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Die Erfindung betrifft eine E-Maschinen-Kühlanordnung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Elektrische Maschinen werden in Kraftfahrzeugantriebssträngen, insbesondere in Hybridantriebssträngen eingesetzt. Um solche E-Maschinen zu kühlen, ist es üblich, ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser oder ein Kühlöl einzusetzen.
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Es sind E-Maschinen-Kühlanordnungen bekannt, wobei eine E-Maschine von einem Kühlmantel umgeben ist, wobei als Kühlmittel Wasser eingesetzt wird. Der Kühlmantel befindet sich im Getrieberaum und ist gegen Getriebeöl abgedichtet, was aufwendig sein kann. Die Kühlölversorgung besteht aus einem entsprechenden Wasserkreislauf und erfordert einen Kühleranschluss. Ferner ist der thermische Gesamtwiderstand dieser Anordnung hoch.
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Aus der
JP 2011 205756 A ist eine gattungsbildende E-Maschinen-Kühlanordnung mit einer E-Maschine bekannt. Die E-Maschine wird mit einem Öl gekühlt. Die E-Maschine weist einen Stator und einen Rotor auf, wobei der Stator an jeder Seite einen Wickelkopf aufweist. Die E-Maschine ist innerhalb eines Gehäuses angeordnet. Das Gehäuse umschließt die E-Maschine sowohl umfänglich als auch an den beiden Stirnseiten der E-Maschine. Das elektrisch isolierende Öl wird innerhalb des Gehäuses den Wickelköpfen zugeleitet, so dass eine Wärmeabfuhr ermöglicht ist. Eine Kühlölversorgung weist dazu eine Kühlölleitung mit zwei den Wickelköpfen zugeordneten Kühlaustrittsöffnungen auf. Die Kühlölleitung ist mit einer Kühlmittelpumpe zur Versorgung der Kühlölleitung mit Kühlöl verbunden. Die eine Stirnseite des Gehäuses weist eine Öffnung auf, die von der Kühlölleitung durchgriffen ist. Diese E-Maschinen-Kühlanordnung weist einen separaten Kühlölkreislauf zur Kühlung der E-Maschine auf. Die Kühlölleitung erstreckt sich in axialer Richtung, oberhalb des Stators. Die Ölaustrittsöffnungen sind dabei in axialer Position oberhalb der Wickelköpfe ausgebildet. Zwischen den Ölaustrittsöffnungen und den entsprechenden Wickelköpfen ist ein Leitelement in Form einer kreisbogenförmig ausgebildeten Kühlölrinne angeordnet, wobei die Kühlölrinne wiederum mehrere in umfänglichen Abstand ausgebildete Ölverteilöffnungen aufweist. Das aus der Kühlölleitung austretende Öl wird zunächst durch die Kühlölrinne aufgefangen und durch die Schwerkraft entlang der Kühlölrinne geleitet, wobei das Kühlöl von der Kühlölrinne durch die einzelnen Verteilöffnungen in unterschiedlichen, umfänglichen Positionen auf die Wickelköpfe fällt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte E-Maschinen-Kühlanordnung derart auszugestalten und weiterzubilden, so dass die E-Maschinen-Kühlanordnung verbessert ist.
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Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine E-Maschinen-Kühlanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Mittels der Kühlölversorgung ist Getriebeöl den Wickelköpfen zuführbar, wobei das Gehäuse zu einem getriebeseitigen Ölraum geöffnet ist, wobei die Kühlölversorgung aus einem getriebeseitigen Getriebeölsumpf gespeist ist. Dies hat den Vorteil, dass das Getriebeöl zur Kühlung der Wickelköpfe genutzt werden kann und kein eigenständiger Kühlkreislauf zur Kühlung der E-Maschine vorgesehen sein muss. Das Gehäuse weist insbesondere einen den Stator umgebenden Mantelbereich und eine Seitenwandung auf und ist zur Getriebeseite hin offen. Die Seitenwandung und der Mantel begrenzen dabei einen Teil des entsprechenden Ölraums, in dem die E-Maschine, das Getriebe und die Kupplung angeordnet sind. Das Gehäuse ist als Kupplungsgehäuse ausgebildet. Die Kühlölversorgung umfasst einen Getriebeölkühler. Die Kühlölversorgung weist einen an der Außenseite des Gehäuses angeschlossenen Ölzulauf auf. Zwischen dem Ölzulauf und dem Getriebeölkühler ist vorzugsweise ein Druckminderer angeordnet. Aus dem Getriebeölkühler wird das Getriebeöl auf die E-Maschine und dort auf die Wickelköpfe und den Stator geleitet, damit die Wickelköpfe und die E-Maschine gekühlt werden.
