DE102016215188A1

DE102016215188A1 - Leistungselektronik für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102016215188A1
Application number: DE102016215188.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas Knörle-Philipp; Kim Führer; Hermann Thurn
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-08-16
Filing date: 2016-08-16
Publication date: 2018-02-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leistungselektronik für ein Kraftfahrzeug, mit einem elektrischen Anschluss, der mit einem elektrischen Gegenanschluss einer elektrischen Maschine elektrisch leitend verbindbar ist, und wenigstens einem Kühlmittelanschluss, der mit einem Gegenkühlmittelanschluss einer Fahrzeugkomponente fluidisch verbindbar ist. Das Getriebe ist dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Anschluss und der Kühlmittelanschluss derart angeordnet und ausgebildet sind, dass eine Koppelrichtung des Kühlmittelanschlusses zum fluidischen Verbinden des Kühlmittelanschlusses mit dem Gegenkühlmittelanschluss gleich zu einer Bewegungsrichtung des elektrischen Anschlusses zum elektrischen Verbinden des elektrischen Anschlusses mit dem elektrischen Gegenanschluss ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leistungselektronik für ein Kraftfahrzeug, mit einem elektrischen Anschluss, der mit einem elektrischen Gegenanschluss einer elektrischen Maschine elektrisch leitend verbindbar ist, und wenigstens einem Kühlmittelanschluss, der mit einem Gegenkühlmittelanschluss einer Fahrzeugkomponente fluidisch verbindbar ist.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Getriebe mit einer solchen Leistungselektronik und einen Hybridantrieb mit der Leistungselektronik oder dem Getriebe. Außerdem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit der Leistungselektronik oder dem Getriebe oder dem Hybridantrieb.
Aus dem Stand der Technik ist der Einsatz einer Leistungselektronik bei Fahrzeugen, insbesondere bei Fahrzeugen mit Hybridantrieb bekannt. Die Leistungselektronik kann in einem Hohlraum eines Getriebegehäuses angeordnet sein und einen elektrischen Anschluss und einen Kühlmittelanschluss aufweisen. Dabei ist die Leistungselektronik derart ausgebildet, dass bei einem Befestigen der Leistungselektronik mit einer Fahrzeugkomponente zuerst der Kühlmittelanschluss mit einem Gegenkühlmittelanschluss fluidisch verbunden wird und anschließend der elektrische Anschluss mit einem elektrischen Gegenanschluss verbunden wird. Ein Nachteil der bekannten Leistungselektronik besteht darin, dass das Anschließen der Leistungselektronik an die Anschlüsse der Fahrzeugkomponenten zeitaufwendig ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Leistungselektronik anzugeben, die schneller und leichter an den elektrischen Gegenanschluss und den Gegenkühlmittelanschluss angeschlossen werden kann.
Die Aufgabe wird durch eine Leistungselektronik der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der elektrische Anschluss und der Kühlmittelanschluss derart angeordnet und ausgebildet sind, dass eine Koppelrichtung des Kühlmittelanschlusses zum fluidischen Verbinden des Kühlmittelanschlusses mit dem Gegenkühlmittelanschluss gleich zu einer Bewegungsrichtung des elektrischen Anschlusses zum elektrischen Verbinden des elektrischen Anschlusses mit dem elektrischen Gegenanschluss ist.
Die erfindungsgemäße Leistungselektronik weist den Vorteil auf, dass ein Anschließen der Leistungselektronik an die nicht zur Leistungselektronik gehörende elektrische Maschine und die nicht zur Leistungselektronik gehörende Fahrzeugkomponente ganz besonders schnell möglich. So kann die Leistungselektronik mit der elektrischen Maschine und der Fahrzeugkomponente bereits allein durch Einführen der Leistungselektronik in eine Aufnahme, wie beispielsweise einen Hohlraum eines Getriebegehäuses, verbunden werden, ohne dass weitere Montageschritte notwendig sind. Dadurch ist auch eine Blindmontage möglich, bei der eine Verbindung der Anschlüsse mit den Gegenanschlüssen in einem für den Monteur nicht sichtbaren Bereich erfolgt. Die Blindmontage ist möglich, weil die Koppelrichtung des Kühlmittelanschlusses in die gleiche Richtung wie die Bewegungsrichtung des elektrischen Anschlusses zeigt und somit ein Ausrichten der einzelnen Anschlüsse, und/oder Gegenanschlüsse zum Verbinden der Anschlüsse mit den Gegenanschlüssen nicht notwendig ist.
Im Sinne der Erfindung dient die Leistungselektronik dazu, einen Strom an die elektrische Maschine zu steuern oder zu regeln. Insbesondere dient die Leistungselektronik dazu, den von einer Batterie bereitgestellten Gleichstrom in einen Wechselstrom umzuwandeln. Die Leistungselektronik weist eine Leistungselektronikplatine und Elektronikbauteile auf, welche zur Steuerung oder Regelung des Stroms eingerichtet sind. Bei den Elektronikbauteilen kann es sich beispielsweise um Leistungsschalter, wie beispielsweise Leistungstransistoren, handeln. Darüber hinaus kann die Leistungselektronik eine Steuerelektronik und/oder eine Sensorelektronik aufweisen. Die Leistungselektronik kann modular ausgeführt sein, so dass sie als ganze Baueinheit in das Getriebegehäuse eingebracht oder als ganze Baueinheit aus diesem ausgebracht werden kann. Insbesondere kann der Zusammenbau der Leistungselektronik vor einem Einbringen in den Hohlraum eines Getriebegehäuses erfolgen.
