DE102013200488A1

DE102013200488A1 - Schmiersystem für einen Planetenradsatz

Info

Publication number: DE102013200488A1
Application number: DE102013200488A
Authority: DE
Inventors: Kevin C. Beckner; Gregory W. Kempf; Timothy J. Reinhart; Joel E. Mowatt
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-01-18
Filing date: 2013-01-15
Publication date: 2013-07-18
Anticipated expiration: 2033-01-16
Also published as: CN103216610A; US8425361B1; DE102013200488B4

Abstract

Eine Anordnung in einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs zum Übermitteln von Schmieröl zu einem Lager in einem Planetenradsatz umfasst einen Planetenträger mit einer Platte mit einer Innennut in Verbindung mit einem Schlitz einer Durchführung, einem Ritzelloch und einem zweiten Durchlass, der zwischen der Innennut und dem Ritzelloch Verbindung herstellt. Der Planetenträger umfasst weiterhin ein Ritzel, der in dem Ritzelzapfenloch angeordnet ist, und ein Lager, das an dem Ritzel zum Lagern eines Planetenrads angeordnet ist. In dem Ritzel ist eine Nut angeordnet und steht mit dem zweiten Durchlass in Verbindung. Von der Nut erstreckt sich ein dritter Durchlass in das Ritzel. Entlang einer Achse des Ritzels erstreckt sich von dem dritten Durchlass ein vierter Durchlass in das Ritzel. Von dem vierten Durchlass erstreckt sich ein fünfter Durchlass zu der Außenfläche. Durch die Platte und das Ritzel wird druckbeaufschlagtes Schmieröl zu dem Lager übermittelt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Schmiersystem für einen Planetenradsatz und insbesondere ein Ritzellagerschmiersystem für einen Planetenradsatz.
HINTERGRUND
Die Darlegungen in diesem Abschnitt sehen lediglich Hintergrundinformationen bezüglich der vorliegenden Offenbarung vor und können, müssen aber nicht den Stand der Technik darstellen.
Automatikgetriebe in Fahrzeugen enthalten häufig Planetenradsätze, um ein oder mehrere Vorwärts- und Rückwärtsgang-Übersetzungen zwischen einem Motor und mindestens einer Antriebsachse zu übertragen. Diese Planetenradsätze erfahren bei Betrieb des Automatikgetriebes bei hohen Drehzahlen eine signifikante Beanspruchung. Daher ist es wünschenswert, dass den Lagerelementen der Planetenradsätze ein adäquater Grad an Schmierung geliefert wird. Dies wird typischerweise durch Verwenden eines druckbeaufschlagten Schmiersystems verwirklicht, das den Lagerelementen druckbeaufschlagtes Schmieröl liefert. Diese druckbeaufschlagten Systeme sind zwar effektiv, können aber einem Lecken unterliegen und können aufgrund von Ausrichtungsanforderungen, um einen druckbeaufschlagten Ölkreislauf zur Versorgung der Lagerung aufrechtzuerhalten, schwierig zusammenzubauen sein. Ein anderes Verfahren zum Vorsehen einer adäquaten Schmierung der Lagerelemente ist ein nicht druckbeaufschlagtes Schmiersystem. Während diese Systeme zwar für das Vorsehen adäquater Schmierung effektiv sind, erfordern sie, dass die Getriebepumpe relativ zu den druckbeaufschlagten Systemen ein größeres Volumen an Öl bereitstellt. Daher muss die Getriebepumpe in einem nicht druckbeaufschlagten System eine Leistungssteigerung aufweisen oder eine größere Pumpe erforderlich machen. Steigerungen der Pumpenleistungsanforderungen können aber die Haltbarkeit bestehender Pumpen verringern. Größere Pumpen können Einbauprobleme aufwerfen und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit reduzieren. Demgemäß besteht Bedarf nach einem druckbeaufschlagten Schmiersystem für einen Planetenradsatz, welches Lecken minimiert, den Lagerelementen in jedem Zustand Schmierung liefert und nicht die Einfachheit des Zusammenbaus des Planetenradsatzes beeinträchtigt.
