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Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend
- – ein Gehäuse mit einem zylindrischen Gehäuseinnenraum, der von einer Gehäusekörperwand umgeben und an seinen beiden Stirnseiten von je einer Gehäusestirnwand abgeschlossen ist und der von einer quer zur Axialrichtung orientierten Trennwand in einen Motorraum und einen Getrieberaum unterteilt ist,
- – eine in einer Hauptkammer des Motorraums angeordnete elektrische Maschine mit einem gehäusefesten Stator und einem radial innerhalb des Stators drehbeweglich angeordneten Rotor, dessen Rotorwelle die Trennwand zentral durchsetzt,
- – ein in einer Hauptkammer des Getrieberaums angeordnetes Getriebe, das eingangsseitig mit der Rotorwelle verbunden ist und zwei Ausgangswellen aufweist, deren erste die getriebeseitige Gehäusestirnwand zentral durchsetzt und deren zweite die Rotorwelle koaxial und die motorseitige Gehäusestirnwand zentral durchsetzt,
wobei die Getrieberaum-Hauptkammer einen Ölsumpf mit einem vorgegebenen Getrieberaum-Ölspiegel aufweist, aus dem mittels einer Ölfördereinrichtung Öl zu schmierungsbedürftigen Elementen des Getriebes förderbar ist.
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Stand der Technik
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Im Zuge der zunehmenden Elektrifizierung von Kraftfahrzeugen finden elektrische Antriebsanordnungen, die eine elektrische Maschine sowie ein Getriebe, welches einerseits eine Übersetzungsfunktion und andererseits eine Differenzialfunktion erfüllt, umfassen, zunehmend Einsatz. Insbesondere aus Bauraumgründen hat sich eine koaxiale Anordnung als besonders günstig erwiesen. Dabei sind die elektrische Maschine und das Getriebe in axial benachbarten Teilräumen eines Gehäuses angeordnet, wobei die Rotorwelle der elektrischen Maschine eine Trennwand zwischen den beiden Teilräumen durchsetzt, um einerseits als Ausgangswelle der elektrischen Maschine und andererseits als Eingangswelle des Getriebes zu dienen. Das Getriebe, welches bei der bekannten Ausführungsform als Getriebe mit drei Planetensätzen ausgebildet ist, hat zwei Ausgangswellen, von denen eine die hohle Rotorwelle koaxial durchsetzt und motorseitig das Gehäuse verlässt, wohingegen die andere Ausgangswelle das Gehäuse gegenüber, d.h. getriebeseitig, verlässt. Problematisch sind die unterschiedlichen Betriebsanforderungen von Getriebe und elektrischer Maschine. Während das Getriebe aus Schmierungs- und Kühlungsgründen vorzugsweise nass, d.h. zumindest an schmierungsbedürftigen Stellen ölumspült, arbeiten muss, läuft die elektrische Maschine vorzugsweise im Wesentlichen, d.h. zumindest im Bereich ihres Luftspaltes zwischen Rotor und Stator, trocken, um eine Verschmutzung des Luftspaltes mit ggf. magnetisierbarem Abrieb zu verhindern. Die vorgenannte, gattungsbildende Druckschrift schlägt daher eine Abdichtung des Motorraums und einen Ölkreislauf vor, mit dem das Getriebe durchspült und der Motorraum aus Kühlungsgründen umlaufen wird und der dabei auch die außerhalb des Motorraums gelegenen Lager der Rotorwelle schmiert. Dies setzt eine gute Wellenabdichtung der Rotorwelle voraus, was typischerweise durch Radialwellenlager erfüllt wird. Es hat sich jedoch erwiesen, dass Radialwellenlager insbesondere bei hohen Drehzahlen, wie sie typischerweise von der Rotorwelle eines elektrischen Kraftfahrzeugantriebs erreicht werden, einen mechanischen Widerstand erzeugen, der den Wirkungsgrad der Gesamtanordnung negativ beeinflusst.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wirkungsgrad-günstigere Alternative zur Radialwellendichtung der Rotorwelle aufzuzeigen.
