DE102011081507B4

DE102011081507B4 - Abschirmblech mit Kühlmittelleitung

Info

Publication number: DE102011081507B4
Application number: DE102011081507A
Authority: DE
Inventors: Tobias Vogler; Raphael Fischer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-08-24
Filing date: 2011-08-24
Publication date: 2013-06-06
Anticipated expiration: 2031-08-25
Also published as: CN103917393A; WO2013026658A3; US20140151002A1; DE102011081507A1; WO2013026658A2; CN103917393B

Abstract

Abschirmeinrichtung (1) zur thermischen Abschirmung des Rotors und/oder Stators eines Elektromotors vor einem Eintrag von Wärme für eine elektromotorische Antriebseinheit für ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug, umfassend einen Elektromotor mit einem Rotor und einem Stator und eine Reibungsbremse, wobei die Abschirmeinrichtung umfasst: einen ringförmigen Grundkörper (3, 3a, 3b) und mindestens eine Kühlmittelleitung (2, 2a, 2b) zur Kühlung der Abschirmeinrichtung (1) mit einem Kühlmittel, wobei die Kühlmittelleitung (2, 2a, 2b) in den ringförmigen Grundkörper (3, 3a, 3b) integriert ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein elektromotorisches Antriebssystem, eine thermische Abschirmeinrichtung, ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug und ein Herstellungsverfahren.
Elektromotoren weisen herkömmlicherweise wärmeempfindliche Bauteile auf. So können der Rotor und der Stator, insbesondere der Rotor, empfindlich auf einen übermäßigen Wärmeeintrag reagieren.
Beispielsweise kann beim Betätigen einer Reibungsbremse ein hohes Maß an Wärme entstehen.
Eine besondere Ausführungsform eines Elektromotors ist ein elektrischer Radnabenantrieb. Ein Radnabenantrieb umfasst einen Elektromotor, welcher direkt in ein Rad eines Fahrzeuges eingebaut ist und gleichzeitig die Radnabe trägt, so dass ein Teil des Motors mit dem Rad umläuft. Radnabenantriebe weisen eine hohe Integrationsdichte auf, weswegen einer Wärmeübertragung von einer Reibungsbremse auf wärmeempfindliche Bauteile des Elektromotors nicht durch eine Vergrößerung des Abstandes zwischen Reibungsbremse und wärmeempfindlichen Bauteilen entgegen gekommen werden kann.
Aus der DE 10 2010 008 230 A1 ist ein Antriebsrad mit einem Radnabenmotor und einer Bremse bekannt, die mit einem Kühlfluid gekühlt werden. Um die Bremswirkung bei dem Antriebsrad weiter zu verbessern, schlägt die Schrift vor, das zur Kühlung des Radnabenmotors verwendete Kühlfluid durch mindestens einen Teil der Bremse zu leiten.
Aus der DE10330690A1 ist eine Elektroachse mit Radnabenantrieb bekannt. Hierbei wird eine Achse mit Radnabenantrieb vorgeschlagen, die einen über ein Kühlfluid gekühlten Elektromotor umfasst und bei der in den Radköpfen der Achse eine externe Kühlung integriert ist.
Gegenstand der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine thermische Abschirmung für wärmeempfindliche Bauteile von Elektromotoren bereitzustellen, welche auch bei einer hohen, beispielsweise durch eine Reibungsbremse verursachten, Wärmemenge eine Wärmeübertragung, insbesondere in Form von Wärmestrahlung, auf das abzuschirmende Bauteil verringert.
Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes elektromotorisches Antriebssystem und eine erfindungsgemäße Abschirmeinrichtung gelöst.
Das erfindungsgemäße Antriebssystem umfasst einen Elektromotor mit einem Rotor und einem Stator, eine Reibungsbremse und eine Abschirmeinrichtung zur thermischen Abschirmung mindestens eines Bauteils des Elektromotors vor einem Eintrag von Wärme, insbesondere Wärmestrahlung, durch die Reibungsbremse. Dabei umfasst die Abschirmeinrichtung mindestens eine Kühlmittelleitung zur Kühlung der Abschirmeinrichtung mit einem Kühlmittel.
Aufgrund der Kühlmittelleitung weist die Abschirmeinrichtung eine hohe Wärmekapazität auf. Zudem ermöglicht es die Kühlmittelleitung überschüssige Wärme abzuführen. So kann vorteilhafterweise eine Temperaturerhöhung und eine Wärmeübertragung auf das abzuschirmende Bauteil des Elektromotors verhindert werden und eine besonders wirksame Abschirmung für aktive Teile des Elektromotors, insbesondere den Rotor, erzielt werden. Neben einer Abschirmung von Wärmestrahlung kann durch die Abschirmeinrichtung vorteilhafterweise zudem Konvektionswärme aus dem Antriebssystem angeführt werden.
Insbesondere kann es sich bei dem Antriebssystem beziehungsweise Elektromotor um einen elektrischen Radnabenantrieb, beispielsweise für ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug, handeln. Vorzugsweise ist der Elektromotor als Motor und Generator betreibbar.