Die nicht zum Getriebe gehörende elektrische Maschine besteht zumindest aus einem Stator und einem drehbar gelagerten Rotor und ist in einem motorischen Betrieb eingerichtet, elektrische Energie in mechanische Energie in Form von Drehzahl und Drehmoment zu wandeln, sowie in einem generatorischen Betrieb mechanische Energie in elektrische Energie in Form von Strom und Spannung zu wandeln. Die Anordnung der elektrischen Maschine außerhalb des Getriebegehäuses bedeutet, dass die elektrische Maschine nicht in dem Hohlraum des Getriebes, der durch das Getriebegehäuse eingeschlossen wird, angeordnet ist. Jedoch kann die elektrische Maschine mit dem Getriebegehäuse, insbesondere einer Außenseite des Getriebegehäuses, verbunden und/oder an dem Getriebegehäuse, insbesondere der Außenseite des Getriebegehäuses, angebracht sein.
Der elektrische Anschluss der Leistungselektronik und/oder der elektrische Gegenanschluss der elektrischen Maschine können jeweils eine Signalleitung aufweisen, über die Signale, wie beispielsweise Steuersignale, übertragen werden können. Darüber hinaus können der elektrische Anschluss und der elektrische Gegenanschluss jeweils eine Stromleitung aufweisen, über die Strom übertragen wird.
Bei einer besonderen Ausführung kann der elektrische Anschluss an einer Leiterplatine der Leistungselektronik befestigt sein. Insbesondere kann der elektrische Anschluss mit der Leiterplatine der Leistungselektronik kabellos elektrisch verbunden sein. Dies bedeutet, dass kein Kabel vorhanden ist, das die Leiterplatine mit dem elektrischen Anschluss verbindet. Die Verbindung zwischen dem elektrischen Anschluss und der Leiterplatine kann unmittelbar erfolgen. Im Ergebnis wird der Aufbau der Leistungselektronik kompakter und die Gefahr eines versehentlichen Abreißens des Kabels beim Anschließen der Leistungselektronik an die elektrische Maschine, wird verringert.
Die Leistungselektronik kann ein Leistungselektronikgehäuse aufweisen. Die Leiterplatine und die Elektronikbauteile können innerhalb eines Hohlraums des Leistungselektronikgehäuses angeordnet sein. Der elektrische Anschluss und der Kühlmittelanschluss können von derselben Seite des Leistungselektronikgehäuses vorstehen. Insbesondere können eine Mittelachse des elektrischen Anschlusses und eine Mittelachse des Kühlmittelanschlusses parallel zueinander sind und/oder der elektrische Anschluss und der Kühlmittelanschluss können sich von dem Leistungselektronikgehäuse in die gleiche Richtung erstrecken. Im Ergebnis wird eine besonders einfach aufgebaute Leistungselektronik bereitgestellt, bei der sichergestellt ist, dass die Koppelrichtung des Kühlmittelanschlusses gleich zur Bewegungsrichtung des elektrischen Anschlusses ist.
Bei einer besonderen Ausführung kann der elektrische Anschluss der Leistungselektronik Bestandteil einer Steckverbindung sein. Dabei kann der elektrische Anschluss der Leistungselektronik als Stecker, insbesondere als männlicher Teil der Steckverbindung mit nach außen weisenden Kontaktstiften, ausgeführt sein und der elektrische Gegenanschluss der elektrischen Maschine kann als Gegenstecker, insbesondere als weiblicher Teil der Steckverbindung mit nach innen weisenden Kontaktöffnungen, ausgeführt sein. Alternativ kann der Stecker der Leistungselektronik als weiblicher Teil der Steckverbindung ausgeführt sein und der Gegenstecker kann als männlicher Teil der Steckverbindung ausgeführt sein.
Das Ausführen des elektrischen Anschlusses als Stecker und des elektrischen Gegenanschlusses als Gegenstecker bietet den Vorteil, dass eine elektrische Verbindung mit dem elektrischen Gegenanschluss der elektrischen Maschine auf einfache Weise realisiert werden kann. Insbesondere kann die Steckverbindung zwischen der Leistungselektronik und der elektrischen Maschine allein durch Bewegen der Leistungselektronik, insbesondere durch Einführen der Leistungselektronik in den Hohlraum des Getriebegehäuses, realisiert werden, so dass keine weiteren Arbeitsschritte erforderlich sind, um die elektrische Verbindung zwischen der elektrischen Maschine und der Leistungselektronik zu realisieren. Natürlich kann die elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Anschluss der Leistungselektronik und dem elektrischen Gegenanschluss der elektrischen Maschine auch durch andere Verbindungsarten realisiert werden.
Eine ganz besonders vorteilhafte Ausführung besteht darin, die Leistungselektronik in einem Getriebe, insbesondere in dem Hohlraum des Getriebegehäuses, anzuordnen. Dies bietet den Vorteil, dass sich lange Verkabelungen zwischen der Leistungselektronik und der elektrischen Maschine vermeiden lassen. Darüber hinaus besteht ein Vorteil einer Anordnung der Leistungselektronik in dem Hohlraum des Getriebegehäuses darin, dass außerhalb des Getriebes kein separater Bauraum für die Aufnahme der Leistungselektronik mehr benötigt wird.
