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Die Erfindung betrifft einen Kraftwagen mit wenigstens einem Aggregat gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Der
DE 299 24 452 A1 ist ein Aggregat für einen Kraftwagen als bekannt zu entnehmen. Der Kraftwagen ist mittels des Aggregats antreibbar. Dabei umfasst das Aggregat einen Motor mit einem ersten Gehäuseelement in Form eines Motorgehäuses sowie ein Getriebe mit einem zweiten Gehäuseelement in Form eines Getriebegehäuses. Die Gehäuseelemente weisen jeweils wenigstens einen Aufnahmeraum auf, in welchem jeweils wenigstens ein Bauelement des Aggregats relativ zum Gehäuseelement bewegbar aufgenommen ist. Der jeweilige Aufnahmeraum ist dabei durch wenigstens eine Wandung des entsprechenden Gehäuseelements zumindest teilweise begrenzt. In der Wandung des Getriebegehäuses sind dabei Leitungselemente in Form von Kühlkanälen zur Führung eines vorzugsweise flüssigen Kühlmittels angeordnet. Die Kühlkanäle im Getriebegehäuse sind mit Kühlkanälen im Motorgehäuse verbunden.
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Die
EP 1 416 614 A1 offenbart einen Anschlussadapter für einen Elektromotor mit einem Trägerbauteil aus elektrisch isolierendem Werkstoff, welches den Elektromotor zumindest teilweise radial umfasst und den Elektromotor form- und/oder kraftschlüssig lagefixiert aufnimmt. Es ist mindestens eine im oder am Trägerbauteil befestigte elektrische Anschlussleitung mit lagefixierten Kontaktstellen vorgesehen, zum Kontaktieren des Elektromotors einerseits und zum Kontaktieren externer elektrischer Anschlüsse andererseits.
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Aus der
DE 10 2005 032 204 A1 geht eine Elektromaschine für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs mit einem Statorblechpaket und einer Einrichtung zur Kühlung der Elektromaschine hervor. Dabei ist vorgesehen, dass die Elektromaschine an das Getriebegehäuse anbindbar ist, wobei die Kühlung der Elektromaschine durch das Getriebegehäuse und/oder das Getriebeöl erfolgt.
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Der
DE 10 2008 002 729 A1 ist eine Haltevorrichtung als bekannt zu entnehmen, welche zumindest mittels einer Klemmbefestigung an einem Elektromotor gehalten wird. Die Haltevorrichtung weist eine Befestigungsvorrichtung zur mechanischen Befestigung mindestens eines Anschlusskabels auf, wobei das Anschlusskabel in einer Position gehalten wird, in welcher ein elektrischer Stromfluss zu mindestens einem Anschlusskontakt des Elektromotors ermöglicht wird und der Anschlusskontakt für einen nachfolgenden Bearbeitungsschritt zugänglich bleibt. Dabei ist vorgesehen, dass die Haltevorrichtung aus einem Kunststoff besteht.
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Die
EP 2 051 352 A1 offenbart eine elektrische Linear-Antriebsvorrichtung, mit einem Außengehäuse, in das ein Antriebsteil einer als elektrodynamischer Lineardirektantrieb ausgebildeten Antriebseinheit nach Art einer Patrone derart axial eingesetzt ist, dass eine Antriebsstange der Antriebseinheit an der Vorderseite des Außengehäuses herausragt.
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Schließlich offenbart die
DE 38 23 404 A1 eine Durchführung für elektrische Kabel zwischen lösbar zusammensetzbaren Gehäusen zur Aufnahme eines Elektromotors und insbesondere eines Getriebes mit zwischen einander zugewandten Stirnflächen der Gehäuse verlaufender Dichtung aus zusammendrückbarem elastischen Material. Dabei ist vorgesehen, dass die Kabel im Bereich der Stirnflächen vollständig innerhalb der beidseitig von den umlaufenden Stirnflächen druckbeaufschlagten Dichtung verlaufen.
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Die
US 5 771 850 A offenbart eine Zylinderkopfhaube für eine Verbrennungskraftmaschine, wobei die Zylinderkopfhaube zumindest eine Wandung aufweist, durch welche ein Aufnahmeraum zumindest teilweise begrenzt ist. In der Wandung ist wenigstens ein von flüssigem Kraftstoff durchströmbares Leitungselement vorgesehen. Darüber hinaus ist in der Wandung wenigstens ein Übertragungselement zum Übertragen von elektrischem Strom vorgesehen.
