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Die
Erfindung betrifft eine Betriebsmittelvorrichtung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Es
sind bereits Betriebsmittelvorrichtungen, insbesondere Kraftfahrzeugbetriebsmittelvorrichtungen,
mit zumindest einer ersten Betriebsmitteleinheit, die für eine Kühlung eines
Hybridantriebsmoduls vorgesehen ist, und einer zweiten Betriebsmitteleinheit, die
für eine
Betriebsmittelversorgung eines Anfahrmoduls vorgesehen ist, bekannt.
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Der
Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige und
bauraumoptimierte Betriebsmittelvorrichtung bereitzustellen. Sie wird
gemäß der Erfindung
durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung geht aus von einer Betriebsmittelvorrichtung, insbesondere
für ein
Kraftfahrzeug, mit zumindest einer ersten Betriebsmitteleinheit,
die für
eine Kühlung
eines Hybridantriebsmoduls vorgesehen ist, und einer zweiten Betriebsmitteleinheit,
die für
eine Betriebsmittelversorgung eines Anfahrmoduls vorgesehen ist.
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Es
wird vorgeschlagen, dass die erste Betriebsmitteleinheit und die
zweite Betriebsmitteleinheit zumindest teilweise einstückig ausgeführt sind. Unter
einem „Hybridantriebsmodul” soll dabei
insbesondere ein Modul mit einer zu einer ersten Antriebsmaschine
zusätzlichen
Antriebsmaschine verstanden werden, wobei die erste Antriebsmaschine
vorzugsweise als eine Brennkraftmaschine und die zweite Antriebsmaschine
vorzugsweise als ein Elektromotor ausgebildet ist. Weiter soll unter
einem „Anfahrmodul” insbesondere
ein Element verstanden werden, dass dazu vorgesehen ist, in einem
Anfahrmodus eine Momentanbindung zu der primären Antriebsmaschine, wie insbesondere
zu der Brennkraftmaschine, herzustellen, indem das Anfahrmodul einen
schlupfenden Betriebsmodus bereitstellt. Als Antriebselement sind
beispielsweise Kupplungsvorrichtungen oder Wandlereinheiten vorteilhaft.
Unter „vorgesehen” soll insbesondere
speziell ausgestattet, ausgelegt und/oder programmiert verstanden
werden. Durch eine erfindungsgemäße Betriebsmittelvorrichtung
kann eine Betriebsmittelführung
vereinfacht werden, wobei insbesondere auf eine zusätzliche
Betriebsmittelzuführung
für das
Hybridantriebsmodul verzichtet werden kann. Durch die vereinfachte
Ausführung
wiederum können
Baukosten gesenkt und ein Bauraum verringert werden.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass die erste Betriebsmitteleinheit und die
zweite Betriebsmitteleinheit wenigstens ein gemeinsames Betriebsmittelreservoir
aufweisen, wodurch vorteilhafterweise ein Betriebsmittel von der
ersten Betriebsmitteleinheit und der zweiten Betriebsmitteleinheit
gemeinsam genutzt werden kann.
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Ferner
ist es vorteilhaft, wenn die erste Betriebsmitteleinheit und die
zweite Betriebsmitteleinheit wenigstens teilweise einen gemeinsamen
Betriebsmittelkreislauf aufweisen. Unter einem „Betriebsmittelkreislauf” soll dabei
insbesondere ein Kreislauf des Betriebsmittels, das aus dem Betriebsmittelreservoir
entnommen wird und dem Betriebsmittelreservoir wieder zugeführt wird,
verstanden werden. Insbesondere soll unter einem Betriebsmittelkreislauf
ein Leitungssystem oder eine ähnliche Vorrichtung
verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, das Betriebsmittel nach
einem Entnehmen aus dem Betriebsmittelreservoir wieder dem Betriebsmittelreservoir
zuzuführen.
Dabei soll insbesondere das Betriebsmittelreservoir nicht zum Betriebsmittelkreislauf
gehören.
