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Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für einen Ölpumpenantrieb eines Kraftfahrzeugs, aufweisend eine elektrische Maschine, eine mit der elektrischen Maschine wirkverbundene Rotorwelle und eine Ölpumpe, die eine mit der Rotorwelle wirkverbundene Pumpenwelle aufweist.
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Außerdem betrifft die Erfindung ein Getriebe mit einer solchen Lageranordnung und ein Kraftfahrzeug mit der Lageranordnung oder dem Getriebe.
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Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von unterschiedlich ausgebildeten Getrieben bekannt. Bei allen Getrieben besteht die Notwendigkeit, dass zur Schmierung und zur Betätigung von Schaltelementen in allen Fahrzuständen ausreichend Öl zur Verfügung steht. Dies wird dadurch sichergestellt, dass eine durch eine Verbrennungskraftmaschine betriebene Ölpumpe und eine durch eine elektrische Maschine betriebene Ölpumpe vorgesehen sind, die Öl in das Getriebe befördern bzw. Öl innerhalb dem Getriebe fördern.
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Daneben existieren Getriebe, bei denen ein Summiergetriebe, wie beispielweise ein Planetenradsatz, eingesetzt wird. Dies bietet den Vorteil, dass die durch die Verbrennungskraftmaschine bereitgestellte Leistung und die durch die elektrische Maschine bereitgestellte Leistung mittels des Summiergetriebes an eine mit dem Summiergetriebe wirkverbundene Abtriebswelle übertragen werden können. Dabei ist die Ölpumpe mit der Abtriebswelle wirkverbunden, so dass nur eine einzige Hydraulikpumpe zum Fördern von Öl benötigt wird. Ein derart ausgeführtes Getriebe ist in
DE 10 2013 208 714 A1 offenbart.
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Bei den bekannten Getrieben wird die Rotorwelle über mehrere Lager an einem Getriebegehäuse abgestützt. Die Pumpenwelle wird über mehrere Lager an Getriebebauteilen oder dem Getriebegehäuse abgestützt. Bei einem Zusammenbau des Getriebes besteht das Problem, dass aufgrund von Bauteiltoleranzen der mit der Pumpenwelle und der Rotorwelle gekoppelten Getriebebauteile und/oder des Getriebegehäuses die Pumpenwelle und Rotorwelle achsversetzt zueinander angeordnet sind, was den Einbau erschwert und/oder zu unerwünschten Geräuschen im Betrieb führt.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine Lageranordnung anzugeben, bei dem die Pumpenwelle und Rotorwelle zueinander nicht achsversetzt angeordnet sind.
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Die Aufgabe wird durch eine Lageranordnung der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Lager vorhanden ist, das zwischen der Rotorwelle der Pumpenwelle angeordnet ist und die Rotorwelle und die Pumpenwelle lagert.
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Die erfindungsgemäße Lageranordnung weist den Vorteil auf, dass durch die Verwendung desselben Lagers zum Lagern der Rotorwelle und Pumpenwelle ein Achsversatz zwischen der Pumpenwelle und Rotorwelle vermieden werden kann. Dadurch vereinfacht sich der Zusammenbau beispielsweise eines die Lageranordnung aufweisenden Getriebes und/oder es kommt zu keinen unerwünschten Geräuschen im Betrieb des die Lageranordnung aufweisenden Getriebes.
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Das Vorsehen des Lagers derart, dass es die Rotorwelle und die Pumpenwelle lagert bedeutet, dass eine Lagerebene existiert, in der die Pumpenwelle, das Lager und die Rotorwelle angeordnet sind.
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Die elektrische Maschine besteht zumindest aus einem Stator und einem drehbar gelagerten Rotor und ist in einem motorischen Betrieb dazu eingerichtet, elektrische Energie in mechanische Energie in Form von Drehzahl und Drehmoment zu wandeln, sowie in einem generatorischen Betrieb mechanische Energie in elektrische Energie in Form von Strom und Spannung zu wandeln. Der Rotor der elektrischen Maschine kann über eine drehfeste Verbindung oder über ein Übersetzungsgetriebe mit der Rotorwelle drehfest verbunden sein.
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Unter einer Welle wird nicht ausschließlich ein beispielsweise zylindrisches, drehbar gelagertes Maschinenelement zur Übertragung von Drehmomenten verstanden. Vielmehr sind hierunter auch allgemeine Verbindungselemente zu verstehen, die einzelne Bauteile miteinander verbinden, insbesondere Verbindungselemente, die mehrere Bauteile drehfest miteinander verbinden.
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Die Ölpumpe kann derart ausgebildet sein, dass sie Öl in das Getriebe oder innerhalb des Getriebes fördert, so dass in dem Getriebe vorhandene Schaltelemente zuverlässig geschmiert und/oder betätigt werden können.
