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Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 10.
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Die
DE 10 2011 015 019 B4 offenbart einen Kraftwagen, mit einer Brennkraftmaschine, und mit einem mit der Brennkraftmaschine gekoppelten Getriebe, welches an der Brennkraftmaschine gehalten ist. Dabei ist zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe ein thermisches Entkopplungselement angeordnet, welches aus einem Leichtmetallschaum gebildet ist.
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Des Weiteren ist der
EP 1 640 204 A2 eine elektromechanische Verstelleinrichtung für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs als bekannt zu entnehmen, mit einem elektromechanischen Antrieb mit einem Motor, der mit einem Stellgetriebe gekoppelt und mit einer Steuerschaltung elektrisch verbunden ist. Außerdem ist aus der
DE 10 2016 210 857 A1 ein Achsantrieb für ein Fahrzeug bekannt, mit mindestens einer elektrischen Maschine, mindestens einer Leistungselektronik und mindestens einem Getriebe, die in einem Gehäuse angeordnet sind. Zwischen der elektrischen Maschine und der Leistungselektronik befindet sich eine erste Gehäusewand, und zwischen der elektrischen Maschine und dem Getriebe befindet sich eine zweite Gehäusewand.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug zu schaffen, sodass ein besonders effizienter Betrieb der Antriebseinrichtung beziehungsweise des Kraftfahrzeugs realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Antriebseinrichtung umfasst. Die Antriebseinrichtung weist wenigstens ein Getriebe und wenigstens eine elektrische Maschine auf, mittels welcher zum, insbesondere elektrischen und vorzugsweise rein elektrischen, Antreiben des Kraftfahrzeugs wenigstens ein Rad des Kraftfahrzeugs über das Getriebe, insbesondere rein, elektrisch antreibbar ist. Mit anderen Worten kann beispielsweise die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betrieben werden. In dem Motorbetrieb wird die elektrische Maschine mit elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom versorgt, wobei der Elektromotor die elektrische Energie, mit welcher der Elektromotor versorgt wird, in mechanische Energie umwandelt. Die mechanische Energie wird von dem Elektromotor, insbesondere über einen Rotor der elektrischen Maschine, bereitgestellt und in das Getriebe eingeleitet beziehungsweise über das Getriebe auf das Rad übertragen, wodurch das Rad antreibbar ist beziehungsweise angetrieben wird. Das auch als Fahrzeugrad bezeichnete Rad ist ein Bodenkontaktelement des Kraftfahrzeugs, welches in seinem fertig beziehungsweise vollständig hergestellten Zustand in Fahrzeughochrichtung nach unten über das Rad an einem Boden abstützbar oder abgestützt ist. Wird das Kraftfahrzeug entlang des Bodens gefahren, während das Kraftfahrzeug über das Rad an dem Boden abgestützt ist, so rollt das Rad an dem Boden ab. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise als Elektrofahrzeug, insbesondere als batterieelektrisches Fahrzeug, ausgebildet und kann, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden. Ferner ist es denkbar, dass das Kraftfahrzeug ein Hybridfahrzeug ist, sodass beispielsweise die elektrische Maschine ein durch einen Verbrennungsmotor bewirktes Antreiben des Rads unterstützen kann und/oder die elektrische Maschine kann für sich alleine betrachtet, das heißt ohne Unterstützung eines Verbrennungsmotors, das Rad, insbesondere rein, elektrisch antreiben.
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Um nun einen besonders effizienten und somit energieverbrauchsarmen Betrieb der Antriebseinrichtung und somit des Kraftfahrzeugs insgesamt realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zwischen dem an der elektrischen Maschine gehaltenen Getriebe und der elektrischen Maschine wenigstens ein thermisches Entkopplungselement angeordnet ist. Mit anderen Worten ist das Getriebe mit der elektrischen Maschine zumindest mechanisch verbunden, wodurch das Getriebe an der elektrischen Maschine befestigt beziehungsweise gehalten ist. Die elektrische Maschine und das Getriebe bilden somit beispielsweise eine Baueinheit beziehungsweise ein Antriebsmodul, welches als Ganzes gehandhabt werden kann, ohne dass es beispielsweise zu übermäßigen Relativbewegungen zwischen dem Getriebe und der elektrischen Maschine kommt. Um dabei einen übermäßigen Wärmeaustausch zwischen der elektrischen Maschine und dem Getriebe zu vermeiden, ist zwischen der elektrischen Maschine und dem Getriebe das thermische Entkopplungselement angeordnet beziehungsweise vorgesehen. Durch das thermische Entkopplungselement kann ein übermäßiger Wärmeaustausch zwischen dem Betriebe und der elektrischen Maschine vermieden werden. In der Folge können sowohl die elektrische Maschine als auch das Getriebe in einem jeweils vorteilhaften Temperaturbereich beziehungsweise auf einer jeweils vorteilhaften Temperatur betrieben werden, sodass sowohl das Getriebe als auch die elektrische Maschine besonders wirkungsgradgünstig betrieben werden können. In der Folge kann der Energieverbrauch der Antriebseinrichtung und somit des Kraftfahrzeugs insgesamt besonders gering gehalten werden.
