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Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für eine Antriebsmaschine mit einer mechanisch antreibbaren Ölpumpe. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Gehäuses sowie eine Antriebsmaschine mit einem solchen Gehäuse.
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Beispielsweise offenbart die
DE 197 50 675 eine Ölpumpe mit einem Gehäuse, einem Pumpenrad, einem Hohlrad und einem Antrieb. Der Antrieb besteht aus einem mit einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges verbundenen mechanischen Antriebsteil und aus einem mit dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs verbundenen elektrischen Antriebsteil.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Gehäuse mit einer Ölpumpe zu schaffen, wobei das Gehäuse kompaktbauend ausgebildet sowie einfach und schnell montierbar sein soll. Ferner soll auch ein Verfahren zur Herstellung des Gehäuses sowie eine Antriebsmaschine mit einem solchen Gehäuse vorgeschlagen werden. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der Patentansprüche 1, 13 und 14. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 12.
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Ein erfindungsgemäßes mehrteiliges Gehäuse für eine Antriebsmaschine eines zumindest teilweise elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs umfasst mindestens ein erstes und zweites Gehäuseteil, mindestens ein drehbar gelagertes Antriebszahnrad sowie mindestes eine mechanisch antreibbare Ölpumpe, die antriebstechnisch mit dem mindestens einen Antriebszahnrad wirkverbunden ist, wobei die Ölpumpe innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und mit mindestens einen Ölansaugkanal zum Ansaugen von Öl aus einem Sammelraum sowie mit mindestens einen Druckölkanal zur Ölversorgung eines innerhalb des Gehäuses angeordneten Bauteils fluidtechnisch verbunden ist, wobei der mindestens eine Ölansaugkanal und der mindestens eine Druckölkanal zumindest teilweise in einem Trennbereich zwischen den mindestens zwei Gehäuseteilen in zumindest einem der mindestens zwei Gehäuseteilen ausgebildet ist.
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Mithin weist das Gehäuse zumindest zwei Gehäusehälften auch, wobei zwischen den beiden Gehäusehälften der Trennbereich angeordnet ist. Sofern das Gehäuse aus mehreren Gehäuseteilen besteht, sind mehrere Trennflächen vorhanden, wobei zwischen zwei aneinander zur Anlage kommenden Gehäuseflächen stets ein Trennbereich ausgebildet ist. Unter einem Trennbereich ist somit ein Bereich oder Abschnitt zwischen zwei aneinander zur Anlage kommenden Gehäuseteilen zu verstehen.
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Ferner ist innerhalb des Gehäuses zumindest ein drehbar gelagertes Antriebszahnrad angeordnet, wobei das Antriebszahnrad dazu vorgesehen ist, mit einer Antriebsmaschine antriebstechnisch verbunden zu sein, um eine Antriebsleistung von der Antriebsmaschine zu übertragen. Durch die Übertragung der Antriebsleistung von der Antriebsmaschine auf das Antriebszahnrad wird das Antriebszahnrad in Rotation versetzt. Neben dem Antriebszahnrad können weitere Zahnräder, insbesondere ein Getriebe, bevorzugt ein 1-Gang-Getriebe innerhalb des Gehäuses im Leistungsfluss angeordnet und somit mit der Antriebsmaschine antriebstechnisch wirkverbunden sein.
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Unter einer mechanisch antreibbaren Ölpumpe ist eine rotatorische Ölpumpe zu verstehen, wobei die Ölpumpe antriebstechnisch mit dem mindestens einen Antriebszahnrad wirkverbunden ist und somit über die Antriebsmaschine mechanisch angetrieben wird. Insbesondere weist die Ölpumpe eine Verzahnung auf, die mit einem Zahnrad kämmt und somit mechanisch angetrieben wird, so dass keine elektrische Stromversorgung zum Antrieb der Ölpumpe benötigt wird.
