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Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit mit einem schaltbaren Getriebe und einem Hydraulikmodul.
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Bei Antriebseinheiten, die ein schaltbares Getriebe und ein Hydraulikmodul aufweisen, ist es bekannt, das Hydraulikmodul derart auszubilden, dass es ein Getriebesteuergerät, eine Pumpe zum Fördern eines Hydraulikmediums, insbesondere zum Fördern von Öl, sowie mehrere Ventile aufweist. Diese Ventile dienen insbesondere dem Steuern des Ölflusses im Getriebe, insbesondere zwecks Betätigen der Gänge des Getriebes durch Schalten einer oder mehrerer Kupplungen und einer oder mehrerer Bremsen. Über die Ventile wird auch die Zuführung von Öl zu definierten Stellen des Getriebes gesteuert, insbesondere zwecks Schmierung oder Kühlung von Getriebeteilen bzw. Getriebebereichen. Um eine Schmierung, eine Dämpfung oder eine Kühlung der Ventile sicherzustellen, ist es erforderlich, dass diese im Öl angeordnet sind. Bei bekannten Antriebseinheiten sind die Ventile deshalb in einem Ölsumpf angeordnet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antriebseinheit mit einem schaltbaren Getriebe und einem Hydraulikmodul so weiterzubilden, dass, ungeachtet eines relativ niedrigen Niveaus eines Ölsumpfes ein dauerhaft sicherer Betrieb der Ventile gewährleistet ist.
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Gelöst wird die Aufgabe durch eine Antriebseinheit, die gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist.
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Bei der Antriebseinheit mit dem schaltbaren Getriebe und dem Hydraulikmodul ist vorgesehen, dass ein Gehäuse des Getriebes das Hydraulikmodul aufnimmt. Das Hydraulikmodul ist somit innerhalb des Gehäuses angeordnet. Das Hydraulikmodul weist die schaltbaren Ventile auf, die übereinander angeordnet sind. Die schaltbaren Ventile sind teilweise unterhalb und teilweise oberhalb einer Ölstandshöhe eines Ölsumpfes, der innerhalb des Gehäuses gebildet ist, angeordnet. Des Weiteren sind die Ventile in einem abgetrennten Teilraum des Gehäuses angeordnet. Ein Trennelement zum Abtrennen des Teilraums weist eine Öl-Eintrittsöffnung und eine Öl-Austrittsöffnung auf. Es sind Mittel zum Fördern von Öl durch die Öl-Eintrittsöffnung in den Teilraum vorgesehen und es ist die Öl-Austrittsöffnung zumindest auf Höhe des obersten Ventils angeordnet.
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Somit lässt sich aufgrund der Mittel zum Fördern des Öls innerhalb des Teilraums eine Ölstandshöhe erzielen, die höher ist als die Ölstandshöhe des Ölsumpfes und die aufgrund der Position der Öl-Austrittsöffnung zumindest auf Höhe des obersten Ventils sich befindet. Somit wird gewährleistet, dass alle übereinander angeordneten Ventile ausreichend mit Öl versorgt werden.
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Grundsätzlich reicht es aus, wenn die Öl-Austrittsöffnung nur bis zum obersten Ventil reicht, sodass demzufolge die Öl-Austrittsöffnung gerade auf Höhe des obersten Ventils angeordnet ist. Dies ist ausreichend, um dieses Ventil mit Öl zu versorgen. Es wird aber als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Öl-Austrittsöffnung höher als das oberste Ventil angeordnet ist. Somit ist das oberste Ventil vollständig in dem im Teilraum befindlichen Öl angeordnet. Demzufolge sind alle Ventile vollständig in dem im Teilraum befindlichen Öl angeordnet.
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Das Trennelement kann unterschiedlich gestaltet sein, sofern es den Zweck erfüllt, einen Trennraum des Gehäuses zu bilden. Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn das Trennelement als Behälter oder als Einfassung ausgebildet ist.
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Die Mittel zum Fördern des Öls können unterschiedlich gestaltet sein. Aktive Mittel zum Fördern des Öls weisen insbesondere eine Pumpe auf. Passive Mittel zum Fördern des Öls weisen insbesondere Ölauffangrippen im Gehäuse des Getriebes auf. Die aktiven und passiven Mittel können alternativ oder kumulativ vorgesehen sein, je nach den Gegebenheiten und Anforderungen, die bei der Antriebseinheit zu verwirklichen sind.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Behälter oben offen ausgebildet ist bzw. die Trennwand den Teilraum des Gehäuses oben offen begrenzt. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfach Ausbildung des abgetrennten Teilraums des Gehäuses.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Behälter bzw. die Trennwand einen Überlauf zwecks Ölrücklaufs in den Ölsumpf bildet.
