-
Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug.
-
Stand der Technik
-
Elektrische Antriebseinheiten für Kraftfahrzeuge weisen in der Regel ein erstes Gehäuse auf, in welchem eine elektrische Maschine und ein mit der elektrischen Maschine gekoppeltes Getriebe angeordnet sind. Ferner weisen elektrische Antriebseinheiten ein zweites Gehäuse auf, in welchem eine Leistungselektronik angeordnet ist. Die Leistungselektronik ist dabei in geeigneter Weise mit der elektrischen Maschine durch eine Mehrzahl von elektrischen Leitungen verbunden.
-
Aufgrund dessen, dass während eines Betriebs der elektrischen Maschine insbesondere im Bereich des Wickelkerns eine hohe Abwärme entsteht, die u.a. auch in die elektrischen Leitungen übertragen wird, kann es in nachteilhafter Weise zu einem Wärmeeintrag in die Leistungselektronik über die elektrischen Leitungen kommen.
-
DE 10 2015 225 843 A1 offenbart eine elektrische Antriebseinheit mit einem Gehäuse, das ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil aufweist und das erste und/oder zweite Gehäuseteil mit einer Elektronikeinheit aufnimmt.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung schafft eine elektrische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einem ersten Gehäuse, in welchem eine elektrische Maschine und ein mit der elektrischen Maschine gekoppeltes Getriebe angeordnet sind, einem an dem ersten Gehäuse befestigten zweiten Gehäuse, in welchem eine Leistungselektronik angeordnet ist, und einer multifunktionalen Verbindungseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, eine elektrische Verbindung und eine Entwärmung der Leistungselektronik und der elektrischen Maschine bereitzustellen.
-
Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, eine multifunktionale Verbindungseinrichtung bereitzustellen, welche sowohl die elektrische Verbindung zwischen der Leistungselektronik und der elektrischen Maschine vorsieht als auch dazu ausgebildet ist, die von der elektrischen Maschine in die elektrische Verbindung eingebrachte Wärme entsprechend abzuleiten, um somit in vorteilhafter Weise einen Wärmeeintrag in die Leistungselektronik über die elektrische Verbindung zu vermeiden.
-
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
-
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die multifunktionale Verbindungseinrichtung innerhalb des ersten Gehäuses angeordnet und von einem Gehäuse umschlossen ist, wobei das zweite Gehäuse an dem Gehäuse der multifunktionalen Verbindungseinrichtung zumindest abschnittsweise anliegt, und wobei das Gehäuse der multifunktionalen Verbindungseinrichtung zumindest eine Öffnung aufweist, durch welche eine Mehrzahl elektrischer Kontakte der Leistungselektronik durchgeführt sind.
-
Somit ist es in vorteilhafter Weise möglich, das zweite Gehäuse, in welchem die Leistungselektronik angeordnet ist, derart auf das erste Gehäuse bzw. auf das Gehäuse der multifunktionalen Verbindungseinrichtung aufzusetzen, dass jeweilige elektrische Kontakte der Leistungselektronik durch die zumindest eine Öffnung des Gehäuses der multifunktionalen Verbindungseinrichtung durchführbar sind. Dies ermöglicht eine einfache modulare Gestaltung der elektrischen Antriebseinheit, bei welcher das zweite Gehäuse, in welchem die Leistungselektronik angeordnet ist, in einfacher Art und Weise auf das Gehäuse der multifunktionalen Verbindungseinrichtung aufsteckbar ist.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Mehrzahl elektrischer Kontakte der Leistungselektronik und die Mehrzahl elektrischer Kontakte der elektrischen Maschine durch eine Mehrzahl von in der multifunktionalen Verbindungseinrichtung angeordneten Stromschienen lösbar verbunden sind. Somit kann in vorteilhafter Weise eine einfache Montage sowie bei Bedarf Demontage der Komponenten der elektrischen Antriebseinheit vorgesehen werden.