Die Reibungsbremse kann insbesondere ein drehbares Reibelement und mindestens ein, an das Reibelement anpressbares Bremselement umfassen. Zum Beispiel kann die Reibungsbremse eine Trommelbremse oder eine Scheibenbremse sein. Das Reibelement kann beispielsweise eine Bremstrommel oder Bremsscheibe. Das Bremselement kann dementsprechend einen Bremsbelag oder Bremsklotz umfassen oder ein Bremsbelag oder Bremsklotz sein. Das Bremselement kann beispielsweise durch eine Bremsbacke oder einen Bremssattel an das Reibelement anpressbar sein.
Als Kühlmittel kann beispielsweise Wasser eingesetzt werden.
Im Rahmen einer Ausführungsform weist die Abschirmeinrichtung einen ringförmigen Grundkörper auf. Die Kühlmittelleitung kann dabei insbesondere in den ringförmigen Grundkörper integriert sein.
Unter einem ringförmigen Körper kann dabei ein im Wesentlichen hohlzylinderförmiger Körper verstanden werden. Insbesondere kann der im Wesentlichen hohlzylinderförmige Körper eine im Wesentlichen runde, beispielsweise kreisförmige oder ovaloide, Grundfläche aufweisen. Der Begriff im Wesentlichen hohlzylinderförmig umfasst dabei sowohl herkömmliche Hohlzylinder mit einem in sich geschlossenen Mantel (geschlossener Ring) als auch Körper die von einem herkömmlichen Hohlzylinder durch eine Unterbrechung des Mantels (offener Ring) abweichen.
Der ringförmige Grundkörper kann insbesondere radial beabstandet zwischen dem Reibelement, beispielsweise der Bremstrommel oder der Bremsscheibe, insbesondere der äußeren Mantelfläche der Bremstrommel oder Bremsscheibe, und dem Rotor, insbesondere der inneren Mantelfläche des Rotors, angeordnet sein.
Insbesondere kann der Grundkörper in Form eines geschlossenen Rings ausgebildet sein. Durch eine Ausgestaltung des Grundkörpers in Form eines geschlossenen Rings kann vorteilhafterweise die mechanische Stabilität des Grundkörpers erhöht werden.
Neben dem ringförmigen Grundkörper kann die Abschirmeinrichtung, insbesondere an einer Stirnseite des ringförmigen Grundkörpers, mindestens ein Abschirmeinrichtungsbefestigungselement zum Befestigen der Abschirmeinrichtung, insbesondere an einem stehenden Bauteil des Antriebssystems, insbesondere des Elektromotors, aufweisen. Insbesondere kann der ringförmige Grundkörper, beispielsweise an einer Stirnseite, mit dem oder den Abschirmeinrichtungsbefestigungselement/en verbunden sein. Dabei können sich das oder die Abschirmeinrichtungsbefestigungselement/e beispielsweise auf der Stirnseite radial einwärts erstrecken.
Der ringförmige Grundkörper und das oder die Abschirmeinrichtungsbefestigungselement/e können einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Insgesamt kann die Abschirmeinrichtung eine topfartige Struktur, ähnlich einer Bremstrommel, aufweisen. Im Rahmen einer Ausgestaltung sind der ringförmige Grundkörper und das beziehungsweise die Abschirmeinrichtungsbefestigungselement/e einteilig ausgebildet. Zum Beispiel in dem der, ansonsten ringförmige Grundkörper an einer Stirnseite einen oder mehrer Abschnitte aufweist, welche/r als Abschirmeinrichtungsbefestigungselement/e dienen.
Die Kühlmittelleitung kann den Grundkörper insbesondere umfänglich umlaufen beziehungsweise umfänglich umlaufend in den Grundkörper integriert sein.
Dabei kann unter umfänglich umlaufend sowohl verstanden werden, dass die Kühlmittelleitung in einer oder mehreren Windungen den Grundkörper vollständig umläuft, als auch, dass die Kühlmittelleitung in einer oder mehreren Windungen den Grundkörper teilweise umläuft. Beispielsweise kann die Kühlmittelleitung in einer ersten Windung einen Großteil des Umfangs, gegebenenfalls bis zu einer Unterbrechung des ringförmigen Grundkörpers, umlaufen, dann umgelenkt werden und in einer zweiten, zur ersten Windung gegenläufigen Windung erneut einen Großteil des Umfangs umlaufen, et cetera.
Grundsätzlich kann die Kühlmittelleitung teilweise oder vollständig, gerade, insbesondere wendelförmig, und/oder mäanderförmig ausgebildet sein. Auch ist es möglich, dass die Kühlmittelleitung einfach oder mehrfach umgelenkt ist. Insbesondere kann die Kühlmittelleitung mindestens einen mäanderförmigen Abschnitt und/oder mindestens einen geraden Abschnitt und/oder mindestens einen Umlenkabschnitt aufweisen.
Der Begriff gerade soll, insbesondere im Bezug auf einen geraden Kühlmittelleitungsabschnitt eines ringförmigen Grundkörpers, nicht im strengen Sinn verstanden werden. Stattdessen kann unter einem geraden Abschnitt der Kühlmittelleitung ein Abschnitt verstanden werden, welcher beispielsweise im Rahmen des, später erläuterten Herstellungsverfahrens beim Biegen eines Blechstreifens mit einem (im strengen Sinne) geraden rillenförmigen Vertiefungsabschnitt zu einem Ring resultiert. Der resultierende, als gerade bezeichnete Abschnitt kann folglich eine Krümmung aufweisen, welche der Krümmung des ringförmigen Grundkörpers entspricht.