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Bei einer besonderen Ausführung kann das Lager die Rotorwelle und die Pumpenwelle ausschließlich in radialer Richtung lagern. In diesem Fall ist die Lagerebene eine Normalebene zu einer Mittelachse der Ölpumpe und/oder des Getriebes. Das Lager kann als axiales Loslager ausgebildet sein, was Vorteile dahingehend bietet, dass sowohl die Pumpenwelle als auch die Rotorwelle in axialer Richtung bewegbar sind. Die Pumpenwelle und/oder Rotorwelle können unmittelbar am Lager anliegen.
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Insbesondere kann die Pumpenwelle an einer Außenseite des Lagers und die Rotorwelle kann an einer Innenseite des Lagers anliegen. Bei einer Ausbildung des Lagers als Wälzlager kann die Pumpenwelle an einem Innenring und die Rotorwelle an einem Außenring des Wälzlagers anliegen. Im Ergebnis ist eine einfache Lagerung der Pumpenwelle und der Rotorwelle möglich.
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Die Rotorwelle kann mittels eines Summiergetriebes, insbesondere eines Planetenradsatzes, mit der Pumpenwelle wirkverbunden sein. Das Vorsehen des Planetenradsatzes bietet den Vorteil, dass eine von einer Kraftfahrzeug-Antriebseinheit, wie beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine, abgegebene Leistung und eine von der elektrischen Maschine abgegebene Leistung mittels des Planetenradsatzes an die Pumpenwelle abgegeben werden kann. Das Vorsehen des Planetengetriebes bietet somit den Vorteil, dass nicht zwei Ölpumpen, sondern eine einzige Ölpumpe zum Fördern von Öl vorhanden sein müssen. Dies bietet Bauraumvorteile, Kostenvorteile und Wirkungsgradvorteile. Außerdem lassen sich spezielle Betriebspunkte der Ölpumpe realisieren.
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Eine mit der Kraftfahrzeug-Antriebseinheit wirkverbindbare Antriebswelle kann mit dem Hohlrad des Planetenradsatzes drehfest verbunden sein. Die Rotorwelle kann mit dem Sonnenrad drehfest verbunden sein. Ein Planetenradträger des Planetenradsatzes kann mit der Pumpenwelle drehfest verbunden sein. Darüber hinaus kann das Sonnenrad mittels eines Freilaufs mit einem Getriebegehäuse wirkverbindbar sein. Durch den Freilauf kann sichergestellt werden, dass in einem Betrieb, bei dem durch die elektrische Maschine keine Leistung abgegeben wird, die elektrische Maschine nicht bestromt werden muss, um das Sonnenrad abzustützen, damit ein Drehmoment von dem Hohlrad an den Planetenradträger übertragen werden kann.
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Die drehfeste Verbindung der zuvor genannten Radsatzelemente mit der zugeordneten Welle kann durch eine Formschluss- und/oder Kraftschlussverbindung realisiert werden. Dabei bietet die drehfeste Verbindung der Rotorwelle mit dem Sonnenrad den Vorteil, dass die elektrische Maschine in einem für den Wirkungsgrad günstigen Betrieb betrieben werden kann. Insbesondere kann die elektrische Maschine mit einer großen Drehzahl, wie beispielsweise 3500 1/min (Umdrehungen pro Minute) und einem kleinen Drehmoment wie beispielsweise 0,5 Nm (Newtonmeter) betrieben werden.
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Die Antriebswelle kann mit einem Zugmittel, wie beispielsweise einer Kette, oder einem Zahnrad wirkverbunden sein. Das Zugmittel oder das Zahnrad ist Bestandteil eines Antriebsstrangs zwischen der Kraftfahrzeug-Antriebseinheit und dem Planetenradsatz. Insbesondere kann das Zugmittel oder das Zahnrad mittelbar oder unmittelbar mit einer Welle der Kraftfahrzeug-Antriebseinheit wirkverbindbar oder wirkverbunden sein.
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Ganz besonders vorteilhaft ist eine Ausführung, bei der die Antriebswelle in Eingriff mit einem Zahnrad steht, da in dieser Ausführung ein Zusammenbau der Getriebekomponenten auf einfache Weise möglich ist. So kann zuerst die Ölpumpe mit dem Planetenradsatz und der elektrischen Maschine zu einer Einheit verbunden werden. Anschließend kann die Einheit, insbesondere die Verzahnung der Antriebswelle, mit dem Zahnrad wirkverbunden werden.
