DE102018111419A1 - Drive module for a vehicle - Google Patents
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Abstract
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.
Es wird ein Antriebsmodul (1) für ein Fahrzeug vorgeschlagen mit einem Elektromotorbereich (32), wobei in dem Elektromotorbereich (32) ein Elektromotor (2) angeordnet ist, wobei der Elektromotor (2) einen Rotor (3) und einen Stator (4) aufweist, mit einem Getriebebereich (36), wobei der Getriebebereich (36) ein Teilgetriebe (40) aufweist, wobei in dem Getriebebereich (36) ein Getrieberaum (16) ausgebildet ist und wobei das Teilgetriebe (40) in dem Getrieberaum (16) zumindest abschnittsweise angeordnet ist, mit einer Rotorwelle (6), wobei die Rotorwelle (6) mit dem Rotor (3) des Elektromotors (2) verbunden ist und wobei die Rotorwelle (3) eine Eingangswelle in das Teilgetriebe (40) bildet, wobei die Rotorwelle (3) als eine Hohlwelle ausgebildet ist, mit einem Ölkreislauf, wobei das Getriebeöl von dem Getrieberaum (16) über die Rotorwelle (6) wieder in den Getrieberaum geführt ist, um den Rotor (3) über die Rotorwelle (6) zu kühlen, mit einer Kühlanordnung (21) zur Kühlung des Elektromotors (2) mit einem Kühlfluid, wobei die Kühlanordnung (21) einen Getrieberaumkühlabschnitt (20) aufweist, wobei der Getrieberaumkühlabschnitt (20) in dem Getriebebereich (36) angeordnet ist, um mit dem Kühlfluid das Getriebeöl in dem Getrieberaum (16) zu kühlen.
In hybrid vehicles or electric vehicles, the drive torque is provided by one or more electric motors at least partially or often completely. In the provision of the drive torque by electric motors produced in the electric motors waste heat, which must be dissipated. A corresponding cooling can be implemented on the one hand by air cooling or by a media cooling.
A drive module (1) for a vehicle is proposed with an electric motor area (32), an electric motor (2) being arranged in the electric motor area (32), the electric motor (2) having a rotor (3) and a stator (4). comprising a transmission region (36), wherein the transmission region (36) has a partial transmission (40), wherein in the transmission region (36) a transmission chamber (16) is formed and wherein the partial transmission (40) in the transmission chamber (16) at least is arranged in sections, with a rotor shaft (6), wherein the rotor shaft (6) with the rotor (3) of the electric motor (2) is connected and wherein the rotor shaft (3) forms an input shaft in the partial transmission (40), wherein the rotor shaft (3) is formed as a hollow shaft, with an oil circuit, wherein the transmission oil from the gear chamber (16) via the rotor shaft (6) is guided back into the gear chamber to cool the rotor (3) via the rotor shaft (6), with a cooling arrangement (21) for cooling the E 2) with a cooling fluid, wherein the cooling arrangement (21) has a gear compartment cooling section (20), wherein the gear compartment cooling section (20) is arranged in the gear section (36) in order to cool the transmission oil in the gear compartment (16) with the cooling fluid ,
Description
Die Erfindung betrifft ein Antriebsmodul für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a drive module for a vehicle having the features of the preamble of claim 1.
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.In hybrid vehicles or electric vehicles, the drive torque is provided by one or more electric motors at least partially or often completely. In the provision of the drive torque by electric motors produced in the electric motors waste heat, which must be dissipated. A corresponding cooling can be implemented on the one hand by air cooling or by a media cooling.
Die Druckschrift
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. Vorteilhafte oder bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.It is an object of the present invention to propose an improved cooling for an electric motor in a drive module. This object is achieved by a drive module with the features of claim 1. Advantageous or preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims, the following description and the accompanying drawings.
