DE102009032112B4 - Einrichtung zum Abdichten eines Gehäuses einer als Hybridmodul ausgebildeten Komponente eines Kraftfahrzeug-Antriebstrangs - Google Patents

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Abstract

Einrichtung zum Abdichten eines Gehäuses einer Komponente eines Kraftfahrzeug-Antriebstrangs durch Druckbeaufschlagung des Gehäuseinneren, wobei die Komponente als Hybridmodul (1), umfassend wenigstens eine Elektromaschine, zwischen dem Verbrennungsmotor (VM) und dem Getriebe (G) des Kraftfahrzeug-Antriebstrangs vorgesehen ist, wobei die Druckbeaufschlagung vermittels einer rotierenden Komponente (R, RA, M, F) des Hybridmoduls erfolgt, welche ähnlich einem Pumpenrad einer Kreiselpumpe ausgebildet ist, womit durch Rotation der Komponente an deren radial äußeren Bereich ein Überdruck (P) im Bereich des Gehäuses (GE) im Inneren des Hybridmoduls aufgebaut wird, und wobei die rotierende Komponente als Rotorelement der Elektromaschine vorgesehen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Abdichten eines Gehäuses einer als Hybridmodul ausgebildeten Komponente eines Kraftfahrzeug-Antriebstrangs. Das Eindringen von Medien, wie Wasser oder Schlamm, wird verhindert indem das Innere des Gehäuses mit einem Druck beaufschlagt wird, welcher größer ist als der außerhalb des Gehäuses herrschende Druck.
  • Eine Einrichtung zum Abdichten eines Gehäuses einer Komponente eines Kraftfahrzeug-Antriebstrangs ist aus der GB 801 802 A sowie aus der DE 29 42 712 A1 bekannt. Hierbei wird zur Druckbeaufschlagung des Gehäuseinneren jeweils die Druckluft-Bremsanlage eines Nutzfahrzeuges als Druckluftquelle verwendet. Damit ist der Einsatz nur beim Vorhandensein einer derartigen Druckluftquelle möglich. Zudem ist eine relativ aufwendige Steuerung bzw. Regelung notwendig, um die Druckluftquelle bedarfsweise mit dem Gehäuseinneren zu verbinden.
  • DE 10 2006 056 512 A1 offenbart eine Komponente eines Kraftfahrzeug-Antriebstrangs, wobei die Komponente als Hybridmodul, umfassend wenigstens eine Elektromaschine, zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe des Kraftfahrzeug-Antriebstrangs vorgesehen ist.
  • DE 927 842 B offenbart ein Gehäuse einer Komponente eines Kraftfahrzeug-Antriebstrangs mit einer Einrichtung zum Abdichten des Gehäuses durch Druckbeaufschlagung des Gehäuseinneren, wobei die Druckbeaufschlagung vermittels einer rotierenden Komponente erfolgt, womit durch Rotation der Komponente an deren radial äußeren Bereich ein Überdruck im Bereich des Gehäuses aufgebaut wird.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine vereinfachte Einrichtung zum Abdichten eines Gehäuses einer als Hybridmodul ausgebildeten Komponente vorzuschlagen welche keine aufwendige Steuerung bzw. Regelung der Druckbeaufschlagung erfordert.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhaft Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.
  • Als Komponente des Kraftfahrzeug-Antriebstrangs deren Gehäuse abzudichten ist, wird ein Hybridmodul betrachtet. Ein derartiges Hybridmodul ist im Kraftfahrzeug-Antriebstrang zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe vorgesehen. Das Hybridmodul umfasst wenigstens eine, mit dem Antriebstrang mechanisch verbundene, Elektromaschine. Die Elektromaschine ist mit einem elektrischen Energiespeicher, beispielsweise einer Batterie, elektrisch verbunden. Die Elektromaschine ist dabei als Motor betreibbar, wenn sie aus dem elektrischen Energiespeicher mit Strom versorgt wird. So ist der Antriebstrang vom Elektromotor und/oder vom Verbrennungsmotor antreibbar. Alternativ ist die Elektromaschine als Generator betreibbar, indem die durch den Verbrennungsmotor bzw. durch kinetische Energie des Kraftfahrzeuges hervorgerufene Rotation des Antriebstrangs in elektrische Energie umgesetzt wird (Rekuperation), die dann beispielsweise im elektrischen Energiespeicher gespeichert wird. Falls das Hybridmodul lediglich aus einer Elektromaschine besteht, beispielsweise einer solche mit einer Leistung zwischen 10 und 25 Kilowatt, spricht man von einem Mildhybrid. Das Hybridmodul kann zusätzlich auch noch eine Trennkupplung zwischen der Elektromaschine und dem Verbrennungsmotor umfassen. In diesem Fall ist bei geöffneter Trennkupplung der Antriebsstrang alleine durch die als Motor betriebene Elektromaschine antreibbar. Hierbei werden üblicherweise stärkere Elektromaschinen als im Fall des Mildhybrid eingesetzt, man spricht dann von einem Vollhybrid. Indem der Verbrennungsmotor auch von der als Motor betriebenen Elektromaschine über die schlupfende Trennkupplung gestartet wird, erfolgt die Betätigung der Trennkupplung bei dieser so genannten Parallelhybrid-Anordnung relativ häufig.