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Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass der Motorraum über eine die Trennwand unterlaufende Rückführleitung mit dem Getrieberaum verbunden ist,
wobei die Rückführleitung in einer nur oberhalb des vorgegebenen Getrieberaum-Ölspiegels zur Getrieberaum-Hauptkammer hin offenen Pumpradkammer des Getrieberaums mündet, in welcher die als ein mit einem drehenden Teil des Getriebes gekoppeltes Ölpumprad ausgebildete Ölfördereinrichtung drehbar angeordnet ist.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, an Stelle einer passiven Abdichtung des Motorraums eine aktive Förderung von in den Motorraum eingedrungenem Öl zurück in den Getrieberaum vorzusehen und auf diese Weise im Wesentlichen das gleiche Ziel zu erreichen, nämlich den kritischen Bereich des Motorraums, d.h. den Luftspaltbereich zwischen Rotor und Stator, ölfrei zu halten. Dieser Ansatz erlaubt es, die Lagerung der Rotorwelle im Bereich der Trennwand lediglich mit einer im Vergleich zu einer Radialwellendichtung unter reinen Dichtungsaspekten ungünstigeren, jedoch unter Reibungsaspekten günstigeren, berührungslosen Dichtung, wie bspw. einer Spalt- oder Labyrinthdichtung, abzudichten. Die Rotorwelle läuft dadurch gerade bei hohen Drehzahlen reibungsärmer, was den Wirkungsgrad der Gesamtanordnung erhöht. Dabei aufgrund der suboptimalen Dichtungswirkung der berührungslosen Dichtung in den Motorraum eindringendes Öl wird an einer tiefen Stelle des Motorraums in eine Rückführleitung geleitet, die unterhalb der Trennwand verläuft und in eine gesonderte Kammer des Getrieberaums mündet. Diese gesonderte Kammer, die hier als Pumpradkammer bezeichnet wird, ist gegenüber der Getrieberaum-Hauptkammer offen – allerdings nur oberhalb des vorgegebenen Getrieberaum-Ölspiegels. Die Getrieberaum-Hauptkammer und die Motorraum-Hauptkammer bilden somit trotz der Verbindung von Getrieberaum und Motorraum durch die Rückführleitung keine kommunizierenden Röhren, was zu einem Ölspiegelausgleich zwischen Getrieberaum-Hauptkammer und Motorraum-Hauptkammer führen würde. Vielmehr gleichen sich die (niedrigen) Ölspiegel in der Motrorraum-Hauptkammer und in der Pumpradkammer des Getrieberaums einander an, wobei bei Betrieb der Antriebsanordnung das in der Pumpradkammer angeordnete Ölpumprad ständig Öl aus der Pumpradkammer in die Getrieberaum-Hauptkammer fördert und somit den Ölspiegel in der Pumpradkammer (und der Motorraum-Hauptkammer) niedrig und gleichzeitig den Ölspiegel in der Getrieberaum-Hauptkammer hoch hält.
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Der Fachmann wird verstehen, dass sich in diesem Kontext Begriffe wie „oben“, „unten“, „oberhalb“, „unterhalb“, „tief“, „hoch“ etc. auf die bestimmungsgemäße Orientierung und Positionierung der Getriebeanordnung im betriebstüchtigen Kraftfahrzeug beziehen und jeweils in Relation zur Gravitationsrichtung gemeint sind. Dabei sind Schräglagen des Kraftfahrzeugs beim bestimmungsgemäßen Betrieb selbstverständlich nicht zu vermeiden. Diese dürfen jedoch einen vorgegebenen Winkelbereich nicht überschreiten. Typische Maximalneigungswinkel für Kraftfahrzeuge liegen bei 30° bis 40°, was bereits extremen Geländesteigungen entspricht. Je nach Einsatzbereich wird der Fachmann in Ansehung der hier offenbarten Lehre die genannten Begrifflichkeiten konstruktiv umzusetzen verstehen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Pumpradkammer zwischen der getriebeseitigen Gehäusestirnwand und einem ringscheibenförmigen, öldicht mit der Gehäusekörperwand verbundenen ersten Dichtblech gebildet ist. Mit anderen Worten werden die axialen Wände der Pumpradkammer durch die getriebeseitige Gehäusestirnwand einerseits und das erste Dichtblech andererseits gebildet. Die Pumpradkammer ist also bevorzugt axial außen im Getrieberaum angeordnet. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, das Ölpumprad entweder mit der ersten Ausgangswelle des Getriebes oder mit einer anderen Getriebewelle zu verbinden, um einen entsprechenden Rotationsantrieb für das Ölpumprad zu schaffen. Die Rückführleitung unterläuft somit nicht nur die Trennwand, sondern im Wesentlichen auch das gesamte Getriebe.
