement 12 ausschließlich die Fächerdüse 16 mit dem Öl für die Beölung der Stirnradgetriebestufe versorgbar.

Aus Fig. 4 ist erkennbar, dass die Stirnradstufe 18 in einem Maschinenraum 36, insbesondere des Gehäuses 30, angeordnet ist, wobei der Maschinenraum 36 ein erster gekapselter Raum ist, welcher auch als erste Kapsel bezeichnet wird. Vorgesehen ist auch ein Kupplungsraum 38, insbesondere des Gehäuses 30. In dem Kupplungsraum 38 ist eine beispielsweise als Lamellenkupplung ausgebildete Kupplung 40 der Beölungseinrichtung 10 beziehungsweise des Antriebsstrangs angeordnet. Der Kupplungsraum 38 ist ein zweiter gekapselter Raum und wird daher auch als zweite Kapsel bezeichnet. Es ist denkbar, dass zumindest jeweilige Teilbereiche der Räume insbesondere durch wenigstens eine Trennwand 42, insbesondere des Gehäuses 30, voneinander getrennt sind. Die Räume beziehungsweise Kapseln sind jedoch fluidisch miteinander verbunden, sodass das Öl, welches die Fächerdüse 16 in dem Maschinenraum 36 aus sich ausspritzt, von dem Maschinenraum 36 in den Kupplungsraum 38 strömen kann. Aus Fig. 4 ist erkennbar, dass das Leitungselement 12 teilweise außerhalb der Räume angeordnet ist und einen auch als Fenster bezeichneten Durchgang 44, insbesondere der Räume, durchdringt, wodurch das teilweise außerhalb der Räume angeordnete Leitungselement 12 in zumindest einen der Räume, insbesondere in beide Räume, hineingeführt ist. Vorliegend ist das Leitungselement 12 teilweise außerhalb der Räume und teilweise in dem Maschinenraum 36 angeordnet, und die Fächerdüse 16 ist in dem Maschinenraum 36 angeordnet. In dem Maschinenraum 36 spritzt die Fächerdüse 16 das Öl aus sich heraus und gegen die Verzahnungen 24 und 26. Dadurch werden die Verzahnungen 24 und 26 geschmiert und gekühlt. Nach dem Schmieren und Kühlen der Verzahnungen 24 und 26 kann das Öl in den Kupplungsraum 38 strömen. Der Kupplungsraum 38 weist beispielsweise mehrere Ölaustritte auf, über welche das Öl aus dem Kupplungsraum 38 und somit auch aus dem Maschinenraum 36 abgeführt werden kann.

Insbesondere ermöglicht die Fächerdüse 16 dadurch, dass sie nicht einen gezielten und fokussierten Ölstrahl, sondern einen zweidimensionalen und somit flächigen, als Ölfächer ausgebildeten Ölfilm 17 bereitstellt, eine Beölung sowohl einer Zugflanke als auch einer Schubflanke des jeweiligen Zahns.