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 normalen Fahrbetrieb des Fahrzeugs mindestens 50 % des Antriebsmoments zur Verfügung stellt. Das Antriebsmodul ist insbesondere als eine selbsthaltende Baugruppe ausgebildet.The invention relates to a drive module which is suitable and / or designed for a vehicle. The vehicle is designed in particular as a hybrid vehicle or as an electric vehicle. The drive module particularly preferably provides a main drive torque for the vehicle. It is at least preferred that the drive module provides at least 50% of the drive torque in a normal driving operation of the vehicle. The drive module is designed in particular as a self-holding module.
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.The drive module has an electric motor which generates the drive torque. An electric motor area is formed in the drive module, wherein the electric motor is arranged in the electric motor area. The electric motor has a rotor and a stator, wherein the electric motor is realized in particular as an internal rotor. The rotor defines a major axis of the drive module. Preferably, the electric motor area is dry, in particular formed without gear oil. The electric motor area is formed by a housing section of the drive module.
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.The drive module has a partial transmission, wherein the partial transmission leads the drive torque from the electric motor and optionally converts, in particular translated or stunted. The partial transmission can also be designed as a manual transmission. In particular, the partial transmission can be single-acting, double-flighted or multi-speed and / or realized as a transmission stage. Particularly preferably, the partial transmission has a planetary gear stage and / or a differential stage. For example, the planetary gear stage and the differential stage are formed coaxially with the rotor shaft.
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.The drive module has a transmission region, wherein a transmission chamber is formed in the transmission region. Preferably, in the gear chamber, an oil atmosphere, in particular transmission oil atmosphere. The partial transmission is either completely or only partially arranged in the gear compartment. The transmission area is formed by a housing section of the drive module.
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 angeordnet. Die Trennwand trennt den Elektromotorbereich mit der getriebeöllosen Atmosphäre von dem Getriebebereich mit der Getriebeöl-Atmosphäre.The drive module has a rotor shaft, wherein the rotor shaft is rotatably connected to the rotor of the electric motor. The rotor shaft is in particular arranged coaxially and / or concentrically to the electric motor and / or to the rotor. The rotor shaft forms an input shaft in the sub-transmission to guide the drive torque from the electric motor to the sub-transmission. The rotor shaft preferably also defines the main axis in the drive module with its own axis of rotation. The transmission region and the electric motor region are preferably arranged coaxially to the main axis. In particular, the transmission area and electric motor area are arranged axially offset from one another. For example, one is arranged between the transmission region and the electric motor region. The baffle separates the electric motor area with the gearless oil atmosphere from the transmission area with the transmission oil atmosphere.
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.The rotor shaft is designed as a hollow shaft, so that transmission oil can be transported through the rotor shaft. It can be provided that the rotor shaft is formed in its entire length as a hollow shaft. Alternatively, the rotor shaft has one or more hollow shaft sections and is thereby formed as a hollow shaft. In particular, the rotor shaft has at least one axially extending channel.
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 sind.In the drive module, an oil circuit is implemented, wherein the transmission oil is guided from the transmission chamber via the rotor shaft back to the gear compartment. In this way, the rotor shaft is flowed through with gear oil, so that the rotor shaft and thus the rotor of the electric motor are actively cooled.
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. Somit wird der Elektromotor zum einen durch den Ölkreislauf von innen und zum anderen durch die Kühlanordnung insbesondere von außen gekühlt. Further, the drive module has a cooling arrangement for cooling the electric motor with a cooling fluid, wherein the cooling fluid is preferably formed without gear oil. In particular, the cooling fluid is realized as a water mixture or as a water-alcohol mixture or as a water-glycol mixture. Thus, the electric motor is cooled on the one hand by the oil circuit from the inside and on the other by the cooling arrangement in particular from the outside.
Im Rahmen der Erfindung 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 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.In the context of the invention it is proposed that the cooling arrangement has a gear compartment cooling section, wherein the gear compartment cooling section is arranged in the gear area. For example, the gear compartment cooling section is arranged at least in sections relative to the partition wall on the side of the gear compartment and / or the gearbox section. In particular, the gear compartment cooling section is located in the same axial section as the gear compartment and / or the gear section. By this structural configuration is achieved that the cooling arrangement acts on the oil circuit and in this way with the cooling fluid, the transmission oil is cooled in the gear compartment. As a result, cooled transmission oil is fed into the oil circuit at the entrance, so that the cooling of the rotor and thus of the electric motor is improved.
