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Die Erfindung betrifft eine Schmiermittelversorgungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Schmiermittelversorgungseinrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Schmiermittelversorgungseinrichtung.
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Die
DE 10 2014 006 004 A1 offenbart einen Schmiermittelkreislauf zum Schmieren einer mit Schmiermittel geschmierten Baugruppe, mit einem Schmiermittelzulauf, in welchem Schmiermittel in Form eines Schmiermittelstroms zu der Baugruppe gefördert wird, mit einem der Baugruppe nachgeschalteten Schmiermittelsumpf, in welchem sich das Schmiermittel nach dem Schmieren der Baugruppe sammelt, und mit einem Schmiermittelablauf, in welchem Schmiermittel aus dem Schmiermittelsumpf abgefördert wird. Dabei ist es vorgesehen, dass in dem Schmiermittelablauf eine Schmiermittelabförderungspumpe angeordnet ist, die unter Nutzung von Leistung aus dem Schmiermittelstrom des Schmiermittelzulaufs angetrieben ist.
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Der
DE 10 2010 023 063 A1 ist ein Ölversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine als bekannt zu entnehmen. Außerdem ist aus der
DE 10 2016 112 713 A1 eine Schmiermittelversorgungseinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine bekannt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schmiermittelversorgungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Schmiermittelversorgungseinrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Schmiermittelversorgungseinrichtung zu schaffen, sodass eine besonders vorteilhafte Schmiermittelversorgung realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schmiermittelversorgungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Schmiermittelversorgungseinrichtung für ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug. Die Schmiermittelversorgungseinrichtung weist wenigstens einen auch als Reservoir bezeichneten oder als Reservoir fungierenden Schmiermittelsumpf auf, in welchem sowohl von einer ersten Antriebskomponente als auch von wenigstens einer zusätzlich zu der ersten Antriebskomponente vorgesehenen zweiten Antriebskomponente des Kraftfahrzeugs abströmendes Schmiermittel zu sammeln ist. Mit anderen Worten sind die Antriebskomponenten jeweilige, einzelne und separat voneinander ausgebildete sowie verschiedene Antriebskomponenten, über die beziehungsweise mittels welchen das Kraftfahrzeug angetrieben werden kann. Insbesondere ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die zweite Antriebskomponente außerhalb der ersten Antriebskomponente angeordnet ist beziehungsweise umgekehrt.
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Das Schmiermittel ist vorzugsweise als eine Flüssigkeit, insbesondere als Öl, ausgebildet und sammelt sich in dem Schmiermittelsumpf, nachdem die Antriebskomponente mittels des Schmiermittels geschmiert und/oder gekühlt wurde, das heißt nachdem das Schmiermittel die Antriebskomponenten geschmiert und/oder gekühlt hat. Das Schmiermittel kann beispielsweise einfach von den Antriebskomponenten, insbesondere ausschließlich und/oder schwerkraftbedingt, abströmen und in den Schmiermittelsumpf strömen und sich im Schmiermittelsumpf sammeln und/oder das Schmiermittel wird - nachdem es die Antriebskomponenten geschmiert hat - aktiv und somit beispielsweise mittels wenigstens einer Fördereinrichtung von den Antriebskomponenten weggefördert und in den Schmiermittelsumpf hinein gefördert, in dem sich das Schmiermittel dann sammelt beziehungsweise sammeln kann. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist der Schmiermittelsumpf zum Aufnehmen und somit zum Sammeln beziehungsweise zum zumindest vorübergehenden Speichern des Schmiermittels ausgebildet.
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Die Schmiermittelversorgungseinrichtung umfasst außerdem wenigstens einen zusätzlich zu dem Schmiermittelsumpf vorgesehenen und somit von dem Schmiermittelsumpf verschiedenen Tank, in welchem das Schmiermittel zumindest vorübergehend aufgenommen und somit gespeichert werden kann.
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Die Schmiermittelversorgungseinrichtung umfasst außerdem ein erstes Förderelement, mittels welchem durch Antreiben des ersten Förderelements das Schmiermittel aus dem Schmiermittelsumpf in den Tank zu fördern ist, das heißt gefördert werden kann beziehungsweise wird. Dies bedeutet, dass das Schmiermittel aus dem Schmiermittelsumpf mittels des ersten Förderelements aktiv, das heißt durch Betreiben beziehungsweise Antreiben des ersten Förderelements, in den Tank zu fördern ist beziehungsweise gefördert wird.
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Die Schmiermittelversorgungseinrichtung umfasst außerdem ein zusätzlich zu dem ersten Förderelement vorgesehenes und somit von dem ersten Förderelement verschiedenes zweites Förderelement, mittels welchem durch Betreiben beziehungsweise Antreiben des zweiten Förderelements zumindest ein erster Teil des Schmiermittels aus dem Tank zu der ersten Antriebskomponente zu fördern ist, das heißt gefördert werden kann. Dies bedeutet, dass mittels des zweiten Förderelements zumindest der erste Teil des Schmiermittels aus dem Tank aktiv, zu der ersten Antriebskomponente gefördert werden kann, sodass die erste Antriebskomponente mittels des zweiten Förderelements aktiv zumindest mit dem ersten Teil des Schmiermittels aus dem Tank versorgt werden kann. Hierdurch kann die erste Antriebskomponente zumindest im ersten Teil des Schmiermittels aus dem Tank geschmiert und/oder gekühlt werden.
