DE102005045556A1 - Kugellager-Haltevorrichtung - Google Patents

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Abstract

Es ist ein verbessertes Hybridgetriebe vorgesehen, das zwei elektrische Motor/Generator-Module und mehrere Planetenradsätze umfasst, die wirksam mit den Motoren/Generatoren und mit einem Verbrennungsmotor in Verbindung gebracht werden können. Neuartige Konstruktions- und Packungsschemata verbessern die Funktion und den Wirkungsgrad des Getriebes. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Vorrichtung zum Aufbringen einer einstellbaren Belastung auf innere rotierende Bauteile des Hybridgetriebes, um seinen Wirkungsgrad zu maximieren.

Description

  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der U.S. Provisional Application 60/612,559, die am 23. September 2004 eingereicht wurde und deren Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme vollständig mit eingeschlossen ist.
  • Diese Erfindung betrifft eine Kugellager-Haltevorrichtung für ein elektromechanisches Hybrid-Fahrzeuggetriebe, das miteinander in Wechselwirkung stehende Planetenradanordnungen verwendet, die wirksam mit einem Verbrennungsmotor und zwei Motoren/Generatoren verbunden sind.
  • Ein elektromechanisches Hybrid-Fahrzeuggetriebe verwendet miteinander in Wechselwirkung stehende Planetenradanordnungen, die wirksam mit einem Verbrennungsmotor und zwei Motoren/Generatoren verbunden sind. Eine Kraftübertragung in einem elektromechanischen Getriebe ist in der U.S. Provisional Application mit dem Titel "Electrically Variable Transmission with Selective Fixed Ratio Operation", Aktenzeichen des Anwalts G10627PDE (GP-305519), Holmes et al., die am 22. Juli 2004 eingereicht wurde und deren Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme vollständig mit eingeschlossen ist, beschrieben.
  • Es wird ein verbessertes Hybridgetriebe bereitgestellt, das zwei elektrische Motor/Generator-Module und mehrere Planetenradsätze umfasst, die wirksam mit den Motoren/Generatoren und mit einem Verbrennungsmotor verbunden werden können. Neuartige Konstruktions- und Packungsschemata verbessern die Funktion und den Wirkungsgrad des Getriebes.
    •
  • Genauer betrifft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Vorrichtung zum Aufbringen einer einstellbaren Last auf innere rotierende Bauteile des Hybridgetriebes, um seinen Wirkungsgrad zu maximieren.
  • Das verbesserte Hybridgetriebe umfasst mehrere Befestigungselemente, die ausgebildet sind, um eine Kupplungsnabe an eine Mittelabstützung zu montieren. Innere und äußere Laufringe, die zwischen der Mittelabstützung und der Kupplungsnabe angeordnet sind, halten vorzugsweise erste und zweite Lagerkugeln. Eine einstellbare Belastung, die auf die Lagerkugeln aufgebracht wird, kann erhöht werden, indem die Befestigungselemente angezogen werden, so dass die Lagerkugeln auf einer beständigen Bahn bleiben, Geräusch minimiert wird und der Rotationswirkungsgrad maximiert wird.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen die inneren Laufringe einen ersten Abschnitt, mit dem die Kupplungsnabe in Eingriff steht, und einen zweiten Abschnitt, mit dem die Mittelabstützung in Eingriff steht.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst der erste Abschnitt des inneren Lagerlaufrings eine ansteigende Schulter, die derart ausgebildet ist, dass sie mit den ersten Lagerkugeln in Eingriff steht, und der zweite Abschnitt des inneren Lagerlaufrings umfasst eine ansteigende Schulter, die derart ausgebildet ist, dass sie mit den zweiten Lagerkugeln in Eingriff steht, so dass die ansteigenden Schultern die einstellbare Belastung, die durch die Befestigungselemente aufgebracht wird, umsetzen in eine erste Komponente, die dazu neigt, die ersten und zweiten Lagerkugeln aufeinander zu zu ziehen, und eine zweite Komponente, die dazu neigt, die ersten und zweiten Lagerkugeln in Eingriff mit dem äußeren Lagerlaufring zu drücken.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen die Befestigungselemente mindestens ein hohles Befestigungselement, das ausgebildet ist, um Hydraulikfluid zum Betreiben einer Kupplung bereitzustellen.