Fig. 5 und 6 zeigen eine erweiterte Beölungseinrichtung 10. Bei der erweiterten Beölungseinrichtung ist das Leitungselement 12 als eine Spritzspinne ausgebildet, mittels welcher sowohl die Fächerdüse 16 als auch eine zusätzlich zur Fächerdüse 16 vorgesehene, zweite Düse 47 sowie eine zusätzlich zu der Fächerdüse 16 und zusätzlich zur zweiten Düse 47 vorgesehene, dritte Düse 48 mit dem das Leitungselement 12 durchströmenden Öl versorgbar sind. Bei der erweiterten Beölungseinrichtung umfasst somit die Spritzeinheit 14 das Leitungselement 12 und die Fächerdüse 16 sowie die zusätzlichen Düsen 47 und 48. Die jeweilige Düse 47, 48 kann als eine Runddüse ausgebildet sein, mittels welcher ein fokussierter und beispielsweise zylindrischer oder kegelförmiger Ölstrahl ausspritzbar ist, oder die jeweilige Düse 47, 48 kann als eine jeweilige, weitere Fächerdüse ausgebildet sein. Bei der erweiterten Beölungseinrichtung ist das Leitungselement 12 mittels mehrerer Schrauben 32 an das Gehäuse 30 angeschraubt und somit an dem Gehäuse 30 befestigt. Die jeweilige Düse 47, 48 kann separat von dem Leitungselement 12 ausgebildet und mit dem Leitungselement 12 verbunden sein. Mittels der Düse 47 kann beispielsweise ein als Tellerrad ausgebildetes, drittes Zahnrad eines Differentialgetriebes des Antriebsstrangs mit dem Öl versorgt und somit beölt werden. Das Tellerrad ist zusätzlich zu den Zahnrädern 20 und 22 vorgesehen. Mittels der Düse 48 kann beispielsweise ein Verbindungselement 50 des Antriebsstrangs mit dem Öl versorgt werden, wobei das Verbindungselement 50 zur Antriebsverbindung von Fahrzeugrädern des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Mit anderen Worten, beispielsweise kann die elektrische Maschine, insbesondere ihr Rotor, über die Stirnradstufe 18 erste Fahrzeugräder einer ersten Fahrzeugachse des Kraftfahrzeugs antreiben. Mittels des Verbindungselements 50 können zweite Fahrzeugräder einer zweiten Fahrzeugachse des Kraftfahrzeugs mit dem Rotor drehmomentübertragend gekoppelt werden, sodass die zweiten Fahrzeugräder über das Verbindungselement 50 von dem Rotor angetrieben werden können. Somit dient das Verbindungselement 50 einer Antriebsverbindung der zweiten Fahrzeugräder mit der elektrischen Maschine, wobei mittels der Düse 48 das Verbindungselement 50 vorteilhaft beölt und dadurch gekühlt und geschmiert werden kann.

Bezugszeichenliste

10 Beölungseinnchtung

12 Leitungselement

14 Spritzeinheit

16 Fächerdüse

17 Ölfilm

18 Stirnrad stufe

20 Zahnrad

22 Zahnrad

24 Verzahnung

26 Verzahnung

28 Zahneingriffsbereich

30 Gehäuse

32 Schraube

34 Anschluss

36 Maschinenraum

38 Kupplungsraum

40 Kupplung

42 Trennwand

44 Durchgang

47 Düse

48 Düse

50 Verbindungselement

Claims

Patentansprüche Beölungseinrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem aus Kunststoff gebildeten und von Öl durchströmbaren Leitungselement (12), und mit wenigstens einer mit dem Leitungselement (12) fest verbundenen und mit dem Öl aus dem Leitungselement (12) versorgbaren für eine Beölung einer schrägverzahnten Stirnradgetriebestufe (18) ausgebildeten Fächerdüse (16), mittels welcher ein sich in einer Ebene erstreckender und aus dem Öl gebildeter Ölfilm (17) ausspritzbar und gegen die schräg verzahnte Stirnradgetriebestufe (18) spritzbar ist, wobei die Fächerdüse (16) und dadurch die Ebene des Ölfilms (17) im Wesentlichen senkrecht zu einer Zahnbreite einer Verzahnung (24, 26) der Stirnradgetriebestufe (18) ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnradgetriebestufe (18) für eine Antriebsverbindung einer elektrischen Maschine eines elektrifizierten Antriebsstrangs für das Kraftfahrzeug vorgesehen ist, wobei das Leitungselement (12) und damit die Fächerdüse (16) mittels nur eines Schraubelements (32), zur Befestigung des Leitungselements (12) an einem Gehäuse (30), und mittels nur eines Anschlusses (34) zu einer Ölverteilungseinrichtung hinsichtlich einer Lage festgelegt ist. Beölungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über das Leitungselement (12) ausschließlich die Fächerdüse (16) mit dem das Leitungselement (12) durchströmenden Öl versorgbar ist. Beölungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnradgetriebestufe (18) in einem gekapselten Maschinenraum (36) als erstem Raum angeordnet ist, wobei auch ein gekapselter, mit dem Maschinenraum (36) verbundener Kupplungsraum (38) als zweiter Raum vorgesehen ist. Beölungseinrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungselement (12) zumindest teilweise außerhalb der Räume angeordnet ist. Beölungseinrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das teilweise außerhalb der Räume angeordnete Leitungselement (12) einen Durchgang (44) durchdringt und dadurch von außerhalb der Räume in zumindest einen der Räume hineingeführt ist. Beölungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsraum (38) Ölaustritte aufweist, über welche das Öl zumindest aus dem Kupplungsraum (38) abführbar ist. Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einer Beölungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.