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Die Schmiermittelversorgungseinrichtung umfasst außerdem ein zusätzlich zu dem ersten Förderelement und zusätzlich zu dem zweiten Förderelement vorgesehenes und somit von dem ersten Förderelement und von dem zweiten Förderelement verschiedenes drittes Förderelement, mittels welchem durch Antreiben des dritten Förderelements zumindest ein zweiter Teil des Schmiermittels aus dem Tank zu der zweiten Antriebskomponente gefördert werden kann. somit kann die zweite Antriebskomponente zumindest mit dem zweiten Teil des Schmiermittels aus dem Tank mittels des zweiten Förderelements aktiv versorgt werden, sodass die zweite Antriebskomponente zumindest mittels des zweiten Teils des Schmiermittels aus dem Tank geschmiert und/oder gekühlt werden kann. Insbesondere kann das zweite Förderelement zumindest den zweiten Teil des Schmiermittels aus dem Tank aktiv zu der zweiten Antriebskomponente fördern. In der Folge können die Antriebskomponenten besonders sicher beziehungsweise in zumindest nahezu jeder Fahrsituation mit einer hinreichenden Menge des Schmiermittels versorgt werden, sodass eine besonders vorteilhafte Versorgung der Antriebskomponenten mit dem Schmiermittel gewährleistet werden kann. Da das Schmiermittel aus dem Schmiermittelsumpf mittels des ersten Förderelements aktiv in den Tank und aus dem Tank mittels des zweiten Förderelements und des dritten Förderelements aktiv zu den Antriebskomponenten gefördert werden kann, kann mittels der erfindungsgemäßen Schmiermittelversorgungseinrichtung eine als Trockensumpfschmierung ausgebildete Schmierung der Antriebskomponenten dargestellt werden. Unter der Schmierung ist zu verstehen, dass die Antriebskomponente mit dem Schmiermittel aus dem Tank versorgt und dadurch mittels des Schmiermittels geschmiert und/oder gekühlt werden kann. Nach dem Schmieren beziehungsweise Kühlen der Antriebskomponenten kann sich das Schmiermittel in dem Schmiermittelsumpf sammeln, wodurch beispielsweise ein Schmiermittelkreislauf geschlossen ist. In dem Schmiermittelkreislauf sind somit beispielsweise der Schmiermittelsumpf, das erste Förderelement, der Tank, das zweite Förderelement, das dritte Förderelement und die Antriebskomponenten angeordnet.
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Die Schmiermittelversorgungseinrichtung umfasst darüber hinaus, insbesondere genau, einen den Förderelementen gemeinsamen Motor, mittels welchem die drei Förderelemente antreibbar sind. Mit anderen Worten ist den drei Förderelementen genau ein den Förderelementen gemeinsamer Motor zugeordnet, sodass mittels des genau einen Motors alle drei Förderelemente angetrieben werden können. Dadurch können die zuvor genannte, besonders vorteilhafte Versorgung der Antriebskomponenten mit dem Schmiermittel mit einer nur geringen Teileanzahl und somit auf gewichts-, kosten-, und bauraumgünstige Weise realisiert werden. Die Förderelemente und der den Förderelementen gemeinsame Motor bilden somit eine Dreifach-Pumpe, mittels welcher das Schmiermittel aus dem Schmiermittelsumpf in den Tank und aus dem Tank zu den Antriebskomponenten gefördert werden kann.
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Um eine besonders vorteilhafte und insbesondere gleichzeitige Versorgung der Antriebskomponente mit einer hinreichenden Menge des Schmiermittels, insbesondere zumindest nahezu jeder Fahrsituation, gewährleisten zu können, ist es bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Förderelemente mittels des Motors gleichzeitig angetrieben werden beziehungsweise antreibbar sind.
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Um dabei eine besonders vorteilhafte Versorgung der Antriebskomponenten mit einer hinreichenden Menge des Schmiermittels auf besonders bauraumgünstige Weise realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Förderelemente mittels des Motors antreibbar und dadurch um dieselbe, den Förderelementen gemeinsame Drehachse drehbar sind. Mit anderen Worten sind die Förderelemente, insbesondere bezüglich der Drehachse, koaxial angeordnet. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Förderelemente entlang der Drehachse hintereinander beziehungsweise aufeinanderfolgend angeordnet sind.