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Die
WO 2013/114 043 A2 offenbart einen Elektromotor zum Antreiben eines Kraftwagens. Der Elektromotor weist ein Gehäuse mit einem Aufnahmeraum auf. Das Gehäuse weist eine Wandung auf, durch welche der Aufnahmeraum zumindest teilweise begrenzt ist. In der Wandung verlaufen ein Kühlkanal und elektrische Leiter.
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Darüber hinaus ist der
DE 101 01 091 A1 ein hydraulisches Kraftfahrzeug-Getriebesteuergerät als bekannt zu entnehmen, mit einer aus Kunststoff bestehenden Hydraulik-Verteilerplatte, in welcher sich Kanäle für die Verteilung von Hydraulikflüssigkeit erstrecken, und in welcher elektrische Leiter des Getriebesteuergeräts eingebettet, insbesondere vollständig umhüllt sind und/oder an deren Oberfläche elektrische Leiter des Getriebesteuergeräts anmetallisiert sind.
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Es hat sich gezeigt, dass es bei einem modernen Kraftwagen aufgrund der Vielzahl von unterschiedlichen Komponenten und Aggregaten zu Bauraumproblemen bei der Unterbringung der Komponenten kommen kann. Um die Komponenten und Aggregate am Kraftwagen anordnen zu können und die äußeren Abmessungen des Kraftwagens dennoch relativ gering zu halten, ist ein sehr hoher Aufwand erforderlich.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kraftwagen der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem eine besonders bauraumgünstige Anordnung von Bauelementen des Kraftwagens realisierbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Ein solcher Kraftwagen umfasst wenigstens ein Aggregat zum Antreiben des Kraftwagens. Das Aggregat weist zumindest ein Gehäuseelement mit wenigstens einem Aufnahmeraum auf. In dem Aufnahmeraum ist wenigstens ein Bauelement des Aggregats relativ zum Gehäuseelement bewegbar aufgenommen. Der Aufnahmeraum ist dabei durch wenigstens eine Wandung des Gehäuseelements zumindest teilweise begrenzt, wobei in der Wandung wenigstens ein von einem Medium durchströmbares Leitungselement vorgesehen ist.
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Um eine besonders bauraumgünstige Anordnung von Bauelementen, d.h. Komponenten, Aggregaten und/oder dergleichen des Kraftwagens zu realisieren, ist es vorgesehen, dass in zumindest einer den Aufnahmeraum wenigstens teilweise begrenzenden Wandung des Gehäuseelements wenigstens ein Übertragungselement zum Übertragen von elektrischem Strom von einer Stromquelle zu einem elektrischen Verbraucher des Kraftwagens vorgesehen ist. Bei der Wandung, in welcher das Leitungselement vorgesehen ist, kann es sich um die gleiche Wandung handeln, in der auch das Leitungselement vorgesehen ist. Alternativ dazu kann es sich um unterschiedliche Wandungen des Gehäuseelements handeln.
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Durch diese Integration sowohl des Leitungselements als auch des Übertragungselements in das Gehäuseelement ist eine bauraumneutrale Anordnung von Bauelementen in Form des Übertragungselements und des Leitungselements geschaffen, da die Anordnung des Übertragungselements und des Leitungselements am Kraftwagen keinen zusätzlichen Bauraum beansprucht, wie es beispielsweise bei einer Anordnung des Übertragungselements und des Leitungselements außerhalb des Gehäuseelements der Fall wäre.
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Darüber hinaus kann durch die Integration des Leitungselements und des Übertragungselements in die entsprechende Wandung ein sehr hoher Schutz des Leitungselements und des Übertragungselements realisiert werden, da das Gehäuseelement des Aggregats sehr stabil ausgebildet ist. Hierdurch kann beispielsweise eine Beschädigung, insbesondere ein Reißen des Leitungselements und des Übertragungselements im Fall einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung vermieden werden. Darüber hinaus kommt dem Schutz des Leitungselements und des Übertragungselements zugute, dass das Gehäuseelement üblicherweise in Bereichen des beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagens angeordnet ist, in denen es nicht oder zu einer nur sehr geringen unfallbedingten Kraftbeaufschlagung und/oder Verlagerung des Gehäuseelements kommt.