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Erfindungsgemäß sind der mindestens eine Ölansaugkanal und der mindestens eine Druckölkanal zumindest teilweise im Gehäuse, nämlich in dem Trennbereich zwischen den mindestens zwei Gehäuseteilen als Gusskontur bzw. Gussausformung eingegossen. Beispielsweise sind der mindestens eine Ölansaugkanal und der mindestens eine Druckölkanal zumindest teilweise in dem ersten Gehäuseteil ausgebildet. Alternativ sind der mindestens eine Ölansaugkanal und der mindestens eine Druckölkanal zumindest teilweise in dem zweiten Gehäuseteil ausgebildet. Ferner alternativ sind der mindestens eine Ölansaugkanal und der mindestens eine Druckölkanal sowohl im ersten als auch im zweiten Gehäuseteil ausgebildet. Dadurch ist eine kostengünstige Umsetzung des mindestens einen Ölansaugkanals und des mindestens einen Druckölkanals im Gehäuse und eine einfache Montage des Gehäuses möglich.
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Der mindestens eine Ölansaugkanal ist zum Ansaugen von Öl aus dem Sammelraum eingerichtet, wobei der mindestens eine Druckölkanal zur Ölversorgung eines innerhalb des Gehäuses angeordneten Bauteils vorgesehen ist. Mit anderen Worten fördert die Ölpumpe im Betrieb, der durch Einleitung einer Rotation erfolgt, Öl aus dem Sammelraum durch den mindestens einen Ölansaugkanal in den mindestens einen Druckölkanal, wobei das Öl zum Schmieren und/oder Kühlen von innerhalb des Gehäuses angeordneten Bauteilen verwendet wird.
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Unter einem Sammelraum ist ein beruhigter Bereich innerhalb oder an dem Gehäuse zu verstehen, in dem Öl gesammelt wird, um von der Ölpumpe über den mindestens einen Ölansaugkanal eingesaugt zu werden. Mittels Ölpumpe wird im Gehäuse ein Ölkreislauf realisiert. Der Sammelraum ist vorzugsweise in dem Trennbereich zwischen den mindestens zwei Gehäuseteilen als Gusskontur eingegossen. Alternativ ist der Sammelraum ein separate Bauteil, das an dem Gehäuse angeordnet ist. Insbesondere weist der Sammelraum zumindest teilweise eine Trichterform auf. Vorzugsweise ist im Sammelraum ein Ölfilter angeordnet.
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Insbesondere ist der Sammelraum zumindest teilweise in dem Trennbereich zwischen den mindestens zwei Gehäuseteilen, in einem der mindestens zwei Gehäuseteile ausgebildet. Beispielsweise ist der Sammelraum in dem ersten Gehäuseteil ausgebildet. Alternativ ist der Sammelraum in dem zweiten Gehäuseteil ausgebildet. Ferner alternativ ist der Sammelraum teilweise in dem ersten sowie teilweise in dem zweiten Gehäuseteil ausgebildet.
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Die Antriebsmaschine ist insbesondere als elektrische Maschine ausgebildet und umfasst einen Rotor sowie einen Stator. Je nach Bedarf rotiert der Rotor der Antriebsmaschine entweder im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn.
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Unter einer Wirkverbindung ist eine zumindest mittelbare Verbindung zwischen zwei Bauteilen zu verstehen. Mit anderen Worten sind zwei miteinander wirkverbundene Bauteile entweder direkt miteinander verbunden oder über mindestens ein weiteres Bauteil mittelbar miteinander verbunden. Beispielsweise kann das Antriebszahnrad über weitere Zahnräder mit der Ölpumpe verbunden sein.
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Vorzugsweise ist die Ölpumpe zumindest teilweise in einer Ausnehmung in dem Trennbereich zwischen den mindestens zwei Gehäuseteilen angeordnet, wobei die Ausnehmung zumindest in einem der mindestens zwei Gehäuseteilen ausgebildet ist. Beispielsweise ist die Ausnehmung in dem ersten Gehäuseteil ausgebildet. Alternativ ist die Ausnehmung in dem zweiten Gehäuseteil ausgebildet. Ferner alternativ ist die Ausnehmung teilweise in dem ersten sowie teilweise in dem zweiten Gehäuseteil ausgebildet. Die Ölpumpe wird vorzugsweise in die mindestens eine dafür vorgesehen Ausnehmung eingelegt, eingeschraubt oder formschlüssig positioniert.
