DE102014202280B4 - Fahrwerksregelungssystem - Google Patents
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Abstract
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.
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 Öldampfungssystem. Aus der
DE 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. - Aus der
DE 103 53 025 A1 ist ein gattungsbildendes Fahrwerksregelungssystem für ein Kraftfahrzeug, mit einem Elektromotor, einer Ölpumpe, einem Stoßdämpfer und einer Kühleinrichtung für den Elektromotor, wobei ein Permanentmagnetrotor in einem ölgefüllten Rotorraum angeordnet ist, welcher von einem bewickelten Stator abgedichtet ist, bekannt. - 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 Fahrwerksregelungssystem1 in einem Kraftfahrzeug10 , mit Fahrzeugrädern18 , einem Kühlwasserkreislauf25 , bestehend aus einem Kühlerlüfter, einem Kühlerwärmetauscher20 , einer Kühlwasserpumpe26 , einem Innenraumwärmetauscher27 . Der Kühlwasserkreislauf25 umfasst auch einen hier nicht dargestellten Kühlkreislauf für einen Verbrennungsmotor. In einem Parallelzweig24 ist ein Elektromotor2 angeordnet, der mit einem Stoßdämpfer4 zusammenwirkt. Der Parallelzweig enthält ein Ventil15 , das von einer Elektronik ansteuerbar ist (hier nicht dargestellt). Der Parallelzweig ist mit einem Stator des Elektromotors2 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 Fahrwerksregelungssystem1 in einem Kraftfahrzeug10 , mit Fahrzeugrädern18 , einer Klimaanlage7 und einem Stoßdämpfer4 . Ein Kühlmittelkreislauf25 der Klimaanlage7 besteht aus einem Kühlerlüfter19 , einem Kühlerwärmetauscher20 , einem Verdichter21 , einem Kondensator22 und einem Expansionsventil23 . Aus dem Kühlerwärmetauscher20 wird Kältemitteldampf bei niedrigem Druck und tiefer Temperatur von dem Verdichter21 angesaugt und auf einen höheren Druck gebracht. Dabei erfolgt eine Erwärmung des Kältemittels. Im Kondensator22 erfolgt die Verflüssigung bei hohem Druck unter Wärmeabgabe an die Umgebung. Das verflüssigte Kältemittel gelangt dann an das Expansionsventil23 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 Kühlerwärmetauscher20 . In einem Parallelzweig24 ist ein Elektromotor2 angeordnet, der mit einem Stoßdämpfer4 zusammenwirkt. Der Parallelzweig enthält ein Ventil15 , das von einer Elektronik ansteuerbar ist (hier nicht dargestellt). Der Parallelzweig ist mit einem Stator des Elektromotors2 verbunden. Ein Teil des Kältemittels aus dem Klimakreislauf wird hierdurch temporär abgezweigt und zur Kühlung einer Wicklung eingesetzt. -
3 zeigt eine Prinzipdarstellung des Stoßdämpfers4 und der Ölpumpe3 . Die Ölpumpe3 ist als Zahnradpumpe ausgeführt und wird von einem Elektromotor2 angetrieben, der hier als bürstenlosen Gleichstrommotor ausgebildet ist. Die Ölpumpe3 ist mit dem Stoßdämpfer4 hydraulisch verbunden. Der Stator9 des Elektromotors2 weist eine Kühleinrichtung5 auf, hier in Form eines Kühlmantels11 , welche an dem Parallelzweig24 angeschlossen ist, in welchem das Ventil15 die Zufuhr des Kühlmittels schaltet. Das Ventil15 wird von einer Steuerung16 betätigt, zu der auch ein im Elektromotor2 angeordneter Temperatursensor17 gehört. Der Stoßdämpfer4 besteht aus einem Dämpferzylinder29 , einem Dämpferkolben30 , einer Dämpferfeder31 und Drosselöffnungen28 . Durch den Hub des Dämpferkolbens30 im Fahrbetrieb wird Öl aus dem ölgefüllten Dämpferzylinder29 mit wechselnder Strömungsrichtung über einen Ölkreislauf32 durch die Ölpumpe3 bewegt. Diese Bewegung treibt die Ölpumpe3 und über eine Welle33 den Permanentmagnetrotor6 des Elektromotors2 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
Claims (8)
- 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 (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatursensor (17 ) im Elektromotor (2 ) angeordnet ist, welcher ein Motortemperatursignal an eine Steuerung (16 ) ausgibt. - Fahrwerksregelungssystem (
1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventil (15 ) in einer Kühlmittelleitung zwischen dem Kühlmittelkreislauf und dem Fahrwerksregelungssystem (1 ) angeordnet ist, das abhängig von der Motortemperatur ein- oder ausschaltbar ist. - Fahrwerksregelungssystem (
1 ) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkreislauf Teil eines Kühlwasserkreislaufs (25 ) ist. - Fahrwerksregelungssystem (
1 ) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkreislauf Teil einer Klimaanlage (7 ) ist. - Fahrwerksregelungssystem (
1 ) nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (9 ) einen Kühlmantel (11 ) aufweist. - Fahrwerksregelungssystem (
1 ) nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (9 ) Kühlkanäle (12 ) aufweist. - Fahrwerksregelungssystem (
1 ) nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung (13 ) aus einem kühlmitteldurchströmten Hohldraht (14 ) besteht oder einen kühlmitteldurchströmten Hohldraht (14 ) umfasst.
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