DE102005034654B4 - Elektromechanisches Getriebe und Motor/Generator-Modul für ein elektromechanisches Getriebe - Google Patents
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Abstract
Elektromechanisches Getriebe (11; 11') mit: einem Getriebegehäuse, einem ersten Motor/Generator (20B; 20B'), der in dem Getriebegehäuse enthalten ist und der einen Stator (22B; 22B') und einen Rotor (24B; 24B') aufweist, einem Stirndeckel (26; 26'), der mit dem Getriebegehäuse zusammenwirkt und der den Rotor (24B; 24B') und den Stator (22B; 22B') des ersten Motors/Generators (20B; 20B') teilweise umgibt, und einer ersten Rotornabe (70B; 70B'), die über ein zwischen dieser und dem Stirndeckel (26; 26') angeordnetes Lager (72B; 72B') drehbar an dem Stirndeckel (26; 26') gelagert ist, wobei der Stator (22B; 22B') des ersten Motors/Generators (20B; 20B') starr an dem Stirndeckel (26; 26') abgestützt ist und der Rotor (24B; 24B') des ersten Motors/Generators (20B; 20B') funktional mit der ersten Rotornabe (70B; 70B') verbunden ist, so dass der Rotor (24B; 24B') des ersten Motors/Generators (20B; 20B') mit der ersten Rotornabe (70B; 70B') in Bezug auf den Stirndeckel...
Description
- Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Getriebe mit einem einen Rotor und einen Stator aufweisenden Motor/Generator und ein einen Rotor und einen Stator aufweisendes Motor/Generator-Modul für ein elektromechanisches Getriebe.
- Aus
EP 0 980 994 A2 ist ein elektromechanisches Getriebe mit einem Getriebegehäuse und einem einen Rotor und einen Stator aufweisenden Motor/Generator bekannt, wobei das Getriebegehäuse ein konstruktives Stützelement in Form eines mittigen Zwischenlagers aufweist, an dem der Stator starr gelagert ist und der Rotor über eine Rotornabe drehbar gelagert ist. - Aus
EP 1 415 840 A1 ist ein elektromechanisches Getriebe bekannt, bei dem ein konstruktives Stützelement aus einem magnetisierbaren Werkstoff hergestellt ist. - Ein weiteres elektromechanisches Getriebe ist aus
DE 100 62 596 A1 bekannt. - Ein elektromechanisches Hybrid-Fahrzeuggetriebe verwendet interaktive Planetengetriebeanordnungen, die mit einem Motor (einer Brennkraftmaschine) und zwei Motoren/Generatoren funktional verbunden sind. Die wahlweise Verwendung von Drehmomentübertragungsvorrichtungen ermöglicht eine Leistungsübertragung über Planetengetriebeanordnungen von dem Motor und/oder den Motoren/Generatoren zu dem Ausgangselement des Getriebes.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektromechanisches Getriebe mit einem einen Rotor und einen Stator aufweisenden Motor/Generator und ein einen Rotor und einen Stator aufweisendes Motor/Generator-Modul für ein elektromechanisches Getriebe so bereitzustellen, dass eine zuverlässige Positionierung des Stators und des Rotors in einem Gehäuse des elektromechanischen Getriebes mit minimaler relativer Veränderung von deren Lage zueinander ermöglicht wird.
- Dies wird mit einem elektromechanischen Getriebe gemäß Anspruch 1 bzw. mit einem Motor/Generator-Modul gemäß Anspruch 5 erreicht. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
- Ein elektromechanisches Getriebe umfasst einen Motor/Generator mit einem Stator und einem Rotor einschließlich eines konstruktiven Stützelements. Indem sowohl der Stator als auch der Rotor unterstützt werden, gibt das konstruktive Stützelement eine räumliche Beziehung (d. h. den Spalt, in dem ein Magnetfeld erzeugt wird und der eine Relativbewegung ermöglicht) zwischen dem Stator und dem Rotor vor.
- In einem Aspekt ist das Stützelement ein Stirndeckel, der den Rotor und den Stator in einem Innenraum des Getriebes teilweise umschließt. Alternativ kann das konstruktive Stützelement eine mittige Unterstützung bzw. ein Zwischenlager sein, das sich in dem Innenraum befindet, um einen weiter innen liegenden Motor/Generator zu unterstützen. Ein konstruktives Stützelement des Stirndeckeltyps und ein Stützelement des Zwischenlagertyps können zusammen in einem Getriebe verwendet werden, um jeweils einen Stator und einen Rotor eines ersten bzw. eines zweiten Motors/Generators zu unterstützen. In diesem Fall können das Stützelement des Stirndeckeltyps und das Stützelement des Zwischenlagertyps jeweils Rotornaben der Motoren/Generatoren bezüglich eines gemeinsamen Fundamentierungselements wie etwa einem Getriebegehäuse unterstützen. Da die Rotornaben bezüglich eines gemeinsamen Fundamentierungselements unterstützt werden, sind die von den beiden Motoren resultierenden Radiallasten ausgeglichen.
- In einem anderen Aspekt wird eine Rotornabe, die mit dem Rotor verbunden ist und sich mit diesem dreht, durch das konstruktive Stützelement unterstützt. Vorzugsweise ist zwischen dem konstruktiven Stützelement und der Rotornabe ein Lager angeordnet. Daher hängt der Spalt, in dem das Magnetfeld zwischen dem Stator und dem Rotor erzeugt wird, nur von den Dimensionstoleranzen des konstruktiven Stützelements, des Stators, des Rotors der Rotornabe und dem Lager ab.