ZUSAMMENFASSUNG
In einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine Anordnung in einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs zum Übermitteln von Schmieröl zu einem Planetenradsatz vorgesehen. Die Anordnung umfasst eine Welle mit einem ersten Durchlass, eine um die Welle angeordnete Durchführung mit einem Schlitz, der mit dem ersten Durchlass in Verbindung steht, und einen Planetenträger mit einer Platte mit einer Innennut, die mit dem Schlitz der Durchführung in Verbindung steht, einem Ritzelzapfenloch und einem zweiten Durchlass, der zwischen der Innennut und dem Ritzelzapfenloch eine Verbindung herstellt. Der Planetenträger umfasst weiterhin einen Ritzelzapfen, der in dem Ritzelzapfenloch angeordnet ist, und ein Lager, das an dem Ritzelzapfen zum Lager eines Planetenrads angeordnet ist. Der Ritzelzapfen umfasst einen zylindrischen Körper mit einem ersten Ende, einem zweiten Ende gegenüber dem ersten Ende und einer Außenfläche, wobei die Außenfläche das Lager lagert. In der Außenfläche ist nahe dem ersten Ende eine Nut angeordnet und erstreckt sich umlaufend um den zylindrischen Körper und steht mit dem zweiten Durchlass in Verbindung. Von der Nut erstreckt sich ein dritter Durchlass in den zylindrischen Körper. Entlang einer Achse des zylindrischen Körpers erstreckt sich von dem dritten Durchlass ein vierter Durchlass in den zylindrischen Körper. Von dem vierten Durchlass erstreckt sich ein fünfter Durchlass zu der Außenfläche.
Von dem ersten Durchlass wird durch den Schlitz der Durchführung in die Innennut des Planetenträgers, durch den zweiten Durchlass in die Nut des Ritzelzapfens, durch den dritten und vierten Durchlass zu dem fünften Durchlass und von dem fünften Durchlass zu dem an der Außenfläche des Ritzelzapfens gelagerten Lager ein druckbeaufschlagtes Hydraulikfluid übermittelt.
In einer Ausführungsform ist an dem Ritzelzapfen ein zweites Lager gelagert.
In einer anderen Ausführungsform bildet der fünfte Durchlass einen Auslass an der Außenfläche, der axial zwischen den Lagern angeordnet ist, aus.
In einer noch anderen Ausführungsform ist das erste Ende des Ritzelzapfens in dem Ritzelzapfenloch der Platte angeordnet.
In einer noch anderen Ausführungsform umfasst der Planetenträger weiterhin einen mit der Platte verbundenen Steg, wobei der Steg ein zweites Ritzelzapfenloch gegenüber dem Ritzelzapfenloch der Platte aufweist, und wobei das zweite Ende des Ritzelzapfens an dem Zapfen in dem zweiten Ritzelzapfenloch gelagert ist.
In einer noch anderen Ausführungsform erstreckt sich der fünfte Durchlass entlang eines Durchmessers des zylindrischen Körpers und durch die Achse.
In einer noch anderen Ausführungsform bildet der fünfte Durchlass eine erste Mündung an der Außenfläche und eine zweite Mündung an der Außenfläche gegenüber der ersten Mündung aus.
In einer noch anderen Ausführungsform ist der fünfte Durchlass an dem axialen Mittelpunkt des zylindrischen Körpers angeordnet.
In einer noch anderen Ausführungsform bildet der dritte Durchlass eine Mündung in der Nut der Außenfläche aus.
Weitere Anwendungsgebiete gehen aus der hierin vorgesehenen Beschreibung hervor. Es versteht sich, dass die Beschreibung und spezifischen Beispiele lediglich den Zwecken der Veranschaulichung dienen und nicht den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung beschränken sollen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Seitenansicht im Querschnitt eines Schmiersystems in einem Abschnitt eines beispielhaften Planetenradsatzes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine perspektivische Vorderansicht eines in dem Schmiersystem nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform verwendeten Ritzelzapfens; und
3 ist eine Seitenansicht im Querschnitt des in 2 gezeigten Ritzelzapfens in der Richtung von Pfeil 3-3 gesehen.
BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, bei denen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten bezeichnen, ist in 1 eine Seitenansicht einer Planetenträgeranordnung 10 in einer beispielhaften Umgebung gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung veranschaulicht. In dem vorgesehenen Beispiel ist die Planetenträgeranordnung 10 mit einer Welle 12 in einem Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs angeordnet. Die Planetenträgeranordnung 10 kann aber in anderen Umgebungen um andere Drehelemente angeordnet sein, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Diese Komponenten können zum Beispiel Nebenwellen, Vorgelegewellen, Hohlwellen, Kupplungen, Bremsen, Turbinenwellen, ein Getriebegehäuse oder andere Planetenradsätze, um nur ein paar zu nennen, umfassen. Die Planetenträgeranordnung 10 ist vorzugsweise ein Teil eines Planetenradsatzes, der auch ein oder mehrere Sonnenräder (nicht gezeigt) und ein oder mehrere Hohlräder (nicht gezeigt) umfasst.
Die Planetenradanordnung 10 umfasst einen Stegträger 14, der an einen Trägerflansch, ein Schwarzblech oder eine Hülse 16 geschweißt oder anderweitig damit verbunden ist. Der Stegträger 14 und der Trägerflansch 16 umfassen jeweils mehrere axial ausgerichtete Ritzelzapfenlöcher 18 bzw. 20. Jeder Satz von axial ausgerichteten Ritzelzapfenlöchern 18 und 20 lagert zur Drehung einen Ritzelzapfen 22. Jeder Planetenritzelzapfen 22 lagert wiederum eines von mehreren Planetenrädern 24 zur Drehung daran. Es versteht sich, dass bei der Trägeranordnung 10 eine beliebige Anzahl von Planetenrädern 24 genutzt werden können.
Zwischen dem Planetenritzelzapfen 22 und dem Planetenrad 24 sind ein erstes Lager 26 und ein zweites Lager 28 angeordnet. Das erste und das zweite Lager 26 und 28 lagern das Planetenrad 24 zur Drehung an dem Planetenritzelzapfen 22. Die Lager 26 und 28 sind relativ zu dem Planetenritzelzapfen 22 axial benachbart zueinander angeordnet. An dem Planetenritzelzapfen 22 ist auch ein Paar von Unterlegscheiben 30 und 32 angeordnet. Die Unterlegscheibe 30 ist axial zwischen dem ersten Lager 26 und dem Trägerflansch 16 angeordnet, und die Unterlegscheibe 32 ist axial zwischen dem zweiten Lager 28 und dem Trägersteg 14 angeordnet.
Unter Hinwendung auf 2 und 3 ist der Planetenritzelzapfen 22 zylindrisch und umfasst ein erstes Ende 40, das gegenüber einem zweiten Ende 42 angeordnet ist. Eine umlaufende Nut 44 ist in einer Außenfläche 46 des Planetenritzelzapfens 22 ausgebildet oder anderweitig darin maschinell eingearbeitet. Die Nut 44 ist nahe dem ersten Ende 40 angeordnet. Entlang einer Achse 50 des Planetenritzelzapfens 22 ist von dem ersten Ende 40 zu einem in etwa axialen Mittelpunkt des Planetenritzelzapfens 22 eine axiale Bohrung 48 ausgebildet oder anderweitig maschinell eingearbeitet. Ein Anschlag oder Stopfen 51 ist an dem ersten Ende 40 in der axialen Bohrung 48 angeordnet. Von der Nut 44 an der Außenfläche 46 zu der axialen Bohrung 48 ist eine Versorgungsbohrung 54 ausgebildet oder anderweitig maschinell eingearbeitet. Die Versorgungsbohrung 54 bildet an der Außenfläche 46 in der Nut 44 eine Eingangsmündung 54A aus. Die Versorgungsbohrung 54 ist vorzugsweise so abgewinkelt, dass sie sich sowohl axial als auch radial in den Planetenritzelzapfen 22 erstreckt. Von der Außenfläche 46 durch den Planetenritzelzapfen 22 ist an dem ungefähren Mittelpunkt 52 eine Ausgangsbohrung 56 ausgebildet oder anderweitig maschinell eingearbeitet und erstreckt sich durch die Achse 50. Demgemäß steht die Ausgangsbohrung 56 mit der axialen Bohrung 48 in Verbindung. Die Ausgangsbohrung 56 bildet eine erste Ausgangsmündung 56A an der Außenfläche 46 und eine zweite Ausgangsmündung 56B an der Außenfläche 46 aus.