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Mehrzahl elektrischer Kontakte der Leistungselektronik jeweils eine Bohrung aufweisen, wobei die Mehrzahl von Stromschienen an zu der Mehrzahl elektrischer Kontakte der Leistungselektronik benachbart angeordneten ersten Endabschnitten jeweils eine erste Bohrung aufweisen, wobei ein jeweiliger der Mehrzahl elektrischer Kontakte der Leistungselektronik und eine jeweilige der Mehrzahl von Stromschienen mittels in die benachbart zueinander angeordneten Bohrungen eingefügte erste Befestigungsmittel, vorzugsweise Schrauben-Mutter-Paare, miteinander verbunden sind. Die jeweiligen Bohrungen der elektrischen Kontakte der Leistungselektronik und die jeweiligen Bohrungen im Bereich des ersten Endabschnitts der Stromschienen sind in vorteilhafter Weise überlappend, d.h. deckungsgleich zueinander, angeordnet, sodass durch Einfügen der ersten Befestigungsmittel diese aneinander befestigbar sind.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Mehrzahl elektrischer Kontakte der elektrischen Maschine jeweils eine Bohrung aufweisen, wobei die Mehrzahl von Stromschienen an zu der Mehrzahl elektrischer Kontakte der elektrischen Maschine benachbart angeordneten zweiten Endabschnitten jeweils eine zweite Bohrung aufweisen, wobei ein jeweiliger der Mehrzahl elektrischer Kontakte der elektrischen Maschine und eine jeweilige der Mehrzahl von Stromschienen mittels in die benachbart zueinander angeordneten Bohrungen eingefügte zweite Befestigungsmittel, vorzugsweise Schrauben-Mutter-Paare, miteinander verbunden sind.
-
Die jeweiligen Bohrungen der elektrischen Kontakte der Leistungselektronik und die jeweiligen Bohrungen im Bereich des ersten Endabschnitts der Stromschienen sind in vorteilhafter Weise überlappend, d.h. deckungsgleich zueinander, angeordnet, sodass durch Einfügen der zweiten Befestigungsmittel diese aneinander befestigbar sind.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass an einem Lagerschild der elektrischen Maschine ein Isolierelement befestigt ist, wobei die Mehrzahl von Stromschienen in das Isolierelement eingefügt sind, wobei das Isolierelement benachbart zu der ersten Bohrung der Mehrzahl von Stromschienen eine jeweilige dritte Bohrung aufweist, in welche die ersten Befestigungsmittel eingefügt sind, und wobei das Isolierelement benachbart zu der zweiten Bohrung der Mehrzahl von Stromschienen eine jeweilige vierte Bohrung aufweist, in welche die zweiten Befestigungsmittel eingefügt sind. Das Isolierelement weist somit sowohl die Funktion der Führung der jeweiligen Stromschienen als auch der Befestigung der Stromschienen am Lagerschild auf.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in dem Isolierelement eine Mehrzahl von Wärmeleitelementen integriert sind, welche an der Mehrzahl von Stromschienen anliegen, und welche dazu ausgebildet sind, Wärme von der Mehrzahl von Stromschienen an das Lagerschild der elektrischen Maschine abzuführen. Durch Vorsehen der Wärmeleitelemente kann somit in vorteilhafter Weise Wärme von den Stromschienen an das Lagerschild abgeführt werden.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die ersten Befestigungsmittel in die dritte Bohrung des Isolierelements axial beweglich eingefügt und die zweiten Befestigungsmittel in die vierte Bohrung des Isolierelements in Axialrichtung fest eingefügt sind. Aufgrund der axialen Befestigung der Stromschienen im Bereich der vierten Bohrung des Isolierelements und aufgrund des lediglichen Einlegens der ersten Befestigungsmittel in die dritte Bohrung des Isolierelements kann in vorteilhafter Weise eine ungünstige Toleranzlage der Stromschienen durch die Beweglichkeit der ersten Befestigungsmittel in der dritten Bohrung des Isolierelements ausgeglichen werden.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Gehäuse der multifunktionalen Verbindungseinrichtung durch das Lagerschild, vorzugsweise das B-Lagerschild, der elektrischen Maschine ausgebildet ist, wobei das Gehäuse der multifunktionalen Verbindungseinrichtung an einem axialen Endabschnitt einen Gehäusedeckel aufweist, wobei in einer in dem Gehäuse der multifunktionalen Verbindungseinrichtung ausgebildeten ersten Nut ein erstes Dichtelement eingesetzt ist, welches die multifunktionale Verbindungseinrichtung zum Gehäusedeckel hin abdichtet.