Durch einen zumindest teilweise gemeinsamen Betriebsmittelkreislauf
kann die konstruktive Ausgestaltung weiter vereinfacht werden.
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Vorzugsweise
weist die Betriebsmittelvorrichtung eine Betriebsmittelpumpe auf,
die dazu vorgesehen ist, einen Betriebsmittelstrom bereitzustellen.
Dadurch kann einfach ein Betriebsmittelkreislauf zur Kühlung und/oder
zur Schmierung realisiert werden.
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Die
Betriebsmittelpumpe kann sowohl eine als auch mehrere Fördereinrichtungen
aufweisen, die durch eine Vorrichtung oder durch mehrere Vorrichtungen
angetrieben werden kann/können.
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Insbesondere
ist es vorteilhaft, wenn die Betriebsmittelpumpe dazu vorgesehen
ist, ein Betriebsöl
zu pumpen. Ein Betriebsöl
ist als Betriebsmittel besonders vorteilhaft, da es zur Kühlung und
zur Schmierung verwendet werden kann.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass die Betriebsmittelpumpe für die erste
Betriebsmitteleinheit vorgesehen ist. Dadurch kann einfach ein Betriebsmittelstrom
für die
erste Betriebsmitteleinheit bereitgestellt werden.
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Außerdem wird
vorgeschlagen, dass die Betriebsmittelpumpe für die zweite Betriebsmitteleinheit vorgesehen
ist. Dadurch kann vorteilhafterweise ein Betriebsmittelstrom auch
für die
zweite Betriebsmitteleinheit bereitgestellt werden, wobei vorteilhafterweise
die Betriebsmittelpumpe einstückig
für die
erste und die zweite Betriebsmitteleinheit vorgesehen ist. In einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass zumindest
eine der Betriebsmitteleinheiten geschlossen ausgeführt ist.
Unter einer „geschlossenen” Betriebsmitteleinheit
soll insbesondere eine Betriebsmitteleinheit verstanden werden,
die einen definierten Betriebsmitteleingang und einen definierten
Betriebsmittelausgang, der zur Anbindung weiterer Betriebsmitteleinheit
vorgesehen ist, aufweist. Im Gegensatz dazu soll unter einer ”offenen
Betriebsmitteleinheit” eine
Betriebsmitteleinheit verstanden werden, die einen Betriebsmittelausgang
aufweist, über
das das Betriebsmittel wieder dem Betriebsmittereservoir zugeführt wird
und der nicht für
eine Weiterleitung des Betriebsmittels geeignet ist, wie beispielsweise
ein Betriebsmittelausgang mit einer großen Anzahl von Austrittsöffnungen und/oder
einer großen
Austrittsquerschnittsfläche. Durch
eine geschlossene Betriebsmitteleinheit kann das Betriebsmittel
vorteilhafterweise für
mehrere in Reihe geschaltete Module verwendet werden, wodurch sich
die konstruktive Ausgestaltung weiter vereinfacht. Insbesondere
ist es dabei vorteilhaft, wenn die zweite Betriebsmitteleinheit
geschlossen ausgeführt
ist.
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Vorzugsweise
sind weiter die erste Betriebsmitteleinheit und die zweite Betriebsmitteleinheit
in Reihe angeordnet. Dadurch kann ein besonders einfacher Betriebsmittelkreislauf
realisiert werden.
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Insbesondere
ist vorteilhaft, wenn die erste Betriebsmitteleinheit in einem Betriebsmittelstrom nach
der zweiten Betriebsmitteleinheit angeordnet ist, da durch eine
derartige Ausgestaltung vorteilhafte Wärmeverteilung erreicht werden
kann. Unter „vor” sowie
unter „nach” bzw. unter „zwischen” soll in
diesem Zusammenhang insbesondere eine Anordnung in Bezug auf den
Betriebsmittelstrom des Betriebsmittels bzw. eine Reihenfolge, in
der der Betriebsmittelstrom oder zumindest ein Teil des Betriebsmittelstroms
die Bauteile durchströmt,
verstanden werden.
