DE102005011911A1

DE102005011911A1 - Motormodul eines Hybridgetriebes mit integralen Drahtverbindungen

Info

Publication number: DE102005011911A1
Application number: DE102005011911A
Authority: DE
Inventors: James A. Indianapolis Raszkowski; Edward L. Rochester Hills Kaiser; Anthony P. Fenton Tata; Kyle K. Fenton Kinsey; Joel E. Zionsville Mowatt; William S. Greenfield Reed
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2005-03-15
Publication date: 2005-11-17
Anticipated expiration: 2025-03-16
Also published as: DE102005011911B4; US7586225B2; US20050206349A1

Abstract

Ein Hybridgetriebe umfasst zwei Elektromotormodule und mehrere Planetengetriebesätze, die mit den Motormodulen und mit einer Antriebsmaschine wirksam verbunden werden können. Die Motormodule weisen jeweils integrale Drahtverbindungen auf, so dass, während die Motormodule während einer Montage physisch in das Hybridgetriebe eingesetzt werden, die elektrischen Verbindungen leicht eingerichtet werden können.

Description

QUERVERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der am 22. März 2004 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung Nr. 60/555,270, die hiermit durch Verweis in ihrer Gesamtheit einbezogen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Motormodul, das für die Verwendung in einem elektromechanischen Hybridgetriebe angepasst ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Elektromotoren, die in elektromechanischen Hybridgetrieben eingebaut sind, sind typischerweise durch mehrere Drähte daran elektrisch angeschlossen. Dementsprechend erfordert das Zusammenbauen der Elektromotoren innerhalb eines Hybridgetriebes im Allgemeinen die Schritte, bei denen die Elektromotoren innerhalb des Getriebes montiert und danach mehrere Drähte zwischen den Motoren und dem Getriebe verbunden werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung zielt auf ein verbessertes, für den Einsatz in einem elektromechanischen Hybridgetriebe angepasstes Motormodul, das integrale Drahtverbindungen aufweist, um den Montageprozess zu erleichtern.

Es wird ein Hybridgetriebe geschaffen, das zwei Elektromotormodule und mehrere Planetengetriebesätze aufweist, die mit den Motormodulen und einer Antriebsmaschine wirksam verbunden werden können. Die Motormodule weisen jeweils integrale Drahtverbindungen auf, so dass, während die Motormodule während der Montage physisch in das Hybridgetriebe eingesetzt werden, die elektrischen Verbindungen leicht eingerichtet werden können. Die Motormodule können auch dafür angepasst sein, integrale Sensoren und Sensorverbindungen zum Messen der Motordrehzahl, Motorstellung und der Temperatur aufzuweisen.

Das Motormodul der vorliegenden Erfindung umfasst ein Modulgehäuse mit einer darin angeordneten Motoranordnung. Die Motoranordnung umfasst einen Stator mit Statorwicklungen und einen vom Stator umgebenden Rotor. Eine elektrische Verbinderanordnung in Verbindung mit den Statorwicklungen ist am Modulgehäuse angebracht. Die elektrische Verbinderanordnung wird in Bezug auf das Hybridgetriebe vorher so ausgerichtet, dass ein Einrichten einer elektrischen Verbindung zwischen dem Motormodul und dem Hybridgetriebe vereinfacht ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Modulgehäuse eine Zugangsöffnung auf, an der der elektrische Verbinder angebracht wird. Ein oder mehrere Stromanschlüsse, die von den Statorwicklungen ausgehen, sind an der elektrischen Verbinderanordnung montiert.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind innerhalb des Modulgehäuses ein oder mehrere Sensoren angeordnet. Die Sensoren können zum Beispiel einen Drehzahlsensor, einen Stellungssensor und/oder einen thermischen Sensor einschließen.

Gemäß noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst das Modulgehäuse eine Gehäuseabdeckung, die am Modulgehäuse montiert ist, um die Motoranordnung einzuschließen. Das Modulgehäuse weist vorzugsweise mehrere Montagenasen zum Anbringen des Motormoduls am Getriebe auf. Zumindest eine der mehreren Montagenasen kann ein Justierloch enthalten, um sicherzustellen, dass das Motormodul richtig am Hybridgetriebe montiert wird.

Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Verfahren zum Ausführen der Erfindung ohne weiteres ersichtlich, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen vorgenommen wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische fragmentarische Querschnittansicht eines elektromechanischen Hybridgetriebes gemäß der Erfindung;
2 ist eine schematische fragmentarische Querschnittansicht eines vorderen Teils des Getriebes von 1;
3 ist eine schematische fragmentarische Querschnittansicht eines hinteren Teils des Getriebes von 1;
4 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Gehäuses und einer angebrachten Abdeckung für ein Motormodul, das im Getriebe von 1 nutzt wird;
4A ist eine schematische perspektivische Ansicht eines im Getriebe von 1 verwendeten thermischen Sensors; und
5 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die die elektrische Verbindungen zwischen dem Elektromotor des Getriebes von 1 und einem Steuermodul zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bezugnehmend auf die Zeichnungen, worin gleiche Bezugsziffern auf gleiche Komponenten verweisen, zeigt 1 die obere Hälfte eines Getriebes 10 im Querschnitt. Die untere Hälfte des Getriebes (nicht dargestellt) ist auf der gegenüberliegenden Seite der Mittelachse 12 angeordnet. Ein erstes und zweites Elektromotormodul 14 bzw. 16 sind um die Mittelachse 12 innerhalb des Getriebes 10 angeordnet. Ein Steuermodul 100 ist dafür eingerichtet, die Elektromotormodule 14, 16 zu steuern. Die Schnittansicht von 1 zeigt nur das Steuermodul 100, das mit dem Motormodul 14 verbunden ist; es sollte jedoch erkannt werden, dass eine ähnliche Verbindung für das Motormodul 16 besteht. Eine Hauptwelle 20 ist um die Mittelachse 12 drehbar in Längsrichtung angeordnet. Mehrere Innenwellen wie z.B. eine Innenwelle 22 sind um die Hauptwelle 20 konzentrisch angeordnet und gleichfalls um die Mittelachse drehbar. Eine Antriebswelle 24 ist angeordnet und dient dazu, Kraft von einer (nicht darge stellten) Antriebsmaschine zum Getriebe 10 zu übertragen. Ein Eingriff von einer oder mehr von mehreren Kupplungen, die im Getriebe 10 enthalten sind (wobei eine erste, zweite, dritte und vierte Kupplung 26, 28, 30 bzw. 32 dargestellt sind), verbindet einen oder mehr eines ersten, zweiten und dritten Planetengetriebesatzes 34, 36 bzw. 38 miteinander, um Kraft mit verschiedenen Übersetzungen zu einem (nicht dargestellten) Abtriebsglied zu übertragen. Wie der Fachmann ohne weiteres versteht, weist jeder der Planetengetriebesätze ein Sonnenradglied, ein Glied einer Planetenträgeranordnung und ein Hohlradglied auf. Eine fünfte Kupplung, auf die als Aussperr- bzw. Lockout-Kupplung 42 verwiesen wird, dient dazu, einen Torsionsisolator 44 von umgebenden baulichen Elementen zu entkoppeln und eine direkte Verbindung zwischen der Antriebsmaschine und dem Getriebe zu schaffen.
Nach 2 und 3 sind das erste und zweite Motormodul 14 bzw. 16 jeweils in sich geschlossene Anordnungen. Jedes enthält einen Motor 46A, 46B. Die Motoren 46A, 46B sind vorzugsweise dreiphasige Elektromotoren; andere Motorausführungen sind jedoch vorstellbar. Die Motoren 46A, 46B weisen jeweils einen Rotor 48A bzw. 48B und einen Stator 50A bzw. 50B auf. Ein (in 4 dargestellter) elektrischer Verbinder 78, Motorstellungs- und Drehzahlsensoren 130A, 130B und eine Trommel, die aus einem im Wesentlichen zylindrischen Modulgehäuse 54A, 54B und einer Abdeckung 56A, 56B des Modulgehäuses besteht, sind in den Modulen enthalten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Gehäuse 54A, 54B aus geformtem Stahl, und die Abdeckung 56A, 56B ist gestanzter Stahl; es sollte jedoch erkannt werden, dass das Gehäuse und die Abdeckung aus anderen Materialien bestehen und/oder gemäß anderen bekannten Fertigungsverfahren gefertigt werden können.
