DE102005035185B4 - Motorkühlsystem - Google Patents
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Abstract
Getriebe (11) mit einem inneren Bauelement (20B) und einer Flüssigkeitsquelle, umfassend:
eine Endabdeckung (26), bei der eine ringförmige Aufweitung (34) ausgebildet ist, die sich in Flüssigkeitsaustausch mit der Flüssigkeitsquelle befindet;
wobei die Endabdeckung (26) einen inneren Raum des Getriebes (11) zumindest teilweise umschließt und teilweise umgrenzt;
wobei sich das innere Bauelement (20B) im inneren Raum befindet; und
wobei die ringförmige Aufweitung (34) zusammenwirkend so gestaltet ist, dass sie von der Flüssigkeitsquelle herangeführte Flüssigkeit auf das innere Bauelement (20B) leitet, um das innere Bauelement (20B) zu kühlen,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Getriebe (11) ferner eine ringförmige Hülse (44A) mit entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen (46A) umfasst, die innerhalb der Endabdeckung (26) in der Nähe der ringförmigen Aufweitung (34) eingepasst ist, so dass die entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen (46A) in Flüssigkeitsaustausch mit der ringförmigen Aufweitung (34) stehen, wobei die Flüssigkeit von der...
eine Endabdeckung (26), bei der eine ringförmige Aufweitung (34) ausgebildet ist, die sich in Flüssigkeitsaustausch mit der Flüssigkeitsquelle befindet;
wobei die Endabdeckung (26) einen inneren Raum des Getriebes (11) zumindest teilweise umschließt und teilweise umgrenzt;
wobei sich das innere Bauelement (20B) im inneren Raum befindet; und
wobei die ringförmige Aufweitung (34) zusammenwirkend so gestaltet ist, dass sie von der Flüssigkeitsquelle herangeführte Flüssigkeit auf das innere Bauelement (20B) leitet, um das innere Bauelement (20B) zu kühlen,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Getriebe (11) ferner eine ringförmige Hülse (44A) mit entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen (46A) umfasst, die innerhalb der Endabdeckung (26) in der Nähe der ringförmigen Aufweitung (34) eingepasst ist, so dass die entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen (46A) in Flüssigkeitsaustausch mit der ringförmigen Aufweitung (34) stehen, wobei die Flüssigkeit von der...
Description
- Diese Erfindung betrifft ein Getriebe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Motorkühlsystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 5.
- In einem hybriden elektromechanischen Fahrzeuggetriebe werden wechselwirkende Planetengetriebeanordnungen verwendet, die im Betrieb mit einem Verbrennungsmotor und zwei Motoren/Generatoren verbunden sind. Die gezielte Verwendung von Drehmomentübertragungseinrichtungen erlaubt die Kraftübertragung über die Planetengetriebeanordnung vom Verbrennungsmotor und/oder Motor/Generator zum Abtriebselement des Getriebes.
- Motoren/Generatoren in einem elektromechanischen Getriebe sind typischerweise dadurch gekühlt, dass Getriebeflüssigkeit von einer Flüssigkeitsquelle wie beispielsweise einer Pumpe zum Motor/Generator geleitet wird.
- Ein gattungsgemäßes Getriebe ist aus
US 3,075,690 A bekannt.DE 10 2005 011 890 A1 offenbart ein gattungsgemäßes Motorkühlsystem. - Weitere Fahrzeuggetriebeanordnungen sind aus
DE 30 04 365 A1 ,DE 376 381 A undGB 2 389 827 A -
DE 1 034 430 B betrifft eine Einrichtung zur Bildung eines Ölnebels zum Schmieren von Wälzlagern, Zahnrädern und dergleichen. -
US 5,111,090 A ,US 2003/0075996 A1 US 5,372,213 A beschreiben Kühl- bzw. Schmiersysteme für elektrische Maschinen. - Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Getriebe und ein Motorkühlsystem anzugeben, die ein Minimum an zusätzlichen Verarbeitungs- und Montageschritten, zusätzlichen Bauelementen und eine minimale oder keine Steigerung der Pumpleistung erfordern.
- Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Getriebe gemäß Anspruch 1 und ein Motorkühlsystem gemäß Anspruch 5.
- Es ist eine neuartige Getriebeanordnung vorgesehen, die eine effiziente Kühlung von Motoren/Generatoren erlaubt. Es ist ein Motorkühlsystem vorgesehen, welches Getriebebauelemente benutzt, die sich in der Nähe des Motors/Generators befinden, so dass ein Minimum an zusätzlicher Bearbeitung, Montageschritten, zusätzlichen Bauelementen und eine minimale oder keine Steigerung der Pumpleistung erforderlich ist.
- Ein Getriebe, das ein inneres Bauelement (d. h., einen Motor/Generator) und eine Flüssigkeitsquelle (wie z. B. eine Pumpe) aufweist, ist mit einem Bauteil versehen, das mit einer ringförmigen Aufweitung ausgebildet ist. Die ringförmige Aufweitung steht mit der Flüssigkeitsquelle in Flüssigkeitsaustausch. Das Bauteil umschließt und umgrenzt teilweise einen inneren Raum des Getriebes. Das innere Bauelement ist im inneren Raum angeordnet. Die ringförmige Aufweitung ist zusammenwirkend angeord net, so dass sie Flüssigkeit von der Flüssigkeitsquelle auf das innere Bauelement zum Kühlen desselben leitet.