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Außerdem wird
eine Ausgestaltung mit zumindest einer zwischen den beiden Betriebsmitteleinheiten
angeordneten Wärmeabgabeeinheit
vorgeschlagen. Dadurch kann eine Betriebsmitteltemperatur vorteilhaft
gesenkt und eine Überhitzung
vermieden werden.
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Vorzugsweise
weist die Betriebsmittelvorrichtung ein Bypasselement auf, das dazu
vorgesehen ist, das Wärmeabgabeelement
zu umgehen. Dadurch kann bei einer niedrigen Betriebsmitteltemperatur
einfach eine schnelle Erwärmung
des Betriebsmittels erreicht werden. Vorzugsweise ist eine Betriebsmitteldurchflussmenge
durch das Bypasselement einstellbar, wobei eine Ventilvorrichtung,
die für eine
Einstellung der Durchflussmenge vorgesehen ist, vorzugsweise in
Abhängigkeit
von der Betriebsmitteltemperatur eingestellt wird. Besonders bevorzugt
sind dabei Ventilvorrichtungen, die die Betriebsmitteldurchflussmenge
selbstständig
einstellen, wie beispielsweise Ventilvorrichtungen mit Wachspatronen
oder mit Bimetall-Federn.
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Vorzugsweise
wird das Bypasselement in räumlicher
Nähe zur
ersten Betriebsmitteleinheit und/oder zweiten Betriebsmitteleinheit
angeordnet, um die Wege für
den Betriebsmit telstrom des Betriebsmittels zwischen der ersten
Betriebsmitteleinheit und der zweiten Betriebsmitteleinheit möglichst kurz
zu halten und damit eine möglichst
schnelle Erwärmung
des Betriebsmittels zu erreichen.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung
wird vorgeschlagen, dass die Betriebsmittelvorrichtung eine dritte
Betriebsmitteleinheit, die für eine
Schmierung einer Getriebeeinheit vorgesehen ist und die zumindest
teilweise einteilig mit den ersten beiden Betriebsmitteleinheiten
ausgeführt
ist, aufweist. Unter „einteilig” soll in
diesem Zusammenhang insbesondere ein gemeinsames Betriebsmittelreservoir,
ein zumindest teilweise gemeinsamer Betriebsmittelkreislauf und/oder
eine gemeinsame Betriebsmittelpumpe verstanden werden. Durch eine
solche Ausgestaltung kann einfach eine Getriebeschmierung erreicht
werden.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung
wird vorgeschlagen, dass die Betriebsmittelvorrichtung eine vierte
Betriebsmitteleinheit, die für eine
Schmierung eines Teilbereichs einer Getriebeeinheit vorgesehen ist
und die zumindest teilweise einteilig mit den ersten beiden Betriebsmitteleinheiten
ausgeführt
ist, aufweist.
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Dabei
wird insbesondere vorgeschlagen, dass die dritte Betriebsmitteleinheit
nach der ersten Betriebsmitteleinheit angeordnet ist. Dadurch kann eine
Abwärme
der ersten Betriebsmitteleinheit genutzt werden, um Schleppmomente
durch ein zu kaltes Betriebsmittel in der Getriebeeinheit zu reduzieren.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und
die Ansprüche
enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination.
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Der
Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten
und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
Betriebsmittelvorrichtung mit einer offnen Betriebsmitteleinheit
eines Anfahrmoduls,
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2 eine
Betriebsmittelvorrichtung mit einer geschlossenen Betriebsmitteleinheit
eines Anfahrmoduls,
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3 eine
weitere Ausführung
einer Betriebsmittelvorrichtung mit einem geänderten Wärmeabgabeelement und
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4 eine
Betriebsmittelvorrichtung mit einer zusätzlichen Betriebsmitteleinheit.