Im Rahmen einer Ausgestaltung weist die Kühlmittelleitung alternierend ausgebildete, mäanderförmige und gerade Abschnitte auf. Zwischen einem mäanderförmigen und einem geraden Abschnitt kann dabei ein Umlenkabschnitt ausgebildet sein. So kann erzielt werden, dass das Kühlmittel in den mäanderförmigen und den geraden Abschnitten eine unterschiedliche Strömungsrichtung aufweist.
Insbesondere kann die Kühlmittelleitung wendelförmig ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Kühlmittelleitung in Form einer zweigängigen oder mehrgängigen Helix ausgebildet sein. Die einzelnen Helixstränge können dabei jeweils über einen Umlenkabschnitt miteinander verbunden sein. Die Helixstränge können dabei als solche sowohl gerade als auch mäanderförmig ausgestaltet sein.
Die Kühlmittelleitung kann sowohl eine im Wesentlichen runde als auch eine polygone Querschnittsfläche aufweisen. Insbesondere kann die Kühlmittelleitung eine kreisförmige oder ovaloide, beispielsweise elliptische, oder halbkreisförmige oder halbovaloide, beispielsweise halbelliptische, Querschnittsfläche aufweisen.
Der ringförmige Grundkörper und die Kühlmittelleitung können insbesondere durch mindestens zwei, miteinander verbundene, ringförmige Blechstreifen ausgebildet sein. Dabei kann insbesondere mindestens einer der Blechstreifen eine rillenförmige Vertiefung zur Ausbildung der Kühlmittelleitung aufweisen. So kann die Abschirmvorrichtung vorteilhafterweise besonders einfach, kostengünstig und mit einem geringen Gewicht hergestellt werden.
Im Rahmen einer Ausgestaltung weist dabei nur einer der Blechstreifen eine rillenförmige Vertiefung zur Ausbildung der Kühlmittelleitung auf, wobei die rillenförmige Vertiefung zur Ausbildung der Kühlmittelleitung durch einen zweiten, unvertieften Blechstreifen abgedeckt wird. So kann die Kühlmittelleitung besonders einfach und mit einer geringen Fertigungstoleranz bereitgestellt werden.
Im Rahmen einer anderen Ausgestaltung weisen zwei Blechstreifen rillenförmige Vertiefungen auf, wobei die rillenförmigen Vertiefungen derart ausgebildet sind, dass diese beim Aneinanderlegen und Verbinden der beiden Blechstreifen jeweils einen Teil, beispielsweise die Hälfte, der Kühlmittelleitung ausbilden. So kann vorteilhafterweise der Kühlmitteldurchfluss erhöht und damit die Abschirmwirkung verbessert werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform weist die Kühlmittelleitung eine Kühlmittelzuleitung und eine Kühlmittelableitung auf. Insbesondere kann die Kühlmittelleitung einen Kühlmittelzuleitungsanschluss und einen Kühlmittelableitungsanschluss aufweisen. Vorzugsweise sind die Kühlmittelzuleitung und die Kühlmittelableitung beziehungsweise der Kühlmittelzuleitungsanschluss und der Kühlmittelableitungsanschluss benachbart zueinander ausgebildet. Bevorzugt werden die Kühlmittelzuleitung und die Kühlmittelableitung beziehungsweise der Kühlmittelzuleitungsanschluss und der Kühlmittelableitungsanschluss so gelegt, dass sie am Umfang nahe beieinander zu liegen kommen. Für andere Konfigurationen ist es allerdings ebenso möglich, die Kühlmittelzuleitung und die Kühlmittelableitung beziehungsweise der Kühlmittelzuleitungsanschluss und der Kühlmittelableitungsanschluss versetzt anzuordnen. Die Kühlmittelzuleitung und die Kühlmittelableitung beziehungsweise der Kühlmittelzuleitungsanschluss und der Kühlmittelableitungsanschluss können insbesondere an einen Kühlkreislauf des Antriebssystems angeschlossen werden. So kann vorteilhafterweise ein Mehrfachnutzen und eine besonders hohe Integrationsdichte erzielt werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist die Abschirmeinrichtung zwischen Reibungsbremse und dem abzuschirmenden Bauteil des Elektromotors angeordnet. Vorzugsweise ist dabei die Abschirmeinrichtung von der Reibungsbremse und/oder dem abzuschirmenden Bauteil des Elektromotors beabstandet angeordnet.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist das abzuschirmende Bauteil des Elektromotors, der Rotor und/oder Stator, insbesondere der Rotor.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist die Reibungsbremse eine Trommelbremse oder Scheibenbremse. Insbesondere kann die Abschirmeinrichtung zwischen der Bremstrommel beziehungsweise Bremsscheibe und dem abzuschirmenden Bauteil. des Elektromotors, beispielsweise dem Rotor und/oder Stator, insbesondere Rotor, angeordnet sein. Die Abschirmeinrichtung kann dabei insbesondere von der Bremstrommel beziehungsweise Bremsscheibe und/oder dem abzuschirmenden Bauteil des Elektromotors beabstandet angeordnet sein.