Das Getriebegehäuse ist ein Gehäuse, das eine Getriebeeinheit wenigstens teilweise umhüllt, die Planetenradsätze und/oder Zahnräder aufweist, mittels denen unterschiedliche Gangstufen realisierbar sind. Zudem dient das Getriebegehäuse dazu, die Getriebeeinheit abzustützen.
Das Getriebegehäuse kann eine Anschlussaufnahme zur Aufnahme des elektrischen Anschlusses und/oder des elektrischen Gegenanschlusses der elektrischen Maschine aufweisen, die einen Durchbruch aufweist. Bei einer Anordnung der Leistungselektronik in dem Hohlraum des Getriebegehäuses kann eine elektrische Verbindung zwischen der Leistungselektronik und der elektrischen Maschine durch den Durchbruch hindurch realisiert werden. Das Vorsehen des Getriebegehäuses mit der Anschlussaufnahme bietet den Vorteil, dass sich die Gefahr einer Beschädigung der Leistungselektronik reduziert, da der elektrische Anschluss zum Verbinden mit dem Gegenanschluss in die Anschlussaufnahme eingebracht werden kann. Somit besteht nicht mehr die Gefahr, dass der elektrische Anschluss in einem Bereich des Getriebes angeordnet ist, bei dem er beim Zusammenbau des Getriebes beispielsweise durch einen an das Getriebegehäuse angebrachten Deckel beschädigt werden kann.
Die Anschlussaufnahme ist ein Abschnitt des Getriebegehäuses, insbesondere ein mit dem restlichen Getriebegehäuse einstückig ausgebildeter Abschnitt. Der Durchbruch ist derart ausgebildet, dass er den Hohlraum des Getriebegehäuses mit einem Bereich außerhalb des Getriebes, insbesondere des Getriebegehäuses, fluidisch verbindet. Eine fluidische Verbindung liegt vor, wenn ein Kühlmittel aus einem Bereich, hier dem Hohlraum des Getriebegehäuses, in einen anderen Bereich, hier den Bereich außerhalb des Getriebes, strömen kann.
Die Anschlussaufnahme kann derart ausgebildet und angeordnet sein, dass sie eine Bewegung des elektrischen Anschlusses quer zu einer Bewegungsrichtung des elektrischen Anschlusses verhindert. Darüber hinaus kann die Anschlussaufnahme eine Bewegung des elektrischen Gegenanschlusses quer zu der Einbringrichtung des elektrischen Gegenanschlusses in die Anschlussaufnahme verhindern. Außerdem kann die Anschlussaufnahme derart angeordnet und ausgebildet sein, dass sie den elektrischen Anschluss und/oder den elektrischen Gegenanschluss abstützt. Im Ergebnis sind durch die Anschlussaufnahme der elektrische Anschluss und/oder der elektrische Gegenanschluss an dem Getriebegehäuse festgelegt.
Der elektrische Anschluss und/oder der elektrische Gegenanschluss können wenigstens teilweise in den Durchbruch eindringen. Alternativ ist es möglich, dass sich der elektrische Anschluss oder der elektrische Gegenanschluss vollständig durch den Durchbruch und somit die Anschlussaufnahme hindurch erstreckt und somit von dem Getriebegehäuse vorsteht.
Ganz besonders vorteilhaft ist eine Ausführung, bei der die Leistungselektronik in dem Hohlraum des Getriebegehäuses angeordnet ist und sich der elektrische Anschluss durch das Anschlusselement hindurch erstreckt und aus dem Getriebegehäuse herausragt. Bei einer Ausführung der elektrischen Verbindung als Steckverbindung ragt somit der Stecker der Leistungselektronik aus dem Getriebegehäuse heraus. Dies bietet den Vorteil, dass die elektrische Verbindung auf ganz einfache Weise realisiert werden kann, indem der an der elektrischen Maschine vorgesehene Gegenstecker mit dem Stecker der Leistungselektronik verbunden wird. Die Verbindung der beiden Stecker kann dabei auf einfache Weise außerhalb des Getriebegehäuses erfolgen.
Alternativ kann sich der elektrische Gegenanschluss durch die Anschlussaufnahme hindurch erstrecken und in den Hohlraum des Getriebegehäuses hineinragen. Bei einer Ausführung der elektrischen Verbindung als Steckverbindung ragt somit der Gegenstecker der elektrischen Maschine in den Hohlraum hinein. Eine Steckverbindung wird realisiert, wenn die Leistungselektronik in den Hohlraum des Getriebegehäuses eingeführt wird und somit der Stecker der Leistungselektronik mit dem Gegenstecker der elektrischen Maschine verbunden wird. Die Steckverbindung erfolgt in diesem Fall innerhalb des Hohlraums.