- Erfindungsgemäß ist das Bauteil eine Endabdeckung. Die Endabdeckung kann mit einer weiteren ringförmigen Aufweitung versehen sein, die ebenfalls Flüssigkeit von der Flüssigkeitsquelle auf das innere Bauelement leitet. Optional kann die Endabdeckung eine Durchflussöffnung umgrenzen, die sich in Flüssigkeitsaustausch mit der Flüssigkeitsquelle und der ringförmigen Aufweitung befindet. Erfindungsgemäß ist eine ringförmige Hülse mit entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen vorgesehen, die innerhalb der Endabdeckung in der Nähe der ringförmigen Aufweitung so eingepasst ist, dass Flüssigkeit von der Flüssigkeitsquelle durch die entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen fließt, um das innere Bauelement zu kühlen. Die entlang des Umfangs beabstandeten Öffnungen können so ausgebildet sein, dass Flüssigkeit in Form von Nebel herangeführt wird, so dass Verschleiß am inneren Bauelement minimiert wird. Beispielsweise können die Öffnungen düsenförmig (konisch) ausgebildet sein, so dass die Flüssigkeit nebelartig ausgestoßen wird. Auch kann ein Abweiser so zwischen dem Bauteil und dem inneren Bauelement angeordnet sein, dass von der ringförmigen Aufweitung kommende Flüssigkeit am Abweiser abgeleitet wird, um die Flüssigkeit vor dem Kontakt mit dem inneren Bauelement zu verlangsamen.
- Das innere Bauelement kann ein elektrischer Motor/Generator sein, der einen Stator mit Statorwicklungen aufweist. Das Bauteil kann ein mit einer Endabdeckung verbundener ringförmiger Statorträger sein. Der ringförmige Statorträger kann die entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen umgrenzen, die im Flüssigkeitsaustausch mit der ringförmigen Aufweitung stehen, um Flüssigkeiten von der Flüssigkeitsquelle zu den Statorwicklungen fließen zu lassen.
- Ein Motorkühlsystem für ein elektromechanisches Getriebe mit einem ersten Motor/Generator umfasst eine Flüssigkeitsquelle zur Flüssigkeitsversorgung und ein Bauteil mit einer ringförmigen Aufweitung, wie oben beschrieben.
- Ein Verfahren zum Kühlen eines Motors/Generators in einem elektromechanischen Getriebe mit einer Flüssigkeitsquelle umfasst das Vorsehen eines Bauteils mit einer ringförmigen Aufweitung, die sich in Flüssigkeitsaustausch mit der Flüssigkeitsquelle und dem Motor/Generator befindet. Das Bauteil umschließt den Motor/Generator wenigstens teilweise. Das Verfahren umfasst ferner das Leiten von Flüssigkeit von der Flüssigkeitsquelle durch die ringförmige Aufweitung hindurch zum Motor/Generator, um denselben zu kühlen. Optional kann das Bauteil auch eine Durchflussöffnung in Flüssigkeitsaustausch zwischen der Flüssigkeitsquelle und der ringförmigen Aufweitung umgrenzen. In diesem Fall kann das Verfahren das Leiten von Flüssigkeit von der Flüssigkeitsquelle durch die Durchflussöffnung hindurch zur ringförmigen Aufweitung umfassen.
- Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben; in diesen zeigt:
-
1 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Teilansicht einer Ausführungsform eines hybriden elektrischen/mechanischen Getriebes; -
2 eine schematische Querschnittsdarstellung in Teilansicht eines Getriebes nach1 einschließlich einer Endabdeckung und eines Motorkühlsystems; -
3 eine schematische Darstellung zum Teil in Querschnittsdarstellung in Teilansicht eines Teils des Motorkühlsystems nach2 ; und -
4 eine schematische Darstellung zum Teil in Querschnittsdarstellung einer Teilansicht eines hybriden elektrischen/mechanischen Getriebes, welches nicht Gegenstand der beanspruchten Erfindung ist. - Beispielhafte Ausführungsform
- Motorkühlsystem
- Gemäß den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsnummern auf gleiche Bauelemente verweisen, zeigt
1 ein Fahrzeug10 mit einem elektromechanischen Getriebe11 . Eine Antriebswelle12 ist um eine Zentralachse14 herum angeordnet und hat die Funktion, Kraft von einem Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) zum Getriebe11 zu übertragen. Eine Hauptwelle16 ist längs angeordnet, um die Zentralachse14 drehbar und kann mit der Antriebswelle12 in Eingriff stehen. Die Einrückung einer oder mehrerer Kupplungen aus einer Anzahl von Kupplungen, wie beispielsweise Kupplung15 , verbindet untereinander ein oder mehrere Planetengetriebesätze aus einer Anzahl von Planetengetriebesätzen, wie z. B. Planetengetriebesatz17 , um Kraft mit unterschiedlichen Übersetzungs verhältnissen an einen Abtrieb18 zu übertragen. Zwei elektrische Motoren/Generatoren20A und20B sind koaxial zur Zentralachse14 ausgerichtet. Jeder Motor/Generator20A ,20B ist wahlweise mit einem Bauteil eines der Planetengetriebesätze wirksam koppelbar, um einen Bereich von kontinuierlich veränderbaren Drehzahlverhältnissen zwischen der Antriebswelle12 und dem Abtrieb18 zur Verfügung zu stellen, wie von fachkundigen Personen leicht verstanden werden kann. Jeder Motor/Generator20A bzw.20B umfasst jeweils einen im Allgemeinen ring förmigen Stator22A bzw.22B und jeweils einen im Allgemeinen ringförmigen Rotor24A bzw.24B , der jeweils zum jeweiligen Stator22A bzw.22B drehbar ist. In Bezug zur Hauptwelle16 ist eine Endabdeckung26 angebracht. Die Endabdeckung26 umschließt teilweise die Motoren/Generatoren20A ,20B und umgrenzt teilweise einen inneren Raum28 . Die Endabdeckung26 arbeitet mit einem ersten Bereich30 eines Gehäuseteils (d. h. einem oberen Bereich eines Getriebegehäuses) und einem zweiten Bereich32 eines Gehäuseteils (d. h. einem unteren Bereich eines Getriebegehäuses) zusammen, um darüber hinaus die Motoren/Generatoren20A ,20B innerhalb des inneren Raums28 zu umschließen. Ein O-Ring33 unterstützt die Abdichtung der Schnittstelle zwischen der Endabdeckung26 und dem ersten und zweiten Bereich30 ,32 des Gehäuseteils. - Gemäß