Beispielsweise kann die Abschirmeinrichtung zwischen Bremstrommel und Rotor beziehungsweise Rotorträger angeordnet sein, insbesondere wobei die Abschirmeinrichtung sowohl zur Bremstrommel als auch zum Rotor beziehungsweise Rotorträger beabstandet angeordnet ist. Zum Beispiel kann der ringförmige Grundkörper der Abschirmeinrichtung die Bremstrommel radial beabstandet umfänglich umlaufen. Der Rotor beziehungsweise Rotorträger kann den ringförmigen Grundkörper der Abschirmeinrichtung wiederum radial beabstandet umfänglich umlaufen. Ein radialer Abstand zum Rotor beziehungsweise Rotorträger ist dabei vorteilhaft um den magnetische Kreis nicht negativ zu beeinflussen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist die Abschirmeinrichtung an einem stehenden Bauteil des Antriebssystems, insbesondere des Elektromotors, befestigt. So kann die Kühlleitung vorteilhafterweise besonders einfach an einen Kühlkreislauf des Antriebssystems angeschlossen werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Abschirmeinrichtung zur thermischen Abschirmung mindestens eines Bauteils eines Elektromotors vor einem Eintrag von Wärme, insbesondere Wärmestrahlung, welche einen ringförmigen Grundkörper und mindestens eine Kühlmittelleitung zur Kühlung der Abschirmeinrichtung mit einem Kühlmittel umfasst. Die Kühlmittelleitung kann dabei insbesondere in den ringförmigen Grundkörper integriert sein.
Durch eine derartige Abschirmeinrichtung können vorteilhafterweise die aktiven Teilen eines Elektromotors, insbesondere der Rotor und/oder Stator, gegenüber einer wärmeeinbringenden Struktur, beispielsweise einer Reibungsbremse, abgeschirmt werden. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Abschirmeinrichtung für ein erfindungsgemäßes Antriebssystem geeignet. Hinsichtlich weiterer Vorteile und Merkmale sowie Definitionen wird auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem Antriebssystem, dem Herstellungsverfahren und den Figuren verwiesen.
Im Rahmen einer Ausführungsform sind der Grundkörper und die Kühlmittelleitung durch mindestens zwei, miteinander verbundene, ringförmige Blechstreifen ausgebildet. Vorzugsweise weist dabei mindestens einer der Blechstreifen eine rillenförmige Vertiefung zur Ausbildung der Kühlmittelleitung auf. So kann die Abschirmvorrichtung vorteilhafterweise besonders einfach, kostengünstig und mit einem geringen Gewicht hergestellt werden.
Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform weist dabei nur einer der Blechstreifen eine rillenförmige Vertiefung zur Ausbildung der Kühlmittelleitung auf, wobei die rillenförmige Vertiefung zur Ausbildung der Kühlmittelleitung durch einen zweiten, unvertieften Blechstreifen abgedeckt wird. So kann die Kühlmittelleitung besonders einfach und mit einer geringen Fertigungstoleranz bereitgestellt werden.
Im Rahmen einer anderen Ausgestaltung dieser Ausführungsform weisen zwei Blechstreifen rillenförmige Vertiefungen auf, wobei die rillenförmigen Vertiefungen derart ausgebildet sind, dass diese beim Aneinanderlegen und Verbinden der beiden Blechstreifen jeweils einen Teil, beispielsweise die Hälfte, der Kühlmittelleitung ausbilden. So kann vorteilhafterweise der Kühlmitteldurchfluss erhöht und damit die Abschirmwirkung verbessert werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist der Grundkörper in Form eines geschlossenen Rings ausgebildet. Durch eine Ausgestaltung des Grundkörpers in Form eines geschlossenen Rings kann vorteilhafterweise die mechanische Stabilität des Grundkörpers erhöht werden.
Neben dem ringförmigen Grundkörper kann die Abschirmeinrichtung, insbesondere an einer Stirnseite des ringförmigen Grundkörpers, mindestens ein Abschirmeinrichtungsbefestigungselement zum Befestigen der Abschirmeinrichtung, insbesondere an einem stehenden Bauteil des Antriebssystems, insbesondere des Elektromotors, aufweisen. Insbesondere kann der ringförmige Grundkörper, beispielsweise an einer Stirnseite, mit dem oder den Abschirmeinrichtungsbefestigungselement/en verbunden sein. Dabei können sich das oder die Abschirmeinrichtungsbefestigungselement/e beispielsweise auf der Stirnseite radial einwärts erstrecken.
Der ringförmige Grundkörper und das oder die Abschirmeinrichtungsbefestigungselement/e können einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Insgesamt kann die Abschirmeinrichtung eine topfartige Struktur, ähnlich einer Bremstrommel, aufweisen. Im Rahmen einer Ausgestaltung sind der ringförmige Grundkörper und das beziehungsweise die Abschirmeinrichtungsbefestigungselement/e einteilig ausgebildet. Zum Beispiel in dem der, ansonsten ringförmige Grundkörper an einer Stirnseite einen oder mehrer Abschnitte aufweist, welcher als Abschirmeinrichtungsbefestigungselement/e dienen.