Es ist dabei eine Überlegung der Erfindung, dass die Kühlanordnung ohnehin bereits vorhanden ist, so dass diese mit einem geringen konstruktiven Aufwand auch so ausgestaltet werden kann, dass diese über den Getrieberaumkühlabschnitt dem Getriebebereich mit zugeordnet ist. Auf diese Weise kann die Kühlung durch den Ölkreislauf deutlich verbessert werden.It is a consideration of the invention that the cooling arrangement is already present anyway, so that it can also be configured with a low design effort so that it is associated with the gearbox area via the gear compartment cooling section. In this way, the cooling can be significantly improved by the oil circuit.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist in dem Getrieberaum ein Ölsumpf ausgebildet, wobei der Getrieberaumkühlabschnitt in dem gleichen axialen 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.In a preferred development of the invention, an oil sump is formed in the gear compartment, wherein the gear compartment cooling section is arranged in the same axial section of the drive module as an oil sump section of the oil sump. The gear compartment cooling section can thus extend over part of the oil sump or, in the case of modified embodiments, over the entire oil sump in the axial direction. By arranging in the same axial section of gear compartment cooling section and oil sump or oil sump section is achieved that the oil sump and thus the transmission oil can be cooled particularly effectively.
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 Getriebebereichs erstreckt. Beispielsweise ist es möglich, dass der Getrieberaumkühlabschnitt um die Hauptachse umlaufend durchgehend ausgebildet ist und/oder den Getrieberaum umschließt.It is particularly preferred that the gear compartment cooling section is arranged at least in sections in a bottom region of the gear compartment. After the transmission oil accumulates in the oil sump, the most effective cooling of the transmission oil is achieved when the transmission compartment cooling section is located in the bottom portion of the transmission compartment. The gear compartment cooling section may be limited to the floor area. However, it is also possible for the gear compartment cooling section to extend into further regions of the gearbox area. For example, it is possible for the gear compartment cooling section to be designed to run continuously around the main axis and / or surround the gear space.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Realisierung weist der Getrieberaumkühlabschnitt mindestens ein Segment von einem Kreisringkanal oder einen gesamten Kreisringkanal auf, wobei sich der Kreisringkanal in Umlaufrichtung um den Getrieberaum erstreckt. Besonders bevorzugt ist der Kreisringkanal koaxial und/oder konzentrisch zu der Hauptachse angeordnet.In a preferred constructional realization, the gear compartment cooling section has at least one segment of a circular channel or an entire circular channel, the circular channel extending in the direction of rotation about the gear compartment. Particularly preferably, the circular ring channel is arranged coaxially and / or concentrically to the main axis.
Die Kühlanordnung weist vorzugsweise 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. der Fluidkühlmantel und der Getrieberaumkühlabschnitt können strömungstechnisch verbunden sein und/oder dasselbe Kühlfluid verwenden.The cooling arrangement preferably has a fluid cooling jacket which encloses the electric motor. The fluid cooling jacket is traversed by the cooling fluid. By enclosing the stator, the stator and thus the electric motor are actively cooled by the fluid cooling jacket. the fluid cooling jacket and the gear compartment cooling section may be fluidly connected and / or use the same cooling fluid.
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.In a preferred structural realization, the gear compartment cooling section is designed as an axial extension of the fluid cooling jacket. The gear chamber cooling section may have the same diameter, in particular inner diameter, as the fluid cooling jacket. Alternatively, the gear compartment cooling section may, for example, have a smaller diameter if this is permitted, conditioned or required by the structural conditions.