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Der Behälter bzw. die Trennwand kann mit einer Ölrückführung zu Komponenten der Antriebseinheit zusammenwirken. Diese Ölrückführung erfolgt insbesondere in Richtung des Hydraulikmoduls bzw. einer Aktorik und/oder des Getriebes und/oder eines Bestandteils der Antriebseinheit bildenden, mit dem Getriebe zusammenwirkenden Antriebsmotors und/oder einem Steuergerät oder Steuergeräten. Hierdurch wird der Ölvolumenstrom zur weiteren Kühlung und Schmierung von Komponenten, wie zum Beispiel dem Getriebesteuergerät, Lagern, Getrieberadsatz, Elektromotor, bei dem es sich insbesondere um eine Elektromaschine handelt, usw., eingesetzt.
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Das Hydraulikmodul ist vorzugsweise derart gestaltet, dass es die Ventile, eine Pumpe zum Fördern des Öls und ein elektrisches Getriebesteuergerät aufweist. Ferner kann das Hydraulikmodul Komponenten betreffend Hydraulikrouting, insbesondere Hydraulikplatten aufweisen, und/oder einen Druckspeicher und/oder einen Druckfilter und/oder einen Ansaugfilter aufweisen. Die Komponenten betreffend Hydraulikrouting bzw. Hydraulikplatten besitzen die Funktion, das Hydraulikmedium bzw. Öl durch Kanäle oder dergleichen zu leiten.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Antriebseinheit eine Antriebsmaschine, insbesondere eine Elektromaschine aufweist. Vorzugsweise weist das Getriebe ein der Antriebsmaschine zugewandtes erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil auf, wobei das zweite Gehäuseteil auf der der Antriebsmaschine abgewandten Seite mit dem ersten Gehäuseteil verbunden ist, sowie das Hydraulikmodul ausschließlich in dem zweiten Gehäuseteil gelagert ist. Dies ermöglicht es, das zweite Gehäuseteil und das Hydraulikmodul als vormontierte Einheit der anschließenden weiteren Montage der Antriebseinheit zuzuführen.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des zweiten Gehäuseteils ist vorgesehen, dass dieses topfförmig ausgebildet ist. Hierbei ist das Hydraulikmodul im Topfinneren angeordnet.
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Das Getriebe ist insbesondere als Zwei-Gang-Getriebe ausgebildet. Vorzugsweise weist dieses Getriebe einen Stirnradgetrieberadsatz und einen Planetengetrieberadsatz auf.
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Das Getriebe ist insbesondere derart gestaltet, dass in einem ersten Fahrgang eines Getriebes eine Kupplung geöffnet und eine Bremse geschlossen ist, sowie in einem zweiten Fahrgang die Kupplung geschlossen und die Bremse geöffnet ist.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung zweier in der Zeichnung wiedergegebener, bevorzugter Ausführungsbeispiele, ohne hierauf beschränkt zu sein.
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Es zeigt:
- 1 eine Antriebseinheit mit einer Elektromaschine und einem schaltbaren Getriebe, veranschaulicht in einer Seitenansicht,
- 2 einen vertikalen Schnitt durch die in 1 gezeigte Antriebseinheit, veranschaulicht in einer schematischen Darstellung,
- 3 ein erstes Ausführungsbeispiel der Antriebseinheit, veranschaulicht in einem Schnitt A-A in 2,
- 4 ein zweites Ausführungsbeispiel der Antriebseinheit, veranschaulicht in einem Schnitt A-A in 2.
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Figurenbeschreibung
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Die 1, 3 und 4 zeigen eine Antriebseinheit 1 mit einer Elektromaschine 2 und einem schaltbaren Getriebe 3. Bei der Elektromaschine 2 handelt es sich um eine permanent erregte Synchronmaschine (PSM), bei dem schaltbaren Getriebe 3 um ein Zwei-Gang-Getriebe. Das Getriebe 3 weist einen Stirnradgetrieberadsatz und einen Planetengetrieberadsatz auf. Hierbei ist in einem ersten Fahrgang eine Kupplung des Getriebes 3 geöffnet und eine Bremse des Getriebes 3 geschlossen, hingegen im zweiten Fahrgang die Kupplung geschlossen und die Bremse geöffnet. Einem Gehäusebereich neben der Elektromaschine 2 ist der Abtrieb der Antriebseinheit zugeordnet und in diesem Bereich ein Pulswechselrichter (PWR) angeordnet.
