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Die Erfindung betrifft ein Antriebsmodul für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Bei Hybridfahrzeugen oder Elektrofahrzeugen wird das Antriebsmoment von einem oder mehreren Elektromotoren zumindest teilweise oder oftmals vollständig bereitgestellt. Bei der Bereitstellung des Antriebsmoments durch Elektromotoren entsteht in den Elektromotoren Abwärme, welche abgeführt werden muss. Eine entsprechende Kühlung kann zum einen durch eine Luftkühlung oder durch eine Medienkühlung umgesetzt werden.
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Die Druckschrift
DE 10 2015 214 309 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart einen Antrieb mit einem Elektromotor für ein Fahrzeug. Der Elektromotor ist über einen Kühlmantel gekühlt. Zudem wird Getriebeöl als ein zweites Kühlmittel von einem Ölsumpf durch die als Hohlwelle ausgebildete Rotorwelle geführt, um die Rotorwelle und damit den Rotor des Elektromotors zu kühlen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Kühlung für einen Elektromotor in einem Antriebsmodul vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird durch ein Antriebsmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte oder bevorzugt Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Antriebsmodul, welches für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Das Fahrzeug ist insbesondere als ein Hybridfahrzeug oder als ein Elektrofahrzeug ausgebildet. Das Antriebsmodul stellt besonders bevorzugt ein Hauptantriebsmoment für das Fahrzeug zur Verfügung. Es ist zumindest bevorzugt, dass das Antriebsmodul in einem Fahrbetrieb des Fahrzeugs in mindestens einer Betriebsart mindestens 50 % des Antriebsmoments zur Verfügung stellt. Das Antriebsmodul ist insbesondere als eine selbsthaltende Baugruppe ausgebildet.
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Das Antriebsmodul weist einen Elektromotor auf, welcher das Antriebsmoment erzeugt. In dem Antriebsmodul ist ein Elektromotorbereich ausgebildet, wobei der Elektromotor in dem Elektromotorbereich angeordnet ist. Der Elektromotor weist einen Rotor und einen Stator auf, wobei der Elektromotor insbesondere als ein Innenläufer realisiert ist. Der Rotor definiert eine Hauptachse von dem Antriebsmodul. Vorzugsweise ist der Elektromotorbereich trocken, insbesondere getriebeölfrei ausgebildet. Der Elektromotorbereich wird durch einen Gehäuseabschnitt des Antriebsmoduls gebildet.
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Das Antriebsmodul weist ein Teilgetriebe auf, wobei das Teilgetriebe das Antriebsmoment von dem Elektromotor führt und gegebenenfalls umsetzt, insbesondere übersetzt oder untersetzt. Das Teilgetriebe kann auch als ein Schaltgetriebe ausgebildet sein. Insbesondere kann das Teilgetriebe eingängig, zweigängig oder mehrgängig ausgebildet sein und/oder als Übersetzungsstufe realisiert sein. Besonders bevorzugt weist das Teilgetriebe eine Planetengetriebestufe und/oder eine Differentialstufe auf. Beispielsweise sind die Planetengetriebestufe und die Differentialstufe koaxial zu der Rotorwelle ausgebildet.
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Das Antriebsmodul weist einen Getriebebereich auf, wobei in dem Getriebebereich ein Getrieberaum ausgebildet ist. Vorzugsweise ist in dem Getrieberaum eine Ölatmosphäre, insbesondere Getriebeölatmosphäre. Das Teilgetriebe ist in dem Getrieberaum wahlweise vollständig oder nur abschnittsweise angeordnet. Der Getriebebereich wird durch einen Gehäuseabschnitt des Antriebsmoduls gebildet.
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Das Antriebsmodul weist eine Rotorwelle auf, wobei die Rotorwelle mit dem Rotor des Elektromotors drehfest verbunden ist. Die Rotorwelle ist insbesondere koaxial und/oder konzentrisch zu dem Elektromotor und/oder zu dem Rotor angeordnet. Die Rotorwelle bildet eine Eingangswelle in das Teilgetriebe, um das Antriebsmoment von dem Elektromotor zu dem Teilgetriebe zu führen. Die Rotorwelle definiert mit der eigenen Rotationsachse bevorzugt ebenfalls die Hauptachse in dem Antriebsmodul. Bevorzugt sind der Getriebebereich und der Elektromotorbereich koaxial zu der Hauptachse angeordnet. Insbesondere sind der Getriebebereich und Elektromotorbereich axial versetzt zueinander angeordnet. Beispielsweise ist zwischen dem Getriebebereich und dem Elektromotorbereich eine Trennwand angeordnet. Die Trennwand trennt den Elektromotorbereich mit der getriebeöllosen Atmosphäre von dem Getriebebereich mit der Getriebeöl-Atmosphäre.