2 nun ist die Endabdeckung26 mit einer ersten und einer zweiten ringförmigen Aufweitung34 bzw.36 versehen. Darüber hinaus ist eine erste Durchlassöffnung38 durch die Endabdeckung26 gebohrt, um einen Flüssigkeitsaustausch zwischen der ersten ringförmigen Aufweitung34 und einer zweiten Durchlassöffnung40 zu schaffen, die im ersten Bereich30 des Gehäuseteils ausgebildet ist. Ein Ventilkörper42 befindet sich in Flüssigkeitsaustausch mit einer Flüssigkeitsquelle, wie beispielsweise einer Pumpe (nicht dargestellt), und kann unter Druck stehende Flüssigkeit durch die zweite Durchlassöffnung40 hindurch zur ersten Durchlassöffnung38 liefern, von der die Flüssigkeit zur ersten ringförmigen Aufweitung34 fließt. Zum Zweck der Darstellung ist der Ventilkörper42 direkt angrenzend zur zweiten Durchlassöffnung40 im Gehäusehohlraum43 gezeichnet; dennoch kann der Ventilkörper42 weiter entfernt angeordnet sein und über hydraulische Kanäle mit der zweiten Durch lassöffnung40 verbunden sein. Zusätzlich kann die Flüssigkeitsquelle oder die Pumpe überall am Fahrzeug angeordnet sein und in Flüssigkeitsverbindung mit dem Ventilkörper42 stehen, wie von fachkundigen Personen verstanden wird. - Wie man besser in
3 erkennen kann, ist eine ringförmige Hülse44A an der Innenfläche45 der Endabdeckung26 durch Presssitz befestigt. Die ringförmige Hülse44A umfasst eine Anzahl von entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen46 , die einen Flüssigkeitsaustausch zwischen der ersten ringförmigen Aufweitung und dem inneren Raum28 erlauben. Insbesondere leiten die entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen46A Flüssigkeit auf eine erste Seite (d. h. die linke Seite) der Statorwicklungen48B des Stators22B , um die Wicklungen48B zu kühlen. Die entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen46A können so ausgebildet sein, dass sie die Flüssigkeit in Form von Nebel über die Statorwicklungen48B verteilen, um durch eine hohe Sprühgeschwindigkeit der Flüssigkeit verursachten Verschleiß zu vermeiden (z. B. durch Verändern des Durchmessers der Öffnungen oder durch konisches Ausbilden der Öffnungen). Alternativ können Düsen in die radial beabstandeten Öffnungen46A eingesetzt und auf ein Vernebeln der Flüssigkeit abgestimmt werden. Eine weitere Alternative besteht im Anbringen eines Abweisers49 an der Endabdeckung26 oder an der ringförmigen Hülse44A , um die aus den entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen46A ausströmende Flüssigkeit abzulenken und dadurch die Geschwindigkeit der Flüssigkeit vor ihrem Kontakt mit den Wicklungen48B zu verringern. Der Abweiser49 kann ein Stahlflansch sein. Es kann ein einzelner ringförmiger Abweiser benutzt werden, oder je ein separater Abweiser49 kann unter jeder Öffnung der entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen46A angeordnet sein. - Gemäß
2 wiederum steht die zweite ringförmige Aufweitung36 in Flüssigkeitsaustausch mit der zweiten Durchlassöffnung40 . Darüber hinaus ist ein zweiter Satz von entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen46B in der Endabdeckung26 ausgebildet, so dass diese in Flüssigkeitsaustausch mit der zweiten ringförmigen Aufweitung36 stehen. Unter Druck stehende Flüssigkeit von der Flüssigkeitsquelle fließt vom Ventilkörper42 durch die zweite Durchlassöffnung40 und die zweite ringförmige Aufweitung36 hindurch zu den entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen46B und auf die zweite Seite (d. h. die rechte Seite) der Statorwicklungen50B , um diese zu kühlen. Wie auch der erste Satz der entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen46A kann der zweite Satz der entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen46B so ausgebildet sein, dass Flüssigkeit in Form von Nebel zur zweiten Seite der Statorwicklungen50B heran geführt wird. - Ein zentraler Träger
54 ist starr bezüglich der Hauptwelle16 um die Zentralachse14 herum gelagert und trägt den Stator22A wie unten beschrieben. Eine dritte Durchlassöffnung56 ist innerhalb des zentralen Trägers54 ausgebildet und steht in Flüssigkeitsaustausch mit dem Ventilkörper42 durch eine vierte Durchlassöffnung58 hindurch, die im ersten Bereich30 des Getriebegehäuses ausgebildet ist. Kühlflüssigkeit wird durch die dritte und vierte Durchlassöffnung56 ,58 hindurch zur ersten Seite (d. h. der linken Seite) der Statorwicklungen48A des Stators22A geleitet. Eine Bohrung55 im zentralen Träger54 durchschneidet einen ringförmigen Hohlraum57 . Eine ringförmige Platte59 mit einer Öffnung61 ist im Hohlraum57 durch Presssitz befestigt. Flüssigkeit fließt von der dritten Durchlassöffnung56 in die Bohrung55 , in den Hohlraum57 und durch die Öffnung61 hindurch, um die erste Seite der Statorwicklungen48A zu kühlen. Der zentrale Träger54 ist mit einer dritten ringförmigen Aufweitung60 versehen, die in Flüssigkeitsaustausch mit einem dritten Satz von entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen62 steht, die ebenfalls im zentralen Träger54 ausgebildet sind. Kühlflüssigkeit wird vom Ventilkörper42 durch eine fünfte Durchlassöffnung64 hindurch, die in Flüssigkeitsaustausch mit der dritten ringförmigen Aufweitung60 steht, und durch den dritten Satz von entlang des Umfangs angeordneten radialen Öffnungen62 hindurch auf eine zweite Seite (d. h. die rechte Seite) der Statorwicklungen50A des Stators22A geleitet. - Entsprechend den