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Das jeweilige Förderelement ist beispielsweise in einem jeweiligen Gehäuse angeordnet, oder die Förderelemente sind in einem den Förderelementen gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Das Gehäuse wird auch als Pumpgehäuse bezeichnet. Das jeweilige Förderelement ist dabei beispielsweise um die jeweilige Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass bei wenigstens einer, zumindest im Wesentlichen konstanten, Drehzahl des Motors wenigstens zwei der Förderelemente, insbesondere das zweite Förderelement und das dritte Förderelement, voneinander unterschiedliche Förderleistungen aufweisen. Dies bedeutet insbesondere, dass dann, wenn der Motor die wenigstens eine Drehzahl aufweist, wenigstens eines der Förderelemente eine erste Förderleistung und wenigstens ein anderes der Förderelemente eine von der ersten Förderleistung unterschiedliche zweite Förderleistung aufweist, wobei durch die jeweilige Förderleistung das jeweilige Schmiermittel gefördert wird. Dadurch können unterschiedliche Bedarfe an Schmiermittel auf besonders einfache und kostengünstige Weise gedeckt werden. Die unterschiedlichen Förderleistungen der Förderelemente bei gleicher Drehzahl des Motors kann beispielsweise durch unterschiedliche Übersetzungen realisiert werden, über die die unterschiedlichen Förderleistungen aufweisenden Förderelemente von dem Motor angetrieben werden. Dann dreht sich beispielsweise das eine Förderelement mit einer ersten Drehzahl, während sich das zweite Förderelement mit einer von der ersten Drehzahl unterschiedlichen zweiten Drehzahl dreht.
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Unter der wenigstens einen Drehzahl des Motors ist insbesondere folgendes zu verstehen: Der Motor weist beispielsweise ein insbesondere als Welle ausgebildetes Abtriebselement auf, welches bei dem mittels des Motors bewirkten Antreiben der Förderelemente mit der wenigstens einen Drehzahl dreht.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Förderelemente mittels des Motors, insbesondere ausschließlich, mechanisch antreibbar sind. Hierzu ist beispielsweise eine den Förderelementen gemeinsame und von dem Motor antreibbare und dadurch um eine Wellendrehachse insbesondere relativ zu dem Gehäuse drehbare Welle vorgesehen, über welche die Förderelemente von dem Motor mechanisch angetrieben werden können. Somit ist nicht etwa ein Hydromotor vorgesehen, welcher wenigstens eines der Förderelemente insbesondere ausschließlich hydraulisch antreibt, sondern vorzugsweise sind die drei Förderelemente, insbesondere ausschließlich, mechanisch mittels des Motors antreibbar. Dadurch kann eine einfache und sichere Versorgung der Antriebskomponente mit einer hinreichend hohen Menge des Schmiermittels besonders vorteilhaft sichergestellt werden.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Motor als ein zusätzlich zu den Antriebskomponenten vorgesehener und somit von den Antriebskomponenten verschiedener Motor ist. Mit anderen Worten ist der Motor separat von den Antriebskomponenten ausgebildet. Dadurch kann beispielsweise mittels des Motors zumindest im Wesentlichen unabhängig von einem jeweiligen Betrieb der jeweiligen Antriebskomponente eine hinreichende Versorgung der Antriebskomponenten mit dem Schmiermittel gewährleistet werden.
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Um dabei die Antriebskomponenten besonders bedarfsgerecht sowie auf einfache und kostengünstige Weise mit einer hinreichenden Menge des Schmiermittels versorgen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Motor als ein Elektromotor ausgebildet ist.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass eine der Antriebskomponenten als ein Getriebe ausgebildet ist, über welches wenigstens ein Rad des Kraftfahrzeugs mittels eines Antriebsmotors des Kraftfahrzeugs antreibbar ist. Alternativ oder zusätzlich ist es vorgesehen, dass eine der Antriebskomponenten beziehungsweise die andere Antriebskomponente als eine elektrische Maschine ausgebildet ist, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch antreibbar ist. Der zuvor genannten Antriebsmotor ist beispielsweise die elektrische Maschine oder eine weitere elektrische Maschine oder aber ein Verbrennungsmotor.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Schmiermittelversorgungseinrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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Insbesondere ist es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass die Förderelemente mittels des den Förderelementen gemeinsamen Motors, insbesondere gleichzeitig, angetrieben werden, sodass beziehungsweise wodurch mittels der Förderelemente gleichzeitig das beispielsweise als Öl ausgebildete Schmiermittel gefördert wird.
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Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches wenigstens eine Schmiermittelversorgungseinrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten und zweiten dritten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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Insbesondere ist es bei dem dritten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass das Kraftfahrzeug die Schmiermittelversorgungseinrichtung und die Antriebskomponenten aufweist und mittels der Antriebskomponenten antreibbar ist.
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Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde: die mittels der erfindungsgemäßen Schmiermittelversorgungseinrichtung realisierbare Versorgung der beispielsweise als Getriebe ausgebildeten Antriebskomponente ist insofern vorteilhaft, als ein besonders hoher Wirkungsgrad dieser Antriebskomponente durch eine zumindest nahezu vollständige Vermeidung von Flanschverlusten realisiert werden kann. Die mittels der erfindungsgemäßen Schmiermittelversorgungseinrichtung realisierbare Schmierung ist dabei auch besonders vorteilhaft bei sehr hohen Eingangsdrehzahlen und beispielsweise bis zu 19000 Umdrehungen pro Minute vorteilhaft, um beispielsweise Zahnräder einer Eingangsstufe vorteilhaft schmieren zu können.