Zurück zu 1 umfasst die Trägerplatte 16 einen Innenfläche 60, die eine mittlere Öffnung 62 ausbildet, die bemessen ist, um die Welle 12 dadurch aufzunehmen. In der Innenfläche 60 der Trägerplatte 16 ist eine umlaufende Innennut 64 ausgebildet oder anderweitig maschinell eingearbeitet. Von der Innennut 64 an der Innenfläche 60 zu dem Ritzelzapfenloch 20 ist eine Zwischenbohrung 66 ausgebildet oder anderweitig maschinell eingearbeitet. Die Zwischenbohrung 66 bildet eine Eingangsmündung 66A an der Innenfläche 60 in der Nut 64 und eine Ausgangsmündung 66A in dem Ritzelzapfenloch 20 aus. Es versteht sich, dass die Trägerplatte 16 eine gleiche Anzahl an Zwischenbohrungen 66 und Ritzelzapfenlöchern 20 umfasst, um den Planetenritzelzapfen 22 adäquat mit Öl zu versorgen, wie nachstehend beschrieben wird. Die Zwischenbohrung 66 ist vorzugsweise abgewinkelt, um sich sowohl axial als auch radial durch die Trägerplatte 16 zu erstrecken.
Zwischen der Innenfläche 60 der Trägerplatte 16 und der Welle 12 ist eine Durchführung 70 angeordnet. Die Durchführung 70 ermöglicht eine relative Drehung zwischen der Planetenträgeranordnung 10 und der Welle 12. Die Durchführung 70 umfasst mehrere Schlitze oder Löcher 70A, die sich radial durch die Durchführung 70 erstrecken. Die Schlitze 70A ermöglichen eine Verbindung von einem Versorgungsdurchlass 72, der in der Welle 12 ausgebildet ist, durch die Durchführung 70 zu der Innennut 64.
Die Welle 12, die Durchführung 70, die Trägerplatte 16 und der Planetenritzel 22 wirken zusammen, um einen Schmierkreislauf zum Liefern von druckbeaufschlagtem Hydraulikfluid oder Öl von der Welle 12 zu den Lagern 26 und 28 auszubilden. Von einer druckbeaufschlagten Quelle, wie etwa einer (nicht gezeigten) Pumpe, wird Öl durch die Welle 12 in den Versorgungsdurchlass 72 übermittelt. Öl überträgt sich durch die Schlitze 70A der Durchführung 70 und in die Innennut 64. Von der Innennut 64 überträgt sich das Öl durch die Zwischenbohrung 66 und in die Nut 44 des Planetenradzapfens 22. Die Umfangsnut 44 beseitigt die Notwendigkeit, die Ausgangsmündung 66B der Trägerplatte 16 mit der Eingangsmündung 54A des Planetenritzelzapfens 22 auszurichten. Von der Nut 44 des Planetenritzelzapfens 22 überträgt sich das Öl durch die Versorgungsbohrung 54 in die axiale Bohrung 48 und von der axialen Bohrung zu der Ausgangsbohrung 56. An den Ausgangsmündungen 56A und 56B verlässt das Öl den Planetenritzelzapfen 22 an einer optimalen Stelle zwischen den Lager 26 und 28, wodurch die Lager 26 und 28 geschmiert werden.
Während die besten Arten zum Ausführen der Erfindung eingehend beschrieben wurden, versteht sich, dass die verwendete Terminologie als beschreibende Worte und nicht als Einschränkung gedacht ist. Der Fachmann, den diese Erfindung betrifft, wird erkennen, dass im Hinblick auf die vorstehenden Lehren viele Abwandlungen der vorliegenden Erfindung möglich sind. Daher versteht sich, dass innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche die Erfindung neben der hierin spezifisch beschriebenen Weise in einer im Wesentlichen äquivalenten Weise umgesetzt werden kann.