2 und3 umfasst ein Motorkühlsystem66 für den Motor/Generator20B die Endabdeckung26 , welche die erste Durchlassöffnung38 aufweist und mit der ersten und zweiten ringförmigen Aufweitung34 bzw.36 versehen ist. Darüber hinaus kann das Motorkühlsystem66 die ringförmige Hülse44A umfassen, welche den ersten Satz von entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen46A zum Kühlen der linken Seite der Statorwicklungen48B aufweist. Das Motorkühlsystem66 kann ebenfalls den zweiten Satz von radial beabstandeten Öffnungen46B umfassen, welche in der Endabdeckung26 ausgebildet sind, so dass ein Flüssigkeitsaustausch zwischen der zweiten ringförmigen Aufweitung36 und der rechten Seite der Statorwicklungen50B zum Kühlen derselben mittels Flüssigkeit aus einer Flüssigkeitsquelle gewährleistet ist. - Statorträger und Motor/Generatorbaugruppe
- Gemäß
2 umfasst der Stator22B eine Anzahl von segmentierten Bereichen (ein Bereich dargestellt), die über eine Innenfläche68 der Endabdeckung26 verteilt sind. Für fachkundige Personen ist die segmentierte Beschaffenheit des Stators22B leicht ersichtlich. Die Innenfläche68 der Endabdeckung26 kann mit Schlitzen versehen sein, die mit Ansatzstücken an den segmentierten Bereichen des Stators22B übereinstimmen und dem starren Verbinden der Segmente mit der Endabdeckung26 dienen. - Eine erste Rotornabe
70B ist in der Endabdeckung26 mittels eines Lagers72B drehbar gelagert und mit der Hauptwelle16 verschweißt. Der Rotor24B ist starr mit der ersten Rotornabe70B verbunden und gemeinsam damit bezüglich der Endabdeckung26 drehbar. Zwischen dem Stator22B und dem Rotor24B wird ein Spalt74B erzielt, der durch die radialen Abmessungen des Rotors24B und des Stators22B und durch den Abstand zwischen einer Außenfläche76 der ersten Rotornabe70B und der Innenfläche68 der Endabdeckung26 gesteuert ist. Weil die Rotornabe70B am Wellenlager72B befestigt ist und durch die Endabdeckung26 gelagert wird, die zugleich die Innenfläche68 darstellt, wird eine Ungleichförmigkeit des Spaltes74B aufgrund von Fertigungstoleranzen minimiert (d. h., die Abmessungen eines Elements, der Endabdeckung26 , beeinflussen die Positionierung und das Spiel an beiden Seiten (die Außenfläche76 der ersten Rotornabe70B und die Innenfläche68 der Endabdeckung26 ) des Raums, in welchem der Motor/Generator20B gepackt ist). - Der Stator
22A umfasst eine Anzahl von segmentierten Bereichen, die über eine Innenfläche78 des zentralen Trägers54 verteilt sind. Die Innenfläche78 des zentralen Trägers54 kann mit Schlitzen versehen sein, die mit Ansatzstücken an den segmentierten Bereichen des Stators22A übereinstimmen und dem starren Verbinden der Segmente mit dem zentralen Träger54 dienen. - Eine zweite Rotornabe
70A besteht aus einem geschweißten äußeren Bereich71 und inneren Bereich73 . Der Rotor24A ist starr mit der zweiten Rotornabe70A verbunden und gemeinsam damit bezüglich des zentralen Trägers54 drehbar. Die zweite Rotornabe70A ist teilweise durch den zentralen Träger54 mittels eines Lagers72A gelagert. Zwischen dem Stator22A und dem Rotor24A ist ein Spalt74A vorhanden, der durch die radialen Abmessungen des Rotors24A und des Stators22A und durch den Abstand zwischen einer Außenfläche80 der zweiten Rotornabe70A und der Innenfläche78 des zentralen Trägers54 begrenzt wird. Weil die zweite Rotornabe70A durch den zentralen Träger54 gelagert wird, beeinflussen die Abmessungen eines Bauteils (des zentralen Trägers54 ) die Positionierung und das Spiel an beiden Seiten (d. h., der Innenfläche78 des zentralen Trägers54 und der Außenfläche80 der Rotornabe70A ) des Raums, in welchem der Motor/Generator20A gepackt ist. - Der Rotor
24B wird ferner durch ein Lager75B gelagert, welches zwischen der Welle16 und der Rotornabe70A angeordnet ist, da das Gewicht des Motors20B und der Rotornabe70B auf die Welle16 verteilt wird, weil die Rotornabe70B mit der Welle16 verschweißt ist. Ebenso wird der Rotor24A durch das Wellenlager75A gehalten, das zwischen der Rotornabe70A und dem zentralen Träger54 angeordnet ist. Somit wird ein Träger der Rotoren24A ,24B durch eine Auskragung ausgebildet, anstatt diese beidseitig eines jeden Rotors anzuordnen, wie es typischerweise ausgeführt wird. Die Rotoren24A und24B sind beide durch ein gemeinsames Bau teil, die Welle16 , verankert oder festgelegt. Der Rotor248 ist durch die Welle16 festgelegt, weil die Rotornabe70B mit dieser verschweißt ist. Der Rotor24A ist durch die Welle16 über das Wellenlager75B festgelegt. Da die Rotoren24A ,24B an einem gemeinsamen Bauteil (der Welle16 ) gelagert sind, wird ein unbeabsichtigter Schlag zwischen den Rotoren24A ,24B minimiert. - Weil für jeden Motor/Generator
