DE102014202280A1

DE102014202280A1 - Kreiselpumpenlaufrad

Info

Publication number: DE102014202280A1
Application number: DE102014202280.0A
Authority: DE
Inventors: Olaf Richter
Original assignee: Buehler Motor GmbH
Current assignee: Buehler Motor GmbH
Priority date: 2014-02-07
Filing date: 2014-02-07
Publication date: 2015-08-13
Anticipated expiration: 2034-02-08
Also published as: DE102014202280B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrwerksregelungssystem (1) für ein Kraftfahrzeug (10), mit einem Elektromotor (2), einer Ölpumpe (3), einem Stoßdämpfer (4) und einer Kühleinrichtung (5) für den Elektromotor (2), wobei ein Permanentmagnetrotor (6) in einem Ölgefüllten Rotorraum (8) angeordnet ist, welcher von einem bewickelten Stator (9) abgedichtet ist. Aufgabe der Erfindung ist es ein Fahrwerksregelungssystem zu schaffen, bei dem der Elektromotor kompakt ausführbar ist und damit Gewicht und Bauraum eingespart wird und die auftretende Verlustwärme auch in Ausnahmesituationen und Spitzenlast ohne großen Zusatzaufwand effektiv abführen zu können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrwerksregelungssystem (1) für ein Kraftfahrzeug (10), mit einem Elektromotor (2), einer Ölpumpe (3), einem Stoßdämpfer (4) und einer Kühleinrichtung (5) für den Elektromotor (2), wobei ein Permanentmagnetrotor (6) in einem ölgefüllten Rotorraum (8) angeordnet ist, welcher von einem bewickelten Stator (9) abgedichtet ist.
Fahrwerksregelungssysteme umfassen in der Regel ein Öldämpfungssystem. Aus der DE-OS 195 31 790 A1 ist ein Öldämpfungssystem mit Energierückgewinnung bekannt. Ein Dämpfungsmedium wird durch einen als Hydromotor oder Linearantrieb ausgeführten Elektromotor geleitet, der als Antrieb für ein oder mehrere Aggregate, genutzt wird, hierdurch entsteht der Widerstand für das Dämpfermedium. Die gewonnene Energie kann unmittelbar verbraucht oder gespeichert und später wiederverwendet werden.
Die im Rahmen von elektrischen Fahrwerksregelungssystemen eingesetzten Elektromotoren können temporär sehr heiß werden. Bei konventioneller Luftkühlung ist die Kühlgeometrie, z. B. Kühlkörper auf diesen sehr selten auftretenden Fall auszulegen. Dies führt zu einer entsprechenden Baugröße und damit verbundenem Zusatzgewicht.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrwerksregelungssystem zu schaffen, bei dem der Elektromotor kompakt ausführbar ist und damit Gewicht und Bauraum eingespart wird und die auftretende Verlustwärme auch in Ausnahmesituationen und Spitzenlast ohne großen Zusatzaufwand effektiv abführen zu können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Um die Baugröße und damit das Gewicht zu verringern, ist vorgesehen, eine Fluidkühlung für die Kühlung des Elektromotors einzusetzen, welche an einen Kühlmittelkreislauf des Kraftfahrzeugs angeschlossen ist. Hierdurch kann der ohnehin vorhandene Kühlmittelkreislauf zusätzlich auch für die Kühlung des Elektromotors verwendet werden, wodurch der Zusatzaufwand gering ist.
Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen dargestellt. Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist ein Temperatursensor im Elektromotor vorgesehen, mit dessen Hilfe die Kühleinrichtung nur im Bedarfsfall an den Kühlmittelkreislauf angeschlossen wird. Hierdurch wird letztlich Energie eingespart, die dem Fahrzeug für den Vortrieb bleibt. Der Temperatursensor gibt ein Signal an eine Steuerung aus, welche über die Zuschaltung oder Abschaltung des Kühlkreislaufs entscheidet.
Zweckmäßigerweise wird von der Elektronik ein Ventil betätigt, das in einer Kühlmittelleitung zwischen dem Kühlmittelkreislauf und dem Fahrwerksregelungssystem angeordnet ist. Dieses Ventil wird abhängig von der Motortemperatur ein- oder ausgeschaltet.
Im einfachsten Fall besteht der Kühlmittelkreislauf aus einem gewöhnlichen Kühlwasserkreislauf, der von einer mechanisch oder elektrisch betriebenen Kühlwasserpumpe getrieben wird.
Der Kühlmittelkreislauf kann aber auch Teil einer Klimaanlage sein, in welcher das Kühlmittel teilweise dampfförmig zirkuliert.
Die Kühleinrichtung des Elektromotors kann gemäß einer ersten Ausführungsform als Kühlmantel ausgeführt sein. Dieser ist geometrisch einfach aufgebaut und umgibt einen Zylindermantel des Elektromotors mit einer zweiten Wandung und weist weiter zumindest einen Zu- oder Ablauf auf.