Besonders bevorzugt weist der Ölkreislauf eine Getriebeölkühlleitung auf, welche zwischen dem Ölsumpf und der Rotorwelle angeordnet ist und welche gleichgerichtet zu dem Fluidkühlmantel verläuft. Insbesondere stehen die Getriebeölkühlleitung der Fluidkühlmantel in einem thermischen Kontakt, so dass das Getriebeöl in der Getriebeölkühlleitung durch den Fluidkühlmantel gekühlt wird. Insbesondere ist eine Getriebeöltemperatur am Anfang der Getriebeölkühlleitung größer als eine Getriebeöltemperatur am Ende der Getriebeölkühlleitung. Im Speziellen beträgt der Temperaturunterschied mehr als 10°C, vorzugsweise mehr als 25°C.Particularly preferably, the oil circuit to a transmission oil cooling line, which is arranged between the oil sump and the rotor shaft and which is rectilinear to the fluid cooling jacket. In particular, the transmission oil cooling line of the fluid cooling jacket are in thermal contact, so that the transmission oil is cooled in the transmission oil cooling line through the fluid cooling jacket. In particular, a transmission oil temperature at the beginning of the transmission oil cooling line is greater than a transmission oil temperature at the end of the transmission oil cooling line. In particular, the temperature difference is more than 10 ° C, preferably more than 25 ° C.
Es ist bevorzugt, dass das Antriebsmodul eine Ölpumpe aufweist, wobei die Ölpumpe das Getriebeöl in dem Ölkreislauf aktiv fördert. Prinzipiell kann vorgesehen sein, dass die Ölpumpe in dem Getrieberaum angeordnet ist. Nachdem diese Position jedoch die Kühlung des Getriebeöls in dem Getrieberaum beeinträchtigen könnte, ist es bevorzugt, die Ölpumpe außerhalb des Getrieberaums anzuordnen und über eine Ölleitung mit dem Getrieberaum, insbesondere mit dem Ölsumpf, strömungstechnisch zu verbinden. Der Ölkreislauf läuft somit von dem Getrieberaum, über die Ölleitung zu der Ölpumpe und nachfolgend, insbesondere unmittelbar oder mittelbar, in die Rotorwelle.It is preferred that the drive module comprises an oil pump, wherein the oil pump actively promotes the transmission oil in the oil circuit. In principle, it can be provided that the oil pump is arranged in the gear chamber. However, after this position could affect the cooling of the transmission oil in the transmission chamber, it is preferable that To arrange oil pump outside the gear compartment and connect via an oil line with the gear compartment, in particular with the oil sump, fluidically. The oil circuit thus runs from the gear chamber, via the oil line to the oil pump and subsequently, in particular directly or indirectly, in the rotor shaft.
Optional ergänzend 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 dieser 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.Optionally, in addition, it is proposed that the drive module has an oil cooling jacket section, wherein the oil cooling jacket section is fluidly arranged in the oil circuit between the gear chamber and the hollow shaft. In this case, the transmission oil preferably flows from the transmission chamber via the oil cooling jacket section into the rotor shaft. The oil cooling jacket portion is structurally arranged to surround the fluid cooling jacket so that the cooling fluid from the cooling assembly cools the transmission oil in the oil cooling jacket portion. Preferably, the oil cooling jacket section is arranged coaxially and / or concentrically with the fluid cooling jacket.
Es ist dabei eine Überlegung der Ausgestaltung, dass durch die Verwendung des Ölkühlmantelabschnitts das Getriebeöl stärker 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 ebenfalls durch konstruktive Umgestaltung des Ölkreislaufes bzw. der Kühlanordnung erreicht, so dass diese zudem kostengünstig umsetzbar ist.It is a consideration of the embodiment that through the use of the oil cooling jacket section, the transmission oil can be more actively cooled by the cooling arrangement, so that subsequently also the cooling of the rotor shaft, the rotor and thus of the electric motor is improved. The improved cooling is also achieved by constructive redesign of the oil circuit and the cooling arrangement, so that this is also feasible cost.