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Im Hinblick auf die beispielsweise als eine elektrische Maschine ausgebildete Antriebskomponente kann eine besonders vorteilhafte Kühlung sowohl eines Stators als auch eines Rotors der elektrischen Maschine realisiert werden. Insbesondere kann wenigstens ein oder mehrere Wickelköpfe wenigstens einer oder mehrerer Wicklungen der elektrischen Maschine besonders gut mit dem Schmiermittel versorgt und dadurch gekühlt beziehungsweise geschmiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann mittels der erfindungsgemäßen Schmiermittelversorgungseinrichtung eine besonders vorteilhafte Innenkühlung des Rotors realisiert werden.
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Grundsätzlich ist es denkbar, das zweite Förderelement und das dritte Förderelement durch eine einzige Pumpe, das heißt durch ein einziges Förderelement zu ersetzen. Dann müsste jedoch die Druck-Volumenstrom-Charakteristik der Schmiermittelversorgung der ersten Antriebskomponente und die Druck-Volumenstrom-Charakteristik der Schmiermittelversorgung der zweiten Antriebskomponente über alle im Betrieb vorkommenden Temperaturen gleich sein. Wäre dies nicht der Fall, bestünde die Gefahr der Mangelversorgung derjenigen Komponente, deren Druckverluste im entsprechenden Betrieb überproportional hoch ist. Es sind unterschiedliche andere Verschaltungsmöglichkeiten denkbar, die jedoch alle Nachteile haben beziehungsweise nicht zu einer sicheren bedarfsgerechten Verteilung der Volumenströme führen, im Gegensatz zur vorgeschlagenen, erfindungsgemäßen Schmiermittelversorgungseinrichtung des ersten Aspekts der Erfindung.
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Grundsätzlich existieren Pumpen, zum Beispiel Flügelzellenpumpen oder Pendelschieberpumpen, die durch Räume unter Pendeln beziehungsweise unter Flügeln eigentlich aus Zweiteilpumpen bestehen. Gegebenenfalls ist vorteilhaft, solche Pumpen, insbesondere als Förderelemente, einzusetzen.
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Besonders vorteilhafterweise ist eine Notschmierungseinrichtung vorgesehen, welche bei einem Ausfall des Motors und somit der Förderelemente eine Notschmierung zumindest einer der Antriebskomponenten, insbesondere in dem Getriebe, sicherstellen kann. Hierzu weist beispielsweise der Tank ein Überlaufelement wie beispielsweise eine Überlauföffnung auf, welche beispielsweise als Überlaufbohrung ausgebildet ist. Das Überlaufelement ermöglicht es beispielsweise, dass zumindest ein Teil des Schmiermittels aus dem Tank ausströmen und zu zumindest einer der Antriebskomponenten strömen kann, insbesondere schwerkraftbedingt und/oder in Folge von bei einer Fahrt des Kraftfahrzeugs auftretenden Bewegungen oder beispielsweise Schwankungen des Tanks. Hierzu ist beispielsweise die Überlauföffnung als eine Durchgangsöffnung ausgebildet. Mit anderen Worten ist es möglich, dass mittels des Überlaufelements Schmiermittel aus dem Tank auch dann ausströmen und zu der zumindest einen Antriebskomponente strömen kann, wenn ein durch den Motor bewirktes Antreiben der Förderelemente unterbleibt. Läuft somit beispielsweise der Motor nicht, so kann eine gewissen Menge Schmiermittel aus dem Tank in die zumindest eine Antriebskomponente strömen beziehungsweise laufen und dort eine Tauchschmierung sicherstellen.
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Um die maximale Pumpenleistung und damit sowohl die Baugröße als auch die Kosten des die Förderelemente antreibenden Motors möglichst gering halten zu können, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass dieser nicht schon bei einer ersten Temperatur von beispielsweise -30 Grad Celsius läuft, sondern erst dann, wenn zumindest eine der Antriebskomponenten beziehungsweise das Schmiermittel durch eine bei einer Fahrt des Kraftfahrzeugs entstehende Abwärme auf eine gegenüber der ersten Temperatur größere zweite Temperatur aufgewärmt ist. Die zweite Temperatur ist vorzugsweise mindestens 10 Grad Celsius, insbesondere mindestens oder genau 15 Grad Celsius, größer als die erste Temperatur und beträgt somit beispielsweise - 15 Grad Celsius. Um die Schmierung der zumindest einen Antriebskomponente, insbesondere des Getriebes, trotzdem sicherzustellen, kann ebenfalls die zuvor genannte Notschmierungseinrichtung verwendet werden. Dann ist die andere Antriebskomponente, insbesondere die elektrische Maschine, beispielsweise bis zu der zweiten Temperatur ungekühlt, wobei eine Kühlung der anderen Antriebskomponente beziehungsweise der elektrischen Maschine bei sehr geringen Starttemperaturen auch nicht unbedingt erforderlich ist.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schmiermittelversorgungseinrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs hier nicht noch einmal beschrieben.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsform umfassen. Des Weiteren ist die beschriebenen Ausführungsforme auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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Hierzu zeigt die einzige Fig. eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schmiermittelversorgungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.