- In einem weiteren Aspekt ist das konstruktive Stützelement aus Eisen gefertigt. Da ein Abschnitt des konstruktiven Stützelements in Bezug auf den Stator radial innen liegend angeordnet ist und ein Abschnitt in Bezug auf den Rotor radial außen liegend angeordnet ist, verstärken die Zusatzmagnete aus Eisen in dem Stator die Magnetizität des Motors/Generators und erhöhen dadurch das leistbare Drehmoment. Da das konstruktive Stützelement aus Eisen dieselben Wärmeausdehnungseigenschaften wie das Eisen in den Motoren hat, wird außerdem trotz Wärmeausdehnung die räumliche Beziehung des Stators zu dem Rotor beibehalten.
- In einem weiteren Aspekt ist eine ringförmige Statorunterstützung starr mit dem konstruktiven Stützelement verbunden und wird durch dieses unterstützt. Der Stator wird durch die ringförmige Statorunterstützung unterstützt. Die ringförmige Statorunterstützung ist in Bezug auf den Stator radial außen liegend angeordnet. Wenigstens ein Abschnitt des konstruktiven Stützelements ist in Bezug auf den Rotor radial innen liegend angeordnet. Vorzugsweise sind sowohl das ringförmige Statorunterstützungselement als auch das konstruktive Stützelement aus Eisen, um, wie oben beschrieben worden ist, die Magnetizität und das leistbare Drehmoment des Motors/Generators zu erhöhen.
- Es wird außerdem ein Motor/Generator-Modul geschaffen, das vor der Anbringung des restlichen Getriebes vormontiert werden kann. Das Modul umfasst das konstruktive Stützelement, den Stator, den Rotor und die Rotornabe. Durch Vormontage dieser Komponenten ist der Spalt festgelegt und kann vor dem endgültigen Einbau des Moduls zu Ausgleichszwecken leichter inspiziert werden.
- Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben; in diesen zeigen:
-
1 eine schematische Querschnittsdarstellung eines elektrischen/mechanischen Hybrid-Getriebes in einer fragmentarischen Ansicht; -
2 eine schematische Querschnittsdarstellung des Getriebes von1 einschließlich eines Stirndeckels und eines Motorkühlsystems in einer fragmentarischen Ansicht; -
3 eine schematische, teilweise Querschnittsdarstellung eines Abschnitts des Motorkühlsystems von1 in einer fragmentarischen Ansicht; und -
4 eine schematische, teilweise Querschnittsdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines elektrischen/mechanischen Hybrid-Getriebes in einer fragmentarischen Ansicht. - Erste beispielhafte Ausführungsform
- In der Zeichnung, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten bezeichnen, zeigt
1 ein Fahrzeug10 mit einem elektromechanischen Getriebe11 . Um eine Mittelachse14 ist eine Eingangswelle12 angeordnet, die betätigt werden kann, um Leistung von einem nicht gezeigten Motor (einer Brennkraftmaschine) zu dem Getriebe11 zu übertragen. Eine Hauptwelle16 ist longitudinal angeordnet und um die Mittelachse14 drehbar und kann mit der Eingangswelle12 in Eingriff gelangen. Das Einrücken einer oder mehrerer Kupplungen wie etwa der Kupplung15 verbindet einen oder mehrere Planetenradsätze wie etwa den Planetenradsatz17 , um Leistung bei wechselnden Verhältnissen an ein Ausgangselement18 zu übertragen. Zwei Elektromotoren/Generatoren20A und20B sind koaxial um die Mittelachse14 orientiert. Jeder Motor/Generator20A ,20B kann wahlweise mit einem Element eines der Planetenradsätze funktional verbunden werden, um einen Bereich kontinuierlich veränderlicher Übersetzungsverhältnisse zwischen der Eingangswelle12 und dem Ausgangselement18 zu ergeben. Jeder der Motoren/Generatoren20A ,20B enthält jeweils einen im Allgemeinen ringförmigen Stator22A bzw.22B und einen im Allgemeinen ringförmigen Rotor24A bzw.24B , der sich in Bezug auf den entsprechenden Stator22A ,22B drehen kann. Bezüglich der Hauptwelle16 ist ein Stirndeckel26 angebracht. Der Stirndeckel26 umgibt teilweise die Motoren/Generatoren20A ,20B innerhalb eines Innenraums28 , wobei er diesen teilweise definiert. Der Stirndeckel26 wirkt mit einem ersten Abschnitt30 eines Gehäuseelements (d. h. einem oberen Abschnitt eines Getriebegehäuses) und einem zweiten Abschnitt32 des Gehäuseelements (d. h. einem unteren Abschnitt des Getriebegehäuses) zusammen, um die Motoren/Generatoren20A 20B innerhalb des Innenraums28 weiter zu umgeben. Ein O-Ring (nicht bezeichnet) trägt dazu bei, die Grenzfläche zwischen dem Stirndeckel26 und dem ersten und dem zweiten Abschnitt30 ,32 des Gehäuseelements abzudichten. - Wie in
2 gezeigt ist, ist der Stirndeckel26 mit einer ersten und einer zweiten ringförmigen Vertiefung34 bzw.36 ausgebildet. Ferner ist ein erster Strömungskanal38 durch den Stirndeckel26 gebohrt, um eine Fluidverbindung zwischen der ersten ringförmigen Vertiefung34 und einem zweiten Strömungskanal40 , der in dem ersten Abschnitt30 des Gehäuseelements ausgebildet ist, herzustellen. Ein Ventilkörper42 steht mit einer Fluidquelle wie etwa einer (nicht gezeigten) Pumpe in Fluidverbindung und ist dazu geeignet, mit Druck beaufschlagtes Fluid durch den zweiten Strömungskanal40 an den ersten Strömungskanal38 abzugeben, von dem das Fluid zu der ersten ringförmigen Vertiefung34 strömt. Zum Zweck der Veranschaulichung ist der Ventilkörper42 direkt an den zweiten Strömungskanal40 in dem Gehäusehohlraum43 angrenzend gezeigt; jedoch kann der Ventilkörper42 weiter entfernt angeordnet und über Hydraulikkanäle mit dem zweiten Strömungskanal40 verbunden sein. Außerdem kann sich die Fluidquelle oder Pumpe irgendwo an dem Fahrzeug befinden und mit dem Ventilkörper42 durch Fluid verbunden sein. - Wie in