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Im Gegensatz dazu erfolgt der Zusammenbau der Getriebekomponenten bei einer Kopplung des Antriebsmittels mit dem Zugmittel wie folgt. Zuerst wird die Ölpumpe mit dem Planetenradträger und dem Hohlrad verbunden. Anschließend wird die mit dem Hohlrad drehfest verbundene Antriebwelle mit dem Zugmittel wirkverbunden. Im letzten Arbeitsschritt wird das mit der elektrischen Maschine wirkverbundene Sonnenrad mit dem Planetenradträger wirkverbunden.
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Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung kann eine Lagerebene existieren, in der das Zugmittel, ein weiteres Lager und die Antriebswelle angeordnet sind. Insbesondere kann die Antriebswelle derart angeordnet und ausgebildet sein, dass eine Lagerebene existiert, in der ein Eingriffsabschnitt der Antriebswelle mit dem Zugmittel oder dem Zahnrad und ein weiteres Lager zum Lagern der Antriebswelle angeordnet sind. Eine derartige Anordnung der Antriebswelle und des weiteren Lagers bietet den Vorteil, dass die durch das Zugmittel oder die Verzahnung auf die Antriebswelle ausgeübte Kraft nur einen geringen Einfluss auf den Planetenradsatz hat. Insbesondere wird durch das Vorsehen des weiteren Lagers eine Verkippung des Planetenradsatzes in Folge der auf die Antriebswelle wirkenden Kraft auf einfache Weise vermieden. Darüber hinaus kann das Lager in oder axial nahe der Lagerebene angeordnet sein. Als Eingriffsabschnitt wird der Bereich des Antriebsmittels und des Zugmittels oder des Zahnrads verstanden, in dem das Antriebsmittel und das Zugmittel oder das Zahnrad miteinander in Eingriff sind.
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Die Antriebswelle und das Hohlrad des Planetenradsatzes können einstückig hergestellt sein. Das Lager kann in radialer Richtung unterhalb der Antriebswelle und/oder des Zugmittels oder des Zahnrads angeordnet sein. Insbesondere kann das Lager die Antriebswelle an ein Getriebegehäuse abstützen.
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Ganz besonders vorteilhaft ist, wenn die elektrische Maschine und die Ölpumpe bezogen auf eine Radsatzebene an unterschiedlichen Seiten des Getriebes angeordnet sind. Dabei können sich die elektrische Maschine und die Ölpumpe bezüglich des Planetenradsatzes gegenüberliegen. Die Radsatzebene kann eine Ebene sein, in der das Hohlrad, der Planetenradträger und das Sonnenrad angeordnet sind. Durch die Radsatzebene kann das Getriebe, insbesondere ein Hohlraum des Getriebes, in zwei Bereiche geteilt werden, wobei die elektrische Maschine und die Ölpumpe in jeweils einem der beiden Bereich angeordnet ist. Dies bietet den Vorteil, dass das Vorsehen eines elektrischen Antriebs auch bei Ausführungen möglich ist, bei denen an einer Seite des Getriebes nicht ausreichend Bauraum zur Aufnahme der Ölpumpe und der elektrischen Maschine vorhanden ist. Durch die Anordnung der elektrischen Maschine und der Ölpumpe in unterschiedlichen Bereichen des Getriebes kann der im Getriebe vorhandene Bauraum effizient ausgenutzt werden.
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Von besonderem Vorteil ist ein Getriebe mit der erfindungsgemäßen Lageranordnung. Das Getriebe kann ein mehrgängiges Übersetzungsgetriebe aufweisen, das mit der Kraftfahrzeug-Antriebseinheit wirkverbunden ist. Dabei kann das Getriebe ein Automatikgetriebe ein. Darüber hinaus ist ein Kraftfahrzeug mit der Kraftfahrzeug-Antriebseinheit und der Lageranordnung oder dem Getriebe von Vorteil.
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In den Figuren ist der Erfindungsgegenstand schematisch und beispielhaft dargestellt und nachfolgend beschrieben, wobei gleiche oder gleichwirkende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigt:
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1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Lageranordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
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2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Lageranordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
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Die in 1 dargestellte Lageranordnung weist eine elektrische Maschine 1, eine mit der elektrischen Maschine 1 wirkverbundene Rotorwelle 2 und eine Ölpumpe 3 auf, die eine mit der Rotorwelle 2 wirkverbundene Pumpenwelle 4 aufweist. Darüber hinaus weist die Lageranordnung ein Lager 5 auf, das in radialer Richtung zwischen der Rotorwelle 2 und der Pumpenwelle 4 angeordnet ist und die Rotorwelle 2 und die Pumpenwelle 4 lagert. Dabei liegt die Rotorwelle 2 an einer Innenseite des Lagers 5 an. Die Pumpenwelle 4 liegt an einer Außenseite des Lagers 5 an. Durch das Lager wird ein Achsversatz zwischen der Pumpenwelle 4 und der Rotorwelle 2 vermieden.