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Die Kühlölversorgung weist insbesondere mindestens eine, vorzugsweise mehrere Öllanzen auf, wobei die Öllanzen jeweils mindestens eine den Wickelköpfen zugeordnete Ölaustrittsöffnung aufweisen. Vorzugsweise weist die entsprechende Öllanze mindestens zwei Ölaustrittsöffnungen, nämlich eine dem getriebeseitigen Wickelkopf und eine dem motorseitigem Wickelkopf zugeordnete Ölaustrittsöffnung auf. In bevorzugter Ausgestaltung sind mehrere Öllanzen vorgesehen. Die Öllanzen erstrecken sich insbesondere in Axialrichtung oberhalb des Stators und damit oberhalb der Wickelköpfe. Dadurch, dass mehrere Öllanzen verwendet werden, kann in bevorzugter Ausgestaltung auf ein zwischen den Öllanzen und den Wickelköpfen angeordnetes Leitelement verzichtet werden. Das Getriebeöl wird direkt auf die Wickelköpfe geleitet. Die Verteilung des Getriebeöls erfolgt über eine Verteilerleiste, wobei die Verteilerleiste vorzugsweise drei Öllanzen mit Getriebeöl versorgt.
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Die Öllanzen werden vorzugsweise von einer Verteilerleiste gespeist. Die Öllanzen sind mit der Verteilerleiste verbunden, wobei die Verteilerleiste mindestens eine Öleintrittsöffnung, einen mit der Öleintrittsöffnung in Verbindung stehenden Ölkanal aufweist, wobei der Ölkanal funktional wirksam mit den Öllanzen in Verbindung steht. Die Verteilerleiste ist in bevorzugter Ausgestaltung mit dem Gehäuse verbunden. Die Verteilerleiste kann mit dem Gehäuse verschraubt sein. Die Verteilerleiste kann bogensegmentförmig ausgebildet sein. Die Verteilerleiste kann insbesondere mit dem Boden des Gehäuses verschraubt sein. Die Öleintrittsöffnung ist vorzugsweise radial außen an der Verteilerleiste ausgebildet, wobei das Gehäuse fluchtend mit der Öleintrittsöffnung einen Ölkanal aufweist. Der Ölkanal ist über den Ölzulauf mit einer Ölleitung und mit einer externen Ölpumpe oder in bevorzugter Ausgestaltung mit einer Mechatronikeinheit zur Versorgung mit Getriebeöl verbunden. Die Ölpumpe beziehungsweise die Mechatronikeinheit versorgt somit die Öllanzen mit dem Getriebeöl aus dem Getriebeölsumpf.
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Durch die Schwerkraft läuft beziehungsweise tropft das Öl in einen unteren Bereich des Gehäuses, wobei vorzugsweise in dem unteren Bereich zwischen der Mantelfläche und dem Stator ein Ölablauf insbesondere in Form eines Ablaufspalts vorgesehen ist, so dass das sich zwischen der E-Maschine und dem Boden des Gehäuses sammelnde Getriebeöl über den Ablaufspalt getriebeseitig in den Ölraum und damit in den Getriebeölsumpf ablaufen kann. Die Spaltbreite kann bspw. 5 Millimeter betragen.
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Der Rotor der E-Maschine ist vorzugsweise mit einer Kupplung, insbesondere mit einer Doppelkupplung verbunden. Der Rotor kann dabei insbesondere mit einer im Ölraum nasslaufenden Lamellenkupplung verbunden sein. Der Rotor kann mit einem Lamellenträger, insbesondere mit einem Außenlamellenträger der Kupplung verbunden sein. Der Rotor weist insbesondere eine Rotornabe auf. An der Rotornabe ist insbesondere der Lamellenträger befestigt. Das Gehäuse weist insbesondere einen zentral angeordneten Rotorträger auf, wobei der Rotorträger sich insbesondere einstückig an den inneren Bereich der ringförmigen Seitenwandung anschließt. Der Rotorträger ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet. An der Umfangsfläche des Rotorträgers ist die Rotornabe drehbar gelagert. Der Rotorträger ist hohlzylindrisch ausgebildet und begrenzt eine entsprechende Wellenaufnahme, wobei die Wellenaufnahme von einer Antriebswelle entsprechend durchgriffen sein kann. Hierdurch ist eine kompakte Bauform erzielt.
