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Die Erfindung betrifft eine Wellgetriebeanordnung für ein Fahrzeug mit einem Gehäuseabschnitt, mit einem Wellgetriebe, wobei das Wellgetriebe ein Hohlradbauteil aufweist und wobei das Hohlradbauteil an dem Gehäuseabschnitt angeordnet ist. Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug mit der Wellgetriebeanordnung.
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Wellgetriebe sind in der Lage, sehr hohe Übersetzungsverhältnisse zu realisieren. Mit dieser Eigenschaft werden die Wellgetriebe zum Beispiel als Nockenwellenversteller und auch als Aktoren zur Steuerung von Verdichtungsverhältnissen in Verbrennungsmotoren eingesetzt. Diese Technologie ist auch unter dem Stichwort VCR (Variable Compression Ratio) bekannt.
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Die Druckschrift
DE 10 2013 216 181 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart eine Verstelleinrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses in einem Verbrennungsmotor. Die Verstelleinrichtung weist gemäß den Figuren ein Planetengetriebe auf, in der Beschreibung wird jedoch darauf hingewiesen, dass auch ein Wellgetriebe eingesetzt werden kann.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wellgetriebeanordnung für ein Fahrzeug vorzuschlagen, welche besonders kostengünstig zu fertigen ist. Diese Aufgabe wird durch eine Wellgetriebeanordnung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Fahrzeug mit der Wellgetriebeanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Wellgetriebeanordnung, welche für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Prinzipiell kann die Wellgetriebeanordnung als ein Nockenwellenverstelleinrichtung realisiert sein, welche eine Phasenlage zwischen einer Nockenwelle und einer Kurbelwelle ändern kann. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Wellgetriebeanordnung als ein Aktor zur Änderung des Kompressionsverhältnisses eines Verbrennungsmotors ausgebildet ist. Die Wellgetriebeanordnung ist mit dem Verbrennungsmotor vorzugsweise derart gekoppelt, dass die relative Lage der Kolben zu den Zylindern des Verbrennungsmotors veränderbar ist, um das von dem jeweiligen Kolben und dem diesen zugeordneten Zylinder begrenzte Volumen und/oder den Kolbenhub anzupassen. Insbesondere ist die Wellgetriebeanordnung für ein VCR-System ausgebildet.
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Die Wellgetriebeanordnung weist einen Gehäuseabschnitt sowie ein Wellgetriebe auf. Der Gehäuseabschnitt ist vorzugsweise Teil eines Gehäuses für das Wellgetriebe. Insbesondere ist der Gehäuseabschnitt Teil einer Kapselung des Wellgetriebes. Besonders bevorzugt trennt das Gehäuse und/oder die Kapselung einen Getriebeinnenraum mit dem Wellgetriebe von einem Umgebungsraum. Insbesondere ist das Wellgetriebe in dem Getriebeinnenraum des Gehäuses angeordnet. Der Gehäuseabschnitt kann einteilig oder mehrteilig mit dem Gehäuse ausgebildet sein.
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Das Wellgetriebe weist ein Hohlradbauteil auf, wobei das Hohlradbauteil stationär ausgebildet ist. Das Hohlradbauteil trägt eine Innenverzahnung. Ferner umfasst das Wellgetriebe eine elastische und/oder verformbare Hülse mit einer Außenverzahnung, welche besonders bevorzugt als ein Stirnradtopf mit der Außenverzahnung ausgebildet ist, sowie einen Wellgenerator, welcher die Hülse, insbesondere den Stirnradtopf, elastisch deformiert, sodass die Hülse, insbesondere der Stirnradtopf mit seiner Außenverzahnung in zwei Zahneingriffsbereichen in Eingriff mit der Innenverzahnung des Hohlradbauteils steht.