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Dies bedeutet, dass eine Mittelachse M1 der Rotorwelle 2 koaxial zu einer Mittelachse M2 der Pumpenwelle 4 ist.
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Das Lager 5 ist als axiales Loslager ausgebildet und stützt die Rotorwelle 2 und die Pumpenwelle 4 somit ausschließlich in radialer Richtung ab. Die Rotorwelle 2 ist zudem über ein anderes Lager 6 gelagert. Das andere Lager 6 ist als Festlager ausgebildet und stützt die Rotorwelle 2 an einem Deckel 17 ab. Der Deckel 17 dient zum Abschluss eines Getriebegehäuses 13 und ist mit diesem verbunden.
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Darüber hinaus ist ein Planetenradsatz 7 vorhanden, wobei ein Sonnenrad 8 des Planetenradsatzes drehfest mit der Rotorwelle 2 verbunden ist. Ein Planetenradträger 9 des Planetenradsatzes 7 ist drehfest mit der Pumpenwelle 4 verbunden. Ein Hohlrad 10 des Planetenradsatzes 7 ist drehfest mit einer Antriebswelle 11 verbunden. Dabei sind das Hohlrad 10 und die Antriebswelle 11 einstückig hergestellt. Die elektrische Maschine 1 und die Ölpumpe 3 liegen sich bezogen auf eine Planetenradsatzebene P, in der das Hohlrad 10, der Planetenradträger 9 und das Sonnenrad 8 angeordnet sind, gegenüber.
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Die Antriebswelle 11 ist über ein weiteres Lager 12 an dem Getriebegehäuse 13 abgestützt. Darüber hinaus ist die Antriebswelle 11 über einen Zugmittel 14 mit einer in der Figur nicht dargestellten Kraftfahrzeug-Antriebseinheit, wie beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine, wirkverbunden. Die Antriebswelle 11 ist derart angeordnet, dass ein Eingriffsabschnitt des Zugmittels 14 mit der Antriebswelle 11 und das weitere Lager 12 in einer Lagerebene E angeordnet sind. Dabei sind die Kraftfahrzeug-Antriebseinheit und die elektrische Maschine 1 Bestandteil des Ölpumpenantriebs.
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Das Sonnenrad 8 und/oder die Rotorwelle 2 sind mittels eines Freilaufs 15 mit dem Getriebegehäuse 13 wirkverbindbar. Der Freilauf 15 ist derart ausgebildet, dass sichergestellt ist, dass in einem rein Betrieb, bei dem die elektrische Maschine 1 nicht bestromt ist, das Getriebegehäuse 13 das Sonnenrad 8 abstützt, so dass ein Drehmoment von dem Hohlrad 10 auf den Planetenträger 9 übertragen werden kann.
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2 zeigt schematisch ein Getriebe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das Getriebe unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten Getriebe im Wesentlichen durch die Ausbildung der Antriebswelle 11. So ist die Antriebswelle 11 derart ausgebildet, dass sie nicht mit einem Zugmittel 14, sondern mit einem Zahnrad 16 mit der Kraftfahrzeug-Antriebseinheit wirkverbunden ist. Insbesondere ist die Antriebswelle 11 in Eingriff mit dem Zahnrad 16.
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Daneben sind die Antriebswelle 11 und das Hohlrad 10 einstückig hergestellt. Dabei ist die Antriebswelle 11 derart ausgebildet und angeordnet, dass der Eingriffsabschnitt der Antriebswelle 11 und des Zahnrads 16 und das weitere Lager 12 in der Lagerebene E angeordnet sind.
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Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass das Sonnenrad 8 und/oder die Rotorwelle 2 mittels des Freilaufs 15 mit dem Deckel 17 wirkverbindbar sind. Der Deckel 17 ist weiterhin drehfest mit dem Getriebegehäuse 13 verbunden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektrische Maschine
- 2
- Rotorwelle
- 3
- Ölpumpe
- 4
- Pumpenwelle
- 5
- Lager
- 6
- andere Lager
- 7
- Planetenradsatz
- 8
- Sonnenrad
- 9
- Planetenträger
- 10
- Hohlrad
- 11
- Antriebswelle
- 12
- weiteres Lager
- 13
- Getriebegehäuse
- 14
- Zugmittel
- 15
- Freilauf
- 16
- Zahnrad
- 17
- Deckel
- E
- Lagerebene
- M1
- Mittelachse der Rotorwelle
- M2
- Mittelachse der Pumpenwelle
- P
- Radsatzebene
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013208714 A1 [0004]