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Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Darstellung eine Schmiermittelversorgungseinrichtung 10 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagen. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Schmiermittelversorgungseinrichtung 10 aufweist. Die Schmiermittelversorgungseinrichtung 10 weist wenigstens einen Schmiermittelsumpf 12 auf, in welchem sowohl von einer ersten Antriebskomponente 14 als auch von wenigstens einer zusätzlich zu der ersten Antriebskomponente 14 vorgesehenen zweiten Antriebskomponente 16 des Kraftfahrzeugs abströmendes und in der Fig. besonders schematisch dargestelltes Schmiermittel 18 gesammelt werden kann beziehungsweise gesammelt wird. Das Schmiermittel ist vorzugsweise eine Flüssigkeit, insbesondere ein Öl. Unter dem Schmiermittel ist ein Medium, insbesondere ein Fluid, zu verstehen, mittels welchem die Antriebskomponenten 14 und 16 geschmiert und/oder gekühlt werden. Die Antriebskomponenten 14 und 16 können Bestandteile der Schmiermittelversorgungseinrichtung 10 sein. Insbesondere umfasst das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand auch die Antriebskomponenten 14 und 16. Die Antriebskomponente 14 ist vorliegend ein Getriebe, über welches wenigstens ein Rad des Kraftfahrzeugs von einem Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs angetrieben werden kann. Somit umfasst das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand vorzugsweise auch den Antriebsmotor. Insbesondere können über das Getriebe wenigstens oder genau zwei oder wenigstens oder genau vier Räder des Kraftfahrzeugs angetrieben werden. Durch das Antreiben des Rads beziehungsweise der Räder kann das Kraftfahrzeug beispielsweise insgesamt angetrieben werden. Das jeweilige Rad ist ein Bodenkontaktelement, welches das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand in Fahrzeughochrichtung nach unten hin an einem Boden abstützt. Wird das Kraftfahrzeug, insbesondere mittels des Antriebsmotors, angetrieben und dadurch entlang des Bodens gefahren, während das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten hin über das jeweilige Rad an dem Boden abgestützt ist, so rollt das jeweilige Rad an dem Boden ab. Der Antriebsmotor kann eine elektrische Maschine oder ein Verbrennungsmotor sein.
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Die Antriebskomponente 16 ist eine elektrische Maschine. Somit ist es denkbar, dass der Antriebsmotor die Antriebskomponente 16 ist oder der Antriebsmotor ist von den Antriebskomponenten 14 und 16 unterschiedlich und zusätzlich dazu vorgesehen. Mittels der elektrischen Maschine 16 kann beispielsweise das Kraftfahrzeugs, insbesondere über das Getriebe, rein elektrisch angetrieben werden. Die elektrische Maschine 16 umfasst eine Stator 20 und einen von dem Stator 20 antreibbaren und dadurch um eine Maschinendrehachse 22 drehbaren Rotor 24, über welchen die elektrische Maschine 16 Drehmomente zum, insbesondere rein, elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen kann. In der Fig. ist besonders schematisch ein Gehäuse 26, insbesondere des Kraftfahrzeugs beziehungsweise der Schmiermittelversorgungseinrichtung 10, dargestellt, wobei sich der Rotor 24 um die Maschinendrehachse 22 relativ zum Gehäuse 26 drehen kann.
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Der Stator 20 umfasst wenigstens eine Wicklung 28, durch welche jeweilige Wickelköpfe 30 und 32 gebildet sind. Die Wickelköpfe 30 und 32 sind insbesondere dadurch gebildet, dass die Wicklung 28 sowohl auf einer ersten Seite S1 als auch auf einer zweiten Seite S2 eines beispielsweise als Blechpaket ausgebildeten Trägers 34 des Stators 20 in axialer Richtung absteht. Dabei ist die Seite S2 in axialer Richtung der elektrischen Maschine 16 der Seite S1 abgewandt beziehungsweise gegenüberliegend. Die axiale Richtung der elektrischen Maschine 16 fällt mit der Maschinendrehachse 22 zusammen.
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Nachdem nun beispielsweise das Schmiermittel die Antriebskomponenten 14 und 16 gekühlt und/oder geschmiert hat, strömt das Schmiermittel, insbesondere ausschließlich und/oder schwerkraftbedingt, von den Antriebskomponenten 14 und 16 weg beziehungsweise ab und sammelt sich in dem Schmiermittelsumpf 12. Dabei veranschaulichen in der Fig. gestrichelte Pfeile so genannte freie Strömungen oder freie Ströme des Schmiermittels, welches im Rahmen des jeweiligen freien Strom frei strömt, das heißt strömt, ohne aktiv mittels einer Pumpe gefördert zu werden. Im Hinblick auf das Getriebe kommt dem Schmiermittel insbesondere die Funktion zu, das Getriebe zu schmieren und/oder zu kühlen. Im Hinblick auf die elektrische Maschine kommt dem Schmiermittel insbesondere die Funktion zu, die elektrische Maschine zumindest teilweise zu kühlen.