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Das Gehäuseelement bietet somit einen sogenannten Schlagschatten, der das Leitungselement und das Übertragungselement vor Beschädigungen bei einem Unfall schützen kann. Durch die Realisierung dieses Schutzes können separate und zusätzliche Schutzmaßnahmen (wie beispielsweise Stahlrohre, Schnittschutzmatten etc.) vermieden werden, so dass das Übertragungselement und das Leitungselement auf bauraum-, kosten- und gewichtsgünstige Weise geschützt werden können.
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Erfindungungsgemäß umfasst das Aggregat ein Getriebe, welches das Gehäuseelement als ein Getriebegehäuse aufweist. Auch ein solches Gehäuseelement eines Getriebes ist besonders stabil, was dem Schutz des Übertragungselements und des Leitungselements zugute kommt. Ferner kommt es bei einem Unfall des Personenkraftwagens üblicherweise zu besonders vorteilhaften unfallbedingten Verlagerungen des jeweiligen Gehäuseelements des Getriebes, so dass eine auf das Leitungselement und das Übertragungselement wirkende, unfallbedingte Belastung gering gehalten werden kann.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Medium ein Kühlmedium, insbesondere eine Kühlflüssigkeit oder ein Kraftstoff, insbesondere ein flüssiger Kraftstoff, zum Antreiben des Kraftwagens. Der vorteilhafte Schutz des Leitungselements ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Leitungselement von dem Kraftstoff bzw. dem Kühlmedium und insbesondere der Kühlflüssigkeit durchströmt wird. Im Falle eines Unfalls kann dann nämlich ein Austreten des Kühlmediums bzw. des Kraftstoffs an die Umgebung vermieden werden.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Leitungselement einstückig mit der korrespondierenden Wandung ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist das Leitungselement durch einen Werkstoff gebildet, aus welchem die Wandung hergestellt ist. Dabei weist das Leitungselement beispielsweise wenigstens einen von dem Medium durchströmbaren Kanal auf, welcher durch den Werkstoff der Wandung insbesondere direkt begrenzt ist. Das Medium kommt beim Durchströmen des Kanals somit in Kontakt mit dem Werkstoff. Hierdurch ist eine gewichts- und kostengünstige Darstellung des Leitungselements realisierbar, da zum Begrenzen des Kanals keine von der Wandung separat hergestellte Leitung oder dergleichen vorgesehen ist.
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Zur Realisierung dieser einstückigen Ausgestaltung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Kanal in die Wandung im Rahmen eines Gießverfahrens zum Herstellen der Wandung bzw. des Gehäuseelements eingebracht ist. Hierbei wird der Kanal beispielsweise durch wenigstens einen Gießkern ausgebildet. Ebenso kann vorgesehen sein, dass der Kanal zeitlich nach der eigentlichen Herstellung der Wandung in diese durch Bearbeiten, insbesondere durch mechanisches Bearbeiten, der Wandung eingebracht, beispielsweise gebohrt und/oder gefräst wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung mündet das Leitungselement an die Umgebung des korrespondierenden Gehäuseelements über ein Anschlusselement, über welches das Leitungselement fluidisch mit einem weiteren Leitungselement des Kraftwagens verbindbar ist. Dadurch kann das Leitungselement auf einfache Weise mit dem weiteren Leitungselement fluidisch verbunden und so beispielsweise mit einem Kühlkreislauf oder mit einer Kraftstoffleitung verbunden werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Übertragungselement an die Umgebung des korrespondierenden Gehäuseelements über ein Anschlusselement mündet, über welches das Übertragungselement elektrisch mit einem Stromkreis des Kraftwagens verbindbar ist. Dadurch kann das Übertragungselement auf einfache und kostengünstige Weise mit einer weiteren elektrischen Leitung verbunden werden, so dass elektrischer Strom zwischen dem Übertragungselement und der elektrischen Leitung übertragen werden kann.