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Das Hohlradbauteil ist an dem Gehäuseabschnitt angeordnet, insbesondere befestigt. Beispielsweise ist das Hohlradbauteil über Schrauben an dem Gehäuseabschnitt befestigt. Besonders bevorzugt weist das Hohlradbauteil einen Flanschabschnitt mit Durchgangsöffnungen auf, durch die die Schrauben durchgeführt sind, um das Hohlradbauteil an dem Gehäuseabschnitt zu befestigen.
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Zwischen dem Gehäuseabschnitt und dem Hohlradbauteil ist ein unterbrochen oder bevorzugt ununterbrochen umlaufender Ölfreiraum gebildet. Der Ölfreiraum wird von radial außen durch den Gehäuseabschnitt und von radial innen durch das Hohlradbauteil gebildet und/oder begrenzt. Ferner weist das Hohlradbauteil mindestens einen Ölkanal, vorzugsweise mehrere Ölkanäle auf, welche eine strömungstechnische Verbindung zwischen dem Ölfreiraum und dem Getriebeinnenraum für das Wellgetriebe bilden. Besonders bevorzugt verläuft der oder die Ölkanäle in einer radialen Richtung zu einer Hauptachse des Wellgetriebes. Insbesondere befindet sich ein Eingang des Ölkanals an einem Grund des Ölfreiraums und/oder an einer radialen Außenseite des Hohlradbauteils und ein Ausgang des Ölkanals an einer radialen Innenseite des Hohlradbauteils, vorzugsweise neben der und/oder benachbart zu der Innenverzahnung.
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Die Wellgetriebeanordnung weist einen Filterring auf, wobei der Filterring in dem Ölfreiraum angeordnet ist und den Ölkanal, insbesondere den Eingang des Ölkanals, abdeckt. Die Funktion des Filterrings ist das Filtern von Öl, insbesondere von Getriebeöl, wobei das Öl von radial außen durch den Filterring zu dem Ölkanal geführt wird, sodass das Öl zunächst gefiltert wird, bevor dieses in den Ölkanal eintritt.
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Es ist vorgesehen, dass an dem Filterring ein Dichtungsringabschnitt angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Dichtungsringabschnitt in Umlaufrichtung um die Hauptachse des Wellgetriebes durchgehend ausgebildet. Der Dichtungsringabschnitt ist konstruktiv so bemessen, dass dieser den Ölfreiraum in einer ersten axialen Richtung abdichtet. Besonders bevorzugt dichtet der Dichtungsringabschnitt den Ölfreiraum in Richtung eines Abtriebs des Wellgetriebes ab.
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Es ist dabei eine Überlegung der Erfindung, in den Filterring zwei Funktionen zu integrieren, nämlich zum einen die Filterfunktion und zum anderen die Dichtungsfunktion. Auf diese Weise kann der Ölfreiraum durch Einlegen des Filterrings mit dem Dichtungsringabschnitt für beide Funktionen genutzt werden und es ist nicht notwendig, parallel zu dem Ölfreiraum eine Nut für einen separaten Dichtungsring einzubringen, um den Ölfreiraum in der ersten axialen Richtung abzudichten. Damit wird die Montage der Wellgetriebeanordnung vereinfacht, die Fertigung durch Verzicht auf die zusätzliche Nut vereinfacht, so dass insgesamt die Wellgetriebeanordnung kostengünstiger hergestellt werden kann.
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Es ist besonders bevorzugt, dass der Dichtungsringabschnitt eine Dichtung zwischen dem Gehäuseabschnitt und dem Hohlradbauteil bildet. Somit liegt der Dichtungsringabschnitt mit einem ersten Dichtungsbereich an dem Gehäuseabschnitt und mit einem zweiten Dichtungsbereich an dem Hohlradbauteil an. Insbesondere sind beide Dichtungsbereiche in Umlaufrichtung um die Hauptachse geschlossen ausgebildet.