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Die Rotorwelle ist als eine Hohlwelle ausgebildet, so dass Getriebeöl durch die Rotorwelle transportiert werden kann. Es kann vorgesehen sein, dass die Rotorwelle in ihrer kompletten Länge als Hohlwelle ausgebildet ist. Alternativ hierzu weist die Rotorwelle einen oder mehrere Hohlwellenabschnitte auf und ist dadurch als Hohlwelle ausgebildet. Insbesondere weist die Rotorwelle mindestens einen axial verlaufenden Kanal auf.
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In dem Antriebsmodul ist ein Ölkreislauf umgesetzt, wobei das Getriebeöl von dem Getrieberaum über die Rotorwelle wieder den Getrieberaum geführt ist. Auf diese Weise wird die Rotorwelle mit Getriebeöl durchströmt, so dass die Rotorwelle und damit der Rotor des Elektromotors aktiv gekühlt ist.
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Ferner weist das Antriebsmodul eine Kühlanordnung zur Kühlung des Elektromotors mit einem Kühlfluid auf, wobei das Kühlfluid bevorzugt getriebeölfrei ausgebildet ist. Insbesondere ist das Kühlfluid als eine Wassermischung oder als eine Wasser-Alkohol-Mischung oder als eine Wasser-Glycol-Mischung realisiert. Die Kühlanordnung weist einen Fluidkühlmantel auf, welche den Elektromotor umschließt. Der Fluidkühlmantel wird mit dem Kühlfluid durchflossen. Durch das Umschließen von dem Stator wird durch den Fluidkühlmantel der Stator und damit der Elektromotor aktiv gekühlt.
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Somit wird der Elektromotor zum einen durch den Ölkreislauf von innen und zum anderen durch die Kühlanordnung von außen gekühlt.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Antriebsmodul einen Ölkühlmantelabschnitt aufweist, wobei der Ölkühlmantelabschnitt in dem Ölkreislauf strömungstechnisch zwischen dem Getrieberaum und der Hohlwelle angeordnet ist. Dabei fließt das Getriebeöl bevorzugt von dem Getrieberaum über den Ölkühlmantelabschnitt in die Rotorwelle. Der Ölkühlmantelabschnitt ist konstruktiv so angeordnet, dass diese den Fluidkühlmantel umschließt, so dass das Kühlfluid aus der Kühlanordnung das Getriebeöl in dem Ölkühlmantelabschnitt kühlt. Vorzugsweise ist der Ölkühlmantelabschnitt koaxial und/oder konzentrisch zu dem Fluidkühlmantel angeordnet.
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Es ist dabei eine Überlegung der Erfindung, dass durch die Verwendung des Ölkühlmantelabschnitts das Getriebeöl aktiv durch die Kühlanordnung gekühlt werden kann, so dass nachfolgend auch die Kühlung der Rotorwelle, des Rotors und damit des Elektromotors verbessert ist. Die verbesserte Kühlung wird durch konstruktive Umgestaltung des Ölkreislaufes bzw. der Kühlanordnung erreicht, so dass diese zudem kostengünstig umsetzbar ist.
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Es ist bevorzugt vorgesehen, dass sich in Bezug auf eine axiale Erstreckung der Ölkühlmantelabschnitt mehr als 50% über die axiale Länge des Fluidkühlmantels erstreckt. Bei besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung ist der Ölkühlmantelabschnitt sogar gleich zu der axialen Breite des Kühlmantels oder sogar größer als die axiale Breite des Kühlmantels ausgebildet, um die Kühlung weiter zu verbessern.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Fluidkühlmantel eine Außenumfangsfläche auf, wobei der Ölkühlmantelabschnitt eine Hülse mit einer Innenumfangsfläche aufweist, wobei das Getriebeöl zwischen der Außenumfangsfläche und der Innenumfangsfläche geführt ist. Auf diese Weise ist eine flächige Kühlung des Getriebeöls möglich. Zudem ist der thermische Widerstand zwischen dem Fluidkühlmantel und dem Ölkühlmantelabschnitt sehr klein.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind Strömungsumlenkelemente vorgesehen, wobei die Strömungsumlenkelemente zwischen der Hülse, insbesondere der Innenumfangsfläche, und dem Fluidkühlmantel, insbesondere der Außenumfangsfläche, angeordnet sind. Durch die Strömungsumlenkelemente wird der strömungstechnische Weg für das Getriebeöl in dem Ölkühlmantelabschnitt verlängert, so dass die Kühlung des Getriebeöls verbessert ist.