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1 zeigt
eine Betriebsmittelvorrichtung, die als eine Kraftfahrzeugbetriebsmittelvorrichtung ausgebildet
ist. Die Betriebsmittelvorrichtung weist zwei Betriebsmitteleinheiten 10a, 11a auf.
Die Betriebsmitteleinheiten 10a, 11a sind dazu
vorgesehen, Module eines Antriebsstrangs mit einem Betriebsmittel
zu versorgen. Das Betriebsmittel ist als Betriebsöl ausgebildet
und sowohl für
eine Kühlung
als auch für eine
Schmierung geeignet.
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Mittels
der ersten Betriebsmitteleinheit 10a wird ein Hybridantriebsmodul
gekühlt.
Das Hybridantriebsmodul weist einen Elektromotor auf, der mittels des
Betriebsmittels gekühlt
wird. Zur Kühlung
des Elektromotors weist die erste Betriebsmitteleinheit 10a einen
Kühlmantel
auf, der einen Stator des Elektromotors umgibt. Das Betriebsmittel
wird durch Kühlkanäle in den
Kühlmantel
geleitet.
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Mittels
der zweiten Betriebsmittelvorrichtung 11a wird ein Anfahrmodul
mit dem Betriebsmittel versorgt. Das Anfahrmodul weist eine Anfahrkupplung auf,
die als eine Nasskupplung ausgebildet ist. Das Betriebsmittel wird
zwischen Lamellen des Anfahrmoduls durchgeleitet, um die Lamellen
insbesondere in einem schlupfenden Betrieb zu kühlen.
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Die
beiden Betriebsmitteleinheiten 10a, 11a sind teilweise
einstückig
ausgeführt.
Sie weisen ein gemeinsames Betriebsmittelreservoir 12a auf,
das das gemeinsame Betriebsmittel aufnimmt. Zur Führung des
Betriebsmittels weisen beide Betriebsmitteleinheiten 10a, 11a einen
gemeinsamen Betriebsmittelkreislauf 13a auf, durch den
das Betriebsmittel von einer Entnahme aus dem Betriebsmittelreservoir 12a bis
zu einer Wiedereinleitung in das Betriebsmittelreservoir 12a geleitet
wird. Weiter weisen beide Betriebsmitteleinheiten 10a, 11a eine
gemeinsame Betriebsmittelpumpe 14a auf. Die Betriebsmittelpumpe 14a ist
am Anfang des Betriebsmittelkreislaufs 13a angeordnet und
stellt einen Betriebsmittelstrom bereit. Mittels der Betriebsmittelpumpe 14a wird
das Betriebsmittel aus dem Betriebsmittelreservoir 12a entnommen.
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Im
Betriebsmittelkreislauf 13a folgt auf die Betriebsmittelpumpe 14a eine
Schaltplatte 18a, mittels der das Betriebsmittel verteilt
wird und die insbesondere einen Betriebsmittelausgang 19a aufweist, der
einen Druck insbesondere in einem Bereich zwischen 3 bar und 9 bar
bereitstellt.
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An
den Betriebsmittelausgang 19a schließt eine Wärmeabgabeeinheit 15a an, über die
Wärme, die
von dem Betriebsmittel aufgenommen wurde, abgegeben werden kann.
Die Wärmeabgabeeinheit 15a weist
zwei Wärmetauscher 20a, 21a auf.
Der erste Wärmetauscher 20a ist
dazu vorgesehen, die Wärme
an ein Kühlwasser
abzugeben. Der zweite Wärmetauscher 21a ist
dazu vorgesehen, die Wärme an
Luft abzugeben. Die Wärmeabgabeeinheit 15a kann
mittels eines Bypasselements 16a, das im Betriebs mittelkreislauf 13a parallel
zu der Wärmeabgabeeinheit 15a angeordnet
ist, umgangen werden. Eine Durchflussmenge durch das Bypasselements 16a ist
mittels eines Steuerventils 22a einstellbar.