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Bevorzugt ist im Leistungsfluss vor der Ölpumpe eine Reversiereinheit zum Rotationsrichtungswechsel angeordnet. Die Reversiereinheit ermöglich auch bei einem Drehrichtungswechsel des Rotors der Antriebsmaschine eine Ölförderung mittels Ölpumpe. Insbesondere ist die Reversiereinheit unmittelbar an der Ölpumpe angeordnet und ermöglicht einen Antrieb der Ölpumpe unabhängig von der Drehrichtung der Antriebsmaschine.
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Ferner bevorzugt ist das Antriebszahnrad antriebstechnisch mit einem Abtriebszahnrad wirkverbunden, wobei die Ölpumpe koaxial zum Abtriebszahnrad angeordnet und mit dem Abtriebszahnrad antriebstechnisch wirkverbunden ist. Insbesondere weist das Abtriebszahnrad einen größeren Durchmesser als das Antriebszahnrad auf. Vorzugsweise ist der Durchmesser des Abtriebszahnrads mindestens fünf Mal so groß wie der Durchmesser des Antriebszahnrads.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Ölpumpe an einem Außenumfang des Abtriebszahnrads angeordnet. Insbesondere ist an der Ölpumpe eine Verzahnung ausgebildet, die mit einer Verzahnung am Außenumfang des Abtriebszahnrads kämmt.
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Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Ölpumpe an einem Innenumfang des Abtriebszahnrads angeordnet. Insbesondere ist an der Ölpumpe eine Verzahnung ausgebildet, die mit einer Verzahnung am Innenumfang des Abtriebszahnrads kämmt.
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Vorzugsweise ist im Leistungsfluss zwischen dem mindestens einen Antriebszahnrad und der Ölpumpe mindestens ein Zwischenrad angeordnet. Beispielsweise ist das Zwischenrad im Leistungsfluss zwischen einer Verzahnung am Außenumfang des Abtriebszahnrads und einer Verzahnung an der Ölpumpe angeordnet, wobei das Zwischenrad einerseits mit der Verzahnung an der Ölpumpe und andererseits mit der Verzahnung am Außenumfang des Abtriebszahnrads kämmt. Alternativ ist das Zwischenrad im Leistungsfluss zwischen einer Verzahnung am Innenumfang des Abtriebszahnrads und einer Verzahnung an der Ölpumpe angeordnet, wobei das Zwischenrad einerseits mit der Verzahnung an der Ölpumpe und andererseits mit der Verzahnung am Innenumfang des Abtriebszahnrads kämmt. Unter dem Begriff kämmen ist ein Zahneingriff zur Übertragung einer Drehzahl und eines Drehmoments zu verstehen.
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Bevorzugt ist die Ölpumpe in einem Ölsumpf angeordnet. Unter einem Ölsumpf ist ein Abschnitt im Gehäuse zu verstehen, der aufgrund der Einbaulage des Gehäuses im Kraftfahrzeug sowie des im Ölkreislauf befindlichen Öls, dazu vorgesehen ist, als Ölansammlung zu dienen.
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Vorteilhafterweise weist das Gehäuse Rippen zur Beruhigung des Öls auf. Die Rippen sind als Formelemente im Gehäuse zu verstehen, die beispielsweise labyrinthartig ausgebildet sind und einen Ölfluss erlauben, wobei der Ölfluss beim labyrinthartigen Durchfluss entlang der Rippen beruhigt wird. Mit anderen Worten werden mittels Rippen die Fließgeschwindigkeit sowie die Turbulenzen im Öl gesenkt und ein Ölplanschen verhindert. Insbesondere sind die Rippen als Formelemente im Gehäuse ausgebildet. Vorzugsweise sind die Rippen zumindest teilweise in dem Trennbereich zwischen den mindestens zwei Gehäuseteilen in zumindest einem der mindestens zwei Gehäuseteilen ausgebildet.
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Bevorzugt mündet der mindestens eine Druckölkanal im Bereich einer Lagerung. Vorzugsweise mündet der mindestens eine Druckölkanal im Bereich einer Lagerung für das Antriebszahnrad und/oder das Abtriebszahnrad. Ferner bevorzugt mündet der mindestens eine Druckölkanal im Bereich einer Verzahnung. Insbesondere mündet der mindestens eine Druckölkanal im Bereich einer Verzahnung zwischen Antriebszahnrad und Abtriebszahnrad.