3 besser zu erkennen ist, ist eine ringförmige Hülse44A auf eine Innenfläche45 des Stirndeckels26 aufgepresst. Die ringförmige Hülse44A weist mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete radiale Öffnungen46A auf, die eine Fluidverbindung zwischen der ersten ringförmigen Vertiefung34 und dem Innenraum28 ermöglichen. Genauer leiten die in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten radialen Öffnungen46A Fluid auf die Statorwicklungen48B des Stators22B an einem ersten Ende (d. h. auf der linken Seite), um die Wicklungen48B zu kühlen. Die in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten radialen Öffnungen46A können so gestaltet sein, dass sie das Fluid in Form eines Nebels über den Statorwicklungen48B anbieten (z. B. durch Verändern des Durchmessers der Öffnungen oder durch Verjüngen der Öffnungen), um einen mit einem Hochgeschwindigkeits-Fluidsprühstrahl verbundenen Verschleiß zu vermeiden. Alternativ können Düsen in die voneinander beabstandeten radialen Öffnungen46A eingesetzt und so gestaltet sein, dass sie das Fluid in Form eines Nebels anbieten. Eine nochmals weitere Alternative besteht darin, einen Abweiser49 mit dem Stirndeckel26 oder der ringförmigen Hülse44A zu verbinden, um Fluid, das aus den in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten radialen Öffnungen46A strömt, abzulenken und dadurch die Geschwindigkeit des Fluids herabzusetzen, bevor es mit den Wicklungen48B in Berührung kommt. Der Abweiser49 kann ein Stahlflansch sein. Es kann ein einziger ringförmiger Abweiser verwendet werden, oder es können separate Abweiser49 unter den einzelnen in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten radialen Öffnungen46A angeordnet sein. - Wie in
2 weiter gezeigt ist, steht die zweite ringförmige Vertiefung36 mit dem zweiten Strömungskanal40 in Fluidverbindung. Ferner ist in dem Stirndeckel26 eine zweite Gruppe von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten radialen Öffnungen46B ausgebildet, derart, dass sie mit der zweiten ringförmigen Vertiefung36 in Fluidverbindung stehen. Mit Druck beaufschlagtes Fluid von der Fluidquelle strömt von dem Ventilkörper42 durch den zweiten Strömungskanal40 und die zweite ringförmige Vertiefung36 zu den in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten radialen Öffnungen46B und auf die Statorwicklungen50B an einem zweiten Ende (d. h. auf der rechten Seite), um sie zu kühlen. Wie bei der ersten Gruppe von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten radialen Öffnungen46A kann die zweite Gruppe von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten radialen Öffnungen46B so gestaltet sein, dass sie den Statorwicklungen50B an dem zweiten Ende Fluid in Form eines Nebels zuführt. - Ein Zwischenlager
54 , das den Stator22A unterstützt, wie weiter unten beschrieben wird, wird bezüglich der Hauptwelle16 starr um die Mittelachse14 unterstützt. In dem Zwischenlager54 ist ein dritter Strömungskanal56 ausgebildet, der mit dem Ventilkörper42 durch einen vierten Strömungskanal58 , der in dem ersten Abschnitt30 des Getriebegehäuses ausgebildet ist, in Fluidverbindung steht. Über den dritten und den vierten Strömungskanal56 ,58 wird den Statorwicklungen48A des Stators22A an dem ersten Ende (d. h. auf der linken Seite) Kühlfluid zugeführt. Eine in das Zwischenlager54 gebohrte Bohrung55 schneidet einen ringförmigen Hohlraum57 . In den Hohlraum57 ist eine ringförmige Platte59 mit einer Ausflussöffnung61 eingepresst. Aus dem dritten Kanal56 strömt Fluid in die Bohrung55 , in den Hohlraum57 und durch die Ausflussöffnung61 , um die Statorwicklungen48A an dem ersten Ende zu kühlen. Das Zwischenlager54 ist mit einer dritten ringförmigen Vertiefung60 ausgebildet, die mit einer dritten Gruppe von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten radialen Öffnungen62 in Fluidverbindung steht, die ebenfalls in dem Zwischenlager54 ausgebildet sind. Statorwicklungen50A des Stators22A an einem zweiten Ende (d. h. auf der rechten Seite) wird von dem Ventilkörper42 über einen fünften Strömungskanal64 , der mit der dritten ringförmigen Vertiefung60 in Fluidverbindung steht, und durch die dritte Gruppe von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten radialen Öffnungen62 Kühlfluid zugeführt. - Wie in den