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Weiter
im Betriebsmittelkreislauf 13a folgt auf die Wärmeabgabeeinheit 15a bzw.
das Bypasselement 16a die erste Betriebsmitteleinheit 10a,
die für die
Kühlung
des Hybridantriebsmoduls vorgesehen ist. Die erste Betriebsmitteleinheit 10a ist
geschlossen ausgeführt.
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In
Reihe nach der ersten Betriebsmitteleinheit 10a ist in
einem ersten Betriebsmittelstrang 23a die zweite Betriebsmitteleinheit 11a angeordnet.
Zwischen der ersten Betriebsmitteleinheit 10a, die das Hybridantriebsmodul
mit dem Betriebsmittel versorgt, und der zweiten Betriebsmitteleinheit 11a,
die das Anfahrmodul mit dem Betriebsmittel versorgt, ist ein Steuerventil 24a angeordnet,
mittels dem eine Durchflussmenge durch die zweite Betriebsmitteleinheit 11a eingestellt
werden kann. Im Betriebsmittelfluss parallel zu dem Steuerventil 24a ist
ein Bypasselement 25a angeordnet, das eine Grunddurchflussmenge
durch die zweite Betriebsmitteleinheit 11a definiert. Die
zweite Betriebsmitteleinheit 11a ist offen ausgeführt. Das
Betriebsmittel wird von der zweiten Betriebsmitteleinheit 11a wieder
dem Betriebsmittereservoir 12a zugeführt.
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Ebenfalls
in Reihe nach der ersten Betriebsmitteleinheit 10a und
parallel zu dem ersten Betriebsmittelstrang 13a ist ein
zweiter Betriebsmittelstrang 26a ausgeführt, in dem parallel zu der
zweiten Betriebsmitteleinheit 11a eine dritte Betriebsmitteleinheit 17a angeordnet
ist. Die dritte Betriebsmitteleinheit 17a schmiert eine
Getriebeeinheit. Von der dritten Betriebsmitteleinheit 17a wird
das Betriebsmittel ebenfalls wieder dem Betriebsmittelreservoir 12a zugeführt.
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In
den 2 bis 4 sind weitere Ausführungsbeispiele
der Erfindung gezeigt. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele
ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels
in der 1 durch die Buchstaben b bis d in den Bezugszeichen
der Ausführungsbeispiele
in den 2 bis 4 ersetzt. Die nachfolgende
Beschreibung beschränkt
sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel
in der 1, wobei bezüglich
gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
in der 1 verwiesen werden kann.
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2 zeigt
eine Betriebsmittelvorrichtung, bei der im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel in 1 eine
zweite Betriebsmitteleinheit 11b, die ein Anfahrelement
mit einem Betriebsmittel versorgt, geschlossen ausgeführt ist.
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Die
Betriebsmittelvorrichtung weist eine Betriebsmittelpumpe 14b auf,
die das als ein Betriebsöl ausgeführte Betriebsmittel
aus einem Betriebsmittelreservoir 12b entnimmt und an eine
Schaltplatte 18b weiterleitet. Die Schaltplatte 18b weist
einen ersten Betriebsmittelausgang 19b auf, der einen Betriebsmitteldruck
bereitstellt.
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In
einem Betriebsmittelkreislauf 13b nach der Schaltplatte 18b ist
die zweite Betriebsmitteleinheit 11b angeordnet.
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Nachfolgend
auf die zweite Betriebsmitteleinheit 11b ist im Betriebsmittelkreislauf 13b eine Wärmeabgabeeinheit 15b angeordnet,
die einen ersten Wärmetauscher 20b für eine Wärmeabgabe
an ein Kühlwasser
und einen zweite Wärmetauscher 21b für eine Wärmeabgabe
an Luft aufweist. Parallel zu der Wärmeabga beeinheit 15b ist
ein Bypasselement 16b angeordnet, dessen Durchflussmenge
mittels eines Steuerventils 22b eingestellt werden kann.