Bei einer besonderen Ausführung kann die den Gegenkühlmittelanschluss aufweisende Fahrzeugkomponente das Getriebegehäuse sein. Das Getriebegehäuse kann wenigstens einen, insbesondere genau zwei, Gegenkühlmittelanschuss aufweisen. Vorzugsweise weist das Getriebegehäuse die gleiche Anzahl von Gegenkühlmittelanschlüssen auf wie die Leistungselektronik Kühlmittelanschlüsse. Der Gegenkühlmittelanschluss kann derart angeordnet und ausgebildet sein, dass bei einer Anordnung der Leistungselektronik in dem Hohlraum des Getriebegehäuses der Kühlmittelanschluss mit dem Gegenkühlmittelanschluss fluidisch verbunden ist. Dabei kann die Leistungselektronik genau zwei Kühlmittelanschlüsse, nämlich einen Einlassanschluss, über den Kühlmittel in die Leistungselektronik zugeführt wird und einen Auslassanschluss, über den Kühlmittel aus der Leistungselektronik herausgeführt wird, aufweisen. Gleichermaßen kann das Getriebegehäuse zwei Gegenkühlmittelanschlüsse, nämlich einen Gegenauslassanschluss, über den Kühlmittel aus dem Getriebegehäuse abgeführt wird, und einen Gegeneinlassanschluss aufweisen, über den Kühlmittel in das Getriebegehäuse eingeführt wird. Die Kopplung des Kühlmittelanschlusses mit dem Gegenkühlmittelanschluss kann durch eine Steckverbindung oder eine andere Verbindungsart realisiert werden.
Die Leistungselektronik kann entlang einer Einführrichtung in den Hohlraum des Getriebegehäuses einführbar sein. Dabei kann die Einführrichtung quer, insbesondere radial, zu einer Getriebemittelachse sein. Insbesondere kann die Einführrichtung parallel zu der Koppelrichtung des Kühlmittelanschlusses und/oder der Bewegungsrichtung des elektrischen Anschlusses sein. Außerdem kann die Einführrichtung gleich zu der Koppelrichtung und/oder Bewegungsrichtung sein.
Der elektrische Anschluss kann durch Bewegen der Leistungselektronik entlang der Einführrichtung, die gleich zur Bewegungsrichtung des elektrischen Anschlusses ist, in die Anschlussaufnahme eingebracht werden. Insbesondere kann der elektrische Anschluss derart in den Aufnahmeabschnitt eingebracht werden, dass der elektrische Anschluss von dem Getriebegehäuse vorsteht. Dies bietet den Vorteil, dass bei einem Einführen der Leistungselektronik in den Hohlraum des Getriebegehäuses automatisch auch der elektrische Anschluss in die Anschlussaufnahme eingebracht wird. Somit sind nach Einführung der Leistungselektronik in den Hohlraum keine weiteren Montageschritte zum Einbringen des elektrischen Anschlusses in die Anschlussaufnahme mehr notwendig. Die Bewegungsrichtung ist zu der Einführrichtung gleich, wenn die Bewegungsrichtung in die gleiche Richtung wie die Einführrichtung weist.
Der Kühlmittelanschluss kann durch Bewegen der Leistungselektronik entlang der Einführrichtung, die gleich zur Koppelrichtung des Kühlmittelanschlusses ist, mit dem Gegenkühlmittelanschluss fluidisch verbunden werden. Dies bietet den Vorteil, dass bei einem Einführen der Leistungselektronik in den Hohlraum des Getriebegehäuses der Kühlmittelanschluss automatisch mit dem Gegenkühlmittelanschluss fluidisch verbunden wird, ohne dass weitere Montageschritte zum Herstellen der Verbindung notwendig sind. Die Koppelrichtung ist zu der Einführrichtung gleich, wenn die Koppelrichtung in die gleiche Richtung wie die Einführrichtung weist.
Ganz besonders vorteilhaft ist, wenn das Einbringen des elektrischen Anschlusses in die Anschlussaufnahme und das Verbinden des Kühlmittelanschlusses mit dem Gegenkühlmittelanschluss gleichzeitig erfolgt. In diesem Fall kann die Montage der Leistungselektronik in dem Hohlraum des Getriebegehäuses sehr schnell und auf einfache Weise erfolgen.
Bei einer besonderen Ausführung kann die Leistungselektronik mittels wenigstens eines Befestigungsmittels mit dem Getriebegehäuse lösbar befestigbar sein. So kann die Befestigung mittels einer Schraubverbindung realisiert werden. Im Ergebnis kann die Leistungselektronik auf einfache Weise mit dem Getriebegehäuse verbunden werden. Eine Bewegungsrichtung des Befestigungsmittels zum Befestigen der Leistungselektronik mit dem Getriebegehäuse kann gleich zu der Einführrichtung der Leistungselektronik sein. Die Bewegungsrichtung des Befestigungsmittels entspricht dabei einer Richtung entlang der das Befestigungsmittel bewegt wird, um die Leistungselektronik mit dem Getriebegehäuse zu befestigen. Dies bietet den Vorteil, dass die Befestigung auf einfache Weise möglich ist, da die Befestigungsmittel für den Monteur über die Öffnung im Getriebegehäuse, über die die Leistungselektronik in den Hohlraum eingeführt wird, leicht zugänglich sind.
Bei einer ganz besonderen Ausführung kann die Bewegungsrichtung des Befestigungsmittels zum Befestigen der Leistungselektronik mit dem Getriebegehäuse entgegengesetzt zu einer Entformrichtung einer Formhälfte sein und/oder die Einführrichtung der Leistungselektronik in den Hohlraum des Getriebegehäuses kann entgegengesetzt zu der Entformrichtung der Formhälfte sein. Dies bietet den Vorteil, dass wenigstens ein Befestigungsabschnitt des Getriebegehäuses, der zum Befestigen der Leistungselektronik mit dem Getriebegehäuse dient, und/oder wenigstens ein Gegenkühlmittelanschluss zum fluidischen Verbinden mit einem Kühlmittelanschluss der Leistungselektronik und/oder ein Anschlussabschnitt zum Aufnehmen des elektrischen Anschlusses der Leistungselektronik besonders gut vorgegossen werden können. Somit entfallen aufwendige Nachbearbeitungsschritte. Außerdem entsteht durch das Vorgießen des Befestigungsabschnitts, des Gegenkühlmittelanschlusses und/oder des Anschlussabschnitts ein porenarmes Druckgussgefüge, welches mit Dichtelementen nach außen sehr gut abgedichtet werden kann.