2 –3 gezeigt ist, enthält ein Motorkühlsystem66 für den Motor/Generator20B den Stirndeckel26 , der den ersten Strömungskanal38 aufweist und mit der ersten und der zweiten ringförmigen Vertiefung34 bzw.36 ausgebildet ist. Ferner kann das Motorkühlsystem66 die ringförmige Hülse44A enthalten, die die erste Gruppe von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten radialen Öffnungen46A zum Kühlen der Statorwicklungen48B auf der linken Seite aufweist. Das Motorkühlsystem66 kann außerdem die zweite Gruppe von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten radialen Öffnungen46B enthalten, die in dem Stirndeckel26 ausgebildet ist, um eine Fluidverbindung zwischen der zweiten ringförmigen Vertiefung36 und den Statorwicklungen50B auf der rechten Seite herzustellen, um diese mittels Fluid, das von einer Fluidquelle bereitgestellt wird, zu kühlen. - Wie in
2 gezeigt ist, umfasst der Stator22B mehrere segmentierte Abschnitte (wovon ein Abschnitt gezeigt ist), die um eine Innenfläche68 des Stirndeckels26 voneinander beabstandet sind. Die Innenfläche68 des Stirndeckels26 kann mit Schlitzen versehen sein, die mit Verlängerungen an den segmentierten Abschnitten des Stators22B koordiniert sind, um die Segmente mit dem Stirndeckel26 fest zu verbinden. - Eine erste Rotornabe
70B , die mit der Hauptwelle16 verschweißt ist, wird durch den Stirndeckel26 in einem Lager72B drehbar unterstützt. Der Rotor24B ist mit der ersten Rotornabe70B starr verbunden und mit dieser in Bezug auf den Stirndeckel26 drehbar. Zwischen dem Stator22B und dem Rotor24B ist ein Spalt74B geschaffen, der durch die radialen Abmessungen des Rotors24B und des Stators22B sowie durch den Abstand zwischen einer Außenfläche76 der ersten Rotornabe70B und der Innenfläche68 des Stirndeckels26 vorgegeben wird. Da die Rotornabe70B in dem Wellenlager72B angebracht und durch den Stirndeckel26 , der auch die Innenfläche68 bildet, unterstützt wird, wird die durch die Bautoleranzen bedingte Veränderlichkeit des Spalts74B minimiert (d. h., dass die Abmessungen eines Elements, des Stirndeckels26 , die Positionierung und das dimensionsbezogene Spiel an beiden Enden (der Außenfläche76 der ersten Rotornabe70B und der Innenfläche68 des Stirndeckels26 ) den Raum, in dem der Motor/Generator20B untergebracht ist, beeinflussen). - Der Stator
22A umfasst mehrere segmentierte Abschnitte, die um eine Innenfläche78 des Zwischenlagerelements54 voneinander beabstandet sind. Die Innenfläche78 des Zwischenlagerelements54 kann mit Schlitzen versehen sein, die mit Verlängerungen an den segmentierten Abschnitten des Stators22A koordiniert sind, um die Segmente mit dem Zwischenlagerelement54 fest zu verbinden. - Eine zweite Rotornabe
70A besteht aus einem äußeren Abschnitt71 und einem inneren Abschnitt73 , die verschweißt sind. Der Rotor24A ist mit der zweiten Rotornabe70A starr verbunden und mit dieser in Bezug auf das Zwischenlager54 drehbar. Die zweite Rotornabe70A wird durch das Zwischenlager54 in einem Lager72A unterstützt. Zwischen dem Stator22A und dem Rotor24A ist ein Spalt74A geschaffen, der durch die radialen Abmessungen des Rotors24A und des Stators22A sowie durch den Abstand zwischen einer Außenfläche80 der zweiten Rotornabe70A und der Innenfläche78 des Zwischenlagers54 vorgegeben wird. Da die zweite Rotornabe70A durch das Zwischenlagerelement54 unterstützt wird, beeinflussen die Abmessungen einer Komponente (des Zwischenlagerelements54 ) die Positionierung und das dimensionsbezogene Spiel an beiden Enden (d. h. der Innenseite78 des Zwischenlagerelement54 und der Außenfläche80 der Rotornabe70A ) den Raum, in dem der Motor/Generator20A untergebracht ist. - Eine Unterstützung des Rotors
24B wird ferner durch das Lager75B bewirkt, das zwischen der Welle16 und der Rotornabe70A angeordnet ist, da das Gewicht des Motors20B und der Rotornabe70B aufgrund dessen, dass die Rotornabe70B mit der Welle16 verschweißt ist, auf die Welle16 verteilt wird. Ähnlich wird eine Unterstützung des Rotors24A ferner durch das Wellenlager75A bewirkt, das zwischen der Rotornabe70A und dem Zwischenlager54 angeordnet ist. Folglich ist die Unterstützung der Rotoren24A ,24B eine einseitig einspannende Unterstützung, anstatt auf beiden Seiten jedes Rotors vorgesehen zu sein, wie es üblicherweise geschieht. Die Rotoren24A ,24B werden beide durch ein gemeinsames Element, die Welle16 , fundamentiert oder stabilisiert. Der Rotor24A wird durch die Welle16 stabilisiert, da die Rotornabe70B mit dieser verschweißt ist. Der Rotor24B wird durch die Welle16 über das Wellenlager75B stabilisiert. Indem die Rotoren24A ,24B durch ein gemeinsames Element (die Welle16 ) unterstützt werden, wird eine unbeabsichtigte Abweichung zwischen den Rotoren24A ,24B minimiert. - Da bei jedem Motor/Generator