    •
  • Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben; in diesen ist:
  • 1 eine schematische Darstellung im Schnitt in einer fragmentarischen Ansicht eines elektrischen/mechanischen Hybridgetriebes;
  • 2 eine vergrößerte schematische Darstellung im Schnitt in einer fragmentarischen Ansicht eines Teils des elektrischen/mechanischen Hybridgetriebes von 1; und
  • 3 eine weiter vergrößerte schematische Darstellung im Schnitt in einer fragmentarischen Ansicht eines Teils des elektrischen/mechanischen Hybridgetriebes von 2.
  • Die vorliegende Erfindung ist zur Verwendung in Verbindung mit der U.S. Provisional Application 60/613,557, Burgman et al., die am 17. September 2004 eingereicht wurde und deren Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme vollständig mit eingeschlossen ist, ausgebildet. Es ist jedoch festzustellen, dass die vorliegende Erfindung auch in anderen Getriebeausgestaltungen verwendet werden kann.
  • In den Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Bauteile beziehen, zeigt 1 ein Fahrzeug 10 mit einem elektromechani schen Getriebe 11. Eine Antriebswelle 12 ist um eine Mittelachse 14 herum angeordnet und dient dazu, Leistung von einem Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) auf ein Getriebe 11 zu übertragen. Eine Hauptwelle 16 ist in Längsrichtung angeordnet und um die Mittelachse 14 drehbar und kann mit der Antriebswelle 12 in Eingriff stehen. Der Eingriff von einer oder mehreren einer Vielzahl von Kupplungen, wie etwa Kupplung 15, verbindet einen oder mehrere einer Vielzahl von Planetenradsätzen, wie etwa Planetenradsatz 17, um Leistung mit variierenden Übersetzungsverhältnissen auf ein Abtriebselement 18 zu übertragen. Zwei elektrische Motoren/Generatoren 20A und 20B sind koaxial um die Mittelachse 14 herum orientiert. Jeder Motor/Generator 20A, 20B kann wirksam mit einem Element von einem der Planetenradsätze in Verbindung gebracht werden, um einen Bereich von stufenlos verstellbaren Drehzahlverhältnissen zwischen der Antriebswelle 12 und dem Abtriebselement 18 bereitzustellen, wie es Fachleute leicht verstehen werden. Jeder der Motoren/Generatoren 20A, 20B umfasst einen im Allgemeinen ringförmigen Stator 22A bzw. 22B und einen im Allgemeinen ringförmigen Rotor 24A, 24B, der in Bezug auf den jeweiligen Stator 22A, 22B drehbar ist. Eine Endabdeckung 26 ist in Bezug auf die Hauptwelle 16 derart montiert, dass sie die Motoren/Generatoren 20A, 20B darin teilweise umgibt und einen Innenraum 28 teilweise definiert. Die Endabdeckung 26 wirkt mit einem ersten Abschnitt 30 eines Gehäuseelements (d.h. einem oberen Endabschnitt eines Getriebekastens) und einem zweiten Abschnitt 32 des Gehäuseelements (d.h. einem unteren Abschnitt des Getriebekastens) zusammen, um die Motoren/Generatoren 20A, 20B in dem Innenraum 28 weiter einzuschließen.