In einer Gießmaschine können eine beweglich ausgebildete Formhälfte und eine andere, ortsfest angeordnete Formhälfte vorgesehen sein. Bei den Formhälften kann es sich um Dauerformteile handeln, die in einem Druckgießverfahren eingesetzt werden. Dabei sind die Formhälften derart ausgebildet, dass sie in einer Vielzahl von Druckgießvorgängen eingesetzt werden können. Die Formhälften können neben einer Basisform (Matrize), die das Negativ der Außenform des Getriebegehäuses bildet auch eine Vielzahl von Teilen, wie beispielsweise Kerne, aufweisen, die die Innenform des Getriebegehäuses bilden.
Bei einer besonderen Ausführung kann das Getriebegehäuse einen Zentralabschnitt und einen mit dem Zentralabschnitt verbundenen Ölwannenabschnitt aufweisen. Dabei kann der Ölwannenabschnitt den Hohlraum, in den die Leistungselektronik eingebracht wird, begrenzen. Bei dem Zentralabschnitt handelt es sich um den Abschnitt des Getriebegehäuses, innerhalb dessen die Getriebeeinheit angeordnet ist. Der Ölwannenabschnitt kann sich bezogen auf die Getriebemittelachse in radialer Richtung von dem Zentralabschnitt, insbesondere in Richtung zu einem Fahrbahngrund, erstrecken. Im Ergebnis kann die Leistungselektronik in einem leicht zugänglichen Bereich des Getriebes, nämlich dem Ölwannenabschnitt, angeordnet sein.
Zudem kann der Ölwannenabschnitt eine Innenwand aufweisen, die den Hohlraum von einem Nassraum der Ölwanne trennt. Darüber hinaus kann der Hohlraum durch eine andere Innenwand des Zentralabschnitts begrenzt werden. Als Nassraum wird ein Raum in der Ölwanne bezeichnet, in dem das Öl vorhanden ist. Im Ergebnis kann auf einfache Weise ein Trockenraum realisiert werden, in dem die Leistungselektronik angeordnet werden kann, ohne dass die Gefahr besteht, dass sie in Kontakt mit Öl gelangt.
Von ganz besonderem Vorteil ist ein Hybridantrieb mit einer elektrischen Maschine und der erfindungsgemäßen Leistungselektronik oder dem Getriebe. In dem Hybridantrieb ist der elektrische Gegenanschluss der elektrischen Maschine mit dem elektrischen Anschluss der Leistungselektronik elektrisch leitend verbunden. Das Getriebe kann ein automatisiertes Getriebe sein. Darüber hinaus ist ein Kraftfahrzeug mit einer Kraftfahrzeug-Antriebseinheit, wie beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine, und der Leistungselektronik oder dem Getriebe oder dem Hybridantrieb vorgesehen, wobei die Kraftfahrzeug-Antriebseinheit mit dem Getriebe oder dem Hybridantrieb wirkverbunden ist.
In den Figuren ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben, wobei gleiche oder gleichwirkende Elemente zumeist mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigt:
1: eine Unteransicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Getriebes,
2: eine schematische Darstellung der Leistungselektronik,
3: eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Getriebes,
4: eine Formhälfte, die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Getriebes eingesetzt wird.
Das in 1 gezeigte Getriebe weist ein Getriebegehäuse 1 auf, das eine Anschlussaufnahme 18 zur Aufnahme eines elektrischen Anschlusses 3 der in 2 gezeigten Leistungselektronik 2 und/oder eines in den Figuren nicht gezeigten elektrischen Gegenanschlusses einer elektrischen Maschine aufweist. Das Getriebegehäuse 1 weist einen Hohlraum 5 auf, in den die in 2 gezeigte Leistungselektronik 2 eingebracht wird. Die Anschlussaufnahme 18 weist einen Durchbruch 4 auf, über den der Hohlraum 5 mit einem Bereich außerhalb des Getriebes fluidisch verbunden ist. Dabei entspricht die Anschlussaufnahme 18 einem Abschnitt des Getriebegehäuses 1, der vom restlichen Getriebegehäuse vorsteht und mit dem restlichen Getriebegehäuse einstückig verbunden ist. Bei einer Anordnung der Leistungselektronik 2 in dem Hohlraum 5 des Getriebegehäuses 1 ist eine elektrische Verbindung zwischen der Leistungselektronik 2 und der elektrischen Maschine durch den Durchbruch 4 hindurch realisierbar.