Die Kühlmittelleitung kann den Grundkörper insbesondere umfänglich umlaufen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist die Kühlmittelleitung umfänglich umlaufend in den Grundkörper integriert.
Grundsätzlich kann die Kühlmittelleitung teilweise oder vollständig, gerade, insbesondere wendelförmig, und/oder mäanderförmig ausgebildet sein. Auch ist es möglich, dass die Kühlmittelleitung einfach oder mehrfach umgelenkt ist.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform weist die Kühlmittelleitung mindestens einen mäanderförmigen Abschnitt und/oder mindestens einen geraden Abschnitt und/oder mindestens einen Umlenkabschnitt auf.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform weist die Kühlmittelleitung alternierend ausgebildete, mäanderförmige und gerade Abschnitte auf. Insbesondere kann dabei (jeweils) zwischen einem mäanderförmigen und einem geraden Abschnitt ein Umlenkabschnitt ausgebildet sein. Mäanderförmige Abschnitte können eine große Oberfläche und damit verbundene gute Kühleigenschaften aufweisen. Jedoch können mäanderförmige Abschnitte den Strömungswiderstand erhöhen. Gerade Abschnitte können einen geringeren Strömungswiderstand als mäanderförmige Abschnitte aufweisen. Eine Kombination von mäanderförmigen und geraden Abschnitten kann dabei besonders vorteilhaft sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist die Kühlmittelleitung wendelförmig ausgebildet. Beispielsweise kann die Kühlmittelleitung in Form einer zweigängigen oder mehrgängigen Helix ausgebildet sein. Die einzelnen Helixstränge können dabei jeweils über einen Umlenkabschnitt miteinander verbunden sein. Die Helixstränge können dabei als solche sowohl gerade als auch mäanderförmig ausgestaltet sein.
Die Kühlmittelleitung kann sowohl eine im Wesentlichen runde als auch eine polygone Querschnittsfläche aufweisen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform weist die Kühlmittelleitung eine kreisförmige oder ovaloide, beispielsweise elliptische, oder halbkreisförmige oder halbovaloide, beispielsweise halbelliptische, Querschnittsfläche auf. Eine ovaloide Querschnittsfläche kann bei gleicher Höhe einen größeren Querschnitt als eine kreisförmige Querschnittsfläche aufweisen, dadurch kann eine größere Kühlmittelmenge zur Wärmeaufnahme bereitgestellt werden.
Weiterhin kann die Kühlmittelleitung eine Kühlmittelzuleitung und eine Kühlmittelableitung aufweisen. Insbesondere kann die Kühlmittelleitung einen Kühlmittelzuleitungsanschluss und einen Kühlmittelableitungsanschluss aufweisen. Vorzugsweise sind die Kühlmittelzuleitung und die Kühlmittelableitung beziehungsweise der Kühlmittelzuleitungsanschluss und der Kühlmittelableitungsanschluss benachbart zueinander ausgebildet. Bevorzugt werden die Kühlmittelzuleitung und die Kühlmittelableitung beziehungsweise der Kühlmittelzuleitungsanschluss und der Kühlmittelableitungsanschluss so gelegt, dass sie am Umfang nahe beieinander zu liegen kommen. Für andere Konfigurationen ist es allerdings ebenso möglich, die Kühlmittelzuleitung und die Kühlmittelableitung beziehungsweise der Kühlmittelzuleitungsanschluss und der Kühlmittelableitungsanschluss versetzt anzuordnen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Abschirmvorrichtung, umfassend die Verfahrensschritte:

a) Bereitstellen eines ersten Blechstreifens mit einer rillenförmigen Vertiefung zur Ausbildung der Kühlmittelleitung und eines zweiten Blechstreifens; und
b) Verbinden, insbesondere Verschweißen, des ersten Blechstreifens mit dem zweiten Blechstreifen.

So können die erfindungsgemäße Abschirmeinrichtung und damit das erfindungsgemäße Antriebssystem vorteilhafterweise besonders einfach, kostengünstig und mit einem geringen Gewicht hergestellt werden. Hinsichtlich weiterer Vorteile und Merkmale wird auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem Antriebssystem, der Abschirmeinrichtung und den Figuren verwiesen.
Der zweite Blechstreifen kann in Verfahrensschritt a) sowohl unvertieft als auch ebenfalls mit einer rillenförmigen Vertiefung zur Ausbildung der Kühlmittelleitung ausgestaltet sein.
In Verfahrensschritt a) können insbesondere der erste und der zweite Blechstreifen die gleiche Breite aufweisen. Hingegen können in Verfahrensschritt a) der erste und der zweite Blechstreifen eine unterschiedliche Länge aufweisen. Insbesondere kann der Längenunterschied zwischen den beiden Blechstreifen dabei derart gewählt sein, dass die Blechstreifen zu zwei konzentrischen, aneinander anliegenden Ringen biegbar sind.
Die Blechstreifen können beispielsweise durch ein Stanz- oder Schneidverfahren, aus einem Blech, beispielsweise einem Edelstahlblech, ausgebildet werden. Die rillenförmigen Vertiefungen können beispielsweise durch Tiefziehen, Prägen oder ein Materialabtragverfahren in das Blech eingebracht werden. Dabei ist es möglich die rillenförmigen Vertiefungen sowohl vor als auch nach dem Zerteilen in Blechstreifen einzubringen.