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Vorzugsweise ist die elektrische Maschine als eine Hochvolt-Maschine (HV-Maschine), das heißt als eine sogenannte Hochvolt-Komponente (HV-Komponente) ausgebildet, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- beziehungsweise Nennspannung, vorzugsweise größer als 40 Volt, insbesondere größer als 50 Volt, ist. Insbesondere ist die elektrische Spannung der elektrischen Maschine größer als 100 Volt und bevorzugt beträgt die elektrische Spannung der elektrischen Maschine mehrere hundert Volt, wodurch besonders große elektrische Leistungen zum elektrischen Antreiben des Rads beziehungsweise des Kraftfahrzeugs realisiert werden können. Vorzugsweise weist das Getriebe genau beziehungsweise nur eine Übersetzungsstufe auf, da beispielsweise die elektrische Maschine eine besonders große Drehzahlspreizung aufweist. Als vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Getriebe flüssigkeitsgeschmiert, insbesondere ölgeschmiert, ist. Mit anderen Worten wird vorzugsweise eine Flüssigkeit, insbesondere Öl, verwendet, um das Getriebe zu schmieren. Außerdem kann beispielsweise ein besonders hoher, insbesondere thermischer, Wirkungsgrad der elektrischen Maschine insbesondere während ihres Betriebs realisiert werden, wenn die elektrische Maschine eine Temperatur von weniger als 80 Grad Celsius, insbesondere von weniger als 50 Grad Celsius, aufweist. Hierzu ist der elektrischen Maschine beispielsweise ein Kühlsystem zugeordnet, mittels welchem die elektrische Maschine auf eine Temperatur, insbesondere geregelt, gekühlt wird, die weniger als 80 Grad Celsius, insbesondere weniger als 50 Grad Celsius, beträgt. Mit anderen Worten wird beispielsweise die elektrische Maschine mittels des Kühlsystems auf eine Temperatur beziehungsweise einen Temperaturbereich eingeregelt, die beziehungsweise der geringer als 80 Grad Celsius, insbesondere geringer als 50 Grad Celsius, ist. Hierzu umfasst das der elektrischen Maschine zugeordnete Kühlsystem beispielsweise wenigstens einen von einem Kühlfluid durchströmbaren und beispielsweise als Niedertemperaturkreis ausgebildeten Kühlkreislauf.
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Da das Getriebe beziehungsweise dessen Getriebestufe, welche vorzugsweise einstufig ist, mittels des auch als Getriebeöl bezeichneten Öls beziehungsweise mittels der Flüssigkeit geschmiert wird, unterliegt beispielsweise der Wirkungsgrad des Getriebes einem beispielsweise viskosen Verhalten der Flüssigkeit beziehungsweise des Öls. Hierbei gilt üblicherweise, dass durch das viskose Verhalten der Flüssigkeit, insbesondere des Öls, ein besonders guter, insbesondere thermischer, Wirkungsgrad des Getriebes realisiert werden kann, wenn das Getriebe eine Temperatur von mehr als 50 Grad, insbesondere von mehr als 80 Grad, aufweist. Wird nun beispielsweise während eines Betriebs der Antriebseinrichtung das Getriebe mit einer ersten Temperatur betrieben beziehungsweise das Getriebe mit der eine erste Temperatur aufweisenden Flüssigkeit versorgt, während die elektrische Maschine insbesondere durch das Kühlsystem auf eine gegenüber der ersten Temperatur geringere zweite Temperatur, insbesondere geregelt, gekühlt wird, so kann es - falls keine entsprechenden Maßnahmen getroffen sind - zu einem übermäßigen thermischen Wärmefluss beziehungsweise Wärmeübergang von dem Getriebe zu der elektrischen Maschine kommen, insbesondere über jeweiligen Kontaktflächen des Getriebes und der elektrischen Maschine, die sich beispielsweise an den Kontaktflächen direkt gegenseitig berühren. Die Folge davon kann sein, dass das Getriebe kühler als gewünscht und die elektrische Maschine wärmer als gewünscht betrieben wird.