Der Hohlraum 5 befindet sich in einem Ölwannenabschnitt 7 des Getriebegehäuses 1. Der Ölwannenabschnitt 7 erstreckt sich in radialer Richtung R von einem Zentralabschnitt 16 des Getriebegehäuses. Der Ölwannenabschnitt 7 weist eine Innenwand 8 auf, die zusammen mit einer Außenwand 9 und zwei die Innenwand 8 mit der Außenwand 9 verbindenden Seitenwänden 21 und eine andere Innenwand des Zentralabschnitts 16 den Hohlraum 5 begrenzt. Darüber hinaus dient die Innenwand 8 dazu, den Hohlraum 5 von einem Nassraum 10 des Ölwannenabschnitts 7 zu trennen. Der Nassraum 10 ist der Bereich des Ölwannenabschnitts 7, in dem Öl vorhanden ist. In 1 ist eine Ölwannenplatte nicht dargestellt, die mit dem Getriebegehäuse 1 lösbar verbunden ist und den Hohlraum 5 und den Nassraum 10 verschließt.
Das Getriebegehäuse 1 weist mehrere, insbesondere genau drei, Befestigungsabschnitte 12 auf. Die Befestigungsabschnitte 12 dienen zum Befestigen der Leistungselektronik 2 mit dem Getriebegehäuse 1. Die Befestigung kann dabei durch eine Schraubverbindung realisiert werden.
Darüber hinaus weist das Getriebegehäuse 1 zwei Gegenkühlmittelanschlüsse auf, nämlich einen Gegenauslassanschluss 13a und einen Gegeneinlassanschluss 13b. Das Kühlmittel strömt von dem Getriebegehäuse 1 über den Gegenauslassanschluss 13a in die Leistungselektronik 2 ein. Darüber hinaus strömt das Kühlmittel von der Leistungselektronik 2 über den Gegeneinlassanschluss 13b in das Getriebegehäuse 1 ein. Die beiden Gegenkühlmittelanschlüsse sind derart ausgeführt, dass ihre Mittelachsen parallel zueinander verlaufen. Zudem sind die beiden Gegenkühlmittelanschlüsse derart ausgeführt, dass ihre Mittelachsen parallel zu einer Mittelachse des Aufnahmeabschnitts 18 verlaufen.
Die Leistungselektronik 2 kann entlang einer Einführrichtung E in den Hohlraum 5 eingeführt werden. Die Einführrichtung E ist in 1 in die Zeichenebene hineingerichtet, was durch das mit dem Kreis umschlossene X symbolisiert ist. Die Einführrichtung E entspricht einer Normalen auf eine Hohlraumebene, die sich bezogen auf eine Getriebemittelachse M in axialer Richtung B und in tangentialer Richtung T erstreckt.
2 zeigt eine perspektivische Darstellung der Leistungselektronik 2. Die Leistungselektronik 2 weist ein Leistungselektronikgehäuse 15 auf, innerhalb dessen die nicht dargestellte Leiterplatine und Elektronikbauteile angeordnet sind. Darüber hinaus weist die Leistungselektronik 2 den elektrischen Anschluss 3 und zwei Kühlmittelanschlüsse, nämlich einen Einlassanschluss 14a und einen Auslassanschluss 14b auf.
Das Kühlmittel strömt vom Getriebegehäuse 1 über den Gegenauslassanschluss 13a und den Einlassanschluss 14a in die Leistungselektronik 2 hinein. Das Kühlmittel strömt dann zum Kühlen der Leiterplatine und/oder der Elektronikbauteile in einer in der Leistungselektronik 2 vorhandenen Kühlmittelleitung. Anschließend strömt das Kühlmittel über den Auslassanschluss 14b aus der Leistungselektronik 2 heraus und über den Gegeneinlassanschluss 13b in das Getriebegehäuse 1 ein.
Die beiden Kühlmittelanschlüsse der Leistungselektronik 2 sind in die gleiche Richtung orientiert. So stehen sie vom Leistungselektronikgehäuse 15 in die gleiche Richtung vor. Insbesondere stehen die beiden Kühlmittelanschlüsse von derselben Seite 19 des Leistungselektronikgehäuses 15 vor. Zudem sind die beiden Kühlmittelanschlüsse derart ausgeführt, dass ihre Mittelachsen M2 parallel zueinander verlaufen.
Der elektrische Anschluss 3 steht von dem Leistungselektronikgehäuse 15 in die gleiche Richtung vor wie die beiden Kühlmittelanschlüsse. Darüber hinaus steht der elektrische Anschluss 3 von derselben Seite des Leistungselektronikgehäuses 15 vor wie die beiden Kühlmittelanschlüsse. Dabei verläuft eine Mittelachse M1 des elektrischen Anschlusses 3 parallel zu den Mittelachsen M2 der Kühlmittelanschlüsse. Der elektrische Anschluss 3 und die Kühlmittelanschlüsse sind am Leistungselektronikgehäuse 15 derart angeordnet und ausgebildet, dass die Koppelrichtung K der Kühlmittelanschlüsse zum fluidischen Verbinden der Kühlmittelanschlüsse mit den Gegenmittelkühlanschlüssen gleich zu der Bewegungsrichtung A des elektrischen Anschlusses 3 zum elektrischen Verbinden des elektrischen Anschlusses 3 mit dem Gegenanschluss.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Getriebes. Das Getriebegehäuse 1 weist den Zentralabschnitt 16 auf, der im Normalquerschnitt zur Getriebemittelachse M im Wesentlichen kreisförmig ausgeführt ist. Innerhalb des Zentralabschnitt 16 ist eine Getriebeeinheit, die beispielsweise Planetenradsätze oder Zahnräder aufweist, angeordnet. Darüber hinaus weist das Getriebegehäuse 1 den Ölwannenabschnitt 7 auf, der sich bezogen auf die Getriebemittelachse M von dem Zentralabschnitt 16 in radialer Richtung nach unten, also in Richtung zu einem Fahrbahngrund erstreckt. Der Ölwannenabschnitt 7 ist an seiner von dem Zentralabschnitt 16 abgewandten Unterseite mit der nicht dargestellten Ölwannenplatte abgedichtet.