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Die Antriebseinheit 1 weist im Inneren des schaltbaren Getriebes 3 ein in der 2 schematisch veranschaulichtes Hydraulikmodul 4 zum Betätigen der Gänge des Getriebes 3 und Schmieren von Radsätzen des Getriebes 3 auf.
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Wie den Figuren zu entnehmen ist, weist das Getriebe 3 ein der Elektromaschine 2 zugewandtes erstes Getriebegehäuse 5 und ein zweites Getriebegehäuse 6 auf. Das Getriebegehäuse 6 ist auf der der Elektromaschine 2 abgewandten Seite mit dem Getriebegehäuse 5 verbunden. Das Hydraulikmodul 4 ist im Getriebegehäuse 6 gelagert. Hydraulikdruckleitungen zum Betätigen und Schmieren des Getriebes 3 sind in das Getriebegehäuse 6 integriert.
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Das Getriebegehäuse 6 weist einen Gehäusebereich 7 auf, der topfförmig ausgebildet ist. Das Topfvolumen ist als Teilvolumen des Getriebegehäuses 2 ausgebildet. Hierbei erstreckt sich der Gehäusebereich 7 im Wesentlichen in Vertikalrichtung und bildet einen Ölsumpf 8. Das Niveau der Ölstandshöhe des Ölsumpfes 8 ist mit der Bezugsziffer 9 bezeichnet. Zusätzlich ist mit dem Pfeil 10 die Vorwärtsfahrtrichtung eines mit der Antriebseinheit 1 ausgestatteten Kraftfahrzeugs, insbesondere Personenkraftwagens, veranschaulicht.
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Das Hydraulikmodul 4, dessen Systemgrenze mittels der gestrichelten Linie 27 veranschaulicht ist, weist diverse Ventile 11, konkret sechs Ventile 11, eine Pumpe 12 zum Fördern der Hydraulikflüssigkeit, vorliegend Öl, einen Druckspeicher 13, einen Ansaugfilter 14, Hydraulikplatten 15 sowie ein elektrisches Getriebesteuergerät 16 auf. Zwischen der Pumpe 12 und dem Getriebesteuergerät 16 erfolgt eine Direktkontaktierung. Mit der Bezugsziffer 17 ist eine Kontaktierung der Ventile 11 am Getriebesteuergerät 16 veranschaulicht.
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Aufgrund des beschriebenen Aufbaus stellt das Getriebegehäuse 6 ein Integralgehäuse zur Aufnahme der gesamten hydraulischen Aktorik, inklusive Getriebesteuergerät 16, somit zur Aufnahme des Hydraulikmoduls 4 dar.
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Mit der Bezugsziffer 18 ist ein Gehäuse bezeichnet, das auf der dem Getriebegehäuse 6 abgewandten Seite mit dem Getriebegehäuse 5 verbunden ist. Dieses Gehäuse 18 bildet einen Gehäusebestandteil der elektrischen Maschine und des Abtriebs der Antriebseinheit 1.
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Den Darstellungen der 3 und 4 sind für die beiden Ausführungsbeispiele weitere Details der Antriebseinheit 1 zu entnehmen.
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Gezeigt sind im Bereich des Getriebegehäuses 6 angeordnete Entlüftungsventile 19, vorzugsweise zwei bis drei Entlüftungsventile, Drucksensoren 20, vorzugsweise zwei bis drei Drucksensoren, Druckfilter 28, vorzugsweise ein bis zwei Druckfilter, die Pumpe 12 mit Direktverschraubung an das Getriebesteuergerät 16, die Hydraulikplatten 15 bzw. Schieberkasten mit Routing, schließlich Ölübergabestellen 21 für Getriebeaktorik (Hochd ruck).
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Bezüglich beider gezeigter Ausführungsbeispiele gemäß der 3 und 4 ist eine vertikale Anordnung der Ventile 11 zugunsten eines optimalen, projektspezifischen Package vorgesehen. Hierbei sind die sechs Ventile 11 exakt übereinander angeordnet, somit nicht um ein bestimmtes Maß seitlich zueinander versetzt. Aufgrund der besonderen Ausbildung der Antriebseinheit 1 im Bereich des Hydraulikmoduls 4 ist gewährleistet, dass alle Ventile 11 im Öl angeordnet sind. Hierdurch ist insbesondere die Schmierung, Dämpfung und Kühlung der Ventile 11 sichergestellt. Diese Anordnung aller Ventile 11 im Öl ist gewährleistet, obwohl die Ölstandshöhe gemäß dem Niveau 9 des Ölsumpfs limitiert ist, sodass nur die unteren Ventile 11 unterhalb dieses Niveaus 9 angeordnet sind.