20A und20B der Rotor24A ,24B und der Stator22A ,22B durch ein gemeinsames Element (das Zwischenlager54 bzw. den Stirndeckel26 ) unterstützt werden, ermöglicht die Erfindung vor dem Zusammenbau mit dem Getriebe11 ein einfaches Vormontieren jedes Motors/Generators20A ,20B als Modul. Das Motor/Generator-Modul82 für den Motor/Generator20B umfasst den Stirndeckel26 , in dessen Innenfläche68 der Stator22B eingepasst wird. Der Rotor24B wird mit der Rotornabe70B starr verbunden, die dann in dem Lager72B in den Stirndeckel26 eingepasst wird. Das gesamte Modul82 (der Stirndeckel26 , der Stator22B , der Rotor24B , das Lager72B und die Rotornabe70B ) kann dann auf die Welle16 geführt und als Einheit mit dieser verschweißt werden. Ähnlich umfasst das Motor/Generator-Modul84 für den Motor/Generator20A das Zwischenlager54 , in dessen Innenfläche78 der Stator22A eingepasst wird. Der Rotor24A wird mit der Rotornabe70A starr verbunden, die dann in dem Lager72A und dem Lager75A in das Zwischenlager54 eingepasst wird. Das gesamte Modul84 (das das Zwischenlager54 , den Stator22A , den Rotor24A und die Rotornabe70A umfasst) kann dann als Einheit über das Lager75B auf die Welle16 geführt werden. - Der Stirndeckel
26 sowie das Zwischenlager54 können aus Eisen sein. Indem diese Komponenten aus Eisen gebildet werden, kann die Magnetizität der Motoren/Generatoren20A und20B verstärkt werden, da das Eisen in dem Stirndeckel26 und dem Zwischenlager54 (die beide oberhalb der Statoren und unterhalb der Rotoren angeordnet sind) die Magnete in den jeweiligen Motoren/Generatoren20B ,20A ergänzt, so dass das leistbare Drehmoment zunimmt. - Zweite beispielhafte Ausführungsform
- Wie in
4 gezeigt ist, umfasst ein Fahrzeug10' ein elektromechanisches Getriebe11' . Um eine Mittelachse14' ist eine Eingangswelle12' angeordnet, die betätigt werden kann, um Leistung von einem nicht gezeigten Motor (einer Brennkraftmaschine) zu dem Getriebe11' zu übertragen. Eine Hauptwelle16' ist longitudinal angeordnet und um die Mittelachse14' drehbar und kann mit der Eingangswelle12' in Eingriff gelangen. Das Einrücken einer oder mehrerer Kupplungen wie etwa der Kupplung15' verbindet einen oder mehrere Planetenradsätze wie etwa den Planetenradsatz17' , um Leistung bei wechselnden Verhältnissen an ein Ausgangselement (das nicht gezeigt ist, jedoch ähnlich wie das Ausgangselement18 von1 gelegen ist) zu übertragen. Zwei Elektromotoren/Generatoren20A' und20B' sind koaxial um die Mittelachse14' orientiert. Jeder Motor/Generator20A' ,20B' kann wahlweise mit einem Element eines der Planetenradsätze funktional verbunden werden, um einen Bereich kontinuierlich veränderlicher Übersetzungsverhältnisse zwischen der Eingangswelle12' und dem Ausgangselement zu ergeben. Jeder der Motoren/Generatoren20A' ,20B' enthält einen im Allgemeinen ringförmigen Stator22A' bzw.22B' und einen im Allgemeinen ringförmigen Rotor24A' bzw.24B' , der sich in Bezug auf den entsprechenden Stator22A' ,22B' drehen kann. Bezüglich der Hauptwelle16' ist ein Stirndeckel26' angebracht. Der Stirndeckel26' umgibt teilweise die Motoren/Generatoren20A' ,20B' innerhalb eines Innenraums28' , wobei er diesen teilweise definiert. Der Stirndeckel26' umfasst eine erste ringförmige Statorunterstützung86A' . Die Statorunterstützung86A' ist mit einem Bolzen89 an den Stirndeckel26' angeschraubt und wirkt mit einem ersten Abschnitt30' eines Gehäuseelements (d. h. einem oberen Abschnitt eines Getriebegehäuses) und einem zweiten Abschnitt32' des Gehäuseelements (d. h. einem unteren Abschnitt des Getriebegehäuses) zusammen, um die Motoren/Generatoren20A' ,20B' in dem Innenraum28' weiter zu umgeben. Die erste ringförmige Statorunterstützung86A' ist mit einem eingekerbten Abschnitt87 ausgebildet, der das Positionieren des Stators22B' unterstützt. Der Stator22B' wird an dem eingekerbten Abschnitt87 an Ort und Stelle gehalten, um eine Bewegung des Stators22B' infolge magnetischer Kräfte zu verhindern. - Die erste ringförmige Statorunterstützung
86A' ist mit einer ringförmigen Vertiefung36' ausgebildet. Ferner ist in dem ersten Abschnitt30' des Gehäuseelements ein Strömungskanal40' ausgebildet. Ein Ventilkörper42' steht mit einer Fluidquelle wie etwa einer (nicht gezeigten) Pumpe in Fluidverbindung und ist dazu geeignet, mit Druck beaufschlagtes Fluid über den zweiten Strömungskanal40' an die ringförmige Vertiefung36' abzugeben. Zum Zweck der Veranschaulichung ist der Ventilkörper42' direkt an den Strömungskanal40' angrenzend gezeigt; jedoch kann der Ventilkörper42' weiter entfernt angeordnet und über Hydraulikkanäle mit dem Strömungskanal40' verbunden sein. Zwischen dem ersten Abschnitt des Gehäuses30' und der ersten ringförmigen Statorunterstützung86A' ist ein O-Ring33' angeordnet, der dazu beiträgt. ein Entweichen von Fluid aus dem zwischen der ringförmigen Vertiefung36' und dem ersten Abschnitt30 des Gehäuses gebildeten Raum zu verhindern. Außerdem kann sich die Fluidquelle oder Pumpe irgendwo an dem Fahrzeug befinden und mit dem Ventilkörper42' durch Fluid verbunden sein. - In der ersten ringförmigen Statorunterstützung