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Bei einer bevorzugten konstruktiven Realisierung der Erfindung sind die Strömungsumlenkelemente als Stege ausgebildet, welche in axialer Richtung und/oder parallel zur Hauptachse orientiert sind. Besonders bevorzugt erstrecken sich erste Stege von einem Ausgangsendbereich des Ölkühlmantelabschnitts und zweite Stege von einem Eingangsendbereich des Ölkühlmantelabschnitts, wobei die ersten und zweiten Stege kammartig ineinandergreifen, um den strömungstechnischen Weg zu verlängern.
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Bei einer möglichen Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Kühlanordnung einen Getrieberaumkühlabschnitt aufweist, wobei der Getrieberaumkühlabschnitt in dem Getriebebereich angeordnet ist. Beispielsweise ist der Getrieberaumkühlabschnitt zumindest abschnittsweise bezogen auf die Trennwand auf der Seite des Getrieberaums und/oder des Getriebebereichs angeordnet. Insbesondere befindet sich der Getrieberaumkühlabschnitt in dem gleichen axialen Abschnitt wie der Getrieberaum und/oder der Getriebebereich. Durch diese konstruktive Ausgestaltung wird erreicht, dass die Kühlanordnung stärker auf den Ölkreislauf wirkt und auf diese Weise mit dem Kühlfluid das Getriebeöl in dem Getrieberaum gekühlt wird. Dadurch wird bei dem Ölkreislauf am Eingang gekühltes Getriebeöl eingespeist, so dass die Kühlung des Rotors und damit des Elektromotors verbessert ist. Es ist dabei vorteilhaft, dass die Kühlanordnung ohnehin bereits vorhanden ist, so dass diese mit einem geringen konstruktiven Aufwand auch so ausgestaltet werden kann, dass diese dem Getriebebereich zugeordnet ist. Auf diese Weise kann die Kühlung durch den Ölkreislauf nochmals deutlich verbessert werden.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist in dem Getrieberaum ein Ölsumpf ausgebildet, wobei der Getrieberaumkühlabschnitt in dem gleichen Abschnitt des Antriebsmoduls wie ein Ölsumpfabschnitt des Ölsumpfes angeordnet ist. Der Getrieberaumkühlabschnitt kann sich in axialer Richtung somit über einen Teil des Ölsumpfes oder bei abgewandelten Ausführungsformen über den gesamten Ölsumpf erstrecken. Durch die Anordnung in dem gleichen axialen Teilabschnitt von Getrieberaumkühlabschnitt und Ölsumpf bzw. Ölsumpfabschnitt wird erreicht, dass der Ölsumpf und damit das Getriebeöl besonders effektiv gekühlt werden kann.
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Es ist besonders bevorzugt, dass der Getrieberaumkühlabschnitt zumindest abschnittsweise in einem Bodenbereich des Getrieberaums angeordnet ist. Nachdem sich das Getriebeöl in dem Ölsumpf sammelt, ist die effektivste Kühlung des Getriebeöls zu erreichen, wenn der Getrieberaumkühlabschnitt in dem Bodenbereich des Getrieberaums angeordnet ist. Der Getrieberaumkühlabschnitt kann auf dem Bodenbereich beschränkt sein. Es jedoch auch möglich, dass der Getrieberaumkühlabschnitt sich in weitere Bereiche des Getriebebereich erstreckt. Beispielsweise ist es möglich, dass der Getrieberaumkühlabschnitt um die Hauptachse umlaufend durchgehend ausgebildet ist.