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Zur Realisierung einer bauraumgünstigen Führung des Übertragungselements und/oder des Leitungselements an entsprechende Stellen des Kraftwagens auch über eine relativ große Strecke ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Wandung wenigstens zwei schräg oder senkrecht zueinander verlaufende Längenbereiche aufweist, in welchen sich das Leitungselement und/oder das Übertragungselement erstrecken.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. 1 dient zur Erläuterung des Hintergrunds der Erfindung.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine schematische Perspektivansicht eines aus dem Stand der Technik bekannten Getriebes eines Aggregats zum Antreiben eines Kraftwagens, wobei das Getriebe ein Gehäuseelement in Form eines Getriebegehäuses umfasst, an dem außerhalb des Getriebegehäuses Leitungselemente zum Führen eines Mediums sowie Übertragungselemente zum Übertragen von elektrischem Strom angeordnet sind; und
- 2 ausschnittsweise eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform des Getriebes, wobei in einer Wandung des Getriebegehäuses ein Leitungselement zum Führen eines Mediums sowie ein Übertragungselement zum Übertragen von elektrischem Strom vorgesehen sind.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Getriebe 10 eines Aggregats für einen Personenkraftwagen. Das Aggregat dient zum Antreiben des Personenkraftwagens und umfasst einen in 1 nicht dargestellten Motor in Form einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, welche mit dem Getriebe 10 gekoppelt ist. Infolge dieser Kopplung sind vom Motor bereitgestellte Drehmomente in das Getriebe einleitbar und vom Getriebe umwandelbar.
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Das Getriebe 10 umfasst ein Gehäuseelement in Form eines Getriebegehäuses 12. Dabei weist das Getriebegehäuse 12 einen Aufnahmeraum 14 auf. Im Aufnahmeraum 14 sind Bauelemente des Getriebes 10 relativ zum Getriebegehäuse 12 bewegbar aufgenommen. Bei diesen Bauelementen handelt es sich beispielsweise um Zahnräder, welche um eine jeweilige Drehachse relativ zu dem Getriebegehäuse 12 drehbar im Aufnahmeraum 14 aufgenommen sind. Bei den Bauelementen kann es sich auch um Schaltelemente zum Schalten von Gängen des Getriebes 10 oder um Kupplungen handeln.
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Der Aufnahmeraum 14 ist dabei von Wandungen 16a-d jeweils zumindest bereichsweise begrenzt, wobei die Wandungen 16a-d beispielsweise einstückig miteinander ausgebildet sind. Das Getriebegehäuse 12 wird beispielsweise im Rahmen eines Gießverfahrens durch Gießen hergestellt, wobei die Wandungen 16a-d einstückig miteinander aus einem Gießwerkstoff hergestellt werden.
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Außerhalb des Getriebegehäuses 12 sind an diesem Leitungselemente 18a-c zum Führen eines flüssigen Mediums sowie Übertragungselemente in Form von elektrischen Leitungen 20a und 20b angeordnet. Die elektrischen Leitungen 20a und 20b dienen dazu, elektrischen Strom von einer Batterie des Personenkraftwagens zu einem elektrischen Verbraucher beispielsweise in Form des Getriebes 10 zu übertragen.
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Bei den elektrischen Leitungen 20a und 20b kann es sich um sogenannte Hochvolt-Leitungen (HV-Leitungen) handeln, da es sich bei der Batterie beispielsweise um eine sogenannte Hochvolt-Batterie (HV-Batterie) handelt. Die Hochvolt-Batterie stellt dabei wesentlich höhere elektrische Spannungen und/oder elektrische Ströme bereit als beispielsweise Batterien zum Versorgen elektrischer Nebenaggregate und/oder eines elektrischen Anlassers zum Starten der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine. Über die Hochvolt-Leitungen ist die Hochvolt-Batterie beispielsweise mit einem im Getriebegehäuse 12 aufgenommenen Elektromotor elektrisch verbunden, wobei der Elektromotor von der Batterie mit elektrischem Strom versorgbar ist. Der Elektromotor dient beispielsweise dazu, eine Abtriebswelle des Getriebes 10 anzutreiben, so dass über die Abtriebswelle Räder des Personenkraftwagens und somit der Personenkraftwagen selbst antreibbar ist.
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Bei dem die Leitungselemente 18a-c durchströmenden, flüssigen Medium handelt es sich beispielsweise um eine Kühlflüssigkeit zum Kühlen des Getriebes 10 und/oder des Elektromotors.
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Um das Getriebe 10 und/oder den Elektromotor mit der Kühlflüssigkeit zu versorgen, sind die Leitungselemente 18a-c an einer Anschlussbox 22 angeschlossen und dadurch beispielsweise mit wenigstens einem Kühlkanal des Getriebes 10 und/oder des Elektromotors fluidisch verbunden. Auch die elektrischen Leitungen 20a und 20b sind an der Anschlussbox 22 angeschlossen, um dadurch das Getriebe 10 und/oder den Elektromotor mit elektrischem Strom zu versorgen.