-
Aufgrund der Integration der multifunktionalen Verbindungseinrichtung in das Lagerschild der elektrischen Maschine kann diese somit in vorteilhafter Weise platzsparend bereitgestellt werden, wobei durch das Vorsehen des ersten Dichtelements die elektrische Verbindung mediendicht bereitgestellt werden kann.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Gehäuse der multifunktionalen Verbindungseinrichtung im Bereich der Öffnung, durch welche die Mehrzahl elektrischer Kontakte der Leistungselektronik durchgeführt sind, eine zweite Nut aufweist, in welche ein zweites Dichtelement eingesetzt ist, das die multifunktionale Verbindungseinrichtung zum zweiten Gehäuse hin abdichtet. Somit weist die multifunktionale Verbindungseinrichtung eine Abdichtung sowohl zum ersten Gehäuse als auch zum zweiten Gehäuse auf, sodass eine sichere mediendichte Abdichtung der elektrischen Leitungen vorgesehen werden kann.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Gehäuse der multifunktionalen Verbindungseinrichtung eine weitere Öffnung aufweist, durch welche eine elektrische Niedervoltleitung zur Signalübertragung zwischen der elektrischen Maschine und der Leistungselektronik durchgeführt ist, und wobei die weitere Öffnung durch das zweite Dichtelement zum zweiten Gehäuse hin abgedichtet ist. Die multifunktionale Verbindungseinrichtung weist somit in vorteilhafter Weise zusätzlich die Funktion des Übergangs für Hochvolt- und Niedervoltleitungen von der elektrischen Maschine zur Leistungselektronik auf.
-
Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
-
Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
-
Figurenliste
-
Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.
-
Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
-
Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer elektrischen Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine vergrößerte Detailansicht der in 1 gezeigten elektrischen Antriebseinheit für das Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 3 eine Längsschnittansicht einer multifunktionalen Verbindungseinrichtung der elektrischen Antriebseinheit für das Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 4 eine vergrößerte Detailansicht der in 1 gezeigten elektrischen Antriebseinheit für das Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
- 5 eine schematische Darstellung einer Anbindung der multifunktionalen Verbindungseinrichtung an ein Gehäuse einer Leistungselektronik der elektrischen Antriebseinheit für das Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
-
In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
-
Die elektrische Antriebseinheit 1 für das Kraftfahrzeug weist ein erstes Gehäuse 10, ein zweites Gehäuse 16 und ein Gehäuse 22 einer multifunktionalen Verbindungseinrichtung 20 auf.
-
In dem ersten Gehäuse 10 ist eine elektrische Maschine 12 und ein mit der elektrischen Maschine 12 gekoppeltes Getriebe 14 angeordnet. In dem zweiten Gehäuse 16, welches an dem ersten Gehäuse 10 befestigt ist, ist eine Leistungselektronik 18 angeordnet. Die multifunktionale Verbindungseinrichtung 20 ist an einem axialen Endabschnitt der elektrischen Antriebseinheit 1 an dieser befestigt und ist dazu ausgebildet, eine elektrische Verbindung und eine Entwärmung der Leistungselektronik 18 und der elektrischen Maschine 12 bereitzustellen.
-
Die multifunktionale Verbindungseinrichtung 20 ist hierbei an dem zweiten Gehäuse 16 verschraubt sowie weist verschiedene Verschraubungspunkte an der elektrischen Maschine auf. Ferner ist ein Gehäusedeckel 22b auf das Gehäuse 22 der multifunktionalen Verbindungseinrichtung 20 aufgesetzt.