  • Eine Mittelabstützung 36 ist nach 2 starr abgestützt in Bezug auf die Hauptwelle 16 um die Mittelachse 14 herum und stützt vorzugsweise den Stator 22A ab. Die Kupplung 15 ist in einem Gehäuse oder einer Kupp lungsnabe 38 angeordnet, die derart ausgebildet ist, dass sie um die Mittelachse 14 rotiert. Die Kupplungsnabe 38 ist an die Mittelabstützung 36 durch mehrere Befestigungselemente 40 montiert. Eine Drehung um die Mittelachse 14 wird durch Lagerkugeln 42 erleichtert, die durch innere und äußere Lagerlaufringe 44 bzw. 46 gehalten sind. Das Kugellager wird nachstehend anhand einer bevorzugten Doppelkugellager-Ausführungsform beschrieben, jedoch sind alternative Ausgestaltungen in Betracht zu ziehen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform gibt es fünf Befestigungselemente 40, die gleichmäßig in einem kreisförmigen Muster verteilt sind. Zum Zweck dieser Offenbarung wird die vorliegende Erfindung in Verbindung mit der Vorrichtung der hierin mit eingeschlossenen Patentanmeldung 60/613,557 beschrieben, es ist jedoch festzustellen, dass die vorliegende Erfindung nicht die mit eingeschlossene Offenbarung erfordert. Dementsprechend sind vier der Befestigungselemente 40 vorzugsweise massive Befestigungselemente 40a und eines der Befestigungselemente 40 ist ein hohles Befestigungselement 40b, das ausgebildet ist, um Hydraulikfluid für die Betätigung der Kupplung 15 bereitzustellen. Die vier massiven Befestigungselemente 40a umfassen jeweils vorzugsweise einen Gewindeendabschnitt 41, um einen Eingriff zwischen der Kupplungsnabe 38 und der Mittelabstützung 36 aufrechtzuerhalten, wohingegen das hohle Befestigungselement 40b vorzugsweise in eine Position zwischen der Kupplungsnabe 38 und der Mittelabstützung 36 pressgepasst ist. Während die Anzahl und Ausgestaltung der Befestigungselemente 40 im Zusammenhang einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben worden ist, ist festzustellen, dass alternative Größen und Ausgestaltungen der Befestigungselemente 40 in Betracht gezogen werden können, und dass die Befestigungselemente 40 unterschiedliche Kombinationen von Befestigungselementen 40a und/oder 40b umfassen können. Zusätzlich können in alternativen Ausführungsformen die Befestigungselemente 40 ausschließlich massive Befestigungselemente 40a umfassen.
  • Wie es am besten in 3 zu sehen ist, umfasst das Kugellager gemäß der bevorzugten Ausführungsform eines Doppelkugellagers ein erstes Kugellager mit Lagerkugeln 42a und ein zweites Kugellager mit Lagerkugeln 42b. Der innere Lagerlaufring 44 ist an seinem Mittelpunkt um die Mittelachse 14 herum (wie in den 1 – 2 gezeigt ist) geteilt, um einen ersten Abschnitt 44a und einen zweiten Abschnitt 44b bereitzustellen. Der erste Abschnitt 44a des inneren Lagerlaufrings 44 ist derart ausgebildet, dass er die ersten Lagerkugeln 42a hält, und der zweite Abschnitt 44b des inneren Lagerlaufrings 44 ist derart ausgebildet, dass er die zweiten Lagerkugeln 42b hält. Die ersten und zweiten Abschnitte 44a, 44b des inneren Lagerlaufrings 44 umfassen jeweils eine vorstehende oder ansteigende Schulter 48a bzw. 48b.
  • Die Befestigungselemente 40a (die in 2 gezeigt sind) bringen eine axiale Belastung auf den inneren Kugellagerlaufring 44 auf, die auf die Lagerkugeln 42 übertragen wird. Das heißt genauer: Wenn die Befestigungselemente 40a angezogen werden, werden die Kupplungsnabe 38 und die Mittelabstützung 36 derart aufeinander zu gezogen, dass die Kupplungsnabe 38 mit dem ersten Abschnitt 44a des inneren Lagerlaufrings 44 in Eingriff gelangt und der Mittelabschnitt 36 mit dem zweiten Abschnitt 44b des inneren Lagerlaufrings 44 in Eingriff gelangt. Wenn die Kupplungsnabe 38 und die Mittelabstützung 36 aufeinander zu gezogen werden, werden daher der erste und der zweite Abschnitt 44a, 44b des inneren Lagerlaufrings 44 entsprechend aufeinander zu gezogen. Wenn der erste und der zweite Abschnitt 44a, 44b des inneren Lagerlaufrings 44 aufeinander zu gezogen sind, steht die Schulter 48a des ersten Abschnitts 44a mit den Lagerkugeln 42a in Eingriff und die Schulter 48b des zweiten Abschnitts 44b steht mit den Lagerkugeln 42b in Eingriff. Wenn die ersten und zweiten Lagerkugeln 42a, 42b in Eingriff stehen, verleiht die Geometrie der ansteigenden Schultern 48a, 48b beiden eine axiale Belastung, die dazu neigt, die ersten und zweiten Lagerkugeln 42a, 42b aufeinander zu zu ziehen, und eine radiale Belastung, die dazu neigt, die ersten und zweiten Lagerkugeln 42a, 42b in Richtung des äußeren Lagerlaufrings 46 zu drücken.