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Bei einer bevorzugten konstruktiven Realisierung ist der Getrieberaumkühlabschnitt als eine axiale Verlängerung des Fluidkühlmantels ausgebildet. Der Getrieberaumkühlabschnitt kann dabei den gleichen Durchmesser, insbesondere Innendurchmesser, wie der Fluidkühlmantel aufweisen. Alternativ hierzu kann der Getrieberaumkühlabschnitt beispielsweise einen kleineren Durchmesser aufweisen, wenn das die baulichen Gegebenheiten entsprechend zulassen, bedingen oder fordern.
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Bei einer bevorzugten konstruktiven Realisierung weist der Getrieberaumkühlabschnitt mindestens ein Segment von einem Kreisringkanal oder einen gesamten Kreisringkanal auf, wobei sich der Kreisringkanal um den Getrieberaum erstreckt. Besonders bevorzugt ist der Kreisringkanal koaxial und/oder konzentrisch zu der Hauptachse angeordnet.
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Es ist bevorzugt, dass das Antriebsmodul eine Ölpumpe aufweist, wobei die Ölpumpe das Getriebeöl den Ölkreislauf aktiv fördert. Prinzipiell kann vorgesehen sein, dass die Ölpumpe außerhalb von dem Getrieberaum angeordnet ist. Nachdem diese Position jedoch zusätzlichen Bauraum in dem Antriebsmodul bedingt, ist es bevorzugt, die Ölpumpe in dem Getrieberaums anzuordnen Der Ölkreislauf läuft somit von dem Getrieberaum unmittelbar zu der Ölpumpe und nachfolgend in den Ölkühlmantelabschnitt und dann in die Rotorwelle und/oder Hohlwelle.
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Bei einer ersten möglichen konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist der Ölkreislauf so geführt, dass der Übergang von einem statischen Ölkreislaufabschnitt unmittelbar in die Rotorwelle erfolgt.
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Bei einer möglichen Realisierung weist das Antriebsmodul einen Deckel auf, wobei der Deckel einen Kanal zur strömungstechnischen Verbindung von dem Ölkühlmantelabschnitt zu der Rotorwelle und/oder Hohlwelle aufweist. Insbesondere ist dadurch zwischen dem statischen Ölkreislaufabschnitt und der Rotorwelle eine Drehdurchführung oder Ähnliches realisiert. Besonders bevorzugt ist der Deckel als ein Lageschild ausgebildet und trägt mindestens ein Lager zur Lagerung der Rotorwelle.
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Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung weist das Antriebsmodul eine Abtriebswelle auf, wobei die Abtriebswelle koaxial und/oder konzentrisch in der Rotorwelle, insbesondere in der Hohlwelle geführt ist. Vorzugsweise überträgt die Abtriebswelle einen Teil des Antriebsmoments von dem Elektromotor. Es ist vorgesehen, dass der Ölkreislauf von einem statischen Ölkreislaufabschnitt zunächst in die Abtriebswelle und nachfolgend in die Rotorwelle geführt ist. Beispielsweise kann zwischen dem statischen Ölkreislaufabschnitt und der Abtriebswelle eine Drehdurchführung angeordnet sein.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Antriebsmodul als eine elektrische Achse für ein Fahrzeug ausgebildet, um zwei angetriebene Räder einer Achse, insbesondere einer Vorderachse oder Hinterachse, mit dem Antriebsmoment zu versorgen. Das Teilgetriebe weist eine Differentialstufe und zwei Abtriebswellen auf, wobei die Differentialstufe das Antriebsmoment auf die zwei Abtriebswellen verteilt. Vorzugsweise ist die Differentialstufe als eine Planetendifferentialstufe ausgebildet. Eine der Abtriebswellen, insbesondere die Abtriebswelle, ist koaxial und/oder konzentrisch durch die Rotorwelle und/oder Hohlwelle geführt.