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Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung ist der Filterring als ein Spritzgussteil optional mit einem eingelegten Filterabschnitt ausgebildet, wobei der Dichtungsringabschnitt angespritzt an den Filterring ist. In diese Weise kann der Filterring mit dem Dichtungsringabschnitt kostengünstig in einem gemeinsamen Werkzeug hergestellt werden. Optional werden unterschiedliche Kunststoffe oder Gummisorten für den Filterring und den Dichtungsringabschnitt verwendet.
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Es ist besonders bevorzugt, dass das Hohlradbauteil eine Schmiernut aufweist, wobei der Filterring in die Schmiernut eingelegt ist. Vorzugsweise befindet sich radial außerhalb zu der Schmiernut ein freier umlaufender Ölumlaufkanal, der auch bei eingelegtem Filterring frei verbleibt. Der Vorteil der Schmiernut ist, dass der Filterring mit dem Dichtungsringabschnitt in Bezug auf axiale Richtungen formschlüssig und damit montagesicher eingelegt werden kann.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Hohlradbauteil eine insbesondere umlaufende Anlageschulter auf, wobei der Gehäuseabschnitt auf der Anlageschulter aufliegt. Die Anlageschulter hat einen größeren Teilkreisdurchmesser als der Boden oder der obere Rand der Schmiernut, sodass durch die Teilkreisdurchmesserdifferenz zwischen der Anlageschulter und dem Boden oder dem oberen Rand der Schmiernut der Ölumlaufkanal gebildet ist.
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Bei einer bevorzugten konstruktiven Realisierung der Erfindung weist die Wellgetriebeanordnung eine Axialdichtung auf, wobei die Axialdichtung zwischen dem Gehäuseabschnitt und dem Hohlradbauteil, insbesondere dem Flanschabschnitt des Hohlradbauteils, angeordnet ist und den Ölfreiraum in einer zweiten axialen Richtung abdichtet. Damit ist der Ölfreiraum in beide axialen Richtungen abgedichtet und Leckagen werden vermieden.
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Es ist vorgesehen, dass der Ölkanal im Bereich einer Innenverzahnung des Hohlradbauteils geöffnet ist, insbesondere um den Kontaktbereich zwischen der Innenverzahnung des Hohlradbauteils und der Außenverzahnung der elastischen Hülse, insbesondere des Stirnradtopfes zu versorgen.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Wellgetriebeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und/oder wie diese zuvor beschrieben wurde. Insbesondere wird die Wellgetriebeanordnung als ein Aktor in einem VCR-System für den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs eingesetzt.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Diese zeigen:
- 1 eine schematische Längsschnittdarstellung einer Wellgetriebeanordnung für ein Fahrzeug als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 in gleicher Darstellung wie in der 1 ein Detailausschnitt der Wellgetriebeanordnung in der 1.
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Die 1 zeigt in einer schematischen Längsschnittdarstellung entlang einer Hauptachse H eine Wellgetriebeanordnung 1 für ein Fahrzeug. Die Wellgetriebeanordnung 1 ist insbesondere als eine Komponente einer VCR-Einrichtung (Variable Compression Ratio) für einen Verbrennungsmotor des Fahrzeugs ausgebildet. Die Wellgetriebeanordnung 1 dient z.B. dazu, eine Nebenwelle zu verdrehen, um das Kompressionsverhältnis in Zylindern des Verbrennungsmotors zu ändern.
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Die Wellgetriebeanordnung 1 weist ein Wellgetriebe 2 auf. Das Wellgetriebe 2 definiert eine Hauptachse H. Das Wellgetriebe 2 weist ein Hohlradbauteil 3, einen Wellgenerator 4 sowie einen Stirnradtopf 5 auf. Das Hohlradbauteil 3 weist eine Innenverzahnung 6, der Stirnradtopf 5 weist dagegen eine Außenverzahnung 7 auf. Die Innenverzahnung 6 und die Außenverzahnung 5 sind jeweils als in axialer Richtung verlaufende Verzahnungen ausgebildet und kämmen bereichsweise miteinander, wie dies nachfolgend noch erläutert wird.