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Die zuvor genannten Probleme und Nachteile können nun durch die Erfindung vermieden werden. Dadurch, dass das thermische Entkopplungselement zwischen der elektrischen Maschine und dem Getriebe angeordnet ist, kann ein übermäßiger Wärmeaustausch zwischen dem Getriebe und der elektrischen Maschine vermieden werden. Insbesondere kann eine übermäßige, durch das Getriebe beziehungsweise die Flüssigkeit bewirkte Erwärmung der elektrischen Maschine sowie eine übermäßige, beispielsweise durch die elektrische Maschine bewirkte Kühlung des Getriebes beziehungsweise der Flüssigkeit vermieden werden. In der Folge können beispielsweise sowohl das Getriebe als auch die elektrische Maschine gleichzeitig auf jeweilige, vorteilhafte Temperaturen und somit auf ihren jeweiligen Wirkungsgradbestpunkt, insbesondere geregelt, temperiert beziehungsweise eingeregelt werden. Vorzugsweise ist das thermische Entkopplungselement separat von dem Getriebe und separat von der elektrischen Maschine ausgebildet und zusätzlich zu diesem vorgesehen.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Getriebe, insbesondere ein Getriebegehäuse des Getriebes, über das thermische Entkopplungselement an der elektrischen Maschine, insbesondere an einem Maschinengehäuse der elektrischen Maschine, abgestützt. Hierdurch kann auf besonders bauraumgünstige Weise ein besonders wirkungsgradgünstiger Betrieb dargestellt werden. Wie zuvor angedeutet, umfasst beispielsweise die elektrische Maschine den Rotor und einen Stator, mittels welchem der Rotor antreibbar und dadurch um eine Drehachse relativ zu dem Stator drehbar ist. Somit ist der Rotor beispielsweise um die Drehachse relativ zu dem Stator und relativ zu dem Maschinengehäuse drehbar, da beispielsweise der Stator zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an dem Maschinengehäuse festgelegt ist. Dabei sind der Stator und der Rotor jeweils zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend, in dem Maschinengehäuse angeordnet. Der Rotor umfasst beispielsweise eine Rotorwelle, welche teilweise in dem Maschinengehäuse und teilweise außerhalb des Maschinengehäuses angeordnet ist. Über den Rotor, insbesondere über die Rotorwelle, kann die elektrische Maschine die zuvor genannte mechanische Energie und somit beispielsweise Drehmomente bereitstellen, welche über das Getriebe auf das Rad übertragen werden kann beziehungsweise können.
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Das Getriebe weist beispielsweise wenigstens ein in dem Getriebegehäuse angeordnetes Getriebeelement auf, welches um eine Getriebedrehachse relativ zu dem Getriebegehäuse drehbar ist. Die Getriebedrehachse verläuft beispielsweise parallel zur vorgenannten Drehachse und kann von der Drehachse beabstandet sein, oder die Getriebedrehachse fällt mit der Drehachse zusammen. Das Getriebeelement ist beispielsweise ein Zahnrad.
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Um auf besonders bauraumgünstige Weise einen besonders effizienten Betrieb zu realisieren, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Getriebegehäuse separat von dem Maschinengehäuse ausgebildet ist. Hierdurch kann ein übermäßiger Wärmeaustausch zwischen dem Getriebe und der elektrischen Maschine vermieden werden.
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Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das thermische Entkopplungselement, welches vorzugsweise separat von dem Getriebegehäuse und separat von dem Maschinengehäuse ausgebildet ist, einerseits das Getriebegehäuse und andererseits das Maschinengehäuse jeweils direkt berührt.
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Um die elektrische Maschine und das Getriebe, insbesondere das Maschinengehäuse und das Getriebegehäuse, mittels des thermischen Entkopplungselements besonders vorteilhaft thermisch entkoppeln, das heißt voneinander isolieren, zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das thermische Entkopplungselement aus einem Leichtmetallschaum, insbesondere aus einem Aluminiumschaum, gebildet ist. hierdurch können das Gewicht und die Kosten des thermischen Entkopplungselements und somit der Antriebseinrichtung insgesamt gering gehalten werden. In dem Leichtmetallschaum sind dabei Hohlräume eingeschlossen, die zudem eine besonders hohe Wärmeisolationsfähigkeit bei gleichzeitig hoher Temperaturbeständigkeit sicherstellen. Außerdem ist das aus Leichtmetallschaum gebildete Entkopplungselement mechanisch besonders gut belastbar.