20A und20B die Rotoren24A ,24B und die Statoren22A ,22B durch ein gemeinsames Bauteil (den zentralen Träger54 bzw. die Endabdeckung26 ) gelagert sind, ermöglicht die Erfindung, jeweils den Motor/Generator20A bzw.20B auf einfache Weise als Baugruppe vor dem Einbau in das Getriebe11 vorzufertigen. Die Motor/Generatorbaugruppe82 für den Motor/Generator20B umfasst die Endabdeckung26 , an deren Innenfläche68 der Stator22B befestigt ist. Der Rotor24B ist starr mit der Rotornabe70B verbunden, welche dann an der Endabdeckung26 mittels des Lagers72B befestigt wird. Die gesamte Baugruppe82 (Endabdeckung26 , Stator22B , Rotor24B , Lager72B und Rotornabe70B ) kann dann über die Welle16 geführt werden und mit dieser zu einer Einheit verschweißt werden. Ähnlich dazu umfasst die Motor/Generatorbaugruppe84 für den Motor/Generator20A den zentralen Träger54 , an dessen Innenfläche78 der Stator22A befestigt ist. Der Rotor24A ist starr mit der Rotornabe70A verbunden, welche dann am zentralen Träger54 mittels des Lagers72A und des Lagers75A befestigt wird. Die gesamte Baugruppe84 (die den zentralen Träger54 , den Stator22A , den Rotor24A und die Rotornabe70A umfasst) kann dann als Einheit über das Lager75B auf die Welle16 geschoben werden. - Sowohl die Endabdeckung
26 als auch der zentrale Träger54 können aus Eisen bestehen. Durch das Ausbilden dieser Bauelemente aus Eisen wird das Magnetfeld (”magnetivity”) des Motors/Generators20A und20B verstärkt, da das Eisen in der Endabdeckung26 und dem zentralen Träger54 (die beide oberhalb der Statoren und unterhalb der Rotoren angeordnet sind) die Magneten im jeweiligen Motor/Generator20B ,20A zur Vergrößerung der Drehmomentleistung unterstützt. - Weiteres Getriebe
- Motorkühlsystem
- Gemäß
4 umfasst ein Fahrzeug10' ein elektromechanisches Getriebe11' . Eine Antriebswelle12' ist um eine Zentralachse14' herum angeordnet und hat die Funktion, Kraft von einem Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) zum Getriebe11' zu übertragen. Eine Hauptwelle16' ist längs angeordnet, um die Zentralachse14' drehbar und kann mit der Antriebswelle12 in Eingriff stehen. Die Einrückung einer oder mehrerer Kupplungen aus einer Anzahl von Kupplungen, wie beispielsweise Kupplung15' , verbindet untereinander ein oder mehrere Planetengetriebesätze aus einer Anzahl von Planetengetriebesätzen, wie z. B. Planetengetriebesatz17' , um Kraft mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen an einen Abtrieb (nicht dargestellt, aber ähnlich dem Abtrieb18 nach1 angeordnet) zu übertragen. Zwei elektrische Motoren/Generatoren20A' und20B' sind koaxial zur Zentralachse14' ausgerichtet. Jeder Motor/Generator20A ,20B ist wahlweise mit einem Bauteil eines der Planetengetriebesätze wirksam koppelbar, um einen Bereich von kontinuierlich veränderbaren Drehzahlverhältnissen zwischen der Antriebswelle12' und dem Abtrieb zur Verfügung zu stellen, wie von fachkundigen Personen leicht verstanden werden kann. Jeder Motor/Generator20A' bzw.20B' umfasst jeweils einen im Allgemeinen ringförmigen Stator22A' bzw.22B' und jeweils einen im Allgemeinen ringförmigen Rotor24A' bzw.24B' , der jeweils zum jeweiligen Stator22A' bzw.22B' drehbar ist. In Bezug zur Hauptwelle16' ist eine Endabdeckung26 angebracht. Die Endabdeckung26' umschließt teilweise die Motoren/Generatoren20A' ,20B' und umgrenzt teilweise einen inneren Raum28' . Die Endabdeckung26' umfasst einen ersten ringförmigen Statorträger86A' . Der Statorträger86A' ist mit der Endabdeckung26' durch einen Bolzen87 verbunden, und wirkt mit einem ersten Bereich30' eines Gehäuseteils (d. h. einem oberen Bereich eines Getriebegehäuses) und einem zweiten Bereich32' eines Gehäuseteils (d. h. einem unteren Bereich des Getriebegehäuses) zusammen, um darüber hinaus die Motoren/Generatoren20A' ,20B' innerhalb des inneren Raums28' zu umschließen. Der erste ringförmige Statorträger86A' ist mit einem ausgeklinkten Bereich89 versehen, der die Positionierung des Stators22B' unterstützt. Der Stator22B' wird durch den ausgeklinkten Bereich89 in Position gehalten, um eine durch Magnetkräfte verursachte Bewegung des Stators22B' zu verhindern. - Der erste ringförmige Statorträger
86A' ist mit einer ringförmigen Aufweitung36' versehen. Darüber hinaus ist in dem ersten Bereich30' des Gehäuseteils eine Durchlassöffnung40' ausgebildet. Ein Ventilkörper42' befindet sich in Flüssigkeitsaustausch mit einer Flüssigkeitsquelle wie beispielsweise einer Pumpe (nicht dargestellt) und kann eine unter Druck stehende Flüssigkeit durch die Durchlassöffnung40' hindurch zur ringförmigen Aufweitung36' liefern. Zum Zweck der Darstellung ist der Ventilkörper42' direkt angrenzend zur Durchlassöffnung40' gezeichnet; dennoch kann der Ventilkörper42' weiter entfernt angeordnet sein und über hydraulische Durchflüsse mit der zweiten Durchlassöffnung40' verbunden sein. Ein O-Ring33' ist zwischen dem ersten Bereich des Gehäuses30' und dem ersten ringförmigen Statorträger86A' angeordnet, um den Verlust von Flüssigkeit durch einen Raum zwischen der ringförmigen Aufweitung36' und dem ersten Bereich des Gehäuses30' zu verhindern. Außerdem kann die Flüssigkeitsquelle oder die Pumpe überall am Fahrzeug angeordnet sein und flüssigkeitsseitig mit dem Ventilkörper42' verbunden sein, wie von fachkundigen Personen verstanden wird. - Eine Anzahl von entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen