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Das Konzept zur Rotorwellenkühlung mit aktiv gekühltem Getriebeöl besteht vorzugsweise darin, das Getriebeöl mittels einer Ölpumpe an der Außenhaut des Gehäuses, koaxial an den Fluidkanälen des Fluidkühlmantels vorbeizuführen. Der Getriebeölfluss wird z.B. mit der Rippenstruktur des Gehäuses geleitet und durch ein Rohr als Hülse abgedichtet. Auf der einen Seite ist das Rohr gegenüber dem Gehäuse oder dem Fluidkühlmantel mit einem O-Ring abgedichtet. Auf der anderen Seite wird es mit dem Gehäuse oder dem Fluidkühlmantel verschweißt, um abzudichten und zu fixieren. Nach dem Durchlaufen der Rippenstruktur gelangt das gekühlte Getriebeöl durch eine Bohrung in einen im Deckel vorgesehenen Ölkanal. Der Austritt dieses Ölkanals ist gegenüber dem E-Motor-Innenraum als Motorraum und der äußeren Umgebung mit zwei Dichtungen abgedichtet - jeweils eine Dichtung zwischen Deckel-Rotorwelle und Deckel-Antriebswelle. Das Getriebeöl fließt somit in die Rotorwelle ein, nimmt Wärme aus dem Rotor auf und strömt zurück in das Getriebegehäuse.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Diese zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Antriebsmoduls mit der Getriebeanordnung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine schematische dreidimensionale Darstellung von dem Fluidkühlmantel der vorhergehenden Figur;
- 3 eine schematische dreidimensionale Darstellung von dem Antriebsmodul.
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Die 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Antriebsmodul 1, welches als eine elektrische Achse ausgebildet ist. Das Antriebsmodul 1 weist einen Elektromotor 2 mit einem Rotor 3 und einem Stator 4 auf. Der Elektromotor 2 dient zur Bereitstellung eines Antriebsmoments für ein Fahrzeug, welches jedoch nicht dargestellt ist. Der Elektromotor 2 ist in einem Motorraum 26 in einem Elektromotorbereich 32 des Antriebsmoduls 1 angeordnet.
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Das Antriebsmodul 1 weist zwei Abtriebswellen 5 a, b auf, welche das Antriebsmoment auf angetriebene Räder des Fahrzeugs leiten. Die Abtriebswelle 5 a ist koaxial und/oder konzentrisch zu dem Elektromotor 2 angeordnet. Genauer betrachtet weist das Antriebsmodul 1 eine Rotorwelle 6 als eine Welle auf, welche mit dem Rotor 3 drehfest verbunden ist und welche als eine Hohlwelle ausgebildet ist. Die Abtriebswelle 5a ist als eine weitere Welle ausgebildet und verläuft koaxial und konzentrisch zu der Rotorwelle 6, so dass zwischen der Rotorwelle 6 und der Abtriebswelle 5a ein Ringraum 7 ausgebildet ist.
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Auf der Rotorwelle 6 ist ein Zahnradabschnitt 8 drehfest aufgesetzt, welcher einen Sonnenradabschnitt und/oder Zentralradabschnitt in einer Planetengetriebestufe 9 bildet. Der Zahnradabschnitt 8 weist eine umlaufende Stirnradverzahnung 10 auf und kämmt in einem Eingriffsbereich 23 mit einer Mehrzahl von Planetenrädern 11, welche drehbar auf einem Planetenträger 12 angeordnet sind. Somit bilden der Zahnradabschnitt 8, die Planetenräder 11 und der Planetenträger 12 gemeinsam die Planetengetriebestufe 9.
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An die Planetengetriebestufe 9 schließt sich eine Differentialstufe 13 an. Mit dem Planetenträger 12 ist ein Koppelsonnenrad 34 drehfest verbunden. Die Differentialstufe 13 nutzt einen weiteren Planetenträger 33 als Eingang. Das Koppelsonnenrad 34 kämmt mit Koppelplanetenrädern 35, welche auf dem weiteren Planetenträger 33 drehbar angeordnet sind. Zudem sind auf dem weiteren Planetenträger 33 zwei Sätze Differentialplanetenräder 14 a, b drehbar angeordnet, welche paarweise miteinander kämmen. Ferner weist die Differentialstufe 13 zwei Sonnenräder 15 a, b auf, wobei das Sonnenrad 15 a auf der Abtriebswelle 5 a und das Sonnenrad 15 b auf der Abtriebswelle 5 b drehfest angeordnet sind. Die Differentialplanetenräder 14 a kämmen mit dem Sonnenrad 15 a, die Differentialplanetenräder 14 b kämmen mit dem Sonnenrad 15 b. Damit bildet die Differentialstufe 13 eine Stirnradplanetendifferentialstufe. Die Differentialstufe 13 und die Planetengetriebestufe 9 bilden ein Teilgetriebe 41.