-
Die multifunktionale Verbindungseinrichtung 20 ist innerhalb des (in 1 lediglich symbolisch dargestellten) ersten Gehäuses 12 angeordnet. Ferner ist die multifunktionale Verbindungseinrichtung 20 von dem Gehäuse 22 umschlossen. Das zweite Gehäuse 16 liegt an dem Gehäuse 22 der multifunktionalen Verbindungseinrichtung 20 abschnittsweise an. Das Gehäuse 22 der multifunktionalen Verbindungseinrichtung 20 weist eine (in 1 nicht gezeigte) Öffnung auf, durch welche eine Mehrzahl elektrischer Kontakte der Leistungselektronik 18 durchgeführt sind.
-
Das Gehäuse 22 der multifunktionalen Verbindungseinrichtung 20 ist durch das Lagerschild 32, d.h. das B-Lagerschild, der elektrischen Maschine 12 ausgebildet.
-
Das Gehäuse 22 der multifunktionalen Verbindungseinrichtung 20 weist an einem axialen Endabschnitt 22a den Gehäusedeckel 22b auf. In einer in dem Gehäuse 22 der multifunktionalen Verbindungseinrichtung 20 ausgebildeten ersten Nut 22c ist ein erstes Dichtelement 38 eingesetzt. Das erste Dichtelement 38 dichtet die multifunktionale Verbindungseinrichtung 20 zum Gehäusedeckel 22b hin ab.
-
2 zeigt eine vergrößerte Detailansicht der in 1 gezeigten elektrischen Antriebseinheit für das Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
-
Die Mehrzahl elektrischer Kontakte 18a, 18b, 18c der Leistungselektronik 18 und die Mehrzahl elektrischer Kontakte 12a, 12b, 12c der elektrischen Maschine 12 sind durch eine Mehrzahl von in der multifunktionalen Verbindungseinrichtung 20 angeordneten Stromschienen 26a, 26b, 26c lösbar verbunden.
-
Die Mehrzahl elektrischer Kontakte 18a, 18b, 18c der Leistungselektronik 18 weisen jeweils eine Bohrung 18a1, 18b1, 18c1 auf. Die Mehrzahl von Stromschienen 26a, 26b, 26c weisen an zu der Mehrzahl elektrischer Kontakte 18a, 18b, 18c der Leistungselektronik 18 benachbart angeordneten ersten Endabschnitten 26d jeweils eine erste Bohrung 26a1, 26b1, 26c1 auf. Ein jeweiliger der Mehrzahl elektrischer Kontakte 18a, 18b, 18c der Leistungselektronik 18 und eine jeweilige der Mehrzahl von Stromschienen 26a, 26b, 26c sind mittels in die benachbart zueinander angeordneten Bohrungen 18a1, 26a1, 18b1, 26b1, 18c1, 26c1 eingefügte erste Befestigungsmittel 28a, 28b, 28c, welche durch Schrauben-Mutter-Paare ausgebildet sind, miteinander verbunden.
Ferner weisen die Mehrzahl elektrischer Kontakte 12a, 12b, 12c der elektrischen Maschine 12 jeweils eine Bohrung 12a1, 12b1, 12c1 auf. Die Mehrzahl von Stromschienen 26a, 26b, 26c weisen an zu der Mehrzahl elektrischer Kontakte 12a, 12b, 12c der elektrischen Maschine 12 benachbart angeordneten zweiten Endabschnitten 26e jeweils eine zweite Bohrung 26a2, 26b2, 26c2 auf.
-
Ein jeweiliger der Mehrzahl elektrischer Kontakte 12a, 12b, 12c der elektrischen Maschine 12 und eine jeweilige der Mehrzahl von Stromschienen 26a, 26b, 26c sind mittels in die benachbart zueinander angeordneten Bohrungen 12a1, 26a2, 12b1, 26b2, 12c1, 26c2 eingefügte zweite Befestigungsmittel 30a, 30b, 30c, welche durch Schrauben-Mutter-Paare ausgebildet sind, miteinander verbunden.