46A' ist im ersten ringförmigen Statorträger86A' ausgebildet, um Flüssigkeitsaustausch zwischen der ringförmigen Aufweitung36' und dem inneren Raum28 zu erlauben. Die entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen46A' leiten Flüssigkeit auf die erste Seite (d. h. die linke Seite) der Statorwicklungen48B' des Stators22B' , um die Wicklungen48B' zu kühlen. Die entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen46A' können so ausgebildet sein, dass sie die Flüssigkeit in Form von Nebel über die Statorwicklungen48B' verteilen, um durch eine hohe Sprühgeschwindigkeit der Flüssigkeit verursachten Verschleiß zu vermeiden (z. B. durch Verändern des Durchmessers der Öffnungen oder durch konisches Ausbilden der Öffnungen). Alternativ können Düsen in die radial beabstandeten Öffnungen46A eingesetzt und für ein Vernebeln der Flüssigkeit ausgestaltet werden. Eine weitere Alternative besteht darin, einen Abweiser an der Endabdeckung26' oder am ersten ringförmigen Statorträger86A' anzubringen, der in der Nähe der entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen46A' ähnlich der Anordnung des Abweisers49 aus3 angeordnet ist, um aus den entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen46A' ausströmende Flüssigkeit abzulenken und dadurch die Geschwindigkeit der Flüssigkeit vor ihrem Kontakt mit den Wicklungen48B' zu verringern. Der Abweiser kann ein Stahlflansch sein. Es kann ein einziger ringförmiger Abweiser verwendet werden, oder je ein separater Abweiser kann unter jeder der entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen46A' angeordnet sein. - Ein zweiter Satz von entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen
46B' ist im ersten ringförmigen Statorträger86A' ausgebildet, so dass diese in Flüssigkeitsaustausch mit der ringförmigen Aufweitung36' stehen. Unter Druck stehende Flüssigkeit von der Flüssigkeitsquelle fließt vom Ventilkörper42' durch die Durchlassöffnung40' und die ringförmige Aufweitung36' zu den entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen46B' und auf die zweite Seite (d. h. die rechte Seite) der Statorwicklungen50B' , um diese zu kühlen. Wie auch der erste Satz von entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen46A' kann der zweite Satz von entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen46B' so ausgebildet sein, dass Flüssigkeit in Form von Nebel zur zweiten Seite der Statorwicklungen50B' geleitet wird. - Ein zentraler Träger
54' ist starr bezüglich der Hauptwelle16' um die Zentralachse14' herum gelagert. Ein zweiter ringförmiger Statorträger86B' ist mit einem Trägerelement88' verschweißt, welches mit dem zentralen Träger54' durch die Bolzen90A und90B verbunden ist. Der Bolzen90A verbindet sowohl das Trägerelement88 als auch den zweiten ringförmigen Statorträger86B' mit dem ersten Bereich30' des Gehäusebauteils. Alternativ können der zweite ringförmige Statorträger86B' und das Trägerelement88 als ein einheitliches Bauelement ausgebildet sein. Eine vierte Durchflussöffnung58' und eine fünfte Durchflussöffnung64' sind im ersten Bereich30' des Getriebegehäuses ausgebildet und stehen in Flüssigkeitsaustausch mit dem Ventilkörper42' . Eine sechste und siebte Durchflussöffnung65 ,67 sind im zweiten ringförmigen Statorträger86B' ausgebildet und stehen in Flüssigkeitsaustausch mit der vierten und fünften Durchflussöffnung58' bzw.64' . Eine erste und zweite ringförmige Hülse oder ringförmige Sprühringe44B ,44C sind mittels Presssitz mit der Innenfläche94 des ersten Bereichs30' des Gehäusebauteils verbunden. Ein dritter Satz62' und ein vierter Satz96 von entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen sind in den entsprechenden ringförmigen Sprühringen44C bzw.44B ausgebildet, so dass sie in Flüssigkeitsaustausch mit der siebten und sechsten Durchflussöffnung67 bzw.65 des zweiten ringförmigen Statorträgers86B' stehen. Kühlflüssigkeit wird durch die vierte und sechste Durchflussöffnung58' und den vierten Satz von entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen96 hindurch zur ersten Seite (d. h. der linken Seite) der Statorwicklungen48A' des Stators22A' geleitet. Kühlflüssigkeit wird vom Ventilkörper42 durch eine fünfte Durchflussöffnung64' hindurch, die in Flüssigkeitsaustausch mit der siebten Durchflussöffnung67 durch den dritten Satz von entlang das Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen62' hindurch steht, zur zweiten Seite (d. h. der rechten Seite) der Statorwicklungen50A' des Stators22A' geleitet. - Ein Motorkühlsystem
66' für den Motor/Generator20B' umfasst den zweiten ringförmigen Statorträger86B' mit einer sechsten und siebten Durchflussöffnung65 ,67 . Darüber hinaus kann das Motorkühlsystem66' die ringförmigen Hülsen44B ,44C umfassen, welche den vierten und dritten Satz von radial beabstandeten Öffnungen96 ,62' zum Kühlen der linken bzw. rechten Seite der Statorwicklungen48A' bzw.50A' aufweisen. - Um den Motor/Generator
20A' , innerhalb des Getriebes11' zu montieren, wird das Trägerelement88 mit dem zentralen Träger54' durch Bolzen verbunden. Der zweite ringförmige Statorträger86B' ist durch Presssitz mit der Innenfläche94 des ersten Bereichs30' des Gehäusebauteils im inneren Hohlraum28' verbunden. Die Ringhülsen44B ,44C sind durch Presssitz am zweiten ringförmigen Statorträger86B' befestigt. Der Stator22A' ist dann durch Presssitz an der Innenfläche97B' des zweiten ringförmigen Statorträgers86B' zwischen den Sprühringen44B ,44C befestigt. - Statorträger und Motor/Generatorbaugruppe
- Gemäß
4 umfasst der Stator22B' eine Anzahl von segmentierten Bereichen, die über eine Innenfläche97B des ersten ringförmigen Statorträgers86A' verteilt sind. Die Innenfläche97B kann mit Schlitzen versehen sein, die mit Ansatzstücken an den segmentierten Bereichen des Stators22B' übereinstimmen und dem starren Verbinden der Segmente mit dem ringförmigen Statorträger86A' dienen. - Eine erste Rotornabe