  • Dementsprechend wird durch die Befestigungselemente 40a den ersten und zweiten Lagerkugeln 42a, 42b über den ersten und zweiten Abschnitt 44a, 44b des inneren Lagerlaufrings 44 eine variable Belastung verliehen. Die variable Belastung kann erhöht werden, indem die Befestigungselemente 40a derart angezogen werden, dass die ersten und zweiten Lagerkugeln 42a, 42b zwischen dem inneren und äußeren Lagerlaufring 44, 46 zusammengedrückt werden. Auf diese Weise kann die variable Belastung, die auf die ersten und zweiten Lagerkugeln 42a, 42b aufgebracht wird, so optimiert werden, dass die Lagerkugeln auf einer beständigen Bahn bleiben, Geräusch minimiert wird und der Rotationswirkungsgrad maximiert wird.
  • Zusammengefasst ist ein verbessertes Hybridgetriebe vorgesehen, das zwei elektrische Motor/Generator-Module und mehrere Planetenradsätze umfasst, die wirksam mit den Motoren/Generatoren und mit einem Verbrennungsmotor in Verbindung gebracht werden können. Neuartige Konstruktions- und Packungsschemata verbessern die Funktion und den Wirkungsgrad des Getriebes. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Vorrichtung zum Aufbringen einer einstellbaren Belastung auf innere rotierende Bauteile des Hybridgetriebes, um seinen Wirkungsgrad zu maximieren.

Claims (19)

  1. Fahrzeuggetriebe, umfassend: eine Mittelabstützung, eine Kupplungsnabe, die an der Mittelabstützung angebracht ist, mindestens ein Kugellager, das zwischen der Mittelabstützung und der Kupplungsnabe angeordnet ist, und mehrere Befestigungselemente, die derart ausgebildet sind, das sie die Kupplungsnabe an der Mittelabstützung anbringen, wobei die Befestigungselemente einstellbar sind, um eine variable Belastung derart auf das mindestens eine Kugellager aufzubringen, dass eine optimale Lagerbelastung gewählt werden kann, um das Kugellager zu halten und den Rotationswirkungsgrad zu maximieren.
  2. Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kugellager ein erstes Kugellager und ein zweites Kugellager umfasst.
  3. Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch innere und äußere Lagerlaufringe, die derart ausgebildet sind, dass sie die Lagerkugeln des mindestens einen Kugellagers dazwischen halten, wobei die variable Belastung durch die Befestigungselemente auf den inneren Lagerlaufring und dann auf die Lagerkugeln des ersten und zweiten Kugellagers aufgebracht wird.
  4. Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Lagerlaufring einen ersten Abschnitt in Kontakt mit der Kupplungsnabe und einen zweiten Abschnitt in Kontakt mit der Mittelabstützung umfasst.
  5. Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt des inneren Lagerlaufrings eine ansteigende Schulter umfasst, die derart ausgebildet ist, dass sie mit den Lagerkugeln des ersten Kugellagers in Eingriff steht, und der zweite Abschnitt des inneren Lagerlaufrings eine ansteigende Schulter umfasst, die derart ausgebildet ist, dass sie mit den Lagerkugeln des zweiten Kugellagers in Eingriff steht, so dass die ansteigenden Schultern die variable Belastung umsetzen in eine erste Komponente, die dazu neigt, das Lagerkugeln des ersten und zweiten Kugellagers aufeinander zu zu ziehen, und eine zweite Komponente, die dazu neigt, die Lagerkugeln des ersten und zweiten Kugellagers in Eingriff mit dem äußeren Lagerlaufring zu drücken.
  6. Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente mehrere massive Gewindebefestigungselemente umfassen.
  7. Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente mindestens ein hohles Befestigungselement umfassen.
  8. Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente fünf Befestigungselemente umfassen, die gleichmäßig in einem kreisförmigen Muster verteilt sind.