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Gemäß einem Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen mehrteiligen Gehäuses werden der mindestens eine Ölansaugkanal und der mindestens eine Druckölkanal zumindest teilweise in dem Trennbereich zwischen den mindestens zwei Gehäuseteilen als Vertiefung in zumindest einem der mindestens zwei Gehäuseteilen ausgebildet. Mit anderen Worten sind in dem Trennbereich bzw. in zumindest einer der aneinander zur Anlage kommenden Stirnflächen des mehrteiligen Gehäuses Vertiefungen ausgebildet, die den mindestens einen Ölansaugkanal und den mindestens einen Druckölkanal ausformen. Die Vertiefungen können gusstechnisch oder durch Materialabtrag hergestellt werden. Ferner ist es auch denkbar die Vertiefungen durch Umformen herzustellen.
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Eine erfindungsgemäße Antriebsmaschine für ein zumindest teilweise elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes mehrteiliges Gehäuse. Insbesondere ist die Antriebsmaschine als elektrische Maschine bzw. Elektromotor ausgebildet und umfasst einen gehäusefesten Stator sowie einen drehbaren Rotor. Die Antriebsmaschine ist ebenso wie die Ölpumpe innerhalb des Gehäuses angeordnet, wobei die Ölpumpe antriebstechnisch mit der Antriebsmaschine wirkverbunden ist, um mechanisch angetrieben, insbesondere drehangetrieben zu werden.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt
- 1 eine stark vereinfachte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen mehrteiligen Gehäuses,
- 2 eine weitere stark vereinfachte schematische Darstellung des erfindungsgemäßen mehrteiligen Gehäuses gemäß 1,
- 3 eine stark vereinfachte schematische Darstellung des erfindungsgemäßen mehrteiligen Gehäuses gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
- 4 eine stark vereinfachte schematische Darstellung des erfindungsgemäßen mehrteiligen Gehäuses gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, und
- 5 eine stark vereinfachte schematische Darstellung des erfindungsgemäßen mehrteiligen Gehäuses gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
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Gemäß 1 umfasst ein erfindungsgemäßes mehrteiliges Gehäuse 1 für eine nicht näher dargestellte Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs ein erstes und zweites Gehäuseteil 1a, 1b, die stirnseitig aneinander gefügt sind, wobei zwischen den beiden Gehäuseteilen 1a, 1b ein Trennbereich 6 ausgebildet ist. Eine mechanisch antreibbare Ölpumpe 3 ist in einer Ausnehmung 7 in dem Trennbereich 6 zwischen den beiden Gehäuseteilen 1a, 1b angeordnet, wobei die Ausnehmung 7 als Vertiefung in die Stirnseite des zweiten Gehäuseteils 1b ausgebildet ist. Mithin ist die Ölpumpe 3 innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet. Ferner ist ein Ölansaugkanal 4 zum Ansaugen von Öl aus einem Sammelraum 11 sowie ein Druckölkanal 5 zur Ölversorgung innerhalb des Gehäuses 1 angeordneter Bauteile fluidtechnisch mit der Ölpumpe 3 verbunden.
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Der Sammelraum 11 ist in dem Trennbereich 6 zwischen den beiden Gehäuseteilen 1a, 1b in der Stirnfläche des zweiten Gehäuseteils 1b ausgebildet. Der Ölansaugkanal 4 ist ebenso wie der Druckölkanal 5 in dem Trennbereich 6 zwischen den beiden Gehäuseteilen 1a, 1b ausgebildet, wobei vorliegend sowohl der Ölansaugkanal 4 als auch der Druckölkanal 5 als Vertiefung in der Stirnfläche des zweiten Gehäuseteils 1b ausgeformt ist. Die Stirnfläche des ersten Gehäuseteils 1a ist vorliegend makroskopisch glatt ausgebildet und dichtet im montierten Zustand des Gehäuses 1, optional über weitere Dichtungen alle ölführenden Strukturen, insbesondere den Ölansaugkanal 4, den Druckölkanal 5 und den Sammelraum 11 derart ab, dass im Betrieb der Ölpumpe 3 ein zirkulierender Ölkreislauf gebildet wird.