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Vorzugsweise weist das thermische Entkopplungselement zumindest einen Luftspalt auf. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass eine besonders geringe Querschnittsfläche des Entkopplungselements für einen konduktiven Wärmeübergang zwischen dem Getriebe und der elektrischen Maschine, insbesondere zwischen dem Getriebegehäuse und dem Maschinengehäuse, bereitsteht, sodass das thermische Entkopplungselement eine besonders gute wärmeisolierende Wirkung bereitstellen kann.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das thermische Entkopplungselement aus einem Faserverbundwerkstoff, insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoff, gebildet ist. Hierdurch kann eine besonders geringe Wärmeleitfähigkeit des thermischen Entkopplungselements realisiert werden, sodass ein übermäßiger Wärmeaustausch zwischen dem Getriebe und der elektrischen Maschine sicher vermieden werden kann.
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Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Faserverbundwerkstoff als sogenanntes Hartpapier ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass der Faserverbundwerkstoff Papier und Kunstharz, insbesondere ein Phenol-Formaldehyd-Kunstharz, aufweist, in welches das Papier eingebettet ist. Das Papier bildet beispielsweise Verstärkungsfasern. Mit anderen Worten weist der Faserverbundwerkstoff beispielsweise Verstärkungsfasern aus Papier auf, die in das Kunstharz eingebettet sind. Das Kunstharz fungiert somit als eine Matrix, insbesondere als eine Kunststoffmatrix, in die das Papier, insbesondere die aus dem Papier gebildeten Verstärkungsfasern, eingebettet sind. Vorzugsweise beträgt die Dichte des Hartpapiers zumindest im Wesentlichen 1,35 Gramm pro Kubikzentimeter.
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Um eine übermäßige Wärmeleitung zwischen dem Getriebe und der elektrischen Maschine, insbesondere zwischen dem Getriebegehäuse und dem Maschinengehäuse, zu vermeiden, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das thermische Entkopplungselement teilweise aus einem Duroplast gebildet ist.
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Das thermische Entkopplungselement an sich kann elastisch, insbesondere gummielastisch, verformbar sein, oder das thermische Entkopplungselement an sich ist nicht elastisch beziehungsweise gummielastisch verformbar, sondern demgegenüber starr.
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Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das thermische Entkopplungselement aus einem Material gebildet ist, wobei der Wärmeleitkoeffizient von Aluminium, insbesondere von AI99,5, das heißt von 99,5%igem Aluminium mindestens 10-mal, insbesondere mindestens 20-mal und vorzugsweise mindestens 30-mal, größer als der Wärmeleitkoeffizient des Materials ist, aus welchem das thermische Entkopplungselement gebildet ist. Dies gilt insbesondere für den Fall, wenn das Material, aus welchem das Entkopplungselement gebildet ist, ein Leichtmetallschaum, insbesondere ein Aluminiumschaum, ist. Dadurch kann eine übermäßige, gegenseitige thermische Beeinflussung des Getriebes und der elektrischen Maschine sicher vermieden werden, sodass ein besonders wirkungsgradgünstiger Betrieb darstellbar ist. Vorzugsweise liegt der Wärmeleitkoeffizient des Entkopplungselement beziehungsweise des Materials, aus welchem das Entkopplungselement gebildet ist, in einem Bereich von einschließlich 6,1 bis einschließlich 24 Watt pro Meter und Kelvin.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug weist wenigstens ein auch als Fahrzeugrad bezeichnetes Rad auf, über welches das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten an einem Boden abstützbar oder abgestützt ist. Außerdem umfasst das Kraftfahrzeug wenigstens eine Antriebseinrichtung, welche wenigstens ein Getriebe und wenigstens eine elektrische Maschine aufweist. Mittels der elektrischen Maschine ist zum, insbesondere elektrischen und vorzugsweise rein elektrischen, Antreiben des Kraftfahrzeugs das Rad des Kraftfahrzeugs über das Getriebe, insbesondere rein, elektrisch antreibbar.
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Um nun einen besonders effizienten und somit energieverbrauchsarmen Betrieb des Kraftfahrzeugs zu realisieren, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zwischen dem an der elektrischen Maschine gehaltenen Getriebe und der elektrischen Maschine wenigstens ein thermisches Entkopplungselement angeordnet beziehungsweise vorgesehen ist. 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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Vorzugsweise liegt der auch als Wärmeleitfähigkeit bezeichnete Wärmeleitkoeffizient des thermischen Entkopplungselements beziehungsweise des Materials, aus welchem das thermische Entkopplungselement gebildet ist, in einem Bereich von einschließlich 0,2 Watt pro Meter und Kelvin bis einschließlich 0,3 Watt pro Meter und Kelvin.