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Unabhängig von der genauen Position der Pumpradkammer ist bevorzugt vorgesehen, dass das erste Dichtblech in seinem oberen Bereich ein Öffnung aufweist, durch welche Öl mittels des Ölpumprades von der Pumpradkammer in die Getrieberaum-Hauptkammer förderbar ist. Der genannte obere Bereich des Dichtblechs befindet sich in jedem Fall oberhalb des Getrieberaum-Ölspiegels, bevorzugt in der oberen Hälfte des Dichtbleches, d.h. oberhalb der ersten Ausgangswelle. Das Ölpumprad schaufelt somit Öl aus dem sich unten in der Pumpradkammer bildenden Ölsumpf nach oben und lässt das nach oben geförderte Öl durch besagte Öffnung auf die oberen Getriebebereiche laufen, von wo aus es sich durch die Getriebebewegung im gesamten Getriebe verteilt und zurück in den Ölsumpf in der Getriebe-Hauptkammer läuft.
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Das erste Dichtblech ist bevorzugt über eine Spalt- oder Labyrinthdichtung gegen das Ölpumprad abgedichtet. Eine derartige Dichtung ist hinreichend um in der Getriebe-Hauptkammer durch die Getriebebewegung verschleudertes Öl von einem Eindringen in die Pumpradkammer abzuhalten. Zugleich stellt eine solche berührungslose Dichtung kein wesentliches Reibungselement dar, welches den Wirkungsgrad der Gesamtanordnung beeinträchtigen könnte. Unzureichend wäre eine solche Dichtung, wenn sie unterhalb des Getriebe-Ölspiegels läge. Dies ist jedoch nicht der Fall, da die Zugänge zwischen Pumpradkammer und Getriebe-Hauptkammer, wie oben erläutert, sämtlich oberhalb des Getrieberaum-Ölspiegels liegen.
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Günstigerweise ist der Rotor an seinen Stirnseiten mit je einem kegelstumpfmantelförmigen, sich nach axial außen weitenden Ölableitblech versehen. Wie erläutert, ist es ein wesentliches Merkmal der Erfindung, dass die Durchführung der Rotorwelle durch die Trennwand nicht mittels einer Radialwellendichtung abgedichtet ist. Entsprechend wird Öl, welches zur Schmierung des Getriebes von dessen beweglichen Teilen in der Getrieberaum-Hauptkammer verschleudert wird, entlang der Rotorwelle durch die Trennwand in den Motorraum kriechen. Durch die Rotation der Rotorwelle kann es hier verschleudert werden. Durch die besagten Ölableitbleche erfährt Öl, welches durch Zentrifugalkraft vom rotierenden Rotor weggeschleudert wird, eine axiale Bewegungskomponente, die es vom Stator und insbesondere von dem Luftspalt zwischen Stator und Rotor wegleitet. Die genannten Ölleitbleche dienen somit als Verschmutzungsschutz für den Stator und insbesondere den Luftspalt.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird der Schleudermechanismus im Motorraum durch die schnell rotierende Rotorwelle im Sinne eines aktiven Öltransportes zurück in den Getrieberaum genutzt. Bei dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Rotorwelle im Motorraum einen der Trennwand benachbart angeordneten, sich zu der Trennwand hin weitenden Ölschleuderkonus aufweist. Das entlang der Rotorwelle kriechende Öl wird durch die Zentrifugalkräfte zur Basis des Ölschleuderkonus getrieben und von dort radial weggeschleudert, was in unmittelbarer Nähe der Trennwand erfolgt. Wenn, wie bevorzugt vorgesehen, der Ölschleuderkonus wenigstens axialabschnittsweise in einer zwischen der Trennwand und einem ringscheibenförmigen, öldicht mit der Gehäusekörperwand verbundenen, zweiten Dichtblech gebildeten Ölauffangkammer des Motorraums angeordnet ist, wird das Öl nicht in die Motorraum-Hauptkammer, sondern in die hiervon abgetrennte Ölauffangkammer geschleudert. Der Ölspiegel in der Motorraum-Hauptkammer wird auf diese Weise niedrig gehalten.