Die Gehäuseabdeckungen 56A, 56B weisen vorzugsweise äußere, um die Abdeckung radial beabstandete Montagenasen 72 auf, die ermöglichen, dass die Motormodule 14, 16 mittels Schrauben 73 an das Getriebegehäuse 74 geschraubt werden. Die Nasen 72 schaffen eine einfach zugängliche Befestigung und helfen beim Ausrichten der Motormodule 14, 16 während einer Montage am Getriebegehäuse 74. Zumindest eine der Montagenasen 72 weist vorzugsweise ein (in 4 dargestelltes) Justierloch 70 auf, um eine geeignete Justierung während der Installation der Motormodule 14, 16 zum Getriebegehäuse 74 sicherzustellen.
Nach 4 definiert das Gehäuse 54A Zugangsöffnungen 75A, 75B mit eingeschnittenen Nasen 76 (engl. lanced tabs), die an dessen Umfangsrand ausgebildet sind. Ein elektrischer Verbinder 78 kann durch Befestigung an einer der Zugangsöffnungen (hier an der Zugangsöffnung 75A angebracht dargestellt) in das Motormodul 14 eingebaut werden. Der elektrische Verbinder 78 ist am Modulgehäuse 54A an einer vorbestimmten Stelle fixiert, um die Einrichtung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Motormodul 14 und dem Steuermodul 100 zu vereinfachen. Genauer gesagt befinden sich die Zugangsöffnungen 75A, 75B vorzugsweise an einer vorbestimmten Stelle auf dem Gehäuse 54A, so dass ein in einer der Zugangsöffnungen 75A, 75B montierter elektrischer Verbinder 78 in einer Weise justiert ist, die dafür angepasst ist, die Schaffung einer elektrischen Verbindung zwischen den Statorwicklungen 80 (dargestellt in 2 und 3) des Motors 46A und dem Steuermodul 100 (dargestellt in 1 und 2) zu erleichtern.
Nach 4 und 5 wird der Motor 46A durch die Stromanschlüsse 102 angesteuert. Die in den Figuren dargestellte bevorzugte Ausführungsform zeigt einen Motor mit drei Anschlüssen; es sollte jedoch erkannt werden, dass andere Motorausführungen implementiert sein können. Die Strom anschlüsse 102 umfassen jeweils vorzugsweise eine Statorleitung 104 mit einem Endteil mit einem Leiter 106, der ein Befestigungsloch 108 definiert. Gemäß einer anderen Ausführungsform können die Stromanschlüsse 102 aus einem Statorleiterdraht bestehen, der so ausgebildet ist, dass er einen (nicht dargestellten) integralen Anschluss bildet, so dass ein separater Leiter 106, der ein Befestigungsloch 108 definiert, nicht notwendig ist. Die Stromanschlüsse 102 gehen von den (in 2 und 3 dargestellten) Statorwicklungen 80 innerhalb des Gehäuses 54 aus und durch eine der Zugangsöffnungen 75A, 75B, so dass die Leiter 106 in den elektrischen Verbinder 78 eingesetzt werden. Der elektrische Verbinder 78 definiert ein Befestigungsloch oder Merkmal 79 für jeden Stromanschluss. Jeder Stromanschluss 102 wird in den elektrischen Verbinder 78 so eingesetzt, dass der Leiterteil 106 freigelegt bleibt und die Befestigungslöcher 79, 108 des elektrischen Verbinders 78 und Leiters 106 sich ausrichten.