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Die eingangs genannten Nachteile sind daher vermieden und entsprechende Vorteile sind erzielt.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße E-Maschinen-Kühlanordnung auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausgestaltung der E-Maschinen-Kühlanordnung anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1 in einer schematischen, geschnittenen, hälftigen Darstellung eine obere Hälfte einer E-Maschinen-Kühlanordnung mit einer E-Maschine, mit einem Gehäuse und mit einer Öllanzenbaueinheit,
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2 in einer schematischen, geschnittenen Detaildarstellung einen unteren Bereich der E-Maschinen-Kühlanordnung,
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3 in einer schematischen, perspektivischen Darstellung die Öllanzenbaueinheit, und
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4 in einer schematischen Draufsicht die Öllanzenbaueinheit.
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In 1 ist eine E-Maschinen-Kühlanordnung 1 gut zu erkennen. Die E-Maschinen-Kühlanordnung 1 weist eine E-Maschine 2 auf. Die E-Maschine 2 kann auch als elektrische Maschine bezeichnet werden. Die E-Maschine 2 ist in einem Gehäuse 3, nämlich in einem Kupplungsgehäuse 4 angeordnet. Das Gehäuse 3 weist einen Mantelbereich 5 und eine Seitenwandung 6 auf. Die Seitenwandung 6 kann auch als Boden bezeichnet werden. Der Mantelbereich 5 und die Seitenwandung 6 sind insbesondere einstückig ausgebildet. Die Seitenwandung 6 kann sich ringförmig erstrecken, wobei zentral ein hier nicht dargestellter Rotorträger vorgesehen ist.
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Die E-Maschinen-Kühlanordnung 1 weist ferner eine Kühlölversorgung 7 auf. Die Kühlölversorgung 7 weist unter anderem einen Ölzulauf 8 auf, wobei der Ölzulauf 8 außen am Gehäuse 3 angeschlossen ist. Der Ölzulauf 8 ist mit einem Ölkanal 9 im Gehäuse 3 verbunden. Der Ölkanal 9 besteht hier im wesentlichen aus einer radialen Bohrung und einer axialen Bohrung. In alternativer Ausgestaltung kann der Ölkanal 9 jedoch auch eine andere Geometrie aufweisen. Der Ölkanal 9 verbindet den Ölzulauf 8 mit einer Öllanzenbaueinheit 10, die insbesondere in 3 und 4 gut zu erkennen ist.
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Die Verbindung der Öllanzenbaueinheit 10 mit dem Ölkanal 9 ist in 4 durch einen Pfeil 24 angedeutet. Die Öllanzenbaueinheit 10 weist mindestens eine Öllanze 11 auf.
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Vorzugsweise sind mehrere Öllanzen 11 vorgesehen. In bevorzugter Ausgestaltung können drei Öllanzen 11 vorgesehen sein. Die Öllanzen 11 erstrecken sich in axialer Richtung und sind umfänglich beabstandet zueinander angeordnet. Die Öllanzen 11 sind durch entsprechende Rohre gebildet.
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Die Öllanzen 11 sind über eine Verteilerleiste 12 miteinander verbunden. Die Rohre sind mit einem Ende über die Verteilerleiste 12 miteinander verbunden. Die Verteilerleiste 12 weist einen inneren Kanal (nicht dargestellt) auf, der das über den Ölzulauf 8 zugeführte Öl an die einzelnen Öllanzen 11 verteilt. Die Verteilerleiste 12 ist hierbei kreisbogenförmig ausgebildet. Die Verteilerleiste 12 weist mehrere Schrauböffnungen 13 auf (vgl. 3), so dass die Verteilerleiste 12 und damit die gesamte Öllanzenbaueinheit 10 innerhalb des Gehäuses 3 mit dem Gehäuse 3 insbesondere der Seitenwandung 6 verschraubt werden kann.
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Die E-Maschine 2 weist nun einen Stator 14 und einen Rotor 15 auf. Der Stator 14 weist zwei Wickelköpfe 16, 17 auf. Der Wickelkopf 16 ist motorseitig angeordnet und der Wickelkopf 17 ist getriebeseitig angeordnet. Zwischen dem Stator 14 und dem Rotor 15 befindet sich ein nicht näher bezeichneter Luftspalt. Der Stator 14 weist vorzugsweise ein Blechpaket 25 auf. Die Wickelköpfe 16, 17 erstrecken sich beidseitig des Blechpakets 25.