Bei einer zweiten Ausführungsform der Kühleinrichtung ist vorgesehen, Kühlkanäle durch den Elektromotor, insbesondere durch den Stator, und teilweise unmittelbar durch Zwischenräume im Wickelraum zu führen. Auf diese Weise ist eine unmittelbarere Kühlung gegeben und der Bauraum wird nicht vergrößert, wie es bei einem Kühlmantel der Fall ist.
Eine noch direktere Kühlung ergibt sich, wenn die Wicklungsdrähte selbst als Kühlkanäle dienen und dafür als Hohldrähte ausgebildet sind, welche das Kühlmedium aufnehmen. Diese Art der Kühlung eignet sich erst ab einem gewissen Mindest-Drahtdurchmesser, ab welchem der Strömungswiderstand sinnvoll nutzbar und die Herstellung wirtschaftlich darstellbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein stilisiert dargestelltes Fahrwerkssystem in einem Kühlwasserkreislauf,
2 ein stilisiert dargestelltes Fahrwerksregelungssystem in einem Klimakreislauf und
3 eine Prinzipdarstellung eines Stoßdämpfers und einer Ölpumpe.
1 zeigt in einer ersten Ausführungsform der Erfindung ein stilisiert dargestelltes Fahrwerksregelungssystem 1 in einem Kraftfahrzeug 10, mit Fahrzeugrädern 18, einem Kühlwasserkreislauf 25, bestehend aus einem Kühlerlüfter, einem Kühlerwärmetauscher 20, einer Kühlwasserpumpe 26, einem Innenraumwärmetauscher 27. Der Kühlwasserkreislauf 25 umfasst auch einen hier nicht dargestellten Kühlkreislauf für einen Verbrennungsmotor. In einem Parallelzweig 24 ist ein Elektromotor 2 angeordnet, der mit einem Stoßdämpfer 4 zusammenwirkt. Der Parallelzweig enthält ein Ventil 15, das von einer Elektronik ansteuerbar ist (hier nicht dargestellt). Der Parallelzweig ist mit einem Stator des Elektromotors 2 verbunden. Ein Teil des Kühlwassers aus dem Kühlwasserkreislauf wird hierdurch temporär abgezweigt und zur Kühlung einer Wicklung eingesetzt.
2 zeigt in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ein stilisiert dargestelltes Fahrwerksregelungssystem 1 in einem Kraftfahrzeug 10, mit Fahrzeugrädern 18, einer Klimaanlage 7 und einem Stoßdämpfer 4. Ein Kühlmittelkreislauf 25 der Klimaanlage 7 besteht aus einem Kühlerlüfter 19, einem Kühlerwärmetauscher 20, einem Verdichter 21, einem Kondensator 22 und einem Expansionsventil 23. Aus dem Kühlerwärmetauscher 20 wird Kältemitteldampf bei niedrigem Druck und tiefer Temperatur von dem Verdichter 21 angesaugt und auf einen höheren Druck gebracht. Dabei erfolgt eine Erwärmung des Kältemittels. Im Kondensator 22 erfolgt die Verflüssigung bei hohem Druck unter Wärmeabgabe an die Umgebung. Das verflüssigte Kältemittel gelangt dann an das Expansionsventil 23 in dem es durch eine Drosselstelle hindurchtritt. Die Drosselung führt zu einer Druck- und Temperaturabnahme bei teilweiser Verdampfung des flüssigen Kältemittels. Das Kältemittel gelangt dann zurück in den Kühlerwärmetauscher 20. In einem Parallelzweig 24 ist ein Elektromotor 2 angeordnet, der mit einem Stoßdämpfer 4 zusammenwirkt. Der Parallelzweig enthält ein Ventil 15, das von einer Elektronik ansteuerbar ist (hier nicht dargestellt). Der Parallelzweig ist mit einem Stator des Elektromotors 2 verbunden. Ein Teil des Kältemittels aus dem Klimakreislauf wird hierdurch temporär abgezweigt und zur Kühlung einer Wicklung eingesetzt.
3 zeigt eine Prinzipdarstellung des Stoßdämpfers 4 und der Ölpumpe 3. Die Ölpumpe 3 ist als Zahnradpumpe ausgeführt und wird von einem Elektromotor 2 angetrieben, der hier als bürstenlosen Gleichstrommotor ausgebildet ist. Die Ölpumpe 3 ist mit dem Stoßdämpfer 4 hydraulisch verbunden. Der Stator 9 des Elektromotors 2 weist eine Kühleinrichtung 5 auf, hier in Form eines Kühlmantels 11, welche an dem Parallelzweig 24 angeschlossen ist, in welchem das Ventil 15 die Zufuhr des Kühlmittels schaltet. Das Ventil 15 wird von einer Steuerung 16 betätigt, zu der auch ein im Elektromotor 2 angeordneter Temperatursensor 17 gehört. Der Stoßdämpfer 4 besteht aus einem Dämpferzylinder 29, einem Dämpferkolben 30, einer Dämpferfeder 31 und Drosselöffnungen 28. Durch den Hub des Dämpferkolbens 30 im Fahrbetrieb wird Öl aus dem ölgefüllten Dämpferzylinder 29 mit wechselnder Strömungsrichtung über einen Ölkreislauf 32 durch die Ölpumpe 3 bewegt. Diese Bewegung treibt die Ölpumpe 3 und über eine Welle 33 den Permanentmagnetrotor 6 des Elektromotors 2 an.
Bezugszeichenliste