Claims

Ritzelzapfen für einen Planetenradsatz, welcher umfasst: einen zylindrischen Körper mit einem ersten Ende, einem zweiten Ende gegenüber dem ersten Ende und einer Außenfläche; eine in der Außenfläche nahe dem ersten Ende ausgebildete Nut, wobei sich die Nut umlaufend um den zylindrischen Körper erstreckt; einen ersten Durchlass, der in dem zylindrischen Körper angeordnet ist und mit der Nut in Verbindung steht; einen zweiten Durchlass, der in dem zylindrischen Körper angeordnet ist und mit dem ersten Durchlass in Verbindung steht; und einen dritten Durchlass, der in dem zylindrischen Körper angeordnet ist und mit dem zweiten Durchlass und mit der Außenfläche in Verbindung steht.
Ritzelzapfen nach Anspruch 1, wobei der zweite Durchlass entlang einer durch den zylindrischen Körper festgelegten Achse angeordnet ist.
Ritzelzapfen nach Anspruch 2, wobei sich der dritte Durchlass entlang eines Durchmessers des zylindrischen Körpers und durch die Achse erstreckt.
Ritzelzapfen nach Anspruch 3, wobei der dritte Durchlass eine erste Mündung an der Außenfläche und gegenüber der ersten Mündung eine zweite Mündung an der Außenfläche ausbildet.
Ritzelzapfen nach Anspruch 4, wobei der dritte Durchlass an dem axialen Mittelpunkt des zylindrischen Körpers angeordnet ist.
Ritzelzapfen nach Anspruch 1, wobei der erste Durchlass in der Nut der Außenfläche eine Mündung ausbildet.
Anordnung in einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs, wobei die Anordnung umfasst: ein Element mit einem ersten Durchlass; eine um das Elemente angeordnete Durchführung, wobei die Durchführung einen Schlitz aufweist, der in Verbindung mit dem ersten Durchlass steht; einen Planetenträger mit einer Platte mit einer Innennut, die in Verbindung mit dem Schlitz der Durchführung steht, einem Ritzelzapfenloch und einem zweiten Durchlass, der zwischen der Innennut und dem Ritzelzapfenloch eine Verbindung herstellt, wobei der Planetenträger weiterhin ein in dem Ritzelzapfenloch angeordnetes Ritzel und ein erstes und ein zweites Lager aufweist, die an dem Ritzelzapfen angeordnet sind, wobei der Ritzelzapfen umfasst: einen zylindrischen Körper mit einem ersten Ende, einem zweiten Ende gegenüber dem ersten Ende und einer Außenfläche, wobei die Außenfläche das Lager lagert; eine in der Außenfläche nahe dem ersten Ende angeordnete Nut, wobei sich die Nut umlaufend um den zylindrischen Körper erstreckt und mit dem zweiten Durchlass in Verbindung steht; einen sich von der Nut in den zylindrischen Körper erstreckenden dritten Durchlass; einen sich entlang einer Achse des zylindrischen Körpers von dem dritten Durchlass in den zylindrischen Körper erstreckenden vierten Durchlass; und einen sich von dem vierten Durchlass zu der Außenfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Lager erstreckenden fünften Durchlass und wobei von dem ersten Durchlass, durch den Schlitz der Durchführung in die Innennut des Planetenträgers, durch den zweiten Durchlass in die Nut des Ritzelzapfens, durch den dritten und vierten Durchlass zu dem fünften Durchlass und von dem fünften Durchlass zu dem ersten und zweiten Lager ein druckbeaufschlagtes Hydraulikfluid übermittelt wird, um dem ersten und zweiten Lager Schmierung zu bieten.
Anordnung nach Anspruch 7, wobei der Planetenträger weiterhin ein Planetenrad umfasst, das zur Drehung an dem ersten und zweiten Lager gelagert ist.
Anordnung nach Anspruch 8, wobei der Planetenträger weiterhin einen mit der Platte verbundenen Steg umfasst, wobei der Steg ein Ritzelzapfenloch gegenüber dem Ritzelzapfenloch der Platte aufweist und wobei das erste Ende des Ritzelzapfens in dem Ritzelzapfenloch der Platte angeordnet ist und das zweite Ende des Ritzelzapfens in dem zweiten Ritzelzapfenloch des Stegs gelagert ist.