  9. Fahrzeuggetriebe, umfassend: eine Mittelabstützung, eine Kupplungsnabe, die an der Mittelabstützung angebracht ist, ein erstes und ein zweites Kugellager, die zwischen der Mittelabstützung und der Kupplungsnabe angeordnet sind, innere und äußere Lagerlaufringe, die derart ausgebildet sind, dass sie die Lagerkugeln des ersten und zweiten Kugellagers dazwischen halten, und mehrere Befestigungselemente, die derart ausgebildet sind, dass sie die Kupplungsnabe an der Mittelabstützung anbringen, wobei die Befestigungselemente einstellbar sind, um eine variable Belastung derart auf das erste und das zweite Kugellager aufzubringen, dass eine optimale Lagerbelastung gewählt werden kann, um die Kugellager zu halten und den Rotationswirkungsgrad zu maximieren.
  10. Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Lagerlaufring einen ersten Abschnitt in Kontakt mit der Kupplungsnabe und einen zweiten Abschnitt in Kontakt mit der Mittelabstützung umfasst.
  11. Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt des inneren Lagerlaufrings eine ansteigende Schulter umfasst, die derart ausgebildet ist, dass sie mit den Lagerkugeln des ersten Kugellagers in Eingriff steht, und der zweite Abschnitt des inneren Lagerlaufrings eine ansteigende Schulter umfasst, die derart ausgebildet ist, dass sie mit den Lagerkugeln des zweiten Kugellagers in Eingriff steht, so dass die ansteigenden Schultern die variable Belastung umsetzen in eine erste Komponente, die dazu neigt, die Lagerkugeln des ersten und zweiten Kugellagers aufeinander zu zu ziehen, und eine zweite Komponente, die dazu neigt, die Lagerkugeln des ersten und zweiten Kugellagers in Eingriff mit dem äußeren Lagerlaufring zu drücken.
  12. Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente mehrere massive Befestigungselemente umfassen.
  13. Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente mindestens ein hohles Befestigungselement umfassen.
  14. Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente fünf Befestigungselemente umfassen, die gleichmäßig in einem kreisförmigen Muster verteilt sind.
  15. Fahrzeuggetriebe, umfassend: eine Mittelabstützung, eine Kupplungsnabe, die an der Mittelabstützung angebracht ist, einen inneren Lagerlaufring, der axial zwischen der Mittelabstützung und der Kupplungsnabe angeordnet ist, wobei der innere Lagerlaufring umfasst: einen ersten Abschnitt, mit dem die Kupplungsnabe in Eingriff steht, und einen zweiten Abschnitt, mit dem die Mittelabstützung in Eingriff steht, erste Lagerkugeln in Kontakt mit dem ersten Abschnitt des inneren Lagerlaufrings, zweite Lagerkugeln neben den ersten Lagerkugeln und in Kontakt mit dem zweiten Abschnitt des inneren Lagerlaufrings, einen äußeren Lagerlaufring, der derart axial zwischen der Mittelabstützung und der Kupplungsnabe und radial um den inneren Lagerlaufring herum angeordnet ist, dass die ersten und zweiten Lagerkugeln zwischen dem äußeren Lagerlaufring und dem inneren Lagerlaufring gehalten sind; und mehrere Befestigungselemente, die derart ausgebildet sind, dass sie die Kupplungsnabe an der Mittelabstützung anbringen, wobei die Befestigungselemente einstellbar sind, um eine variable Belastung derart auf die ersten und zweiten Lagerkugeln aufzubringen, dass eine optimale Lagerbelastung gewählt werden kann, um die Lagerkugeln zu halten und den Rotationswirkungsgrad zu maximieren.
  16. Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt des inneren Lagerlaufrings eine ansteigende Schulter umfasst, die derart ausgebildet ist, dass sie mit den ersten Lagerkugeln in Eingriff steht, und der zweite Abschnitt des inneren Lagerlaufrings eine ansteigende Schulter umfasst, die derart ausge bildet ist, dass sie mit den zweiten Lagerkugeln in Eingriff steht, so dass die ansteigenden Schultern die variable Belastung umsetzen in eine erste Komponente, die dazu neigt, die ersten und zweiten Lagerkugeln aufeinander zu ziehen, und eine zweite Komponente, die dazu neigt, die ersten und zweiten Lagerkugeln in Eingriff mit dem äußeren Lagerlaufring zu drücken.
  17. Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente mehrere massive Befestigungselemente umfassen.
  18. Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente zumindest ein hohles Befestigungselement umfassen.
  19. Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente fünf Befestigungselemente umfassen, die gleichmäßig in einem kreisförmigen Muster verteilt sind.
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