1: Fahrwerksregelungssystem
2: Elektromotor
3: Ölpumpe
4: Stoßdämpfer
5: Kühleinrichtung
6: Permanentmagnetrotor
7: Klimaanlage
8: Rotorraum
9: Stator
10: Kraftfahrzeug
11: Kühlmantel
12: Kühlkanal
13: Wicklung
14: Hohldraht
15: Ventil
16: Steuerung
17: Temperatursensor
18: Fahrzeugrad
19: Kühlerlüfter
20: Kühlerwärmetauscher
21: Verdichter
22: Kondensator
23: Expansionsventil
24: Parallelzweig
25: Kühlwasserkreislauf
26: Kühlwasserpumpe
27: Innenraumwärmetauscher
28: Drosselöffnung
29: Dämpferzylinder
30: Dämpferkolben
31: Dämpferfeder
32: Ölkreislauf
33: Welle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19531790 A1 [0002]

Claims

Fahrwerksregelungssystem (1) für ein Kraftfahrzeug (10), mit einem Elektromotor (2), einer Ölpumpe (3), einem Stoßdämpfer (4) und einer Kühleinrichtung (5) für den Elektromotor (2), wobei ein Permanentmagnetrotor (6) in einem Ölgefüllten Rotorraum (8) angeordnet ist, welcher von einem bewickelten Stator (9) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (5) für den Elektromotor (2) aus einer Fluidkühlung besteht, welche an einen Kühlmittelkreislauf des Kraftfahrzeugs (10) angeschlossen ist.
Fahrwerksregelungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatursensor im Motor angeordnet ist, welcher ein Motortemperatursignal an eine Steuerung ausgibt.
Fahrwerksregelungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventil in einer Kühlmittelleitung zwischen dem Kühlmittelkreislauf und dem Fahrwerksregelungssystem angeordnet ist, das abhängig von der Motortemperatur ein- oder ausschaltbar ist.
Fahrwerksregelungssystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkreislauf Teil eines Kühlwasserkreislaufs ist.
Fahrwerksregelungssystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkreislauf Teil einer Klimaanlage (7) ist.
Fahrwerksregelungssystem nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator einen Kühlmantel aufweist.
Fahrwerksregelungssystem nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator Kühlkanäle aufweist.
Fahrwerksregelungssystem nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung aus einem kühlmitteldurchströmten Hohldraht besteht oder einen kühlmitteldurchströmten Hohldraht umfasst.