Im Rahmen einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin die Verfahrensschritte:

a1) Biegen des ersten Blechstreifens zu einem Ring und Verbinden, insbesondere Verschweißen, der beiden Stirnkanten des ersten Blechstreifens miteinander; und
a2) Biegen des zweiten Blechstreifens zu einem Ring und Verbinden, insbesondere Verschweißen, der beiden Stirnkanten des zweiten Blechstreifens miteinander; und
a3) Konzentrisches Anordnen der aus dem ersten und zweiten Blechstreifen ausgebildeten Ringe.

In Verfahrensschritt b) können dabei insbesondere die Seitenkanten der aus dem ersten und zweiten Blechstreifen ausgebildeten Ringe miteinander verbunden, insbesondere verschweißt, werden. Das Verbinden beziehungsweise Verschweißen kann im Rahmen der Verfahrensschritte a1), a2) und/oder b) insbesondere mittels Laserschweißen erfolgen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug welches ein erfindungsgemäßes Antriebssystem und/oder eine erfindungsgemäße beziehungsweise erfindungsgemäß hergestellte Abschirmeinrichtung umfasst.
Zeichnungen
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen und deren Beschreibung sollen zur Veranschaulichung der erfindungsgemäßen Gegenstände dienen und nicht dazu herangezogen werden die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen:
1a–c schematische Ansichten einer ersten Ausführungsform einer Abschirmeinrichtung mit einer mäanderförmigen Kühlmittelleitung mit einer kreisförmigen Querschnittsfläche;
2a–c schematische Ansichten einer zweiten Ausführungsform einer Abschirmeinrichtung mit einer mäanderförmigen Kühlmittelleitung mit einer ovaloiden Querschnittsfläche;
3a–c schematische Ansichten einer dritten Ausführungsform einer Abschirmeinrichtung mit einer mäanderförmigen Kühlmittelleitung mit einer halbovaloiden Querschnittsfläche;
4a–c schematische Ansichten einer vierten Ausführungsform einer Abschirmeinrichtung mit einer wendelförmigen Kühlmittelleitung in Form einer zweigängigen Helix und mit einer kreisförmigen Querschnittsfläche;
5a–c schematische Ansichten einer fünften Ausführungsform einer Abschirmeinrichtung mit einer Kühlmittelleitung mit alternierend ausgebildeten mäanderförmigen und geraden Abschnitten und mit einer kreisförmigen Querschnittsfläche.
Die 1a bis 1c zeigen eine erste Ausführungsform einer Abschirmeinrichtung 1 zur thermischen Abschirmung mindestens eines Bauteils eines Elektromotors, beispielsweise des Rotors, vor einem Eintrag von Wärme, beispielsweise durch eine Reibungsbremse. Die 1a bis 1c illustrieren, dass die Abschirmeinrichtung 1 im Rahmen dieser Ausführungsform einen ringförmigen Grundkörper 3, 3a, 3b und eine in den ringförmigen Grundkörper 3, 3a, 3b integrierte Kühlmittelleitung 2, 2a, 2b zur Kühlung der Abschirmeinrichtung 1 mit einem Kühlmittel umfasst. 1a veranschaulicht, dass der ringförmige Grundkörper 3, 3a, 3b im Rahmen dieser Ausführungsform ein im Wesentlichen hohlzylinderförmiger Körper mit einem in sich geschlossenen Mantel (geschlossener Ring) und mit einer kreisförmigen Grundfläche ist.
1a zeigt insbesondere, dass der ringförmige Grundkörper 3, 3a, 3b und die Kühlmittelleitung 2, 2a, 2b durch zwei ringförmige Blechstreifen 3a, 3b ausgebildet werden, welche rillenförmige Vertiefungen 2a, 2b zur Ausbildung der Kühlmittelleitung 2, 2a, 2b aufweisen und deren Seitenkanten durch eine Schweißnaht 6 miteinander verbunden sind. Weiterhin zeigt 1a, dass die rillenförmigen Vertiefungen 2a, 2b derart in den Blechstreifen 3a, 3b ausgebildet sind, dass diese beim Aneinanderanlegen und Verbinden der beiden Blechstreifen 3a, 3b jeweils einen Teil, insbesondere die Hälfte, der Kühlmittelleitung 2, 2a, 2b ausbilden.
Die 1a bis 1c illustrieren ferner, dass die Kühlmittelleitung 2, 2a, 2b mäanderförmig, umfänglich umlaufend in den ringförmigen Grundkörper 3, 3a, 3b integriert ist und eine kreisförmige Querschnittsfläche aufweist.
Zudem zeigen die 1a bis 1c, dass die Kühlmittelleitung 2, 2a, 2b eine Kühlmittelzuleitung 4 und eine Kühlmittelableitung 5, insbesondere einen Kühlmittelzuleitungsanschluss 4 und einen Kühlmittelableitungsanschluss 5, aufweist. Im Rahmen der gezeigten Ausführungsform sind die Kühlmittelzuleitung 4 und die Kühlmittelableitung 5 benachbart zueinander ausgebildet und so gelegt, dass sie am Umfang nahe beieinander zu liegen kommen.