  • Natürlich sind auch noch andere Anordnungen der Elektromaschine im Kraftfahrzeug-Antriebstrang zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe als die dargelegte Parallelhybrid-Anordnung möglich. Beispielsweise ist durch den Einsatz von Planetengetrieben ein so genannter leistungsverzweigter Hybrid oder ein Two-Mode-Hybrid darstellbar.
  • Es ist vorgesehen, dass eine Druckbeaufschlagung des Gehäuseinneren des Hybridmoduls mittels einer rotierenden Komponente des Hybridmoduls erfolgt, wobei diese rotierende Komponente ähnlich einem Pumpenrad einer Kreiselpumpe ausgebildet ist. Damit wird durch Rotation dieser Komponente in deren radial äußeren Bereich ein Überdruck gegenüber einem radial inneren Bereich aufgebaut. Anders ausgedrückt macht sich die Erfindung den Umstand zunutze, dass die Geometrie eines Hybridmoduls und einer Kreiselpumpe (Zentrifugalpumpe) ähnlich gestaltet ist. Beide weisen eine innerhalb eines Gehäuses gelagerte, rotierende Komponente auf. Indem nun diese rotierende Komponente des Hybridmoduls analog dem Pumpenrad (Laufrad) einer Kreiselpumpe gestaltet wird, ergibt sich auch eine entsprechende Wirkung innerhalb des Hybridmoduls. Da die rotierende Komponente mechanisch mit dem Antriebsstrang gekoppelt ist, rotiert sie stets dann, wenn auch der Antriebsstrang rotiert. Weil der Antriebsstrang beim Betrieb des Kraftfahrzeugs aber quasi ständig rotiert, angetrieben durch den Elektromotor, den Verbrennungsmotor und/oder durch kinetische Energie des Kraftfahrzeugs (Rekuperation), ist keine aufwendige Steuerung bzw. Regelung der Druckbeaufschlagung des Gehäuseinneren des Hybridmoduls mehr notwendig. Denn durch entsprechende Gestaltung der rotierenden Komponente des Hybridmoduls als Pumpenrad wird die Druckbeaufschlagung, vermittels der quasi ständigen Rotationsbewegung des Antriebsstrangs im Betrieb des Kraftfahrzeugs, ebenfalls quasi permanent im Gehäuseinneren des Hybridmoduls bereitgestellt. Denn weil der radial äußere Bereich der rotierenden Komponente des Hybridmoduls ja nahe dem Gehäuse im Inneren des Hybridmoduls angeordnet ist, ergibt sich im Bereich des Gehäuses ein Überdruck. Somit wird beispielsweise beim Einsatz des Hybridmoduls im Antriebsstrang eines Geländefahrzeuges der Eintritt von Wasser beim Durchwaten eines Flusses oder Durchfahren von Pfützen sowie auch der Eintritt von Staub zuverlässig verhindert.
  • Nach der Erfindung ist die rotierende Komponente als Rotorelement der Elektromaschine, insbesondere als Rotor der Elektromaschine bzw. als Rotoranbindung der Elektromaschine an den Antriebstrang, ausgeführt. Beispielsweise dreht sich bei einem Außenläufer der Rotor um einen feststehenden Stator. So ist bei einem Einwellen-Parallelhybrid der Stator im Bereich der Verlängerung der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors vorgesehen. Damit rotiert der Rotor der Elektromaschine um eine axiale Verlängerung der Kurbelwelle. Die Anbindung des Rotors an den Antriebstrang erfolgt beispielsweise über eine Rotornabe. Durch geeignete Gestaltung dieser Rotornabe, in Form eines Pumpenrades einer Kreiselpumpe beispielsweise durch Vorsehen vom Pumpenschaufeln, ergibt sich ein zuverlässiger Druckaufbau im radial äußeren Bereich des Rotorelements gegenüber dessen radial inneren Bereich. Da nun der radial äußere Bereich nahe dem Gehäuse des Hybridmoduls angeordnet ist, ergibt sich somit eine zuverlässige Druckbeaufschlagung des Hybridmoduls dann, wenn das Kraftfahrzeug in Betrieb ist, d.h. wenn der Antriebstrang rotiert.
  • Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Kupplungselement einer gegebenenfalls zwischen Verbrennungsmotor und Elektromaschine vorhandene Trennkupplung beim Einwellen-Parallelhybrid als rotierende Komponente fungieren. Eine rotierende Komponente, zur erfindungsgemäßen Ausbildung als Pumpenrad einer Kreiselpumpe, stellt insbesondere die Mitnehmerscheibe der Trennkupplung dar. Wenn die Mitnehmerscheibe am Antriebstrang benachbart zur Elektromaschine angeordnet ist, rotiert die Mitnehmerscheibe auch bei abgekoppeltem Verbrennungsmotor. Damit wird auch beim Betrieb des Hybridfahrzeuges ohne Verbrennungsmotor, d.h. bei elektrischer Fahrt oder Rekuperation, stets eine sichere Druckbeaufschlagung des Hybridmoduls, durch Gestaltung der Mitnehmerscheibe in Form eines Pumpenrades einer Kreiselpumpe, gewährleistet. Natürlich können auch weitere Kupplungselemente als Pumpenräder einer Kreiselpumpe ausgebildet sein.
  • Ebenfalls alternativ oder zusätzlich umfasst das Hybridmodul eine Anbindung an einen vor dem Getriebe des Antriebsstrangs angeordneten Drehmomentwandler. Dabei kann die erfindungsgemäß als Pumpenrad einer Kreiselpumpe ausgebildete rotierende Komponente insbesondere als Flexplate vorgesehen sein. Da ein solches Flexplate im Betrieb des Hybridfahrzeuges ebenfalls stets rotiert, wird auch hierdurch eine sichere Druckbeaufschlagung des Hybridmoduls dargestellt, wenn das Flexplate in Form eines Pumpenrades einer Kreiselpumpe gestaltet ist.
  • Bevorzugt ist dabei eine Luftförderleitung vorgesehen, durch welche Luft von außerhalb des Gehäuses des Hybridmoduls in den radial innere Bereich der erfindungsgemäß als Pumpenrad einer Kreiselpumpe ausgebildeten rotierenden Komponente strömt. Durch das Pumpenrad der Kreiselpumpe wird diese Luft dann in einen radial äußeren Bereich der rotierenden Komponente gefördert. Dieser radial äußere Bereich befindet sich jeweils innerhalb Hybridmoduls in einem Bereich nahe des Gehäuses. Damit ergibt sich in diesem Bereich nahe des Gehäuses ein Überdruck, verglichen mit dem Druck außerhalb des Gehäuses und dem durch die Luftförderleitung daran angebunden radial innen liegende Bereich der rotierenden Komponente. Dabei endet die Luftförderleitung außerhalb des Gehäuses des Hybridmoduls bevorzugt an einer staubgeschützten Stelle bzw. oberhalb der vorgesehenen Wattiefe des Kraftfahrzeuges.
  • Die Erfindung wird nun anhand einer Zeichnung näher dargestellt. Dabei zeigt die Fig. beispielhaft ein Schnitt durch ein entsprechendes Hybridmodul.
  • Die Fig. zeigt ein Hybridmodul 1 eines Einwellen-Parallelhybrid, das zwischen dem Verbrennungsmotor VM (nicht dargestellt, links vom Hybridmodul 1) sowie einem Drehmomentwandler bzw. Getriebe G (nicht dargestellt, rechts vom Hybridmodul 1) angeordnet ist. Das Hybridmodul 1 ist dabei nur in seinem oberhalb der Welle W liegenden Teil als Schnitt dargestellt und radial außen von der Welle W mit einem Gehäuse GE versehen. Die Welle W des Einwellen-Parallelhybrids erstreckt sich vom Verbrennungsmotor VM über das Hybridmodul 1 bis zum Getriebe G des Antriebstrangs. Umfasst vom Hybridmodul 1 ist eine Elektromaschine mit einem Rotor R. Der Rotor R ist über die Rotoranbindung RA mechanisch an die Welle W gekoppelt.