Nach 5 ist das Steuermodul 100 mit mehreren Steuermoduldrähten 110 verbunden. Die Steuermoduldrähte 110 gehen vom Steuermodul aus und enden an einem gegenüberliegenden Endteil mit einem Leiter 112, der ein Befestigungsloch 114 definiert. Nachdem das Motormodul 14 (dargestellt in 1 und 2) in das Getriebe eingebaut ist, wird die elektrische Verbindung zwischen dem Motor 46A (dargestellt in 1 und 2) und dem Steuermodul 110 wie folgt gebildet. Eine im Wesentlichen zylindrische und hohle Leiterhülse 116 wird für jeden Steuermoduldraht 110 vorgesehen. Ein erster Endteil der Leiterhülse 116 ist dafür angepasst, mit dem Leiter 106 in Eingriff zu kommen, und ein gegenüberliegender Endteil kommt mit dem Leiter 112 so in Eingriff, dass der hohle Teil der Leiterhülse mit den Befestigungslöchern 108, 114 der Leiter 106, 112 ausgerichtet ist. Ein Verbindungselement 58 mit Gewinde wird durch das Befestigungsloch 114 des Leiters 112, durch die Leiterhülse 116, durch das Befestigungsloch 108 des Leiters 106 und durch das Befestigungsloch 79 des elektrischen Verbinders 78 angeordnet. Eine Gewindemutter 118, die vorzugsweise in den elektrischen Verbinder 78 geformt bzw. gegossen ist, kommt mit einem Endteil jedes Verbindungselements 58 mit Gewinde in Eingriff, um die elektrische Verbindung aufrechtzuerhalten.
Wieder bezugnehmend auf 4 ist eine Anordnung 120 eines thermischen Sensors vorzugsweise durch eine Zugangsöffnung 122 am Modulgehäuse montiert. Die Anordnung 122 des thermischen Sensors, die in 4A detaillierter dargestellt ist, umfasst vorzugsweise einen thermischen Sensor 124, der innerhalb des Gehäuses 54 angeordnet ist, einen geschlossenen Kabelbaum 126 und einen Verbinder 128, der vom Gehäuse 54A ausgeht. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist der Stellungs- und Drehzahlsensor 130 mit dem Kabelbaum 126 elektrisch so verbunden, dass die Stellung und Drehzahl des Motors über den Verbinder 128 an einen Controller 130 übermittelt werden kann. Der thermische Sensor 124 ist dafür eingerichtet, den Controller 130 mit Daten zu versorgen, die sich auf die Temperatur des Motors 46A beziehen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der thermische Sensor 124 ein Thermistor; es sollte jedoch erkannt werden, dass andere thermische Sensoren implementiert sein können. Der Verbinder 128 ist am Modulgehäuse 54A an einer vorbestimmten Stelle fixiert, um die Ausbildung einer elektrischen Verbindung mit dem Controller 130 zu erleichtern.
Dementsprechend kann das Motormodul 14 versandt und in das Getriebe 10 eingebaut werden, wobei die Verbinder 78 und 128 an vorher definierten Stellen fixiert sind, um in zweckmäßiger Weise elektrische Verbindungen an zwei verschiedenen Stellen zu bilden, wodurch die Montagezeit reduziert wird, die früher erforderlich war, um mehrere einzelne Drähte anzuschließen. Außerdem gibt es keine äußeren Drähte, die aus dem Motormodul vorstehen, was die Möglichkeit einer Drahtbeschädigung während einer Installation des Moduls 14 minimiert. Das Motormodul 16 weist Merkmale auf, die hierin oben in Bezug auf das Motormodul 14 beschrieben wurden.
Obgleich die besten Verfahren zum Ausführen der Erfindung im Detail beschrieben wurden, erkennt der Fachmann für die Technik, auf die sich diese Erfindung bezieht, verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen, um die Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche in die Praxis umzusetzen.