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Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Trennwand in ihrem unteren Bereich, unterhalb der Zentralöffnung des ringscheibenförmigen zweiten Dichtblechs eine Öffnung aufweist, durch die in der Ölauffangkammer befindliches Öl in die Getrieberaum-Hauptkammer ablaufen kann. Mit anderen Worten ist die Ölauffangkammer zur Motorraum-Hauptkammer hin über die Zentralöffnung des zweiten Dichtblechs, durch welche der Ölschleuderkonus in die Ölauffangkammer hineinragt, und zur Getriebraum-Hauptkammer hin über eine tiefer liegende Öffnung in der Trennwand offen. Besagte Öffnung in der Trennwand kann unterhalb oder oberhalb des Getrieberaum-Ölspiegels liegen. Die Zentralöffnung des zweiten Dichtblechs muss in jedem Fall oberhalb des Getrieberaum-Ölspiegels liegen. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass kein Öl über die Ölauffangkammer vom Getrieberaum in die Motorraum-Hauptkammer eindringen kann. Andererseits kann Öl, welches mittels des Ölschleuderkonus in die Ölauffangkammer transportiert wurde, zurück in die Getrieberaumhauptkammer fließen.
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Um einen Ausgleich der sich axial beiderseits der elektrischen Maschine anstauenden Ölspiegel, sowie eine vollständige Rückführung des Öls aus der Motorraum-Hauptkammer in den Getrieberaum zu ermöglichen, ist bei einer Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ein den Stator unterlaufender Ölleitkanal vorgesehen. Dieser erstreckt sich axial und verbindet die beiden dem Stator jeweils axial benachbarten Teilräume der Motorraum-Hauptkammer. Die Lagerung der beteiligten Wellen kann auf unterschiedliche Weisen erfolgen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Rotorwelle einerseits in einem in der Trennwand angeordneten ersten Rotorwellenlager und andererseits in einem in der motorseitigen Getriebestirnwand angeordneten zweiten Rotorwellenlager gelagert ist. Wie erläutert, ist eine besondere Abdichtung, insbesondere mittels einer Radialwellendichtung, des in der Trennwand angeordneten Rotorwellenlagers nicht erforderlich. Zur Abdichtung des zweiten Rotorwellenlagers, welches in der motorseitigen Getriebestirnwand angeordnet ist, soll weiter unten weiter ausgeführt werden.
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Die erste Ausgangswelle ist bevorzugt in einem Lager gelagert, welches in einer koaxial in der getriebeseitigen Gehäusestirnwand angeordneten Lageraufnahme angeordnet ist. Diese Lageraufnahme kann bevorzugt als eine Bohrung in der Gehäusewandung ausgebildet sein. Sie ist günstigerweise axial außen mit einer die erste Ausgangswelle abdichtenden Radialwellendichtung abgeschlossen. Diese Radialwellendichtung bildet einen öldichten Abschluss des Gehäuses gegenüber dem Gehäuseäußeren. Eine zuverlässige Abdichtung ist hier von besonderer Wichtigkeit. Die Verwendung einer reibungsbehafteten Radialwellendichtung an dieser Stelle ist aufgrund der typischerweise niedrigen Drehzahlen der ersten Ausgangswelle (zumindest im Vergleich zur Rotorwelle) im Hinblick auf den Wirkungsgrad der Gesamtvorrichtung weitgehend unkritisch.
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Eine vergleichbare Konstruktion wird auch für die zweite Ausgangswelle als günstig angesehen. So ist bevorzugt vorgesehen, dass die zweite Ausgangswelle in einem Lager gelagert ist, welches in einer koaxial in der motorseitigen Gehäusestirnwand angeordneten Lageraufnahme angeordnet ist. Diese Lageraufnahme, die ebenfalls bevorzugt als eine Bohrung in der Gehäusestirnwand ausgebildet ist, ist nach axial außen bevorzugt mit einer die zweite Ausgangswelle abdichtenden Radialwellendichtung abgeschlossen. Zur Erläuterung wird auf das oben zur ersten Ausgangswelle gesagte verwiesen.