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Die Differentialstufe 13 und die Planetengetriebestufe 9 sind in einem Getrieberaum 16 von einem Getriebebereich 36 des Antriebsmoduls 1 angeordnet, welcher eine Getriebeölatmosphäre aufweist. Zwischen dem Elektromotorbereich 32 und dem Getriebebereich 36 ist eine Trennwand 37 angeordnet. Insbesondere weist der Getrieberaum 16 im Bodenbereich einen Ölsumpf 17 mit Getriebeöl auf. Ferner ist in dem Getrieberaum 16 eine Ölpumpe 18 zur Zirkulation des Getriebeöls in einem Ölkreislauf angeordnet.
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Das Antriebsmodul 1 weist eine Kühlanordnung 21 auf, welche einen Fluidkühlmantel 24 umfasst, welcher koaxial und/oder konzentrisch zu dem Elektromotor 2 angeordnet ist. Der Fluidkühlmantel 24 ist als ein gerader Hohlzylinder ausgebildet, wobei die Innenumfangsfläche flächig an dem Stator 4 anliegt. In dem Fluidkühlmantel 24 ist eine Mehrzahl von Fluidkanälen 25 ausgebildet, welche in Umlaufrichtung um die Hauptachse H verlaufen. In dem Fluidkühlmantel 24 fließt ein Kühlfluid, welches den Fluidkühlmantel 24 und damit den angrenzenden Stator 4 kühlt. Der Fluidkühlmantel 24, insbesondere die Gesamtheit der Fluidkanälen 25, erstreckt sich in axialer Richtung zu der Hauptachse H breiter als der Rotor 4. Der Fluidkühlmantel 24 wird mit einem Kühlfluid, insbesondere Flüssigkeit, im Speziellen eine Flüssigkeit auf Basis von Wasser und/oder Alkohol, durchströmt.
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Das Antriebsmodul 1 weist eine Ölversorgung auf, welche ausgehend von dem Ölsumpf 17 das Getriebeöl mittels der Ölpumpe 18 in einem Ölkreislauf zirkuliert.
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Als Strömungskomponente in dem Ölkreislauf ist ein Ölkühlmantelabschnitt 28 vorgesehen, welcher koaxial und/oder konzentrisch zu dem Fluidkühlmantel 24 und/oder dem Elektromotor 2 angeordnet ist. Der Ölkühlmantelabschnitt 28 weist eine gerade Hohlzylinderform auf. Der Ölkühlmantelabschnitt 28 wird durch eine Hülse 27 und den Fluidkühlmantel 24 gebildet, wobei die Hülse 27 konzentrisch und koaxial zu dem Fluidkühlmantel 24 angeordnet ist. Durch den Ölkühlmantelabschnitt 28 wird ein Ölkühlmantelvolumen gebildet, welches in einem Kreisringraum um die Hauptachse H angeordnet ist. Auf der einen axialen Seite ist das Ölkühlmantelvolumen durch eine Dichtung 30 zwischen der Hülse 27 und dem Fluidkühlmantel 24 abgedichtet. Auf der anderen axialen Seite sind die Hülse 27 und der Fluidkühlmantel 24 stoffschlüssig, in diesem Beispiel über eine umlaufende Schweißnaht, miteinander verbunden. Das Getriebeöl in dem Ölkühlmantelabschnitt 28, insbesondere in dem Ölkühlmantelvolumen wird über den Fluidkühlmantel, aktiv gekühlt.
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Das Getriebeöl wird ausgehend von dem Ölsumpf 17 durch die Ölpumpe 18 über eine Zuleitung 19 in den Ölkühlmantelabschnitt 28 gefördert und nachfolgend in den Ringraum 7 geleitet. Das Antriebsmodul 1 weist einen Deckel 38 auf, wobei in dem Deckel ein Kanal 39 zur strömungstechnischen Verbindung von dem Innenraum des Ölkühlmantelabschnitt 28 zu der Rotorwelle 6, insbesondere zu dem Ringraum 7 bildet. Der Deckel 38 ist zugleich als Lagerschild zur Lagerung der Rotorwelle 6 und der Abtriebswelle 5a ausgebildet. Die Übergabe von dem Getriebeöl von einem statischen Ölkreislaufabschnitt zu der Rotorwelle 6 als Hohlwelle erfolgt über ein Ringvolumen, welches strömungstechnisch zu der Rotorwelle 6 bzw. dem Ringraum 7 geöffnet ist. Das Ringvolumen ist beidseitig abgedichtet, zum einen ist dieses mit einer Lagerdichtung 40a zwischen dem Deckel 38 und der Abtriebswelle 5a zum anderen mit einer Lagerdichtung 40b zwischen dem Deckel 38 und der Rotorwelle 6. Das Getriebeöl durchströmt im Ringraum 7 den Elektromotor 2 und insbesondere den Rotor 3 in axialer Richtung. Durch das Durchströmen mit dem Getriebeöl wird der Rotor 3 und/oder die Rotorwelle 6 und damit der Elektromotor 2 gekühlt. Damit setzt das Antriebsmodul 1 eine aktive Rotorwellenkühlung um. Ferner weist die Rotorwelle 6 bzw. der Ringraum 7 eine Auslassöffnung 22 im axialen Endbereich auf, um das Getriebeöl in den Getrieberaum 16 zu leiten. Hinsichtlich der Temperatur wird somit das warme Getriebeöl über den Ölkühlmantelabschnitt 28 aktiv gekühlt und erst dann in den Ringraum 7 der Rotorwelle 6 und/oder die Hohlwelle geleitet, um dort den Rotor 3 aktiv zu kühlen.