86A' sind mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete radiale Öffnungen46A' ausgebildet, die eine Fluidverbindung zwischen der ringförmigen Vertiefung36' und dem Innenraum28' ermöglichen. Genauer leiten die in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten radialen Öffnungen46A' Fluid auf die Statorwicklungen48B' des Stators22B' an einem ersten Ende (d. h. auf der linken Seite), um die Wicklungen48B' zu kühlen. Die in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten radialen Öffnungen46A' können so gestaltet sein, dass sie das Fluid in Form eines Nebels über den Statorwicklungen48B' anbieten (z. B. durch Verändern des Durchmessers der Öffnungen oder durch Verjüngen der Öffnungen), um einen mit einem Hochgeschwindigkeits-Fluidsprühstrahl verbundenen Verschleiß zu vermeiden. Alternativ können Düsen in die voneinander beabstandeten radialen Öffnungen46A' eingesetzt und so gestaltet sein, dass sie das Fluid in Form eines Nebels anbieten. Eine nochmals weitere Alternative besteht darin, einen Abweiser mit dem Stirndeckel26' oder der ersten Statorunterstützung86A' zu verbinden, der der Positionierung des Abweisers49 von3 ähnlich in der Nähe der in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten radialen Öffnungen46A' positioniert ist, um Fluid, das aus den in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten radialen Öffnungen46A' strömt, abzulenken und dadurch die Geschwindigkeit des Fluids herabzusetzen, bevor es mit den Wicklungen48B' in Berührung kommt. Der Abweiser kann ein Stahlflansch sein. Es kann ein einziger ringförmiger Abweiser verwendet werden, oder es kann unter jeder einzelnen in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten radialen Öffnung46A' ein separater Abweiser angeordnet sein. - In der ersten ringförmigen Statorunterstützung
86A' ist eine zweite Gruppe von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten radialen Öffnungen46B' ausgebildet, derart, dass sie mit der ringförmigen Vertiefung36' in Fluidverbindung stehen. Mit Druck beaufschlagtes Fluid von der Fluidquelle strömt von dem Ventilkörper42' durch den Strömungskanal40' und die ringförmige Vertiefung36' zu den in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten radialen Öffnungen46B' und auf die Statorwicklungen50B' an einem zweiten Ende (d. h. auf der rechten Seite), um sie zu kühlen. Wie bei der ersten Gruppe von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten radialen Öffnungen46A' kann die zweite Gruppe von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten radialen Öffnungen46B' so gestaltet sein, dass sie den Statorwicklungen50B' an dem zweiten Ende Fluid in Form eines Nebels zuführt. - Ein Zwischenlager
54' wird bezüglich der Hauptwelle16' starr um die Mittelachse14' unterstützt. Eine zweite ringförmige Statorunterstützung86B' ist mit einem Stützelement88 verschweißt, das seinerseits über90A und90B mit dem Zwischenlager54' verschraubt ist. Der Bolzen90A verbindet außerdem sowohl das Stützelement88 als auch die zweite ringförmige Statorunterstützung86B' mit dem ersten Abschnitt30' des Gehäuseelements. Alternativ können die zweite ringförmige Statorunterstützung86B' und das Stützelement88 als eine einheitliche Komponente ausgebildet sein. In dem ersten Abschnitt30' des Getriebegehäuses sind ein vierter Strömungskanal58' und ein fünfter Strömungskanal64' in Fluidverbindung mit dem Ventilkörper42' ausgebildet. In der zweiten Statorunterstützung86B' sind ein sechster und ein siebter Strömungskanal65 ,67 in Fluidverbindung mit dem vierten bzw. dem fünften Strömungskanal58' ,64' ausgebildet. Erste und zweite ringförmige Hülsen oder ringförmige Sprühringe44B ,44C sind an einer Innenfläche94 des ersten Abschnitts30' des Gehäuseelements aufgepresst. In den jeweiligen ringförmigen Sprühringen44C ,44B sind eine dritte Gruppe62' und eine vierte Gruppe96 von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten radialen Öffnungen ausgebildet, derart, dass sie mit dem siebten bzw. dem sechsten Strömungskanal67 ,65 der zweiten ringförmigen Statorunterstützung86B' in Fluidverbindung stehen. Über den vierten und den sechsten Strömungskanal58' und die vierte Gruppe von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten radialen Öffnungen96 wird den Statorwicklungen48A' des Stators22A' an dem ersten Ende (d. h. auf der linken Seite) Kühlfluid zugeführt. Statorwicklungen50A' des Stators22A' an einem zweiten Ende (d. h. auf der rechten Seite) wird von dem Ventilkörper42 über einen fünften Strömungskanal64' , der mit dem siebten Strömungskanal67 in Fluidverbindung steht, durch die dritte Gruppe von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten radialen Öffnungen62' Kühlfluid zugeführt. - Ein Motorkühlsystem
66' für den Motor/Generator20B' enthält die zweite ringförmige Statorunterstützung86B' , die den sechsten und den siebten Strömungskanal65 ,67 aufweist. Ferner kann das Motorkühlsystem66' die ringförmige Hülsen44B ,44C enthalten, die die vierte und die dritte Gruppe von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten radialen Öffnungen96 ,62' zum Kühlen der Statorwicklungen auf der linken Seite und auf der rechten Seite48A' bzw.50A' aufweisen. - Um den Motor/Generator