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Erreicht wird diese Anordnung aller Ventile 11 im Öl dadurch, dass gemäß der beiden Ausführungsbeispiele nach den 3 und 4 die Ventile 11 in einem abgetrennten Teilraum 22 des Gehäuses des Getriebes 3, konkret des Getriebegehäuses 6 angeordnet sind. Hierbei ist ein Trennelement 23 zum Abtrennen des Teilraums 22 vorgesehen. Das Trennelement 23 weist eine Öl-Eintrittsöffnung 24 und eine Öl-Austrittsöffnung 25 auf. Ferner sind Mittel zum Fördern von Öl durch die Öl-Eintrittsöffnung 24 in den Teilraum 22 vorgesehen. Die Öl-Austrittsöffnung 25 ist zumindest auf Höhe des obersten Ventils 11 angeordnet. Somit gelangt Öl aus der Öl-Austrittsöffnung 25 erst dann, wenn Öl das Niveau des obersten Ventils 11 erreicht hat. Bei dem Mittel zum Fördern des Öls durch die Öl-Eintrittsöffnung 24 in den Teilraum 22 kann es sich durchaus um die Pumpe 12 handeln, die somit nicht nur dem Zweck dient Öl zum Betätigen von Gängen des Getriebes und Schmieren von Radsätzen des Getriebes zuzuführen, sondern auch dem Teilraum 22 zuzuführen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach der 3 ist das Trennelement 23 als Behälter ausgebildet. Dieser Behälter ist unten, auf der der Pumpe 12 zugewandten Seite mit der Öl-Eintrittsöffnung 24 versehen, sodass Öl entgegen der Vorwärtsfahrtrichtung 10 in den Behälter einströmt. Die Durchströmung des Behälters mit dem Öl ist mittels der Pfeile 26 veranschaulicht. Der Behälter bzw. die Einfassung der Ventile 11, ggf. auch Teile, die die Ventile betätigen, ist als nach oben offenes Behältnis bzw. als Überlaufgefäß ausgebildet, mit einem Ölrücklauf in den Ölsumpf des Getriebes 3 bzw. der Antriebseinheit 1.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach der 4 ist der Behälter bzw. die Einfassung der Ventile 11 bzw. Ventilbetätigung als Behältnis mit einer Ölrückführung in Richtung Hydraulikmodul bzw. Aktorik und/oder Getriebe und/oder Antriebseinheit und/oder Steuergerät bzw. Steuergeräte etc. ausgebildet. Hierdurch kann der Volumenstrom zur weiteren Kühlung und Schmierung von Komponenten, wie zum Beispiel dem Getriebesteuergerät, Lagern, Getrieberadsatz, Elektromaschine usw. eingesetzt werden. Abgesehen von der beschriebenen Ölzufuhr zum Behälter bzw. der Einfassung, die aktiv zum Beispiel mittels der Pumpe 12 erfolgt, kann eine passive Ölzufuhr, zum Beispiel mittels Ölauffangrippen im Getriebe erfolgen. Bei beiden Ausführungsbeispielen kann der Kühlölvolumenstrom zur Kühlung weiterer Komponenten genutzt werden, wie zum Beispiel zur Kühlung des Getriebesteuergeräts.
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Beide Ausführungsbeispiele verdeutlichen somit einen erweiterten bzw. zusätzlichen Ölsumpf mittels des Trennelements 23, das die Funktion eines Behälters bzw. einer Einfassung der Ventile 11 darstellt, sodass deren Schmierung, Dämpfung, Kühlung usw. sichergestellt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebseinheit
- 2
- Elektromaschine
- 3
- Getriebe
- 4
- Hydraulikmodul
- 5
- Getriebegehäuse
- 6
- Getriebegehäuse
- 7
- Gehäusebereich
- 8
- Ölsumpf
- 9
- Niveau
- 10
- Vorwärtsfahrtrichtung
- 11
- Ventil
- 12
- Pumpe
- 13
- Druckspeicher
- 14
- Ansaugfilter
- 15
- Hydraulikplatte
- 16
- Getriebesteuergerät
- 17
- Kontaktierung
- 18
- Gehäuse
- 19
- Entlüftungsventil
- 20
- Drucksensor
- 21
- Ölübergabestelle
- 22
- Teilraum
- 23
- Trennelement
- 24
- Öl-Eintrittsöffnung
- 25
- Öl-Austrittsöffnung
- 26
- Pfeil
- 27
- Systemgrenze Hydraulikmodul
- 28
- Druckfilter