Wie aus 3 ersichtlich ist, ragt der Aufnahmeabschnitt 18 von einer Außenseite des restlichen Getriebegehäuses hervor. Darüber hinaus ragen zwei weitere Gegenkühlmittelanschlüsse 20 von der Außenseite des restlichen Getriebegehäuses vor. Dabei erstrecken sich die weiteren Gegenkühlmittelanschlüsse 20 derart von dem restlichen Getriebegehäuse, dass deren Mittelachsen senkrecht zu der Mittelachse des elektrischen Anschlusses 3 stehen. Dabei ist jeder der beiden weiteren Gegenkühlmittelanschlüsse 20 mit dem jeweils zugeordneten Gegenkühlmittelanschluss fluidisch verbunden. Dabei stehen die Mittelachsen der weiteren Gegenkühlmittelanschlüsse 20 senkrecht zu den Mittelachsen der Gegenkühlmittelanschlüsse. Das Kühlmittel wird beim Strömen innerhalb des Getriebegehäuses zwischen dem Gegenkühlmittelanschluss und dem weiteren Gegenkühlmittelanschluss 20 um 90 Grad umgelenkt. Die weiteren Gegenkühlmittelanschlüsse 20 werden mit in den Figuren nicht dargestellten Anschlüssen einer Kühlmittelquelle fluidisch verbunden.
Beim Zusammenbau des Getriebes wird die Leistungselektronik 2 entlang der Einführrichtung E in den Hohlraum 5 des Getriebegehäuses eingebracht. Der elektrische Anschluss 3 gelangt beim Einführen der Leistungselektronik 2 entlang der Einführrichtung E in die Anschlussaufnahme 18 und steht nach dem Einbringen der Leistungselektronik 2 in den Hohlraum von dem Getriebegehäuse 1 vor. Darüber hinaus werden die beiden Kühlmittelanschlüsse beim Einführen der Leistungselektronik 2 entlang der Einführrichtung E mit den Gegenkühlmittelanschlüssen fluidisch verbunden. Dabei kann jeder der beiden Kühlmittelanschlüsse in den jeweils zugeordneten Gegenkühlmittelanschluss eindringen oder diesen umschließen. Im Ergebnis ist eine wirksame fluidische Verbindung realisiert, sobald die Leistungselektronik 2 in den Hohlraum 5 eingebracht ist.
4 zeigt eine Formhälfte 6, die in einem Druckgießverfahren in einer nicht dargestellten Druckgießmaschine bei der Herstellung des Getriebegehäuses 1 verwendet wird. Die Druckgießmaschine weist zudem eine andere, ortsfeste Formhälfte auf, die in den Figuren nicht dargestellt ist. Die Formhälfte 6 bildet das Negativ des im Wesentlichen unteren Teils der Außenform des Getriebegehäuses 1. Als unterer Teil wird der Teil des Getriebegehäuses 1 angesehen, der in radialer Richtung R im Wesentlichen unterhalb der Getriebemittelachse M angeordnet ist. Die Formhälfte 6 weist einen Bestandteil 16 auf, mittels dem die Anschlussaufnahme 18 mit dem Durchbruch 4 realisiert werden kann. Zudem weist die Formhälfte 6 zwei Kerne 17 auf, mittels denen die Gegenkühlmittelanschlüsse im Getriebegehäuse 1 realisiert werden können.
Bei der Herstellung des Getriebes werden unter anderem die nachfolgend genannten Verfahrensschritte in folgender Reihenfolge durchgeführt. Ein heißes, flüssiges oder teigiges Gussmaterial wird in einen Hohlraum eingebracht, der durch das Formteil 6 und das andere Formteil begrenzt ist. Das eingebrachte Gussmaterial bildet nach dessen Erstarren das Getriebegehäuse 1. Die Formhälfte 6 wird in Entformrichtung F bewegt und das Getriebegehäuse 1 wird aus der anderen Formhälfte entfernt. Anschließend wir die Leistungselektronik 2 mit dem Getriebegehäuse 1 mittels wenigstens eines Befestigungsmittels befestigt.
Die Entformrichtung F ist parallel zu einer Mittelachse des Bestandteils 16 und/oder der Kerne 17. Zudem ist die Entformrichtung F parallel zu der Mittelachse des Gegenkühlmittelanschlusses und/oder der Anschlussaufnahme 18 und steht zur oben genannten Hohlraumebene senkrecht.
Eine Bewegungsrichtung des Befestigungsmittels zum Befestigen der Leistungselektronik Z mit dem Getriebegehäuse 1 ist entgegengesetzt zu der Entformrichtung E der Formhälfte 6. Darüber hinaus ist die Einführrichtung E der Leistungselektronik 2 entgegengesetzt zu der Entformrichtung F.