-
An dem Lagerschild 32 der elektrischen Maschine 12 ist ein Isolierelement 34 befestigt, wobei die Mehrzahl von Stromschienen 26a, 26b, 26c in das Isolierelement 34 eingefügt sind. Das Isolierelement 34 weist benachbart zu der ersten Bohrung 26a1, 26b1, 26c1 der Mehrzahl von Stromschienen 26a, 26b, 26c eine jeweilige dritte Bohrung 34a1, 34b1, 34c1 auf. In die jeweilige dritte Bohrung 34a1, 34b1, 34c1 sind die ersten Befestigungsmittel 28a, 28b, 28c eingefügt.
-
Ferner weist das Isolierelement 34 benachbart zu der zweiten Bohrung 26a2, 26b2, 26c2 der Mehrzahl von Stromschienen 26a, 26b, 26c eine jeweilige vierte Bohrung 34a2, 34b2, 34c2 auf. In die jeweilige vierte Bohrung 34a2, 34b2, 34c2 sind die zweiten Befestigungsmittel 30a, 30b, 30c eingefügt.
-
3 zeigt eine Längsschnittansicht einer multifunktionalen Verbindungseinrichtung der elektrischen Antriebseinheit für das Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
-
In der vorliegenden Darstellung ist eines der ersten Befestigungsmittel 28a gezeigt, welches in die dritte Bohrung 34a1 des Isolierelements 34 axial beweglich eingefügt ist. Ferner ist eines der zweiten Befestigungsmittel 30a in die vierte Bohrung 34a2 des Isolierelements 34 axial fest eingefügt, d.h. derart eingefügt, dass dieses in Axialrichtung unbeweglich ist. Das erste Befestigungsmittel 28a und das zweite Befestigungsmittel 30a sind durch ein jeweiliges Schrauben-Mutter-Paar ausgebildet, wobei die Mutter des ersten Befestigungsmittels 28a lediglich in die dritte Bohrung 34a eingefügt und somit axial in dieser bewegbar angeordnet ist, wobei das zweite Befestigungsmittel 30a, d.h. die Mutter des zweiten Befestigungsmittels 30a, mit der vierten Bohrung 34a2 des Isolierelements 34 derart im Eingriff ist, dass das zweite Befestigungsmittel 30a axial unbewegbar bzw. fest eingefügt ist.
-
4 zeigt eine vergrößerte Detailansicht der in 1 gezeigten elektrischen Antriebseinheit für das Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
-
In dem Isolierelement 34 sind eine Mehrzahl von Wärmeleitelementen 36a, 36b, 36c integriert. Die Wärmeleitelemente 36a, 36b, 36c liegen an einer Mehrzahl von Stromschienen 26a, 26c an. Ferner sind die Wärmeleitelemente 36a, 36b, 36c dazu ausgebildet, Wärme von der Mehrzahl von Stromschienen 26a, 26c an das Lagerschild 32 der elektrischen Maschine 12 abzuführen.
-
5 zeigt eine schematische Darstellung einer Anbindung der multifunktionalen Verbindungseinrichtung an ein Gehäuse einer Leistungselektronik der elektrischen Antriebseinheit für das Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
-
Das Gehäuse 22 der multifunktionalen Verbindungseinrichtung 20 weist im Bereich der Öffnung 24, durch welche die (in 5 nicht gezeigte) Mehrzahl elektrischer Kontakte der Leistungselektronik durchführbar ist, eine zweite Nut 22d auf, in welche ein zweites Dichtelement 40 eingesetzt ist. Das zweite Dichtelement 40 dichtet die multifunktionale Verbindungseinrichtung 20 zum zweiten Gehäuse hin ab.
-
Ferner weist das Gehäuse 22 der multifunktionalen Verbindungseinrichtung 20 eine weitere Öffnung 42 auf, durch welche eine elektrische Niedervoltleitung 44 zur Signalübertragung zwischen der elektrischen Maschine und der Leistungselektronik durchgeführt ist. Die weitere Öffnung 42 ist durch das zweite Dichtelement 40 zum zweiten Gehäuse hin abgedichtet.
-
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
-
Beispielsweise kann eine Form, Abmessung und/oder Beschaffenheit der Komponenten der elektrischen Antriebseinheit 1 für das Kraftfahrzeug abgeändert werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102015225843 A1 [0004]