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Der Fachmann wird erkennen, dass das oben bereits erwähnte, zweite Rotorwellenlager axial weiter innen als das Lager der zweiten Ausgangswelle, die ja die Rotorwelle koaxial durchsetzt, angeordnet sein muss. Es bietet sich daher an, auch das zweite Rotorwellenlager in besagter Lageraufnahme der motorseitigen Gehäusestirnwand anzuordnen. Diese birgt daher, von axial innen nach außen gesehen, dass zweite Rotorwellenlager, das Lager der zweiten Ausgangswelle und die Radialwellendichtung der zweiten Ausgangswelle.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
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Es zeigen:
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1 eine stark schematisierte Darstellung des Grundprinzips der vorliegenden Erfindung,
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2 wie 1 jedoch mit detaillierterer Darstellung einer Ausführungsform des Getriebes,
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3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung,
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4 wie 3, jedoch mit detaillierterer Darstellung einer Ausführungsform des Getriebes.
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Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche oder analoge Elemente hin.
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Die 1 und 2 zeigen, stark schematisiert, das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung, wobei 2 deren Getriebeanteil in etwas größerem, konstruktivem Detail zeigt. Beide Figuren sollen nachfolgend gemeinsam diskutiert werden. Dargestellt ist eine Antriebsanordnung 10, mit einem Gehäuse 12, welches bei der dargestellten Ausführungsform als aus drei Elementen zusammengesetzt dargestellt ist. Das Gehäuse 12 hat eine im Wesentlichen zylindrische Form, wobei die in der 1 und 2 links dargestellte Stirnseite 121 als separater Gehäuseschild ausgebildet ist, wohingegen die in den 1 und 2 rechts dargestellte Stirnseite 122 Bestandteil eines kopfartigen Gehäuseelementes ist, welches außer der Stirnseite 122 auch einen Teil einer Gehäusekörperwand 123 umfasst. Die Gehäusekörperwand 123 setzt sich in einem weiteren, ohne eigenes Bezugszeichen dargestellten, zylindrischen Gehäuseelement fort. Die drei Elemente sind über Gehäusedichtungen 14 dicht miteinander verbunden.
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Der von dem Gehäuse 12 eingeschlossene Gehäuseinnenraum ist durch eine Trennwand 16 in einen Motorraum 18 (links in den 1 und 2) und einen Getrieberaum 20 (rechts in den 1 und 2) unterteilt. Im Motorraum 18 ist eine elektrische Maschine 22 angeordnet, die einen gehäusefesten Stator 221 und einen relativ dazu drehbeweglich gelagerten, innenliegenden Rotor 222 aufweist. Die Rotorwelle 223 des Rotors 222 ist mittels zweier Rotorwellenlager 224, 225 gelagert. Das erste Rotorwellenlager 224 ist in der Trennwand 16 angeordnet; das zweite Rotorwellenlager 225 ist in der motorseitigen Stirnwand 121 angeordnet. Im Getrieberaum 20 ist ein Getriebe 24 angeordnet, welches bei der gezeigten Ausführungsform über einen Übersetzungsteil 241 und einen Differenzialteil 242 verfügt. Der Übersetzungsteil 241 ist mit der Rotorwelle 223 verbunden, die als Eingangswelle des Getriebes 24 wirkt. Der Übersetzungsteil 241 hat die Aufgabe, eine ggf. schaltbare Übersetzung der Rotorwellenrotation vorzunehmen und über eine Zwischenwelle 243 an den Differenzialteil 242 zu übergeben. Die Aufgabe des Differenzialteils 242 ist die Verteilung des übertragenen Momentes auf zwei Ausgangswellen 244, 245 von denen die erste Ausgangswelle 244 die getriebeseitige Gehäusestirnwand 122 durchsetzt, wohingegen die zweite Ausgangswelle 245 koaxial innerhalb der Rotorwelle 223 verläuft und die motorseitige Gehäusestirnwand 121 durchsetzt. Die erste Ausgangswelle 244 ist mittels eines ersten Ausgangswellenlagers 246 in der getriebeseitigen Gehäusestirnwand 122 gelagert; die zweite Ausgangswelle 245 ist mittels eines zweiten Ausgangswellenlagers 247 in der motorseitigen Gehäusestirnwand 121 gelagert. Um einen Austritt von Öl über die Ausgangswelle 244, 245 zu verhindern, sind diese jeweils axial außerhalb ihrer Lager 246, 247 mittels zugeordneter Radialwellendichtungen 248, 249 abgedichtet.