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Die Kühlölversorgung 7 weist nun mindestens eine erste Ölaustrittsöffnung 18 und eine zweite Ölaustrittsöffnung 19 auf, wobei die beiden Ölaustrittsöffnungen 18, 19 den beiden Wickelköpfen 16, 17 zugeordnet sind. Die Ölaustrittsöffnungen 18, 19 sind in 4 gestrichelt angedeutet und an der Unterseite der Öllanzen 11 und/oder an der Unterseite der Verteilerleiste 12 ausgebildet. Die Ölaustrittsöffnungen 18, 19 sind oberhalb der Wickelköpfe 16, 17 angeordnet, so dass die Wickelköpfe 16, 17 direkt mit dem Öl beaufschlagbar sind.
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Die eingangs genannten Nachteile sind nun dadurch vermieden, dass das Gehäuse 3 zu einem getriebeseitigen Ölraum 20 geöffnet ist, wobei die Kühlölversorgung 7 aus einem getriebeseitigen Getriebeölsumpf (nicht dargestellt) gespeist ist, wobei mittels der Kühlölversorgung 7 Getriebeöl den Wickelköpfen 16, 17 zuführbar ist. Dies hat den Vorteil, dass kein zusätzlicher, eigenständiger Kühlölkreislauf zur Kühlung der Wickelköpfe 16, 17 und damit auch der restlichen E-Maschine 2 notwendig ist.
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Das mittels der Öllanzen 11 zugeführte Getriebeöl läuft in einen unteren Bereich (vgl. 2) der E-Maschine 2. Damit sich nun kein Getriebeöl zwischen der Seitenwandung 6 und der E-Maschine 2, insbesondere dem unteren Bereich des Stators 14 sammeln kann, ist hier ein Ölablauf 21 in den Ölraum 20 vorgesehen. Aus dem Ölraum 20 läuft das Getriebeöl in den Getriebeölsumpf.
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Eine Ölpumpe versorgt eine Mechatronikeinheit mit dem Getriebeöl aus dem Getriebeölsumpf. Mittels der Mechatronikeinheit (nicht dargestellt) wird das Getriebeöl der Kühlölversorgung 7 zugeführt. Es ist ein Getriebeölkühler vorgesehen. Zwischen dem Getriebeölkühler und dem Ölzulauf 8 ist vorzugsweise ein Druckminderer verbaut (nicht dargestellt). Die Verteilung erfolgt nun wie beschrieben über die Verteilerleiste 12 und die drei Öllanzen 11. Dadurch, dass der Getriebeölsumpf genutzt wird, ist eine entsprechende Vereinfachung des Aufbaus der E-Maschinen-Kühlanordnung 1 realisiert.
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Der Rotor 15 ist mittels einer Rotornabe 22 an dem Rotorträger des Gehäuses 3 drehbar gelagert. Der Rotorträger ist dabei insbesondere hohlzylindrisch ausgebildet, wobei die Rotornabe 22 drehbar am Außenumfang des Rotorträgers gelagert ist. Der Rotorträger ist dabei von einer Antriebswelle durchgriffen. Insbesondere ist der Rotor 15 mit einer Kupplung (nicht dargestellt) verbunden. In 1 ist ein Lamellenträger 23 an der entsprechenden Lamellenkupplung dargestellt. Die Kupplung ist vorzugsweise als Doppelkupplung ausgebildet. Das entsprechende Getriebe ist vorzugsweise als Doppelkupplungsgetriebe ausgestaltet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- E-Maschinen-Kühlanordnung
- 2
- E-Maschine
- 3
- Gehäuse
- 4
- Kupplungsgehäuse
- 5
- Mantelbereich
- 6
- Seitenwandung
- 7
- Kühlölversorgung
- 8
- Ölzulauf
- 9
- Ölkanal
- 10
- Öllanzenbaueinheit
- 11
- Öllanze
- 12
- Verteilerleiste
- 13
- Schrauböffnung
- 14
- Stator
- 15
- Rotor
- 16
- Wickelkopf
- 17
- Wickelkopf
- 18
- Ölaustrittsöffnung
- 19
- Ölaustrittsöffnung
- 20
- Ölraum
- 21
- Ölablauf
- 22
- Rotornabe
- 23
- Lamellenträger
- 24
- Pfeil
- 25
- Blechpaket
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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