Die in den 2a bis 2c gezeigte, zweite Ausführungsform unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch von der in den 1a bis 1c gezeigten, ersten Ausführungsform, dass die Kühlmittelleitung 2, 2a, 2b eine ovaloide Querschnittsfläche aufweist.
Die in den 3a bis 3c gezeigte, dritte Ausführungsform unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch von der in den 2a bis 2c gezeigten, zweiten Ausführungsform, dass nur einer der beiden Blechstreifen 3a eine rillenförmige Vertiefung 2a zur Ausbildung der Kühlmittelleitung 2, 2a, 2b aufweist, wobei die rillenförmige Vertiefung 2a zur Ausbildung der Kühlmittelleitung 2, 2a, 2b durch einen zweiten, unvertieften Blechstreifen 3b abgedeckt wird. Dementsprechend weist die Kühlmittelleitung 2, 2a, 2b auch nur eine halbovaloide Querschnittsfläche auf.
Die in den 4a bis 4c gezeigte, vierte Ausführungsform unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch von der in den 1a bis 1c gezeigten, ersten Ausführungsform, dass die Kühlmittelleitung 2, 2a, 2b wendelförmig ausgebildet ist und die Kühlmittelzuleitung 4 und die Kühlmittelableitung 5 versetzt zueinander angeordnet sind. Insbesondere ist die Kühlmittelleitung 2, 2a, 2b in dieser Ausführungsform in Form einer zweigängigen Helix ausgebildet, wobei die einzelnen, als solches geraden G Helixstränge H1, H2 über einen Umlenkabschnitt U miteinander verbunden sind. Durch eine derartig ausgebildete Kühlmittelleitung 5 kann vorteilhafterweise eine gleichmäßige Temperaturverteilung erzielt werden. Die 4a bis 4c veranschaulichen ebenso wie die später erläuterten 5a bis 5c, dass der Begriff „gerade” im Zusammenhang mit der Kühlmittelleitung 2, 2a, 2b nicht im strengen Sinn verstanden werden soll, sondern stattdessen bedeutet, dass der als „gerade” bezeichnete Abschnitt der Kühlmittelleitung innerhalb des Mantels des ringförmigen Grundkörpers 3, 3a, 3b keine Bögen aufweist, jedoch insgesamt eine der Krümmung des ringförmigen Grundkörpers 3, 3a, 3b entsprechende Krümmung aufweisen kann.
Die in den 5a bis 5c gezeigte, fünfte Ausführungsform unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch von der in den 1a bis 1c gezeigten, ersten Ausführungsform, dass die Kühlmittelleitung 2, 2a, 2b alternierend ausgebildete, mäanderförmige M und gerade G Abschnitte aufweist, wobei zwischen einem mäanderförmigen M und einem geraden G Abschnitt ein Umlenkabschnitt U ausgebildet ist. Zudem umläuft die Kühlmittelleitung 2, 2a, 2b den Grundkörper 3, 3a, 3b im Rahmen dieser Ausführungsform nur teilweise. Insbesondere umläuft die Kühlmittelleitung 2, 2a, 2b in einer ersten Windung in Form eines geraden Abschnitts G nur einen Großteil des Umfangs, wird dann in einem Umlenkabschnitt U umgelenkt, um in einer zweiten Windung in Form eines mäanderförmigen Abschnitts M gegenläufig zur ersten Windung erneut einen Großteil des Umfangs zu umlaufen bis sie in einem weiteren Umlenkabschnitt U in eine dritte, zur zweiten gegenläufigen Windung in Form eines geraden Abschnitts G umgelenkt wird, et cetera. Durch eine derartig ausgebildete Kühlmittelleitung 5 kann vorteilhafterweise eine über den Umfang gleichmäßige Temperaturverteilung erzielt werden.
Bezugszeichenliste

1: Abschirmeinrichtung
2: Kühlmittelleitung
2a: rillenförmige Vertiefung zur Ausbildung der Kühlmittelleitung
2b: rillenförmige Vertiefung zur Ausbildung der Kühlmittelleitung
3: ringförmiger Grundkörper
3a: erster Blechstreifen zur Ausbildung des Grundkörpers
3b: zweiter Blechstreifen zur Ausbildung des Grundkörpers
4: Kühlmittelzuleitung
5: Kühlmittelableitung
6: Schweißnaht der Seitenkanten
M: mäanderförmiger Abschnitt der Kühlmittelleitung
G: gerader Abschnitt der Kühlmittelleitung
U: Umlenkabschnitt der Kühlmittelleitung
H1: erster Helixstrang
H2: zweiter Helixstrang

Claims

Abschirmeinrichtung (1) zur thermischen Abschirmung des Rotors und/oder Stators eines Elektromotors vor einem Eintrag von Wärme für eine elektromotorische Antriebseinheit für ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug, umfassend einen Elektromotor mit einem Rotor und einem Stator und eine Reibungsbremse, wobei die Abschirmeinrichtung umfasst: einen ringförmigen Grundkörper (3, 3a, 3b) und mindestens eine Kühlmittelleitung (2, 2a, 2b) zur Kühlung der Abschirmeinrichtung (1) mit einem Kühlmittel, wobei die Kühlmittelleitung (2, 2a, 2b) in den ringförmigen Grundkörper (3, 3a, 3b) integriert ist.
Abschirmeinrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der Grundkörper (3, 3a, 3b) und die Kühlmittelleitung (2, 2a, 2b) durch mindestens zwei, miteinander verbundene, ringförmige Blechstreifen (3a, 3b) ausgebildet sind, insbesondere wobei mindestens einer der Blechstreifen (3a, 3b) eine rillenförmige Vertiefung (2a, 2b) zur Ausbildung der Kühlmittelleitung (2, 2a, 2b) aufweist.
Abschirmeinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Grundkörper (3, 3a, 3b) in Form eines geschlossenen Rings ausgebildet ist.
Abschirmeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kühlmittelleitung (2, 2a, 2b) umfänglich umlaufend in den Grundkörper (3, 3a, 3b) integriert ist, und/oder wobei die Kühlmittelleitung (2, 2a, 2b) mindestens einen mäanderförmigen Abschnitt (M) und/oder mindestens einen geraden Abschnitt (G) und/oder mindestens einen Umlenkabschnitt (U) aufweist.
Abschirmeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kühlmittelleitung (2, 2a, 2b) alternierend ausgebildete, mäanderförmige (M) und gerade (G) Abschnitte aufweist, wobei zwischen einem mäanderförmigen (M) und einem geraden (G) Abschnitt ein Umlenkabschnitt (U) ausgebildet ist, und/oder wobei die Kühlmittelleitung (2, 2a, 2b) wendelförmig ausgebildet ist, wobei die Kühlmittelleitung (2, 2a, 2b) in Form einer zweigängigen oder mehrgängigen Helix ausgebildet ist, wobei die einzelnen Helixstränge (H1, H2) über einen Umlenkabschnitt (U) miteinander verbunden sind.
Abschirmeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche Anspruch 1 bis 5, wobei die Kühlmittelleitung (2, 2a, 2b) eine Kühlmittelzuleitung (4) und eine Kühlmittelableitung (5) aufweist, wobei die Kühlmittelzuleitung (4) und die Kühlmittelableitung (5) benachbart zueinander ausgebildet sind.
Verfahren zur Herstellung einer Abschirmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend die Verfahrensschritte: a) Bereitstellen eines ersten Blechstreifens (3a) mit einer rillenförmigen Vertiefung (2a) zur Ausbildung der Kühlmittelleitung (2, 2a, 2b) und eines zweiten Blechstreifens (3b), wobei der erste (3a) und der zweite (3b) Blechstreifen die gleiche Breite und eine unterschiedliche Länge aufweisen, wobei der Längenunterschied zwischen den beiden Blechstreifen (3a, 3b) derart gewählt ist, dass die Blechstreifen (3a, 3b) zu zwei konzentrischen, aneinander anliegenden Ringen biegbar sind; und b) Verbinden, insbesondere Verschweißen, des ersten Blechstreifens (3a) mit dem zweiten Blechstreifen (3b).
Verfahren nach Anspruch 7, weiterhin umfassend die Verfahrensschritte a1) Biegen des ersten Blechstreifens (3a) zu einem Ring und Verbinden, insbesondere Verschweißen, der beiden Stirnkanten des ersten Blechstreifens (3a) miteinander; und a2) Biegen des zweiten Blechstreifens (3b) zu einem Ring und Verbinden, insbesondere Verschweißen, der beiden Stirnkanten des zweiten Blechstreifens (3b) miteinander; und a3) Konzentrisches Anordnen der aus dem ersten (3a) und zweiten (3b) Blechstreifen ausgebildeten Ringe; wobei in Verfahrensschritt b) die Seitenkanten der aus dem ersten (3a) und zweiten (3b) Blechstreifen ausgebildeten Ringe miteinander verbunden, insbesondere verschweißt, werden.
Antriebssystem für ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug umfassend einen Elektromotor mit einem Rotor und einem Stator, eine Reibungsbremse und eine Abschirmeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
Antriebssystem nach Anspruch 9, wobei die Abschirmeinrichtung (1) zwischen Reibungsbremse und dem abzuschirmenden Bauteil des Elektromotors angeordnet ist, wobei die Abschirmeinrichtung (1) von der Reibungsbremse und/oder dem abzuschirmenden Bauteil des Elektromotors beabstandet angeordnet ist.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei die Reibungsbremse eine Trommelbremse oder Scheibenbremse ist, wobei die Abschirmeinrichtung (1) zwischen der Bremstrommel beziehungsweise Bremsscheibe und dem abzuschirmenden Bauteil des Elektromotors angeordnet ist, wobei die Abschirmeinrichtung (1) von der Bremstrommel beziehungsweise Bremsscheibe und/oder dem abzuschirmenden Bauteil des Elektromotors beabstandet angeordnet ist.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das abzuschirmende Bauteil des Elektromotors der Rotor ist.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Abschirmeinrichtung (1) an einem stehenden Bauteil des Elektromotors befestigt ist.
Elektro- und/oder Hybridfahrzeug, umfassend ein Antriebssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 13.