20A' in dem Getriebe11' zusammenzusetzen, wird das Stützelement88 mit dem Zwischenlager54' verschraubt. Die zweite ringförmige Statorunterstützung86B' wird an der Innenfläche94 des ersten Abschnitts30' des Gehäuseelements in dem inneren Hohlraum28' aufgepresst. Die Ringhülsen44B ,44C werden an der zweiten ringförmigen Statorunterstützung86B' aufgepresst. Der Stator22A' wird dann an der Innenfläche97B' der zweiten ringförmigen Statorunterstützung86B' zwischen den Sprühringen44B ,44C aufgepresst. - Wie in
4 gezeigt ist, umfasst der Stator22B' mehrere segmentierte Abschnitte, die um eine Innenfläche97B der ersten ringförmigen Statorunterstützung86A' voneinander beabstandet sind. Die Innenfläche97B kann mit Schlitzen versehen sein, die mit Verlängerungen an den segmentierten Abschnitten des Stators22B' abgestimmt sind, um die Segmente mit der ringförmigen Statorunterstützung86A' fest zu verbinden. - Eine erste Rotornabe
70B' , die mit der Hauptwelle16' verschweißt ist, wird durch den Stirndeckel26' in einem Lager72B' drehbar unterstützt. Der Rotor24B' ist mit der ersten Rotornabe70B' starr verbunden und mit dieser in Bezug auf den Stirndeckel26' drehbar. Zwischen dem Stator22B' und dem Rotor24B' ist ein Spalt74B' geschaffen, der durch die radialen Abmessungen des Rotors24B' und des Stators22B' sowie durch den Abstand zwischen einer Außenfläche76' der ersten Rotornabe70B' und der Innenfläche97A der ringförmigen Statorunterstützung86A' vorgegeben wird. Da die Rotornabe70B' in dem Wellenlager72B' , das durch den Stirndeckel26' unterstützt wird, angebracht ist und da der Stirndeckel26' auch die ringförmige Statorunterstützung86A' , die die Innenfläche97A bildet, unterstützt, wird die durch die Bautoleranzen bedingte Veränderlichkeit des Spalts74B' minimiert. - Der Stator
22A' umfasst mehrere segmentierte Abschnitte, die um eine Innenfläche97A der zweiten ringförmigen Statorunterstützung86B' voneinander beabstandet sind. Die Innenfläche97A kann mit Schlitzen versehen sein, die mit Verlängerungen an den segmentierten Abschnitten des Stators22A' abgestimmt sind, um die Segmente mit der ringförmigen Statorunterstützung86B' fest zu verbinden. - Der Rotor
24A' ist mit einer zweiten Rotornabe70A' starr verbunden und mit dieser in Bezug auf das Zwischenlager54' drehbar. Die zweite Rotornabe70A' wird durch das Zwischenlager54' in einem Lager72A' unterstützt. Zwischen dem Stator22A' und dem Rotor24A' ist ein Spalt74A' geschaffen, der durch die radialen Abmessungen des Rotors24A' und des Stators22A' sowie durch den Abstand zwischen einer Außenfläche80' der zweiten Rotornabe70A und einer Innenfläche97B der ringförmigen Statorunterstützung86B' vorgegeben wird. - Eine Unterstützung des Rotors
24B' wird ferner durch das Lager72C über einen Rotorflansch99B , der mit der Rotornabe70B' verschweißt ist, bewirkt. Ähnlich wird eine Unterstützung ferner durch ein Lager72D über einen Rotorflansch99A , der mit der Rotornabe70A' verschweißt ist, bewirkt. Das Lager72D wird durch eine separate Struktur, wie sie in4 gezeigt ist, unterstützt. Eine Unterstützung des Rotors24A' wird ferner durch ein Wellenlager75A' , das zwischen der Rotornabe70A' und dem Zwischenlager54' angeordnet ist, bewirkt. - Da bei jedem Motor/Generator
20A' und20B' der Rotor24A' ,24B' und der Stator22A' ,22B' durch ein gemeinsames Element (das Zwischenlager54' bzw. den Stirndeckel26' ) unterstützt werden, ermöglicht die Erfindung vor dem Zusammenbau mit dem Getriebe11 ein einfaches Vormontieren jedes Motors/Generators20A' ,20B' als Modul. Das Motor/Generator-Modul82' für den Motor/Generator20B' umfasst den Stirndeckel26' und die erste ringförmige Statorunterstützung86A' , in deren Innenfläche97B der Stator22B' eingepasst wird. Der Rotor24B' wird mit der Rotornabe70B' starr verbunden, die dann in dem Lager72B' in den Stirndeckel26' eingepasst wird. Das gesamte Modul82' (der Stirndeckel26' , der Stator22B' , der Rotor24B' , die Rotornabe70B' und der Rotorflansch99B ) kann dann auf die Welle16' geführt und als Einheit mit dieser verschweißt werden. Ähnlich umfasst das Motor/Generator-Modul84' für den Motor/Generator20A' das Zwischenlager54' und die zweite ringförmige Statorunterstützung86B' , in deren Innenfläche97A der Stator22A' eingepasst wird. Der Rotor24A' wird mit der Rotornabe70A' starr verbunden, die dann in dem Lager72A' in das Zwischenlager54 eingepasst wird. Das gesamte Modul84' (das das Zwischenlager54' , das Lager72D , das Lager72A' , die ringförmige Statorunterstützung86A' den Stator22A' , die ringförmigen Hülsen44B ,44C , den Rotor24A' , die Rotornabe70A' und den Rotorflansch99A umfasst) kann dann als eine Einheit über das Lager72D auf die Welle16' geführt werden. - Der Stirndeckel
26' sowie das Zwischenlager54' können aus Eisen sein. Indem diese Komponenten aus Eisen gebildet werden, kann die Magnetizität der Motoren/Generatoren20A' und20B' verstärkt werden, da das Eisen in dem Stirndeckel26' und dem Zwischenlager54' (die beide oberhalb der Statoren und unterhalb der Rotoren angeordnet sind) die Magnete in den jeweiligen Motoren/Generatoren20B' ,20A' ergänzt, so dass das leistbare Drehmoment zunimmt.