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Die Schmiermittelversorgungseinrichtung 10 weist einen zusätzlich zu dem Schmiermittelsumpf 12 vorgesehenen Tank 36 auf, welcher eine Aufnahmeraum 38 aufweist beziehungsweise begrenzt. Außerdem umfasst die Schmiermittelversorgungseinrichtung 10 ein erstes Förderelement 40, welches auch als erste Pumpe bezeichnet wird. Mittels des ersten Förderelements 40 ist durch Antreiben des ersten Förderelements 40 das Schmiermittel 18 aus dem Schmiermittelsumpf 12 in den Tank 36, das heißt in den Aufnahmeraum 38 zu fördern. Mit anderen Worten, wird das Förderelement 40 angetrieben und dadurch beispielsweise um eine Drehachse 42 relativ zu dem Gehäuse 26 gedreht, so wird dadurch mittels des Förderelements 40 das Schmiermittel 18 aus dem Schmiermittelsumpf 12 in den Tank 36, das heißt in den Aufnahmeraum 38 gefördert. Hierzu saugt beispielsweise das Förderelement 40 das sich zunächst in dem Schmiermittelsumpf 12 befindende Schmiermittel 18 über wenigstens zwei Leitungen 44 an, wobei in Strömungsrichtung des die Leitungen 44 durchströmenden Schmiermittels 18 stromauf des Förderelements 40 in den Leitungen 44 jeweils ein beispielsweise als Sieb ausgebildetes Filterelement 46 zum Filtern des Schmiermittels aus dem Schmiermittelsumpf 12 angeordnet ist. Über eine Leitung 48 wird das Schmiermittel 18 aus dem Schmiermittelsumpf 12 von dem Filterelement 46 weggefördert und in den Tank 36 hinein gefördert.
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Die Schmiermittelversorgungseinrichtung 10 weist außerdem ein auch als zweite Pumpe bezeichnetes, zweites Förderelement 50 auf, mittels welchem durch Antreiben des Förderelements 50 zumindest ein erster Teil des Schmiermittels 18 aus dem Tank 36, das heißt aus dem Aufnahmeraum 38, zu der Antriebskomponente 14 gefördert werden kann. Mit anderen Worten, wird das Förderelement 50 angetrieben und dadurch beispielsweise um die Drehachse 42 relativ zu dem Gehäuse 26 gedreht, so wird dadurch mittels des Förderelements 50 zumindest ein erster Teil des Schmiermittels 18 aus dem Tank 36 zu der Antriebskomponente 14 gefördert. In der Folge wird die Antriebskomponente 14 zumindest mittels des ersten Teils des Schmiermittels 18 aus dem Tank 36 geschmiert und/oder gekühlt. Nach Schmieren und/oder Kühlen der Antriebskomponente 14 kann zumindest der erste Teil des Schmiermittels 18 von der Antriebskomponente 14 wegströmen, in den Schmiermittelsumpf 12 strömen und sich in dem Schmiermittelsumpf 12 sammeln.
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Die Schmiermittelversorgungseinrichtung 10 umfasst außerdem ein auch als dritte Pumpe bezeichnetes drittes Förderelement 52, mittels welchem durch Antreiben des dritten Förderelements 52 zumindest ein zweiter Teil des Schmiermittels 18 aus dem Tank 36 zu der Antriebskomponente 16 gefördert werden kann. Mit anderen Worten, wird das Förderelement 52 angetrieben und dadurch beispielsweise um die Drehachse 42 relativ zu dem Gehäuse 26 gedreht, so wird dadurch zumindest ein zweiter Teil des Schmiermittels 18 aus dem Tank 36 mittels des Förderelements 52 zu der Antriebskomponente 16 gefördert. In der Folge kann die Antriebskomponente 16 mittels des zweiten Teils des Schmiermittels 18 aus dem Tank 36 gekühlt und/oder geschmiert werden. Daraufhin kann zumindest der zweite Teil des Schmiermittels 18 aus dem Tank 36 von der Antriebskomponente 16 wegströmen, in den Schmiermittelsumpf 12 strömen und sich in dem Schmiermittelsumpf 12 sammeln. Dabei ist aus der Fig. erkennbar, dass die Förderelemente 40, 50 und 52 voneinander verschiedene, jeweils einzelne, Förderelemente sind, sodass das Förderelement 50 zusätzlich zu dem Förderelement 40 und das Förderelement 52 zusätzlich zu den Förderelementen 40 und 50 vorgesehen ist.
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Die Schmiermittelversorgungseinrichtung 10 umfasst dabei einen den Förderelementen 40, 50 und 52 gemeinsamen und vorliegend als Elektromotor 54 ausgebildeten Motor, mittels welchem die Förderelemente 40, 50 und 52 antreibbar und dadurch vorliegend um die Drehachse 42 relativ zu dem Gehäuse 26 drehbar sind. Aus der Fig. ist erkennbar, dass der EM 54 zusätzlich zu den Antriebskomponenten 14 und 16 vorgesehen und somit von den Antriebskomponenten 14 und 16 verschieden ist. Insbesondere ist der Elektromotor 54 dazu ausgebildet, die Förderelemente 40, 50 und 52 gleichzeitig anzutreiben, sodass mittels der Förderelemente 40, 50 und 52 gleichzeitig Schmiermittel 18 gefördert wird.
