DE102014209056A1 - Hybridantriebsanordnung eines Kraftfahrzeuges - Google Patents
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- F16H57/04—Features relating to lubrication or cooling or heating
- F16H57/042—Guidance of lubricant
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Hybridantriebsanordnung eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein Hauptgetriebe mit einer Getriebeeingangswelle und einem Getriebegehäuse, eine als Motor und Generator betreibbare, einen Stator (25a) und einen Rotor (25b) aufweisende elektrische Maschine (25), welche eingangsseitig zum Hauptgetriebe angeordnet ist, und ein Planetengetriebe, welches zwischen dem Rotor (25b) und der Getriebeeingangswelle angeordnet ist, wobei die Getriebeeingangswelle eine zentrale Ölbohrung und Querbohrungen für die Ölversorgung des Planetengetriebe und der elektrischen Maschine (25) aufweist, wobei das Planetengetriebe und die elektrische Maschine (25) in einem Hybridgehäuse (20) angeordnet sind und wobei das Hybridgehäuse (20) über ein Ölrücklaufrohr (42) mit dem Getriebegehäuse des Hauptgetriebes verbunden ist. Es wird vorgeschlagen, dass der dem Ölrücklaufrohr (42) zugeführte Ölstrom über eine Trennwand (54) in Wärme übertragender Verbindung mit dem Kühlmittel steht, welches einen radial außerhalb des Stators (25a) angeordneten Kühlkanal (50) durchströmt.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Hybridantriebsanordnung eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein Hauptgetriebe mit einer Getriebeeingangswelle und einem Getriebegehäuse, eine als Motor und Generator betreibbare, einen Stator und einen Rotor aufweisende elektrische Maschine, welche eingangsseitig zum Hauptgetriebe angeordnet ist, und ein Planetengetriebe, welches zwischen dem Rotor und der Getriebeeingangswelle angeordnet ist, wobei die Getriebeeingangswelle eine zentrale Ölbohrung und Querbohrungen für die Ölversorgung des Planetengetriebes und der elektrischen Maschine aufweist, wobei das Planetengetriebe und die elektrische Maschine in einem Hybridgehäuse angeordnet sind und wobei das Hybridgehäuse über ein Ölrücklaufrohr mit dem Getriebegehäuse des Hauptgetriebes verbunden ist.
- In der älteren Anmeldung der Anmelderin mit dem Aktenzeichen 10 2013 211 225.4 ist eine derartige Hybridantriebsanordnung offenbart, welche eine mit relativ hoher Drehzahl drehende elektrische Maschine aufweist, deren Drehzahl über eine Übersetzungsstufe, ausgebildet als Planetengetriebe, auf eine relativ niedrige Drehzahl der Getriebeeingangswelle untersetzt wird. Ein Problem bei einem derartigen Hybridmodul ist die Kühlung der elektrischen Maschine einerseits und des Planetengetriebes andererseits. Bei der Anordnung nach der älteren Anmeldung erfolgt die Kühlung im Wesentlichen durch einen Ölstrom, welcher dem Ölkreislauf des Hauptgetriebes entnommen und wieder zugeführt wird und somit einen Nebenölkreislauf bildet. In
4 und5 der älteren Anmeldung ist dieser Nebenölkreislauf, welcher das Hybridmodul schmiert und kühlt, dargestellt. Dabei erfolgt die Ölzuführung über die Getriebeeingangswelle zentral und in axialer Richtung, sodass der Ölstrom über die rotierenden Teile von innen nach außen gelangt und über ein Ölrücklaufrohr, welches das Hybridgehäuse mit dem Hauptgetriebegehäuse verbindet, in das Getriebegehäuse und in den Ölsumpf des Hauptgetriebes zurückgeführt wird. Die über das Öl im Hybridmodul aufgenommene Wärme gelangt somit als zusätzlicher Wärmeeintrag in den Getriebeölkreislauf. - Ausgehend von der vorgenannten älteren Anmeldung bezweckt die Erfindung eine Verbesserung der Kühlung der Hybridantriebsanordnung.
- Die Verbesserung wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 erreicht, und zwar im Wesentlichen dadurch, dass ein Teil der vom Ölstrom aufgenommenen Wärme an das den Stator kühlende Kühlmittel abgegeben und nicht als Wärmeeintrag in das Hauptgetriebe gelangt. Im Hybridmodul erfolgt also eine Wärmeübertragung zwischen dem zurück zu führenden Ölstrom höherer Temperatur und dem den Stator umströmenden Kühlmittelstrom niedrigerer Temperatur. Damit gelangt ein Teil der Verlustwärme direkt in den Kühlmittelkreislauf des Verbrennungsmotors des Fahrzeuges. Das Hauptgetriebe wird somit thermisch weniger stark durch das Hybridmodul belastet.
- Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist der Kühlkanal, welcher den Stator umgibt, eine Wärme leitende Trennwand auf, an welcher der Ölstrom vorbeigeführt wird. Der Ölstrom gibt somit einen Teil seiner Wärme durch Wärmeübergang und Wärmeleitung an die Trennwand und damit an das auf der anderen Seite der Trennwand strömende Kühlmittel ab. Da das Öl eine erheblich höhere Temperatur als das Kühlmittel aufweist, ist ein hinreichendes Temperaturgefälle gegeben.
- Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist geodätisch unterhalb des Kühlkanals ein Ölabkühlraum angeordnet, welcher von dem zurück zu führenden Ölstrom durchströmt wird. Der Ölabkühlraum wird gegenüber dem Kühlkanal durch die Trennwand abgeteilt. Der Querschnitt des Ölabkühlraumes ist hinreichend groß bemessen, sodass sich eine Verzögerung der Strömungsgeschwindigkeit des Öls und somit eine relativ große Verweildauer des Öls im Ölabkühlraum ergibt. Damit sind günstige Bedingungen geschaffen, damit ein beträchtlicher Anteil der Verlustwärme vom Öl auf das Kühlmittel übertragen wird.
- Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Ölabkühlraum im Hybridgehäuse angeordnet, d.h. der Ölabkühlraum kann durch relativ geringfügige Änderungen des Getriebegehäuses hergestellt werden.
- Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Ölabkühlraum eine Zulauf- und eine Ablauföffnung auf, d.h. der Ölabkühlraum erstreckt sich quer (in Axialrichtung der Getriebeeingangswelle) durch das Hybridgehäuse. Dabei stehen die Zulauf- und die Ablauföffnung in Strömungsverbindung mit dem Ölsumpf der elektrischen Maschine und des Planetengetriebes.
- Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Ablauföffnung im Zulaufbereich des Ölrücklaufrohres angeordnet, d.h. das zurück zu führende, bereits vorgekühlte Öl gelangt aus dem Ölabkühlraum direkt in den Ölrückführkanal.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen
-
1 einen Axialschnitt der erfindungsgemäßen Hybridantriebsanordnung mit Ölabkühlraum und -
2 eine Ansicht in Axialrichtung auf die Hybridantriebsanordnung. -
1 zeigt eine Hybridantriebsanordnung1 , welche im Wesentlichen, insbesondere, was die Ölversorgung betrifft, der Anordnung gemäß4 und5 der älteren Anmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2013 211 225.4 entspricht; die ältere Anmeldung 10 2013 211 225.4 wird vollumfänglich in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung einbezogen.1 zeigt ein Hybridgehäuse20 , in welchem eine elektrische Maschine25 , umfassend einen Stator25a sowie einen Rotor25b , angeordnet ist. Zwischen Hybridgehäuse20 und Stator25a ist ein ringförmiger Kühlkanal50 angeordnet, welcher vom Kühlmittel eines nicht dargestellten Kühlkreislaufes für den Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges durchströmt wird. Der Kühlkanal50 wird nach außen durch eine Außenwand20a , die hier Teil des Hybridgehäuses20 ist, und nach innen durch einen berippten Kühlmantel51 begrenzt. Der Kühlkanal50 wird also auf seiner radial inneren Seite durch den Kühlmantel51 und auf seiner radial äußeren Seite durch die Außenwand20a begrenzt, wobei der Kühlmantel51 in das Hybridgehäuse20 eingesetzt und zu beiden Seiten des Kühlkanals50 abgedichtet ist. Das über die hier nicht gezeigte Getriebeeingangswelle zugeführte Öl wird von den rotierenden Teilen der elektrischen Maschine25 und des hier nicht gezeigten Planetengetriebes nach außen geschleudert und gelangt in einen Ölsumpf52 im geodätisch unten angeordneten Teil des Hybridgehäuses20 , wobei der Ölsumpf52 eine in der Zeichnung links angeordnete Ölkammer52a und eine in der Zeichnung rechts angeordnete Ölkammer52b umfasst – also zu beiden Seiten der elektrischen Maschine25 . In der Zeichnung unterhalb der elektrischen Maschine25 ist ein Ölabkühlraum53 angeordnet, welcher eine Eintrittsöffnung53a und eine Austrittsöffnung53b aufweist und mit den beiden Ölkammern52a ,52b des Ölsumpfes52 in Strömungsverbindung steht. An das Hybridgehäuse20 ist ein Ölrückführkanal42 , auch Ölrücklaufrohr42 genannt, angeschlossen. Der Ölrückführkanal42 steht somit mit dem Ölsumpf des nicht dargestellten Hauptgetriebes in Strömungsverbindung. Der Ölabkühlraum53 wird nach oben, d.h. zum Kühlkanal50 hin durch die Außenwand20a des Hybridgehäuses20 begrenzt, wobei die Außenwand20a im Bereich des Ölabkühlraumes53 als eine Wärme leitende Trennwand54 ausgebildet ist. Der Begriff „Wärme leitend“ soll in diesem Zusammenhang heißen, dass die Trennwand54 wie die Wand eines Wärmeübertragers ausgebildet und in besonderer Weise geeignet ist, Wärme des den Ölabkühlraum53 durchströmenden Ölstroms auf den Kühlmittelstrom im Kühlkanal50 zu übertragen. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist der Ölrückführkanal42 geodätisch etwa in der gleichen Höhe wie die Ausgangsöffnung53b des Ölabkühlraumes53 angeordnet, sodass der rückzuführende Ölstrom ohne weitere Strömungsumlenkungen oder Hindernisse, d.h. relativ verlustfrei in den Ölsumpf des Hauptgetriebes abgeführt werden kann. Der Strömungsquerschnitt des Ölabkühlraumes53 (senkrecht zur Zeichenebene) ist relativ groß bemessen, sodass die Strömungsgeschwindigkeit im Ölabkühlraum53 relativ niedrig und die Verweilzeit des Öls im Ölabkühlraum53 relativ groß ist. Dadurch wird die Wärmeübertragung vom heißen Ölstrom auf den kühleren Kühlmittelstrom gefördert. -
2 zeigt eine Ansicht in axialer Richtung auf die Hybridantriebsanordnung1 , wobei der vergrößerte, nierenförmig ausgebildete Querschnitt des Ölabkühlraumes53 erkennbar ist. Radial innerhalb des Ölabkühlraumes53 ist der ringförmig verlaufende Kühlkanal50 erkennbar, welcher eine Zulauföffnung50a und eine Ablauföffnung50b für das Kühlmittel aufweist. Wie bereits erwähnt, steht der Kühlkanal50 in Strömungsverbindung mit dem Kühlmittelkreislauf des Verbrennungsmotors. - Abweichend von der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform liegt es auch im Rahmen der Erfindung, wenn der Ölabkühlraum auch auf seiner radial außen angeordneten Seite vom Kühlmittel umströmt und damit zusätzlich gekühlt wird.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Hybridantriebsanordnung
- 20
- Hybridgehäuse
- 20a
- Außenwand
- 25
- Elektrische Maschine
- 25a
- Stator
- 25b
- Rotor
- 42
- Ölrücklaufrohr
- 50
- Kühlkanal
- 50a
- Einlassöffnung
- 50b
- Auslassöffnung
- 51
- Kühlmantel
- 52
- Ölsumpf
- 52a
- Ölkammer
- 52b
- Ölkammer
- 53
- Ölabkühlraum
- 53a
- Eintrittsöffnung
- 53b
- Austrittsöffnung
- 54
- Trennwand
Claims (6)
- Hybridantriebsanordnung eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein Hauptgetriebe mit einer Getriebeeingangswelle und einem Getriebegehäuse, eine als Motor und Generator betreibbare, einen Stator (
25a ) und einen Rotor (25b ) aufweisende elektrische Maschine (25 ), welche eingangsseitig zum Hauptgetriebe angeordnet ist, und ein Planetengetriebe, welches zwischen dem Rotor (25b ) und der Getriebeeingangswelle angeordnet ist, wobei die Getriebeeingangswelle eine zentrale Ölbohrung und Querbohrungen für die Ölversorgung des Planetengetriebes und der elektrischen Maschine (25 ) aufweist, wobei das Planetengetriebe und die elektrische Maschine (25 ) in einem Hybridgehäuse (20 ) angeordnet sind und wobei das Hybridgehäuse (20 ) über ein Ölrücklaufrohr (42 ) mit dem Getriebegehäuse des Hauptgetriebes verbunden ist, wobei radial außerhalb des Stators (25a ) ein von einem Kühlmittel durchströmbarer Kühlkanal (50 ) angeordnet ist und wobei der dem Ölrücklaufrohr (42 ) zugeführte Ölstrom in Wärme übertragender Verbindung mit dem Kühlmittel steht. - Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (
50 ) eine Wärme leitende Trennwand (54 ) aufweist, an welcher der Ölstrom vorbeigeführt ist. - Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass geodätisch unterhalb des Kühlkanals (
50 ) ein Ölabkühlraum (53 ) angeordnet ist, welcher vom Ölstrom durchströmbar und gegenüber dem Kühlkanal (50 ) durch die Trennwand (54 ) begrenzt ist. - Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölabkühlraum (
53 ) im Hybridgehäuse (20 ) angeordnet ist. - Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölabkühlraum (
53 ) eine Zulauf- und eine Ablauföffnung (53a ,53b ) aufweist. - Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablauföffnung (
53b ) im Zulaufbereich des Ölrücklaufrohres (42 ) angeordnet ist.
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