Claims (6)
- Elektromechanisches Getriebe (
11 ;11' ) mit: einem Getriebegehäuse, einem ersten Motor/Generator (20B ;20B' ), der in dem Getriebegehäuse enthalten ist und der einen Stator (22B ;22B' ) und einen Rotor (24B ;24B' ) aufweist, einem Stirndeckel (26 ;26' ), der mit dem Getriebegehäuse zusammenwirkt und der den Rotor (24B ;24B' ) und den Stator (22B ;22B' ) des ersten Motors/Generators (20B ;20B' ) teilweise umgibt, und einer ersten Rotornabe (70B ;70B' ), die über ein zwischen dieser und dem Stirndeckel (26 ;26' ) angeordnetes Lager (72B ;72B' ) drehbar an dem Stirndeckel (26 ;26' ) gelagert ist, wobei der Stator (22B ;22B' ) des ersten Motors/Generators (20B ;20B' ) starr an dem Stirndeckel (26 ;26' ) abgestützt ist und der Rotor (24B ;24B' ) des ersten Motors/Generators (20B ;20B' ) funktional mit der ersten Rotornabe (70B ;70B' ) verbunden ist, so dass der Rotor (24B ;24B' ) des ersten Motors/Generators (20B ;20B' ) mit der ersten Rotornabe (70B ;70B' ) in Bezug auf den Stirndeckel (26 ;26' ) drehbar ist. - Elektromechanisches Getriebe (
11' ) nach Anspruch 1, wobei der Stirndeckel (26' ) eine starr damit verbundene erste ringförmige Statorunterstützung (86A' ) umfasst, und wobei der Stator (22B' ) des ersten Motors/Generators (20B' ) fest mit der ersten ringförmigen Statorunterstützung (86A' ) verbunden ist. - Elektromechanisches Getriebe (
11 ;11' ) nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit: einem zweiten Motor/Generator (20A ;20A' ), der in dem Getriebegehäuse enthalten ist und der einen Stator (22A ;22A' ) und einen Rotor (24A ;24A' ) aufweist, einem Zwischenlager (54 ;54' ), das sich radial bezüglich des Stators (22A ;22A' ) und des Rotors (24A ;24A' ) des zweiten Motors/Generators (20A ;20A' ) erstreckt und das bezüglich einer sich längs durch das Getriebegehäuse erstreckenden Hauptwelle (16 ;16' ) abgestützt ist, und einer zweiten Rotornabe (70A ;70A' ), die über ein zwischen dieser und dem Zwischenlager (54 ;54' ) angeordnetes Lager (72A ;72A' ) drehbar an dem Zwischenlager (54 ;54' ) gelagert ist, wobei der Stator (22A ;22A' ) des zweiten Motors/Generators (20A ;20A' ) starr an dem Zwischenlager (54 ;54' ) abgestützt ist und der Rotor (24A ;24A' ) des zweiten Motors/Generators (20A ;20A' ) funktional mit der zweiten Rotornabe (70A ;70A' ) verbunden ist, so dass der Rotor (24A ;24A' ) des zweiten Motors/Generators (20A ;20A' ) mit der zweiten Rotornabe (70A ;70A' ) in Bezug auf das Zwischenlager (54 ;54' ) drehbar ist. - Elektromechanisches Getriebe (
11' ) nach Anspruch 3, ferner mit einer zweiten ringförmigen Statorunterstützung (86B' ), die starr mit dem Zwischenlager (54' ) verbunden ist, wobei der Stator (22A' ) des zweiten Motors/Generators (20A' ) fest mit der zweiten ringförmigen Statorunterstützung (86B' ) verbunden ist. - Motor/Generator-Modul für ein elektromechanisches Getriebe (
11 ;11' ), umfassend: einen Motor/Generator (20B ;20B' ), der einen Stator (22B ;22B' ) und einen Rotor (24B ;24B' ) aufweist, einen Stirndeckel (26 ;26' ), der zum Zusammenwirken mit einem Getriebegehäuse des Getriebes (11 ;11' ) eingerichtet ist, eine Rotornabe (70B ;70B' ), die über ein zwischen dieser und dem Stirndeckel (26 ;26' ) angeordnetes Lager (72B ;72B' ) drehbar an dem Stirndeckel (26 ;26' ) gelagert ist, wobei der Stator (22B ;22B' ) starr an dem Stirndeckel (26 ;26' ) abgestützt ist und der Rotor (24B ;24B' ) funktional mit der Rotornabe (70B ;70B' ) verbunden ist, so dass der Rotor (24B ;24B' ) mit der Rotornabe (70B ;70B' ) in Bezug auf den Stirndeckel (26 ;26' ) drehbar ist, wobei der Stirndeckel (26 ;26' ) den Rotor (24B ;24B' ) und den Stator (22B ;22B' ) teilweise umgibt, und wobei der Stirndeckel (26 ;26' ), der Stator (22B ;22B' ), die Rotornabe (70B ;70B' ) und der Rotor (24B ;24B' ) bezüglich einer Hauptwelle (16 ;16' ) des Getriebes (11 ;11' ) als vormontierte Einheit verbindbar sind. - Motor/Generator-Modul nach Anspruch 5, wobei der Stirndeckel (
26' ) eine starr damit verbundene ringförmige Statorunterstützung (86A' ) umfasst, und wobei der Stator (22B' ) des Motors/Generators (20B' ) fest mit der ringförmigen Statorunterstützung (86A' ) verbunden ist.
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