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Der Wellgenerator 4 bildet einen Antrieb der Wellgetriebeanordnung 1 und weist in einer axialen Draufsicht eine elliptische Kontur auf. Mit der elliptischen Kontur drückt der Wellgenerator 4 an zwei sich gegenüberliegenden Bereichen gegen den Stirnradtopf 5, sodass dessen Außenverzahnung 6 in diesen zwei Bereichen als Zahneingriffsbereiche gegen die Innenverzahnung 7 gedrückt wird. Die verbleibende Außenverzahnung 6 steht nicht im Eingriff mit der Innenverzahnung 7. Bei einer Rotation des Wellgenerators 4 um die Hauptachse H wandern die Zahneingriffsbereiche in Umlaufrichtung, wobei durch eine unterschiedliche Anzahl von Zähnen zwischen der Außenverzahnung 6 und der Innenverzahnung 7 eine Rotation des Stirnradtopfs 5 relativ zu dem Hohlradbauteil 3 erzeugt wird. Genauer betrachtet weist der Wellgenerator 4 einen Grundkörper 8 auf, auf den ein Kugellager 9 als Radiallager aufgesetzt ist, wobei das Kugellager 9 einen verformbaren Außenring 10 aufweist, welcher in der Position der zwei Zahneingriffsbereiche mit dem Stirnradtopf 5 in Kontakt steht. Statt einem Kugellager 9 kann auch ein Gleitlager vorgesehen sein.
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Der Stirnradtopf 5 bildet einen Abtrieb der Wellgetriebeanordnung 1. Zur Stabilisierung des Aufbaus ist ein Stabilisierungstopf 11 vorgesehen, welcher mit einem axialen Ende an eine Abtriebsscheibe 12 angeordnet ist, welche drehfest mit dem Stirnradtopf 5 verbunden ist und mit dem anderen axialen Ende an dem Außenring 10 des Kugellagers 9 anliegt.
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Das Hohlradbauteil 3 weist einen Flanschabschnitt 13 sowie einen Stutzenabschnitt 14 auf. Mit dem Flanschabschnitt 13, welcher sich in einer Radialebene zu der Hauptachse H erstreckt, liegt das Hohlradbauteil 3 in axialer Richtung an einem Gehäuseabschnitt 15 an. Der Gehäuseabschnitt 15 ist Teil eines Gehäuses, welches einen Getriebeinnenraum G für das Wellgetriebe 2 ausbildet. Das Hohlradbauteil 3 ist mit dem Stutzenabschnitt 14 in eine Öffnung des Gehäuseabschnitts 15 eingeführt, sodass sich der Stutzenabschnitt 14 und damit das Hohlradbauteil 3 in radialer Richtung an dem Gehäuseabschnitt 15 abstützt.
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Die 2 zeigt eine Detailvergrößerung der Wellgetriebeanordung 1 im Bereich des Gehäuseabschnitts 15 in der 1. In der Darstellung ist zu erkennen, dass der Flanschabschnitt 13 und der Stutzenabschnitt 14 in dem gezeigten, halben Längsschnitt L-förmig zueinander angeordnet sind. Zwischen dem Hohlradbauteil 3, insbesondere im Bereich des Stutzenabschnitts 13, und dem Gehäuseabschnitt 15 ist ein Ölfreiraum 14 ausgebildet, welcher radial nach außen durch den Gehäuseabschnitt 15 und radial nach innen durch das Hohlradbauteil 3 begrenzt ist. In dem Hohlradbauteil 3 ist eine Schmiernut 17 eingebracht, welche durchgehend umlaufend zu der Hauptachse H ausgebildet ist und einen Teil des Ölfreiraums 16 bildet. Die axiale Breite der Schmiernut 17 ist breiter als die Tiefe der Schmiernut 17 in radialer Richtung der Schmiernut 17. Ausgehend von einem Boden der Schmiernut 17 erstreckt sich ein Ölkanal 18, welcher mit seinem gegenüberliegenden Ende benachbart zu der Außenverzahnung 7 und/oder Innenverzahnung 6 geöffnet ist. In der Schmiernut 17 ist ein Filterring 19 angeordnet, welcher z.B. als ein Spritzgussteil mit eingelegtem Filternetz ausgebildet ist. Die Funktion des Filterrings 17 ist es, Öl, welches zum Beispiel durch eine Ölpumpe in den Ölfreiraum 14 gefördert wird vor dem Eintreten in den Ölkanal 18 zu filtern. Das Öl dient zur Schmierung der Zahneingriffsbereiche zwischen der Außenverzahnung 7 und Innenverzahnung 6. Der Filterring 19 deckt die Eingangsöffnung des Ölkanals 18 ab.