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Wie aus 1 erkennbar ist, benötigen die Leitungselemente 18a-c und die elektrischen Leitungen 20a und 20b aufgrund ihrer Anordnung außerhalb des Getriebegehäuses 12 Bauraum für ihre Unterbringung am Personenkraftwagen, so dass Bauraumkonflikte mit anderweitigen, in der Nähe des Getriebes 10 angeordneten Bauelementen des Personenkraftwagens entstehen können.
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Anhand von 2 ist nun eine Möglichkeit veranschaulicht, derartige Bauraumkonflikte vermeiden zu können.
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2 zeigt eine Ausführungsform des Getriebes 10 mit dem Getriebegehäuse 12, wobei nun in der Wandung 16a ein Leitungselement 18a zum Führen der Kühlflüssigkeit sowie ein Übertragungselement in Form einer elektrischen Leitung 20a zum Übertragen von elektrischem Strom von der Batterie an den elektrischen Verbraucher vorgesehen sind. Mit anderen Worten sind das Leitungselement 18a und die elektrische Leitung 20a in die Wandung 16a integriert und in ihrer jeweiligen Umfangsrichtung vollständig umlaufend von der Wandung 16a, d.h. von dem Gießwerkstoff, aus welchem die Wandung 16 gebildet ist, umgeben. Infolge dieser Integration benötigen das Leitungselement 18a und die elektrische Leitung 20a keinen zusätzlichen Bauraum außerhalb des Getriebegehäuses 12, wie es gemäß 1 der Fall ist. Durch die Wandung 16a ist vorliegend eine Getriebeglocke 17 des Getriebegehäuses 12 zumindest teilweise gebildet, in die das Leitungselement 18a an die elektrische Leitung 20a integriert sind.
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Darüber hinaus werden das Leitungselement 18a und die elektrische Leitung 20a durch das stabile Getriebegehäuse 12 bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Personenkraftwagens geschützt. Dadurch ist die Gefahr, dass es zu einer Beschädigung des Leitungselements 18a und des Übertragungselements 20a bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung kommt, besonders gering.
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In 2 ist durch einen Richtungspfeil eine unfallbedingte Rückverlagerung des Getriebes 10 veranschaulicht, zu der es beispielsweise bei einem Frontalaufprall des Personenkraftwagens auf eine Barriere kommt. In 2 sind auch eine Stirnwand 23 sowie ein Mitteltunnel 24 der Karosserie des Personenkraftwagens erkennbar, durch welche das Getriebe 10 bei seiner unfallbedingten Rückverlagerung geführt wird. Infolge dieser Führung können die unfallbedingten, auf das Getriebe 10 und somit auf das Leitungselement 18a und die elektrische Leitung 20a wirkenden Belastungen gering gehalten werden, so dass dadurch das Leitungselement 18a und die elektrische Leitung 20a weiter geschützt werden können. Zusätzliche Schutzmaßnahmen, um das Leitungselement 18a und die elektrische Leitung 20a zu schützen, können somit vermieden werden. Dies führt zu einem besonders geringen Gewicht, zu einer geringen Teileanzahl und zu geringen Kosten des Personenkraftwagens.
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Wie anhand von 2 ferner erkennbar ist, treten das Leitungselement 18a und die elektrische Leitung 20a über korrespondierende Öffnungen kurz vor der Anschlussbox 22 an die Umgebung des Getriebegehäuses 12 heraus, um dadurch mit der Anschlussbox 22 verbunden werden zu können.
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Um das Leitungselement 18a und die elektrische Leitung 20a in die Wandung 16a zu integrieren, werden in der Wandung 16a beispielsweise jeweilige Kanäle vorgesehen, in denen das Leitungselement 18a und/oder die elektrische Leitung 20a verlegt werden. Diese Kanäle werden beispielsweise im Rahmen des Gießens mittels wenigstens eines Gießkerns hergestellt, wobei der wenigstens eine Gießkern zumindest teilweise mit dem Gießwerkstoff umgossen wird. Alternativ dazu können die Kanäle auch durch mechanisches Bearbeiten der Wandung 16a nach ihrer eigentlichen Herstellung in die Wandung 16a eingebracht werden.
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Der anhand des Leitungselements 18a geschilderte Schutz und die bauraumgünstige Anordnung dieses kann ohne weiteres auch auf andere Leitungselemente zum Führen von Medien und insbesondere Flüssigkeiten übertragen werden. Dabei kann es sich bei dem Leitungselement 18a auch um eine Kraftstoffleitung zum Führen eines insbesondere flüssigen Kraftstoffs der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine handeln.