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.It is preferably provided that extends with respect to an axial extent of the oil cooling jacket section more than 50% over the axial length of the fluid cooling jacket. In particularly preferred embodiments of the invention, the oil cooling jacket portion is even formed equal to the axial width of the cooling jacket or even larger than the axial width of the cooling jacket to further improve the cooling.
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.In a preferred embodiment of the invention, the fluid cooling jacket has an outer circumferential surface, wherein the oil cooling jacket section has a sleeve with an inner peripheral surface, wherein the transmission oil is guided between the outer peripheral surface and the inner circumferential surface. In this way, a surface cooling of the transmission oil is possible. In addition, the thermal resistance between the fluid cooling jacket and the oil cooling jacket section is very small.
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.In a preferred embodiment of the invention Strömungsumlenkelemente are provided, wherein the Strömungsumlenkelemente between the sleeve, in particular the inner peripheral surface, and the fluid cooling jacket, in particular the outer peripheral surface, are arranged. By Strömungsumlenkelemente the fluidic path for the transmission oil is extended in the oil cooling jacket section, so that the cooling of the transmission oil is improved.
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.In a preferred structural realization of the invention, the Strömungsumlenkelemente are formed as webs, which are oriented in the axial direction and / or parallel to the main axis. Particularly preferably, first webs extend from an exit end region of the oil cooling jacket section and second webs extend from an inlet end region of the oil cooling jacket section, wherein the first and second webs mesh in a comb-like manner in order to lengthen the fluidic path.
Bei einer möglichen konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist der Ölkreislauf so geführt, dass der Übergang von einem statischen Ölkreislaufabschnitt unmittelbar in die Rotorwelle erfolgt.In a possible structural embodiment of the invention, the oil circuit is guided so that the transition from a static oil circuit section takes place directly into the rotor shaft.
Bei einer alternativen konstruktiven 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.In an alternative structural embodiment of the invention, the drive module has an output shaft, wherein the output shaft is guided coaxially and / or concentrically in the rotor shaft, in particular in the hollow shaft. Preferably, the output shaft transmits a portion of the drive torque from the electric motor. It is envisaged that the oil circuit is first guided by a static oil circuit section into the output shaft and subsequently into the rotor shaft. For example, a rotary feedthrough may be arranged between the static oil circuit section and the output shaft.
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.In a particularly preferred embodiment of the invention, the drive module is designed as an electrical axle for a vehicle in order to supply two driven wheels of an axle, in particular a front axle or rear axle, with the drive torque. The partial transmission has a differential stage and two output shafts, wherein the differential stage distributes the drive torque to the two output shafts. Preferably, the differential stage is designed as a planetary differential stage. One of the output shafts, in particular the output shaft, is guided coaxially and / or concentrically through the rotor shaft and / or hollow shaft.
Das Konzept zur Rotorwellenkühlung mit aktiv gekühltem Getriebeöl besteht darin, Getriebeöl aus dem gegenüber einem Elektromotorgehäuse gedichteten Getriebegehäuse in dem Getriebebereich mittels Kühlkanälen/Kühlmedium noch im Getrieberaum vorzukühlen. In einem weiteren Schritt wird das Getriebeöl entlang der Kühlfluidkanäle durch das E-Maschinen-Gehäuse in dem Elektromotorbereich in ein Reservoir/einen Sumpf geleitet. Durch Vorbeiführen des Getriebeöls an den Kühlfluidkanälen, kann das Getriebeöl aktiv gekühlt werden und Wärme abgeführt werden. Mittels Ölpumpe und Drehdurchführung wird das gekühlte Getriebeöl dann vom Pumpenölreservoir/Sumpf in die Antriebswelle geführt. Über entsprechend angeordnete Einlass-/Auslassbohrungen wird das Getriebeöl in die einseitig gedichtete Rotorwelle zugeführt. Beim Durchlaufen der Rotorwelle in Richtung Getriebe nimmt das gekühlte Getriebeöl Abwärme aus dem Rotor auf und wird in den Getrieberaum zurückgeführt.The concept for rotor shaft cooling with actively cooled transmission oil is to pre-cool transmission oil from the transmission housing, which is sealed relative to an electric motor housing, in the transmission area by means of cooling channels / cooling medium still in the gear compartment. In a further step, the transmission oil is conducted along the cooling fluid passages through the E-machine housing in the electric motor area into a reservoir / sump. By Passing the gear oil to the cooling fluid channels, the gear oil can be actively cooled and heat dissipated. By means of oil pump and rotating union, the cooled transmission oil is then led from the pump oil reservoir / sump into the drive shaft. Via appropriately arranged inlet / outlet bores, the gear oil is fed into the single-sided sealed rotor shaft. When passing through the rotor shaft towards the gearbox, the cooled transmission oil absorbs waste heat from the rotor and is returned to the gear compartment.