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Der jeweilige Teil des Schmiermittels 18 aus dem Tank 36 kann über eine jeweilige Abführleitung 56 aus dem Tank 36 ausgeleitet und zu den Förderelementen 50 und 52 geführt werden. Dabei ist ein beispielsweise als Sieb ausgebildetes Förderelement 58 vorgesehen, welches vorliegend in dem Tank 36, das heißt in dem Aufnahmeraum 38 angeordnet ist. Mittels des Förderelements 58 kann das zu den Förderelementen 50 und 52 strömende Schmiermittel 18 aus dem Tank 36 gefiltert werden, sodass das Förderelement 58 in Strömungsrichtung des aus dem Tank 36 zu dem Förderelement 50 und 52 strömende Schmiermittel 18 stromauf der Förderelemente 50 und 52 angeordnet ist. Außerdem ist das Förderelement 58 ein den Förderelementen 50 und 52 gemeinsames Förderelement, sodass mittels des Förderelements 58 sowohl das Öl, welches mittels des Förderelements 50 gefördert wird, als auch das Öl, welches mittels des Förderelements 52 gefördert wird, zu filtern ist beziehungsweise gefiltert wird.
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Eine, insbesondere maximale, Förderleistung des Förderelements 40 beträgt beispielsweise 60 Liter pro Minute. Der auch als Öltank bezeichnete Tank 36 beziehungsweise dessen Aufnahmeraum 38 weist beispielsweise ein Fassungsvermögen von circa 3 Litern auf.
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In der Fig. ist ferner erkennbar, dass die Schmiermittelversorgungseinrichtung 10 einen Rücklauf 60 aufweist. Über den Rücklauf 60 kann eine kleine Menge des Schmiermittels 18 aus dem Tank 36 ausströmen und in den Schmiermittelsumpf 12 strömen und sich somit in dem Schmiermittelsumpf 12 sammeln. Insbesondere wird das den Rücklauf 60 durchströmende Öl mittels des Rücklaufs 60 in die, beziehungsweise zu der Antriebskomponente 14, das heißt in das beziehungsweise zu dem Getriebe, geführt.
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Dem Tank 36 kann ein in der Fig. besonders schematisch dargestellter Temperatursensor 62 zugeordnet sein, mittels welchem beispielsweise eine Temperatur des in dem Tank 36 aufgenommenen Schmiermittels 18 erfasst werden kann. Beispielsweise ist der Temperatursensor 62 zumindest teilweise in dem Tank 36 aufgenommen und/oder als ein Heißleiter, das heißt beispielsweise als ein so genannter NTC-Widerstand ausgebildet.
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Über eine Leitung 64 der Schmiermittelversorgungseinrichtung 10 kann zumindest der erste Teil des Schmiermittels 18 aus dem Tank 36 von dem Förderelement 50 weggeführt und zu der beziehungsweise in die Antriebskomponente 14 geführt werden. Die Leitung 64 ist beispielsweise fluidisch mit wenigstens einer oder mehreren Düsen 66 verbunden, welche von dem ersten Teil des Schmiermittels 18 aus dem Tank 36 durchströmbar sind. Mittels der Düsen 66 wird beispielsweise der aus dem Tank 36 stammende erste Teil des Schmiermittels 18 ausgesprüht, insbesondere derart, dass wenigstens ein Bauteil der Antriebskomponente 14 mit dem Schmiermittel, welches von den Düsen 66 ausgesprüht wird, besprüht wird. Eine maximale Förderleistung des Förderelements 15 beträgt beispielsweise fünf Liter pro Minute bei einem Bar Druck des Schmiermittels, insbesondere in der Leitung 64. Somit können beispielsweise maximal fünf Liter pro Minute an Schmiermittel bei einem Druck von 1 Bar die Leitung 64 und somit die Düse 66 durchströmen.
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Über eine Leitung 68 der Schmiermittelversorgungseinrichtung 10 kann zumindest der zweite Teil des Schmiermittels 18 aus dem Tank 36 von dem Förderelement 52 weggeführt und zu der beziehungsweise in die Antriebskomponente 16 geleitet werden. Dabei ist beispielsweise stromauf der Antriebskomponente 16 in die Leitung 68 ein Wärmetauscher 70 angeordnet, welcher vorzugsweise als Flüssigkeits-Flüssigkeits-Wärmetauscher, insbesondere als ÖI-Wasser-Wärmetauscher, ausgebildet ist. Der Wärmetauscher 70 ist beispielsweise von dem Schmiermittel und einem weiteren Medium durchströmbar, wobei das weitere Medium beispielsweise eine Flüssigkeit wie beispielsweise Wasser ist. Über den Wärmetauscher 70 kann ein Wärmeaustausch zwischen dem Medium und dem Schmiermittel erfolgen, wobei der Wärmetauscher 70 beispielsweise eine Leistung von acht Kilowatt aufweist. In der Leitung 68 kann stromauf der Antriebskomponente 16 und stromab des Wärmetauschers 70 ein insbesondere wechselbarer Filter 72 angeordnet sein, mittels welchem das die Leitung 68 durchströmende Schmiermittel gefiltert wird. Das Förderelement 52 weist beispielsweise eine maximale Förderleistung von 20 Litern pro Minute bei 0,3 Bar auf. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Schmiermittel mit höchstens 20 Litern pro Minute bei 0,3 Bar durch die Leitung 68 hindurchströmt. In der Leitung 68 kann wenigstens ein in der Fig. besonders schematisch dargestellter Temperatursensor 74 angeordnet sein, mittels welchem beispielsweise eine Temperatur des die Leitung 68 durchströmenden Schmiermittels erfasst werden kann. Der Temperatursensor 74 kann beispielsweise als ein Heißleiter ausgebildet sein.