Bezugszeichenliste

1: Getriebegehäuse
2: Leistungselektronik
3: elektrischer Anschluss
4: Durchbruch
5: Hohlraum
6: Formteil
7: Ölwannenabschnitt
8: Innenwand
9: Außenwand
10: Nassraum
12: Befestigungsabschnitt
13a: Gegenauslassanschluss
13b: Gegeneinlassanschluss
14a: Einlassanschluss
14b: Auslassanschluss
15: Leistungselektronikgehäuse
16: Formabschnitt
17: Kern
18: Anschlussaufnahme
19: Seite
20: weiterer Gegenkühlmittelanschluss
21: Seitenwand
A: Bewegungsrichtung des elektrischen Anschlusses
B: axiale Richtung
E: Einführrichtung der Leistungselektronik
F: Entformrichtung
K: Koppelrichtung des Kühlmittelanschlusses
M: Getriebemittelachse
M1: Mittelachse des elektrischen Anschlusses
M2: Mittelachse des Kühlmittelanschlusses
T: tangentiale Richtung

Claims

Leistungselektronik (2) für ein Kraftfahrzeug, mit einem elektrischen Anschluss (3), der mit einem elektrischen Gegenanschluss einer elektrischen Maschine elektrisch leitend verbindbar ist, und wenigstens einem Kühlmittelanschluss, der mit einem Gegenkühlmittelanschluss einer Fahrzeugkomponente fluidisch verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Anschluss (3) und der Kühlmittelanschluss derart angeordnet und ausgebildet sind, dass eine Koppelrichtung (K) des Kühlmittelanschlusses zum fluidischen Verbinden des Kühlmittelanschlusses mit dem Gegenkühlmittelanschluss gleich zu einer Bewegungsrichtung (A) des elektrischen Anschlusses (3) zum elektrischen Verbinden des elektrischen Anschlusses mit dem elektrischen Gegenanschluss ist.
Leistungselektronik (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass a. der elektrische Anschluss (3) an einer Leiterplatine der Leitungselektronik (2) befestigt ist und/oder dass b. der elektrische Anschluss (3) mit einer Leiterplatine der Leitungselektronik (2) kabellos elektrisch verbunden ist.
Leistungselektronik (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronik (2) ein Leistungselektronikgehäuse (15) aufweist und dass der elektrische Anschluss (3) und der Kühlmittelanschluss von derselben Seite (19) des Leistungselektronikgehäuses (15) vorstehen.
Leistungselektronik (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass a. eine Mittelachse (M1) des elektrischen Anschlusses (3) und eine Mittelachse des Kühlmittelanschlusses (M2) parallel zueinander sind und/oder dass b. sich der elektrische Anschluss (3) und der Kühlmittelanschluss von dem Leistungselektronikgehäuse (15) in die gleiche Richtung erstrecken.
Leistungselektronik (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Anschluss (3) Bestandteil einer Steckverbindung ist.
Getriebe für ein Kraftfahrzeug, mit einem Getriebegehäuse (1) und einer Leistungselektronik (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronik (2) in einem Hohlraum (5) des Getriebegehäuses (1) angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse (1) eine Anschlussaufnahme (18) zur Aufnahme des elektrischen Anschlusses (3) und/oder des elektrischen Gegenanschlusses aufweist, die einen Durchbruch (4) aufweist, wobei bei einer Anordnung der Leistungselektronik (3) in dem Hohlraum (5) des Getriebegehäuses (1) eine elektrische Verbindung zwischen der Leistungselektronik (2) und der elektrischen Maschine durch den Durchbruch (4) hindurch realisierbar ist.
Getriebe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Anschlussaufnahme (18) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass sie eine Bewegung des elektrischen Anschlusses (3) quer zu der Bewegungsrichtung (A) des elektrischen Anschlusses (3) verhindert und/oder dass b. die Anschlussaufnahme (18) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass sie den elektrischen Anschluss (3) abstützt.
Getriebe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei einer Anordnung der Leistungselektronik (2) in dem Hohlraum (5) des Getriebegehäuses (1) der elektrische Anschluss (3) durch die Anschlussaufnahme (18) hindurch erstreckt und aus dem Getriebegehäuse (1) herausragt.
Getriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugkomponente das Getriebegehäuse (1) ist, wobei der Kühlmittelanschluss im Getriebegehäuse (1) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass bei einer Anordnung der Leistungselektronik (2) in dem Hohlraum (5) des Getriebegehäuses (1) der Kühlmittelanschluss mit dem Gegenkühlmittelanschluss fluidisch verbunden ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronik (2) entlang einer Einführrichtung (E) in den Hohlraum (5) des Getriebegehäuses (2) einführbar ist.
Getriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einführrichtung (E) der Leistungselektronik (2) parallel zu der Koppelrichtung (K) des Kühlmittelanschlusses und der Bewegungsrichtung (A) des elektrischen Anschlusses (3) ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen des elektrischen Anschlusses (3) in die Anschlussaufnahme (18) und das fluidische Verbinden des Kühlmittelanschlusses mit dem Gegenkühlmittelanschluss gleichzeitig erfolgt.
Hybridantrieb mit einer elektrischen Maschine und einer Leistungselektronik (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder einem Getriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 13, wobei der Gegenanschluss der elektrischen Maschine mit dem elektrischen Anschluss (3) der Leistungselektronik (2) elektrisch leitend verbunden ist.
Kraftfahrzeug mit einer Kraftfahrzeug-Antriebseinheit und einer Leistungselektronik nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder einem Getriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 13 oder dem Hybridantrieb nach Anspruch 14, wobei die Kraftfahrzeug-Antriebseinheit mit dem Getriebe oder dem Hybridantrieb wirkverbunden ist.