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An dem Filterring 19 ist ein Dichtungsringabschnitt 20 angeformt, welcher radial innen an einem Boden der Schmiernut 17 und radial außen an dem Gehäuseabschnitt 15 dichtend anliegt. Der Dichtungsringabschnitt 20 bildet eine umlaufend geschlossene Dichtung des Ölfreiraums 16 in einer ersten axialen Richtung und kann z.B. einen elliptischen Querschnitt aufweisen. Zwischen dem Filterring 19 und dem Gehäuseabschnitt 15 ist ein freier Ölumlaufkanal 22 in der Form eines Ringraums ausgebildet.
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Zwischen dem Gehäuseabschnitt 15 und dem Hohlradbauteil 3, insbesondere dem Flanschabschnitt 13 des Hohlradbauteils 3, ist eine Axialdichtungsscheibe 21 angeordnet, welche eine Dichtung des Ölfreiraums 16 in eine zweite axiale Richtung bildet. Zwischen dem Dichtungsringabschnitt 20 und der Axialdichtungsscheibe 21 ist der Ölfreiraum 14 angeordnet. Insbesondere liegt zwischen den beiden Dichtungen der Filterring 19. Der Dichtungsringabschnitt 20 ist vorzugsweise an einem axialen Randbereich des Filterrings 19 angeformt, insbesondere angespritzt.
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Der Gehäuseabschnitt 15 liegt auf einer umlaufenden Anlageschulter 23 auf. Der Teilkreisdurchmesser der umlaufenden Anlageschulter 23 entspricht dem Innendurchmesser des Gehäuseabschnitts 15 im Bereich des Dichtungsringabschnitts 20.
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Damit bildet der Filterring 19 mit dem Dichtungsringabschnitt 20 ein multifunktionelles Bauteil, welches zum einen eine Filterfunktion für Öl einnimmt, welches von dem Ölfreiraum 16 über den Ölkanal 18 zu der Außenverzahnung 7 und der Innenverzahnung 6 geführt wird, sowie eine Dichtungsfunktion, sodass in der ersten axialen Richtung Leckagen und damit Ölverlust bzw. Öldruckverlust vermieden ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wellgetriebeanordnung
- 2
- Wellgetriebe
- 3
- Hohlradbauteil
- 4
- Wellgenerator
- 5
- Stirnradtopf
- 6
- Innenverzahnung
- 7
- Außenverzahnung
- 8
- Grundkörper
- 9
- Kugellager
- 10
- Außenring
- 11
- Stabilisierungstopf
- 12
- Abtriebsscheibe
- 13
- Flanschabschnitt
- 14
- Stutzenabschnitt
- 15
- Gehäuseabschnitt
- 16
- Ölfreiraum
- 17
- Schmiernut
- 18
- Ölkanal
- 19
- Filterring
- 20
- Dichtungsringabschnitt
- 21
- Axialdichtungsscheibe
- 22
- Ölumlaufkanal
- 23
- Anlageschulter
- G
- Getriebeinnenraum
- H
- Hauptachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013216181 A1 [0003]