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Zur Schmierung und Kühlung des Getriebes 24 ist im Getrieberaum 20 ein in den 1 und 2 nicht dargestellter Ölsumpf vorgesehen. Im Motorraum 18 hingegen, in dem die trockenlaufende elektrische Maschine 22 angeordnet ist, ist die Anwesenheit von Öl, insbesondere im Bereich des Luftspaltes zwischen dem Stator 221 und dem Rotor 222, weitgehend unerwünscht. Allerdings existiert keine vollständig öldichte Dichtung zwischen dem Motorraum 18 und dem Getrieberaum 20. Vielmehr ist lediglich eine berührungslose Dichtung 226 zwischen der Rotorwelle 223 und der Trennwand 16 vorgesehen. Diese verhindert zwar einen unmittelbaren Fluss von Öl aus dem Getrieberaum 20 in den Motorraum 18; sie kann jedoch insbesondere bei rotierender Rotorwelle 223 und/oder Schrägstellung des Fahrzeugs eine Leckage vom Getrieberaum 20 in den Motorraum 18 nicht unterbinden.
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Um jedoch den Motorraum 18 im Wesentlichen ölfrei zu halten, ist, wie in den 1 und 2 schematisch dargestellt, eine den Stator 221 der elektrischen Maschine 22 unterlaufende Rückführleitung 26 vorgesehen, die den Motorraum 18 mit dem Getrieberaum 20 verbindet, wobei eine Ölfördereinrichtung 28 das im Motorraum 18 anfallende Öl zurück in den Getrieberaum 20 fördert. Die spezielle Ausgestaltung der Ölfördereinrichtung 28 soll weiter unten im Zusammenhang mit den 3 und 4 diskutiert werden.
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In 2 ist das Getriebe 24 in einer besonders bevorzugten Ausführungsform in größerem Detail gezeigt. Der Übersetzungsteil 241 besteht dabei aus zwei Planetensätzen 2411, 2412, von denen der erste (2411) über seine Sonne mit der Rotorwelle 223, über seinen Steg mit dem Gehäuse 12 und über sein Hohlrad mit dem zweiten Planetensatz 2412, insbesondere dessen Sonne, verbunden ist. Dessen Hohlrad ist mit dem Gehäuse 12 verbunden; sein Steg bildet die Zwischenwelle 243, die den Übersetzungsteil 241 mit dem Differenzialteil 242 verbindet. Der Differenzialteil 242 ist als ein weiterer Planetensatz mit Doppelplaneten ausgebildet. Sein Hohlrad ist mit der Zwischenwelle 243 verbunden. Seine Sonne ist mit der ersten Ausgangswelle 244 und sein Steg mit der zweiten Ausgangswelle 245 verbunden.
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Im Übrigen kann uneingeschränkt auf das oben zu 1 gesagte verwiesen werden. 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in erneut schematischer Darstellungsweise, jedoch detailreicher als 1 in Bezug auf einige erfindungswesentliche bzw. vorteilhafte Elemente. Nachfolgend soll lediglich auf solche, noch nicht im Zusammenhang mit 1 besprochenen Merkmale eingegangen werden. Deutlich erkennbar ist, dass die Rückführleitung 26 bei der bevorzugten Ausführungsform von 3 im Gehäuse 12 geführt ist. Obgleich auch bei dieser Ausführungsform der Motorraum 18 und der Getrieberaum 20 innen im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet sind, ist das Gehäuseäußere leicht asymmetrisch gestaltet. Insbesondere sitzen der Motorraum 18 und der Getrieberaum 20 auf einem Sockel 124 auf, in dem die Rückführleitung 26 geführt ist. Sie entspricht in ihrer Länge im Wesentlichen der axialen Länge des Gehäuses 12, d.h. sie erstreckt sich im Wesentlichen von der motorseitigen Stirnwand 121 bis zur getriebeseitigen Stirnwand 122. Im Bereich des Getrieberaumes 20 mündet sie nicht unmittelbar in die Hauptkammer 201 des Getrieberaums 20, sondern in eine axial randständige Pumpradkammer 202, die zwischen der getriebeseitigen Stirnwand 122 und einem ringscheibenförmigen Dichtblech 30 gebildet ist. Das Dichtblech 30 ist öldicht (vermittels der Dichtung 301) mit dem Gehäuse 12 verbunden. Aufgrund der Verbindung über die Rückführleitung 26 ist der Ölspiegel in der Pumpradkammer 202 gleich dem Ölspiegel (in der Hauptkammer 181) des Motorraums 18, selbst wenn, wie normalerweise vorgesehen, der Ölspiegel in der Hauptkammer 201 des Getrieberaums 20 deutlich höher steht.