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Die 2 zeigt in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung den Fluidkühlmantel 24, welcher zugleich einen Teilbereich des Ölkühlmantelabschnitts 28 bildet. An der einen axialen Endseite weist der Fluidkühlmantel 24 eine Anlageschulter 20 auf, an der die Hülse 27 anliegt, die einen weiteren Teilbereich des Ölkühlmantelabschnitts 28 bildet. Auf der axialen Seite der Anlageschulter 20 weist der Fluidkühlmantel 24 eine Nut 29 für die Dichtung 30 auf, welche als eine Radialdichtung ausgebildet ist und die Hülse 27 gegenüber dem Fluidkühlmantel 24 abdichtet.
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An dem Außenumfang weist der Fluidkühlmantel 24 zur Verlängerung für den strömungstechnischen Weg des Getriebeöls Strömungsumlenkelemente 31 auf, welche als axial ausgerichtete Stege ausgebildet sind. Auf der einen axialen Seite sind erste Stege, auf der anderen axialen Seite sind zweite Stege als Strömungsumlenkelemente 31 angeordnet, welche kammartig ineinandergreifen. Durch die Strömungsumlenkelemente 31 muss das Getriebeöl einen Zickzack- oder Mäanderweg in dem Ölkühlmantelabschnitt 28 nehmen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Fluidkühlmantel 24 mit den Fluidkanälen 25 und den Strömungsumlenkelemente 31 einstückig, beispielsweise urformend, hergestellt.
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Die 3 zeigt eine dreidimensionale Darstellung des Antriebsmoduls 1, wobei zu erkennen ist, dass das Antriebsmodul 1 und insbesondere der Elektromotorbereich 32 und der Getriebebereich 36 jeweils zylinderförmig ausgebildet sind und/oder eine Zylinderform einnehmen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsmodul
- 2
- Elektromotor
- 3
- Rotor
- 4
- Stator
- 5 a, b
- Abtriebswellen
- 6
- Rotorwelle
- 7
- Ringraum
- 8
- Zahnradabschnitt
- 9
- Planetengetriebestufe
- 10
- Stirnradverzahnung
- 11
- Planetenräder
- 12
- Planetenträger
- 13
- Differentialstufe
- 14a, b
- Differentialplanetenräder
- 15 a, b
- Sonnenräder
- 16
- Getrieberaum
- 17
- Ölsumpf
- 18
- Ölpumpe
- 19
- Zuleitung
- 20
- Anlageschulter
- 21
- Kühlanordnung
- 22
- Auslassöffnung
- 23
- Eingriffsbereich
- 24
- Fluidkühlmantel
- 25
- Fluidkanälen
- 26
- Motorraum
- 27
- Hülse
- 28
- Ölkühlmantelabschnitt
- 29
- Nut
- 30
- Dichtung
- 31
- Strömungsumlenkelemente
- 32
- Elektromotorbereich
- 33
- weiterer Planetenträger
- 34
- Koppelsonnenrad
- 35
- Koppelplanetenräder
- 36
- Getriebebereich
- 37
- Trennwand
- 38
- Deckel
- 39
- Kanal
- 40a, b
- Lagerdichtung
- 41
- Teilgetriebe
- H
- Hauptachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015214309 A1 [0003]