Claims

Motormodul für Hybridgetriebe, wobei das Motormodul umfasst: ein Modulgehäuse; einen Motor, der innerhalb des Modulgehäuses angeordnet ist, wobei der Motor umfasst: einen Stator mit Statorwicklungen; und einen vom Stator umgebenen Rotor; und eine elektrische Verbinderanordnung, die am Modulgehäuse angebracht und mit den Statorwicklungen verbunden ist; wobei die elektrische Verbinderanordnung ein Befestigungsmerkmal aufweist, das am Modulgehäuse an einer vorbestimmten Stelle fixiert ist, um die Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Motormodul und einem Steuermodul zu vereinfachen.
Motormodul nach Anspruch 1, wobei das Modulgehäuse eine Zugangsöffnung aufweist, an der der elektrische Verbinder angebracht ist.
Motormodul nach Anspruch 1, ferner mit einem oder mehreren Stromanschlüssen, die an der elektrischen Verbinderanordnung montiert sind.
Motormodul nach Anspruch 1, ferner mit einem Drehzahlsensor, der innerhalb des Modulgehäuses angeordnet ist.
Motormodul nach Anspruch 1, ferner mit einem Stellungssensor, der innerhalb des Modulgehäuses angeordnet ist.
Motormodul nach Anspruch 1, ferner mit einem thermischen Sensor, der am Modulgehäuse montiert ist.
Motormodul nach Anspruch 1, ferner mit einer Modulgehäuseabdeckung, die am Modulgehäuse montiert ist.
Motormodul nach Anspruch 1, wobei das Modulgehäuse mehrere Montagenasen zum Anbringen des Motormoduls am Getriebe aufweist.
Motormodul nach Anspruch 7, wobei zumindest eine der mehreren Montagenasen ein Justierloch enthält.
Motormodul für ein Hybridgetriebe, mit: einem im Wesentlichen zylindrischen Modulgehäuse mit einem offenen Ende und einem dem offenen Ende gegenüberliegenden geschlossen Ende, wobei das Modulgehäuse am geschlossenen Ende eine Zugangsöffnung definiert; einem Motor, der innerhalb des Modulgehäuses angeordnet ist, wobei der Motor umfasst: einen Stator mit Statorwicklungen; und einen vom Stator umgebenen Rotor; einer elektrischen Verbinderanordnung, die am Modulgehäuse an der Zugangsöffnung angebracht und mit den Statorwicklungen verbunden ist; und einer Modulgehäuseabdeckung, die am offenen Ende des Modulgehäuses montiert ist; wobei die elektrische Verbinderanordnung ein Befestigungsmerkmal aufweist, das an einer vorbestimmten Stelle am Modulgehäuse fixiert ist, um die Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Motormodul und einem Steuermodul zu vereinfachen.
Motormodul nach Anspruch 10, ferner mit einem oder mehreren Stromanschlüssen, die an der elektrischen Verbinderanordnung montiert sind.
Motormodul nach Anspruch 10, ferner mit einem Drehzahlsensor, der innerhalb des Modulgehäuses angeordnet ist.
Motormodul nach Anspruch 10, ferner mit einem Stellungssensor, der innerhalb des Modulgehäuses angeordnet ist.
Motormodul nach Anspruch 10, ferner mit einem thermischen Sensor, der am Modulgehäuse montiert ist.
Motormodul nach Anspruch 10, wobei das Modulgehäuse mehrere Montagenasen zum Anbringen des Motormoduls am Getriebe aufweist.
Motormodul nach Anspruch 15, wobei zumindest eine der mehreren Montagenasen ein Justierloch enthält.
Motormodul für ein Hybridgetriebe, wobei das Motormodul umfasst: ein im Wesentlichen zylindrisches Modulgehäuse mit einem offenen Ende und einem dem offenen Ende gegenüberliegenden geschlossenen Ende, wobei das Modulgehäuse am geschlossenen Ende eine Zugangsöffnung definiert und mehrere Montagenasen aufweist, die dafür angepasst sind, die Anbringung des Motormoduls am Hybridgetriebe zu erleichtern; einen Motor, der innerhalb des Modulgehäuses angeordnet ist, wobei der Motor umfasst: einen Stator mit Statorwicklungen; und einen vom Stator umgebenen Rotor; eine elektrische Verbinderanordnung, die am Modulgehäuse an der Zugangsöffnung angebracht und mit den Statorwicklungen verbunden ist; einen innerhalb des Modulgehäuses angeordneten ersten Sensor, wobei der erste Sensor dafür eingerichtet ist, die Stellung und Drehzahl des Motors zu messen; einen innerhalb des Modulgehäuses angeordneten zweiten Sensor, wobei der zweite Sensor dafür eingerichtet ist, die Temperatur des Motors zu messen; und eine Modulgehäuseabdeckung, die am offenen Ende des Modulgehäuses montiert ist; wobei die elektrische Verbinderanordnung ein Befestigungsmerkmal aufweist, das an einer vorbestimmten Stelle am Modulgehäuse fixiert ist, um die Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Motormodul und einem Steuermodul zu vereinfachen.
Motormodul nach Anspruch 17, wobei zumindest eine der mehreren Montagenasen ein Justierloch enthält.
Motormodul nach Anspruch 17, ferner mit einem oder mehreren Stromanschlüssen, die an der elektrischen Verbinderanordnung montiert sind.