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In der Pumpradkammer 202 ist ein Ölpumprad 32 angeordnet, welches drehbar gelagert und mit einer Welle des Getriebes 24, insbesondere dessen Differenzialteils 242, verbunden ist. Bei Betrieb der Antriebsanordnung 10 wird somit durch die Rotation des Ölpumprades 32 Öl aus dem Mündungsbereich der Rückführleitung 26, d.h. aus dem unteren Bereich der Pumpradkammer 202 in den oberen Bereich der Pumpradkammer 202 gefördert. Dort weist das Dichtblech 30 eine Öffnung 302 auf, durch welches das geförderte Öl, wie durch den punktierten Pfeil angedeutet, auf die drehenden Teile des Getriebes 24 läuft. Das Ölpumprad 32 erfüllt somit eine Doppelfunktion: zum einen fördert es unerwünschtes Öl aus dem Motorraum 18 in den Getrieberaum 20; zum anderen fördert es das Öl aus dem unteren Bereich des Ölsumpfs in obere, schmierungs- und kühlungsbedürftige Bereiche des Getriebes.
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Um auch bei Schrägstellung des Kraftfahrzeugs ein unerwünschtes Füllen der Pumpradkammer 202 mit Öl aus der Getriebe-Hauptkammer 201 zu verhindern, ist bevorzugt, wie in 3 nicht erkennbar, eine berührungslose Dichtung, bspw. eine Spalt- oder Labyrinthdichtung zwischen dem Dichtblech 30 und dem Ölpumprad 32 ausgebildet. Wie oben bereits erläutert, lässt sich aufgrund der fehlenden Radialwellendichtung im Bereich des ersten Rotorwellenlagers 224 ein Übertritt von Öl aus dem Getrieberaum 20 entlang der Rotorwelle 223 nicht verhindern. Zur Rückförderung dieses Öls und zur Reduktion seines schädlichen Einflusses sind bei der gezeigten Ausführungsform mehrere Maßnahmen vorgesehen:
Zum einen ist im Bereich des Stators 221 der elektrischen Maschine 22 ein Ölkanal 261 vorgesehen, der einen ungehinderten Ölzufluss aus sämtlichen Bereichen der Motorraum-Hauptkammer 181 zum Eingang der Rückführleitung 26 gewährleistet und selbst als ein Teil der Rückleitung 26 angesehen werden kann.
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Weiter ist der Rotor 222 mit kegelstumpfmantelförmigen Ölableitblechen 2221 versehen, die den Rotor benetzendes Öl vom empfindlichen Bereich des Luftspaltes wegschleudern.