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 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
2 eine schematische Längsschnittdarstellung eines weiteren Antriebsmoduls als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
3 eine schematische dreidimensionale Darstellung von dem Antriebsmodul.
-
1 a schematic representation of a drive module as an embodiment of the invention; -
2 a schematic longitudinal sectional view of another drive module as a further embodiment of the invention; -
3 a schematic three-dimensional representation of the drive module.
Die
Das Antriebsmodul
Auf der Rotorwelle
An die Planetengetriebestufe
Die Differentialstufe
Ferner ist in dem Antriebsmodul
Das Antriebsmodul
Zudem weist das Antriebsmodul
Bei dem Ausführungsbeispiel in der
Das Antriebsmodul
Das Getriebeöl wird ausgehend von dem Ölsumpf
Die Übergabe von dem Getriebeöl ausgehend von der Ölpumpe
In der
Die
Es ist zudem zu erkennen, dass die Ölpumpe
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Antriebsmoduldrive module
- 22
- Elektromotorelectric motor
- 33
- Rotorrotor
- 44
- Statorstator
- 5 a, b5 a, b
- Abtriebswellenoutput shafts
- 66
- Rotorwellerotor shaft
- 77
- Ringraumannulus
- 88th
- Zahnradabschnittgear portion
- 99
- PlanetengetriebestufePlanetary gear stage
- 1010
- Stirnradverzahnungspur
- 1111
- Planetenräderplanetary gears
- 1212
- Planetenträgerplanet carrier
- 1313
- Differentialstufedifferential stage
- 14a, b14a, b
- DifferentialplanetenräderDifferential pinion gears
- 15 a, b15 a, b
- Sonnenrädersun gears
- 1616
- Getrieberaumgear compartment
- 1717
- Ölsumpfoil sump
- 1818
- Ölpumpeoil pump
- 1919
- Zuleitungsupply
- 2020
- GetrieberaumkühlabschnittTransmission compartment cooling section
- 2121
- Kühlanordnungcooling arrangement
- 2222
- Auslassöffnungoutlet
- 2323
- Eingriffsbereichengagement area
- 2424
- FluidkühlmantelFluid cooling jacket
- 2525
- Fluidkanälefluid channels
- 2626
- Motorraumengine compartment
- 2727
- ÖlsumpfabschnittOil sump section
- 2828
- weitere Fluidkanälefurther fluid channels
- 2929
- Verbindungsleitungconnecting line
- 3030
- DrehdurchführungRotary union
- 3131
- Trennstegdivider
- 3232
- ElektromotorbereichElectric motor area
- 3333
- weiterer Planetenträgerfurther planet carrier
- 3434
- KoppelsonnenradKoppelsonnenrad
- 3535
- KoppelplanetenräderCoupling planet gears
- 3636
- Getriebebereichtransmission range
- 3737
- Trennwandpartition wall
- 3838
- Eckbereichcorner
- 3939
- PumpenölreservoirPump oil reservoir
- HH
- Hauptachsemain axis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102015214309 A1 [0003]DE 102015214309 A1 [0003]
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-
2018
- 2018-05-14 DE DE102018111419.2A patent/DE102018111419A1/en active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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