70B' ist durch die Endabdeckung26' mittels eines Lagers72B' drehbar gelagert und mit der Hauptwelle16' verschweißt. Der Rotor24B' ist starr mit der ersten Rotornabe70B' verbunden und gemeinsam damit bezüglich der Endabdeckung26' drehbar. Zwischen dem Stator22B' und dem Rotor24B' wird ein Spalt74B' erzielt, der durch die radialen Abmessungen des Rotors24B' und des Stators22B' und durch den Abstand zwischen einer Außenfläche76' der ersten Rotornabe70B' und der Innenfläche97B des ringförmigen Statorträgers86A' gesteuert ist. Weil die Rotornabe70B' am Wellenlager72B' befestigt ist, das durch die Endabdeckung26' gelagert ist, und da die Endabdeckung26' ebenfalls den ringförmigen Statorträger86A' trägt, der die Innenfläche97B bildet, wird eine Ungleichförmigkeit des Spalts74B' aufgrund von Fertigungstoleranzen minimiert. - Der Stator
22A' umfasst eine Anzahl von segmentierten Bereichen, die über eine Innenfläche97A des zweiten ringförmigen Statorträgers86B' verteilt sind. Die Innenfläche97A kann mit Schlitzen versehen sein, die mit Ansatzstützen an den segmentierten Bereichen des Stators22A' übereinstimmen und dem starren Verbinden der Segmente mit dem ringförmigen Statorträger86B' dienen. - Der Rotor
24A' ist starr mit einer zweiten Rotornabe70A' verbunden und gemeinsam damit bezüglich des zentralen Trägers54' drehbar. Die zweite Rotornabe70A' wird teilweise durch den zentralen Träger54' mittels eines Lagers72A' gelagert. Zwischen dem Stator22A' und dem Rotor24A ist ein Spalt74A' vorhanden, der durch die radialen Abmessungen des Rotors24A' und des Stators22A' und durch den Abstand zwischen einer Außenfläche80' der zweiten Rotornabe70A' und einer Innenfläche97A des ringförmigen Statorträgers86B' gesteuert wird. - Eine Lagerung des Rotors
24B' ist ferner durch das Lager72C mittels des Rotorflansches99B gegeben, welcher mit der Rotornabe70B' verschweißt ist. Desgleichen ist eine Lagerung des Rotors24A' durch ein Lager72D mittels des Rotorflansches99A gegeben, welcher mit der Rotornabe70A' verschweißt ist. Das Lager72D wird durch ein separates Bauteil gelagert, wie aus4 ersichtlich ist. Eine Lagerung des Rotors24A' ist ferner durch das Wellenlager75A' gegeben, welches zwischen der Rotornabe70A' und dem zentralen Träger54' angeordnet ist. - Weil jeweils für den Motor/Generator
20A' und20B der Rotor24A' bzw.24B' und der Stator22A' bzw.22B' durch ein gemeinsames Bauteil (den zentralen Träger54' bzw. die Endabdeckung26' ) gelagert sind, ermöglicht die Erfindung, jeweils den Motor/Generator20A' bzw.20B' auf einfache Weise als Baugruppe vor dem Einbau in das Getriebe11 vorzufertigen. Die Motor/Generatorbaugruppe82' für den Motor/Generator20B' umfasst die Endabdeckung26' und den ersten ringförmigen Statorträger86A' , bei dem der Stator22B' an der Innenfläche97B befestigt ist. Der Rotor24B' ist starr mit der Rotornabe70B' verbunden, welche dann mit der Endabdeckung26' mittels des Lagers72B' verbunden ist. Die gesamte Baugruppe82' (Endabdeckung26' , Stator22B' , Rotor24B' , Rotornabe70B' und Rotorflansch99B ) kann dann auf die Welle16' geschoben werden und mit dieser zu einer Einheit verschweißt werden. Ähnlich dazu umfasst die Motor/Generatorbaugruppe84' für den Motor/Generator20A' den zentralen Träger54' und den zweiten ringförmigen Statorträger86B' , an dessen innerer Oberfläche97A der Stator22A' befestigt ist. Der Rotor24A' ist starr mit der Rotornabe70A' verbunden, welche dann am zentralen Träger54' mittels des Lagers72A' befestigt wird. Die gesamte Baugruppe84' (welches den zentralen Träger54' , das Lager72D , das Lager72A' , den ringförmigen Statorträger86A' , den Stator22A' , die ringförmigen Hülsen44B ,44C , den Rotor24A' , die Rotornabe70A' und den Rotorflansch99A umfasst) kann dann als Einheit auf die Welle16 geschoben werden. - Sowohl die Endabdeckung
26' als auch der zentrale Träger54' können aus Eisen bestehen. Durch das Ausbilden dieser Bauelemente aus Eisen wird das Magnetfeld (”magnetivity”) des Motors/Generators20A' und20B' verstärkt, da das Eisen in der Endabdeckung26' und dem zentralen Träger54' (die beide oberhalb der Statoren und unterhalb der Rotoren angeordnet werden) die Magneten im jeweiligen Motor/Generator20B' ,20A' zur Vergrößerung der Drehmomentleistung unterstützt. - Zusammenfassend sieht die Erfindung ein Bauteil für ein Fahrzeuggetriebe vor, welches mit einer ringförmigen Aufweitung versehen ist, die sich in Flüssigkeitsaustausch mit einer Flüssigkeitsquelle befindet und wenigstens teilweise einen inneren Raum des Getriebes umschließt und begrenzt. Im inneren Raum ist ein inneres Bauelement wie beispielsweise ein Motor/Generator angeordnet. Die ringförmige Aufweitung leitet Kühlflüssigkeit von der Flüssigkeitsquelle auf das innere Bauelement. Die Endabdeckung umfasst eine Anordnung, die eine Durchflussöffnung in Flüssigkeitsaustausch mit einer Flüssigkeitsquelle und auch eine ringförmige Aufweitung in Flüssigkeitsaustausch mit der Durchflussöffnung umgrenzt. Die Durchflussöffnung und die ringförmige Aufweitung sind zusammenwirkend ausgebildet, um Flüssigkeit von der Flüssigkeitsquelle auf ein inneres Bauelement im inneren Raum zum Zweck der Kühlung des inneren Bauelements zu leiten. Das innere Bauelement ist bevorzugt ein elektrischer Motor/Generator, der einen Stator mit elektrischen Wicklungen aufweist. Die Flüssigkeit wird vom Ring auf die elektrischen Wicklungen geleitet.