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Zudem ist der Motorraum 18, ähnlich dem Getrieberaum 20 in eine Hauptkammer 181 und eine Ölauffangkammer 182 unterteilt. Die Ölauffangkammer 182, ist, ähnlich wie die Pumpradkammer 202, zwischen der Trennwand 16 und einem zweiten Dichtblech 34 gebildet, welches im Wesentlichen ringscheibenförmig ausgebildet ist und mittels der Dichtung 341 gegen das Gehäuse 12 gedichtet ist. Die Rotorwelle 223 ist mit einem Ölschleuderkonus versehen, welcher mit seinem breiten Ende in die Ölauffangkammer 182 hineinragt. Auf der Rotorwelle 223 entlang kriechendes Öl wird durch die Zentrifugalkraft zur Basis des Ölschleuderkonus 227 getrieben und von dort in die Ölauffangkammer 182 geschleudert. Diese weist eine die Trennwand 16 durchsetzende Verbindungsöffnung 161 auf, durch welche Öl aus der Ölauffangkammer 182 zurück in die Getrieberaum-Hauptkammer 201 fließen kann. Schließlich sei noch auf die besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Lagerung und Dichtung der Wellen in den Gehäusestirnwänden 121, 122 hingewiesen. Diese weisen jeweils eine axial erstreckte Lageraufnahme 1211, 1221 auf, in denen die Lager bzw. Dichtungen angeordnet sind. Die Lageraufnahme 1211 der motorseitigen Stirnwand 121 beherbergt in einer axialen Reihenfolge von innen nach außen das zweite Rotorwellenlager 225, das zweite Ausgangswellenlager 247 und die zweite Radialwellendichtung 249. Da in dem Ringspalt zwischen der zweiten Ausgangswelle 245 und der sie koaxial umgebenden Rotorwelle 223 Öl weitgehend ungehindert vom Getriebe 24 in die Lageraufnahme 1211 fließen kann, ist hier noch eine zusätzliche Abflussöffnung 1212 vorgesehen, durch die Öl aus der motorseitigen Lageraufnahme 1211 zurück in die Motorraum-Hauptkammer 181 fließen kann. Die getriebeseitige Lageraufnahme 1221 beherbergt das erste Ausgangswellenlager 246 und die zugehörige, zweite Radialwellendichtung 248.
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4 zeigt erneut eine Antriebsanordnung gemäß 4, jedoch detaillierter im Bereich des Getriebes 24. Bzgl. der Ausgestaltung des Getriebes 24 kann jedoch auf die entsprechenden Ausführungen im Zusammenhang mit 2 verwiesen werden. Von besonderem Interesse ist die bei dieser Ausführungsform realisierte Kopplung des Ölpumprades 32 mit dem Steg des Differenzialteils 242 des Getriebes 24, d.h. im Wesentlichen mit der zweiten Ausgangswelle 245. Denkbar ist selbstverständlich auch eine Kopplung mit dem Hohlrad des Differenzialrades, d.h. im Wesentlichen mit der Zwischenwelle 243. Machbar wäre auch ein Verbindung mit der ersten Ausgangswelle, was jedoch aus Erreichbarkeitsgründen technisch schwierig zu realisieren ist.
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Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Insbesondere ist es dem Fachmann anheimgestellt, auch andere Getriebetopologien als die in den Figuren gezeigte einzusetzen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Antriebsanordnung
- 12
- Gehäuse
- 121
- motorseitige Stirnwand von 12
- 1211
- motorseitige Lageraufnahme
- 1212
- Ölablaufkanal
- 122
- getriebeseitige Stirnwand von 12
- 1221
- getriebeseitige Lageraufnahme
- 123
- Gehäusekörperwand
- 124
- Gehäusesockel
- 14
- Gehäusedichtung
- 16
- Trennwand
- 161
- Verbindungsöffnung in 16
- 18
- Motorraum
- 181
- Hauptkammer von 18
- 182
- Ölauffangkammer
- 20
- Getrieberaum
- 201
- Hauptkammer von 20
- 202
- Pumpradkammer
- 22
- elektrische Maschine
- 221
- Stator von 22
- 222
- Rotor von 22
- 2221
- Ölableitblech
- 223
- Rotorwelle
- 224
- erstes Rotorwellenlager
- 225
- zweites Rotorwellenlager
- 226
- berührungslose Rotorwellendichtung
- 227
- Ölschleuderkonus
- 24
- Getriebe
- 241
- Übersetzungsteil von 24
- 242
- Differenzialteil von 24
- 243
- Zwischenwelle von 24
- 244
- erste Ausgangswelle
- 245
- zweite Ausgangswelle
- 246
- erstes Ausgangswellenlager
- 247
- zweites Ausgangswellenlager
- 248
- erste Radialwellendichtung
- 249
- zweite Radialwellendichtung
- 26
- Rückführleitung
- 261
- Ölleitkanal
- 28
- Ölfördereinrichtung
- 30
- erstes Dichtblech
- 301
- Dichtung von 30
- 302
- Öffnung in 30
- 32
- Ölpumprad
- 34
- zweites Dichtblech
- 341
- Dichtung von 34
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0587389 B1 [0002]
- DE 63901386 T2 [0002]