  • Wenn die Elektromaschine als Motor betrieben wird, rotiert der Rotor R durch die Versorgung mit elektrischem Strom um die Welle W, um den Antriebstrang anzutreiben. Wenn die Elektromaschine als Generator betrieben wird, rotiert die Welle W und nimmt über die Rotoranbindung RA den Rotor R mit, womit ein elektrischer Strom erzeugt wird. In beiden Fällen ist durch entsprechende Anordnung von Pumpenschaufeln auf der Rotoranbindung RA diese als Pumpenrad einer Kreiselpumpe realisiert. Durch eine Luftförderleitung L strömt dabei Luft von außerhalb des Gehäuses GE in den Bereich der Welle W. Durch das Pumpenrad der Kreiselpumpe, d.h. durch die entsprechend gestaltete Rotoranbindung RA, erfolgt eine Förderung dieser Luft vom Bereich der Welle W hin zum Bereich des Gehäuses GE. Damit ergibt im Bereich des Gehäuses GE in dessen Inneren ein Überdruck P, verglichen mit dem Druck U außerhalb des Gehäuses GE und dem daran durch die Luftförderleitung L angebundenen Bereich der Welle W. Da der radial innere Bereich der Rotoranbindung RA, d.h. der Bereich um die Welle W, und der Bereich außerhalb des Gehäuses GE durch die Luftförderleitung L verbunden sind, weisen beide den selben Druck U auf.
  • Visualisiert ist dabei ein Schnitt durch den oberen Teil des Hybridmoduls 1. Das Hybridmodul 1, insbesondere also das Gehäuse GE, der Rotor R und die Rotoranbindung RA, erstrecken sich also rotationssymmetrisch um die Welle W. Wenn beispielsweise das mit dem Antriebstrang ausgerüstete Fahrzeug einen Fluss durchwatet, der etwa bis zur Höhe der Welle W reicht, befindet sich damit die untere Hälfte des Hybridmoduls 1 unter Wasser. Damit könnte Wasser bzw. Schlamm durch entsprechende Öffnungen bzw. undichte Stellen des Hybridmoduls 1 in den Bereich der Elektromaschine eindringen und dort zu Schäden führen. Durch den Aufbau des Überdrucks P im radial äußeren Bereich der Rotoranbindung RA und/ oder des Flexplates F und/ oder der Mitnehmerscheibe M der Trennkupplung ergibt sich nun ein Überdruck P im Inneren des Hybridmoduls 1 im Bereich des Gehäuses GE welches sich radial außen um die Welle W erstreckt. Damit wird zuverlässig das Eindringen von Wasser, Schlamm bzw. Staub in das Hybridmodul 1 verhindert.

Claims (4)

  1. Einrichtung zum Abdichten eines Gehäuses einer Komponente eines Kraftfahrzeug-Antriebstrangs durch Druckbeaufschlagung des Gehäuseinneren, wobei die Komponente als Hybridmodul (1), umfassend wenigstens eine Elektromaschine, zwischen dem Verbrennungsmotor (VM) und dem Getriebe (G) des Kraftfahrzeug-Antriebstrangs vorgesehen ist, wobei die Druckbeaufschlagung vermittels einer rotierenden Komponente (R, RA, M, F) des Hybridmoduls erfolgt, welche ähnlich einem Pumpenrad einer Kreiselpumpe ausgebildet ist, womit durch Rotation der Komponente an deren radial äußeren Bereich ein Überdruck (P) im Bereich des Gehäuses (GE) im Inneren des Hybridmoduls aufgebaut wird, und wobei die rotierende Komponente als Rotorelement der Elektromaschine vorgesehen ist.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierende Komponente als Rotor (R) der Elektromaschine bzw. als Rotoranbindung (RA) der Elektromaschine an den Antriebstrang vorgesehen ist.
  3. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierende Komponente Pumpenschaufeln umfasst.
  4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Luftführung (L) von außerhalb des Gehäuses in einen radial inneren Bereich der rotierenden Komponente vorgesehen ist.
DE102009032112.8A 2009-07-08 2009-07-08 Einrichtung zum Abdichten eines Gehäuses einer als Hybridmodul ausgebildeten Komponente eines Kraftfahrzeug-Antriebstrangs Active DE102009032112B4 (de)

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