Claims (8)
- Getriebe (
11 ) mit einem inneren Bauelement (20B ) und einer Flüssigkeitsquelle, umfassend: eine Endabdeckung (26 ), bei der eine ringförmige Aufweitung (34 ) ausgebildet ist, die sich in Flüssigkeitsaustausch mit der Flüssigkeitsquelle befindet; wobei die Endabdeckung (26 ) einen inneren Raum des Getriebes (11 ) zumindest teilweise umschließt und teilweise umgrenzt; wobei sich das innere Bauelement (20B ) im inneren Raum befindet; und wobei die ringförmige Aufweitung (34 ) zusammenwirkend so gestaltet ist, dass sie von der Flüssigkeitsquelle herangeführte Flüssigkeit auf das innere Bauelement (20B ) leitet, um das innere Bauelement (20B ) zu kühlen, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (11 ) ferner eine ringförmige Hülse (44A ) mit entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen (46A ) umfasst, die innerhalb der Endabdeckung (26 ) in der Nähe der ringförmigen Aufweitung (34 ) eingepasst ist, so dass die entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen (46A ) in Flüssigkeitsaustausch mit der ringförmigen Aufweitung (34 ) stehen, wobei die Flüssigkeit von der Flüssigkeitsquelle durch die entlang des Umfangs beabstan deten radialen Öffnungen (46A ) fließt, um das innere Bauelement (20B ) zu kühlen. - Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endabdeckung (
26 ) ferner eine Durchflussöffnung (38 ) umgrenzt, die sich in Flüssigkeitsaustausch sowohl mit der Flüssigkeitsquelle als auch mit der ringförmigen Aufweitung (34 ) befindet, um Flüssigkeit von der Flüssigkeitsquelle zu der ringförmigen Aufweitung zu leiten. - Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen (
46A ) so ausgebildet sind, dass Flüssigkeit in Form von Nebel zu dem inneren Bauelement (20B ) herangeführt wird. - Getriebe nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Abweiser (
49 ), der zwischen der Endabdeckung (26 ) und dem inneren Bauelement (20B ) so angeordnet ist, dass er Flüssigkeit ablenkt, die von der ringförmigen Aufweitung (34 ) herangeleitet wird, bevor sie das innere Bauelement (20B ) kühlt, und ein Verlangsamen des Flüssigkeitsflusses bewirkt. - Motorkühlsystem für ein elektromechanisches Getriebe (
11 ) mit einem ersten Motor/Generator (20B ), umfassend: eine Flüssigkeitsquelle zur Flüssigkeitsversorgung; ein mit einer ringförmigen Aufweitung (34 ) versehenes Bauteil (26 ) in Flüssigkeitsaustausch mit der Flüssigkeitsquelle, welches zumindest teilweise einen inneren Raum umgrenzt und den ersten Motor/Generator (20B ) in dem inneren Raum zumindest teilweise umschließt; wobei die ringförmige Aufweitung (34 ) so zusammenwirkend gestaltet ist, dass sie Flüssigkeit von der Flüssigkeitsquelle zu dem ersten Motor/Generator (20B ) leitet, um den ersten Motor/Generator (20B ) zu kühlen, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil eine Endabdeckung (26 ) ist; und dass das Motorkühlsystem eine ringförmige Hülse (44A ) mit entlang des Umfangs beabstandeten ersten radialen Öffnungen (46A ) umfasst, die innerhalb der Endabdeckung (26 ) in der Nähe der ringförmigen Aufweitung (34 ) eingepasst ist, so dass die entlang des Umfangs beabstandeten ersten radialen Öffnungen (46A ) in Flüssigkeitsaustausch mit der ringförmigen Aufweitung (34 ) stehen, und die Flüssigkeit von der Flüssigkeitsquelle durch die entlang des Umfangs beabstandeten ersten radialen Öffnungen (46A ) fließt, um den ersten Motor/Generator (20B ) zu kühlen. - Motorkühlsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Endabdeckung (
26 ) ferner eine Durchflussöffnung (38 ) umgrenzt, die in Flüssigkeitsaustausch sowohl mit der Flüssigkeitsquelle als auch mit der ringförmigen Aufweitung (34 ) steht, so dass die Durchflussöffnung (38 ) Flüssigkeit von der Flüssigkeitsquelle zu der ringförmigen Aufweitung (34 ) leitet. - Motorkühlsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Endabdeckung (
26 ) ferner eine weitere ringförmige Aufweitung (36 ) umgrenzt, die so zusammenwirkend angeordnet ist, dass sie Flüssigkeit von der Flüssigkeitsquelle auf den ersten Motor/Generator (20B ) zu leitet; und dass die Endabdeckung (26 ) ferner entlang des Umfangs verteilte zweite radiale Öffnungen (46B ) umgrenzt, die in Flüssigkeitsaustausch mit der weiteren ringförmigen Aufweitung (36 ) stehen; wobei die Flüssigkeit durch die entlang des Umfangs beabstandeten zweiten radialen Öffnungen (46B ) auf den Motor/Generator (20B ) geleitet wird. - Motorkühlsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elektromechanische Getriebe (
11 ) einen zweiten Motor/Generator (20A ) aufweist, wobei ein zweites Bauteil (54 ) mit einer Durchflussöffnung (56 ) vorgesehen ist, die in Flüssigkeitsaustausch mit der Flüssigkeitsquelle steht, das ferner den inneren Raum umgrenzt und den zweiten Motor/Generator (20A ) zumindest teilweise darin umschließt, wobei die Durchflussöffnung (56 ) so zusammenwirkend gestaltet ist, dass Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsquelle auf den zweiten Motor/Generator (20A ) geleitet wird, um diesen zu kühlen.
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