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Die Leitung 68 mündet beispielsweise über zwei Spritzringe 76 an der beziehungsweise in die Antriebskomponente 16, insbesondere an den oder in den Stator 20, wobei der jeweilige Spritzring 76, 27 von dem Schmiermittel durchströmbare Ausströmöffnungen aufweisen kann. Über die Ausströmöffnungen wird das die Leitung 68 durchströmende Schmiermittel ausgespritzt und gegen die Antriebskomponente 16, insbesondere gegen den Stator 20 und ganz insbesondere gegen die Wickelköpfe 30 und 32 gesprüht, um dadurch eine besonders effektive und effiziente, auch als Wickelkopfkühlung bezeichnete Kühlung der Wickelköpfe 30 und 32 zu realisieren. Die Antriebskomponente 16 ist somit eine nasse, schmiermittel- beziehungsweise ölgekühlte elektrische Maschine. Beispielsweise sind wenigstens zwei Temperatursensoren vorgesehen, um eine Temperatur des Stators 20, insbesondere des jeweiligen Wickelkopfes 30 beziehungsweise 32 zu erfassen.
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Die Leitung 68 zweigt in eine Leitung 78 und in eine Leitung 80 ab. Über die Leitung 78 werden die Spritzringe 76 und somit die Wickelköpfe 30 und 32 mit dem Schmiermittel 18 aus dem Tank 36 versorgt. Über die Leitung 80 wird der Rotor 24 mit dem Schmiermittel 18 aus dem Tank 36 versorgt. Dabei ist in Strömungsrichtung des die Leitung 80 durchströmenden Schmiermittels stromauf des Rotors 24 eine Blende 83 in der Leitung 80 angeordnet, sodass der Rotor 24 über die Blende 83 mit dem Schmiermittel aus der Leitung 68 versorgbar ist beziehungsweise versorgt wird.
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Wie aus der Fig. erkennbar ist, mündet die Leitung 80 innerhalb des Rotors 24 an beziehungsweise in diesen. Der Rotor 24, insbesondere dessen Rotorwelle, ist somit beispielsweise in zumindest einem Längenbereich hohl ausgebildet, wobei die Leitung 80 in dem hohlen Längenbereich endet. Dadurch kann in dem hohlen Längenbereich das die Leitung 80 durchströmende Schmiermittel aus der Leitung 80 ausströmen und den Rotor 24, insbesondere dessen Inneres, direkt berühren. Dadurch ist eine effektive und effiziente Innenkühlung des Rotors 24 darstellbar.
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Um beispielsweise auch bei Ausfall des Elektromotors 54 eine ausreichende Versorgung zumindest einer der Antriebskomponenten 14 und 16, insbesondere des Getriebes, mit dem Schmiermittel 18 aus dem Tank 36 gewährleisten zu können, ist im Tank 36 eine Notschmierungseinrichtung 82 zugeordnet. Die Notschmierungseinrichtung 82 umfasst ein beispielsweise als Öffnung, insbesondere als Bohrung, ausgebildetes Überlaufelement 84, welches einerseits in den Tank 36, insbesondere in den Aufnahmeraum 38 und andererseits an eine Umgebung 86 des Tanks 36 mündet. Somit kann eine kleine Menge des Schmiermittels 18 über das Überlaufelement 84 aus dem Tank 36 ausströmen und an die Umgebung 36 strömen, wobei das über das Überlaufelement 84 aus dem Tank 36 ausströmende Schmiermittel beispielsweise, insbesondere mittels des Überlaufelements 84, in den Schmiermittelsumpf 12 strömen kann beziehungsweise geführt wird. Insbesondere kann das Schmiermittel 18 aus dem Tank 36 in Folge von Bewegungen und/oder schwerkraftbedingt über das Überlaufelement 84 ausströmen. Hierdurch kann eine Notschmierung der Antriebskomponenten 14 und/oder 16 sichergestellt werden.
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Außerdem umfasst die Schmiermittelversorgungseinrichtung 10 Magnete 88 und 90, mittels welchen beispielsweise ein Füllstand beziehungsweise eine Menge des Schmiermittels 18 in dem Schmiermittelsumpf 12 beziehungsweise in dem Tank 36 erfasst werden kann. Aus der Fig. ist insbesondere erkennbar, dass die drei Förderelemente 40, 50 und 52 um die den Förderelementen 40, 50 und 52 gemeinsame Drehachse drehbar sind, sodass die Förderelemente 40, 50 und 52 koaxial zueinander angeordnet sind. Außerdem sind die Förderelemente 40, 50 und 52 entlang der Drehachse 42 hintereinander beziehungsweise aufeinanderfolgend angeordnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014006004 A1 [0002]
- DE 102010023063 A1 [0003]
- DE 102016112713 A1 [0003]