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2 zeigt eine Stirnseitendarstellung des mehrteiligen Gehäuses 1 gemäß 1, wobei vorliegend der die Anbindung und der Antrieb der Ölpumpe 3 dargestellt sind. Dazu sind ein drehbar gelagertes Antriebszahnrad 2a und ein drehbar gelagertes Abtriebszahnrad 2b im Gehäuse 1 angeordnet. Das Antriebszahnrad 2a kämmt mit einem Abtriebszahnrad 2b, wobei die Ölpumpe 3 koaxial zum Abtriebszahnrad 2b angeordnet ist und über eine Verzahnung 12 an der Ölpumpe 3 mit dem Abtriebszahnrad 2b kämmt. Die Ölpumpe 3 ist an einem Außenumfang 9a des Abtriebszahnrads 2b angeordnet.
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Das Antriebszahnrad 2a ist mit einer Rotorwelle der Antriebsmaschine drehfest verbunden, wobei das Abtriebszahnrad 2b mit einer Antriebsachse des Kraftfahrzeugs drehfest verbunden ist. Der Ölansaugkanal 4 und der Druckölkanal 5 sind vorliegend stark schematisiert dargestellt. Der Druckölkanal 5 ist mit der Ölpumpe 3 fluidtechnisch verbunden und mündet zum einen im Bereich einer Lagerung des Abtriebszahnrads 2b sowie im Verzahnungsbereich zwischen Antriebszahnrad 2a und Abtriebszahnrad 2b, um diese zu schmieren und zu kühlen. Das Öl wird dabei von der drehangetriebenen Ölpumpe 6 zunächst über den Ölansaugkanal 4 aus dem Sammelraum 11 angesaugt und durch den Druckölkanal 5 gefördert.
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Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß 3 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 dadurch, dass im Leistungsfluss vor der Ölpumpe 3 eine Reversiereinheit 8 zum Rotationsrichtungswechsel angeordnet ist. Die Reversiereinheit 8 umfasst ein Zwischenrad 2c, das mit dem Abtriebszahnrad 2b und der Verzahnung 12 an der Ölpumpe 3 kämmt. Wenn an der Antriebsmaschine ein Rotationswechsel erfolgt, um eine Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs einzuleiten, wird die Reversiereinheit 8 zum Rotationsrichtungswechsel angesteuert, sodass die mechanisch antreibbare Ölpumpe 3 weiter Betrieben wird und Öl aus dem Sammelraum 11 fördert. Mithin verhindert die Reversiereinheit 8 bei einem Drehrichtungswechsel der Antriebsmaschine einen Drehrichtungswechsel an der Ölpumpe 3, wodurch ein Wechsel von Saug- und Druckseite der Ölpumpe 3 verhindert wird.
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Das dritte Ausführungsbeispiel gemäß 4 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 dadurch, dass die Ölpumpe 3 an einem Innenumfang 9b des Abtriebszahnrads 2b angeordnet ist. Mithin kämmt die Verzahnung 12 an der Ölpumpe 3 mit einer nicht näher dargestellten Innenverzahnung am Abtriebszahnrad 2b. Vorliegend nicht dargestellt aber ebenfalls denkbar ist die Anordnung einer Reversiereinheit im Leistungsfluss vor der Ölpumpe 3.
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Das vierte Ausführungsbeispiel gemäß 5 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 dadurch, dass im Gehäuse 1 ein Ölsumpf 10 ausgebildet ist, wobei die Ölpumpe 3 in dem Ölsumpf 10 angeordnet ist. Ferner sind mehrere Rippen 13 am Gehäuse 1 ausgebildet, wobei die Rippen 13 ein Labyrinth zur Beruhigung des Öls bilden. Des Weiteren verhindern die Rippen 13 ein Ölplanschen. Vorliegend nicht dargestellt aber ebenfalls denkbar ist die Anordnung einer Reversiereinheit im Leistungsfluss vor der Ölpumpe 3.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 1a
- erstes Gehäuseteil
- 1b
- zweites Gehäuseteil
- 2a
- Antriebszahnrad
- 2b
- Abtriebszahnrad
- 2c
- Zwischenrad
- 3
- Ölpumpe
- 4
- Ölansaugkanal
- 5
- Druckölkanal
- 6
- Trennbereich
- 7
- Ausnehmung
- 8
- Reversiereinheit
- 9a
- Außenumfang
- 9b
- Innenumfang
- 10
- Ölsumpf
- 11
- Sammelraum
- 12
- Verzahnung
- 13
- Rippen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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