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Im
Betriebsmittelkreislauf 13b nach der Wärmeabgabeeinheit 15b bzw.
nach dem Bypasselement 16b ist eine erste Betriebsmitteleinheit 10b angeordnet.
Die erste Betriebsmitteleinheit 10b ist damit in Reihe
nach der zweiten Betriebsmitteleinheit 11b angeordnet.
Sie kühlt
ein Hybridantriebsmodul.
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Im
Betriebsmittelkreislauf 13b nach der ersten Betriebsmitteleinheit 10b ist
eine dritte Betriebsmitteleinheit 17b angeordnet, die eine
Getriebeeinheit schmiert. Von der dritten Betriebsmitteleinheit 17b wird
das Betriebsmittel wieder dem Betriebsmittelreservoir 12b zugeführt. Das
Betriebsmittelreservoir 12b, die Betriebsmittelpumpe 14b und
Teile des Betriebsmittelkreislaufs 13b sind einstückig für alle drei
Betriebsmitteleinheiten 10b, 11b, 17b ausgeführt.
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3 zeigt
eine Betriebsmittelvorrichtung, bei der im Unterschied zu 2 eine
Ausführung
einer Wärmeabgabeeinheit 15c geändert ist.
Die Wärmegabeeinheit 15c weist
lediglich einen Wärmetauscher 20c auf,
der als ein Stapelwärmetauscher
mit übereinander
gestapelte Platten ausgebildet ist. Die Platten sind von Betriebsmittelkanälen durchdrungen,
durch die das Betriebsmittel geleitet wird. Mittels der Platten,
die aus einem Metall gebildet sind, wird eine Wärme von dem Betriebsmittel
an ein weiteres Kühlmedium
abgegeben.
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4 zeigt
eine Betriebsmittelvorrichtung, die im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel
in 3 eine zusätzliche
vierte Betriebsmitteleinheit 27d aufweist.
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Die
Betriebsmittelvorrichtung weist weiter eine Betriebsmittelpumpe 14d auf,
auf die in einem Betriebsmittelkreislauf 13d nachfolgend
eine Schaltplatte 18d angeordnet ist. Im Betriebsmittelstrom nachfolgend
auf die Schaltplatte 18d ist eine zweite Betriebsmitteleinheit 11d für eine Versorgung
eines Anfahrmoduls angeordnet.
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Auf
die zweite Betriebsmitteleinheit 11d nachfolgend sind in
einem ersten Betriebsmittelstrang 23d ein Wärmeabgabeelement 15d mit
einem Bypasselement 16d, eine erste Betriebsmitteleinheit 10d für eine Kühlung eines
Hybridantriebsmoduls und eine dritte Betriebsmitteleinheit 17d für eine Schmierung
einer Getriebeeinheit angeordnet.
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Ebenfalls
auf die zweite Betriebsmitteleinheit 11d nachfolgend ist
in einem zweiten Betriebsmittelstrang 26d die vierte Betriebsmitteleinheit 27d angeordnet.
Ein Betriebsmitteldurchfluss durch den zweiten Betriebsmittelstrang 27d ist
mittels eines Begrenzungselements 28d, das als eine Querschnittverjüngung ausgeführt ist,
begrenzt.
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Der
erste Betriebsmittelstrang 23d und der zweite Betriebsmittelstrang 26d sind
im Betriebsmittelfluss parallel zueinander angeordnet. Aus beiden Betriebsmittelsträngen 23d, 26d wird
das Betriebsmittel wieder einem Betriebsmittereservoir 12d zugeführt. Insbesondere
das Betriebsmittelreservoir 12d und die Betriebsmittelpumpe 14d sind
dabei einstückig
für beide
Betriebsmittelstränge 23d, 26d und
somit insbesondere für
sämtliche
Betriebsmitteleinheiten 10d, 11d, 17d, 27d ausgeführt.