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Zur Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen 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. Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
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Insbesondere können durch die Erfindung die folgenden Vorteile realisiert werden:
- - unabhängiges Einregeln jeweiliger, für den thermischen Wirkungsgrad beziehungsweise Wirkungsgradpunkt des Getriebes und der elektrischen Maschine vorteilhafter Temperaturen der elektrischen Maschine und des damit gekoppelten Getriebes
- - Reichweitensteigerung des Gesamtfahrzeugs, mithin Realisierung einer besonders großen Reichweite, über die das Kraftfahrzeug, insbesondere rein elektrisch, angetrieben werden kann.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Fig. eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.
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Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsforme der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsforme 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 Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Darstellung eine Antriebseinrichtung 10 für ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Antriebseinrichtung 10 umfasst. Das Kraftfahrzeug weist außerdem wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung hintereinander angeordnete Achsen auf, sodass eine der Achse eine Vorderachse und die andere Achse eine Hinterachse des Kraftfahrzeugs ist. Die jeweilige Achse weist wenigstens oder genau zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete und auch als Fahrzeugräder bezeichnete Räder auf, wobei das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten hin an einem Boden 12 über die Räder abstützbar oder abgestützt ist, insbesondere derart, dass die Räder den Boden 12 direkt berühren. Die Antriebseinrichtung 10 ist dabei beispielsweise einer der Achsen zugeordnet, wobei in der Fig. eines der Räder der einen Achse, der die Antriebseinrichtung 10 zugeordnet ist, erkennbar und dort mit 14 bezeichnet ist. Die Antriebseinrichtung 10 weist ein Getriebe 16 und eine elektrische Maschine 18 auf, mittels welcher zum, insbesondere rein, elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs zumindest das Rad 14 oder aber die Räder der das Rad 14 umfassenden Achse über das Getriebe 16 elektrisch antreibbar ist beziehungsweise sind. Dies bedeutet, dass die vorigen und folgenden Ausführungen zu dem Rad 14 ohne weiteres auch auf das andere Rad der Achse, die das Rad 14 umfasst, übertragen werden können und umgekehrt.
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Die elektrische Maschine 18 weist ein Maschinengehäuse 20, einen separat von dem Maschinengehäuse 20 ausgebildeten und an dem Maschinengehäuse 20 festgelegten Stator 22 und einen Rotor 24 auf, welcher von dem Stator 22 antreibbar und dadurch um eine Drehachse 26 relativ zu dem Stator 22 und relativ zu dem Maschinengehäuse 20 drehbar ist. Mit anderen Worten kann die elektrische Maschine 18 in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betrieben werden. In dem Motorbetrieb wird der Rotor 24 von dem Stator 22 angetrieben und dadurch um die Drehachse 26 relativ zu dem Stator 22 und relativ zu dem Maschinengehäuse 20 gedreht. Die Drehachse 26 wird auch als Maschinendrehachse bezeichnet. Insbesondere kann die elektrische Maschine 18, insbesondere in ihrem Motorbetrieb, über den Rotor 24 zumindest ein Drehmoment bereitstellen, mittels welchem das Rad 14 und somit das Kraftfahrzeug angetrieben werden können. Der Rotor 24 weist dabei eine auch als Welle bezeichnete und um die Drehachse 26 relativ zu dem Maschinengehäuse 20 und relativ zu dem Stator 22 drehbare Rotorwelle 28 auf, über welche die elektrische Maschine 18, insbesondere in ihrem Motorbetrieb, das zuvor genannte Drehmoment bereitstellen kann.
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Das Getriebe 16 ist als ein einstufiges Getriebe ausgebildet und weist somit genau einen auch als Getriebestufe bezeichnete Übersetzungsstufe 30 auf. Die Übersetzungsstufe 30 weist zwei separat voneinander ausgebildete Getriebeelemente des Getriebes 16 auf, wobei ein erstes der Getriebeelemente als ein erstes Zahnrad 32 und das zweite Getriebeelement als ein zweites Zahnrad 34 ausgebildet ist. Die Zahnräder 32 und 34 sind separat voneinander ausgebildet und kämmen miteinander. Außerdem weist das Getriebe 16 ein Getriebegehäuse 36 auf, welches separat von dem Maschinengehäuse 20 ausgebildet ist. Die Zahnräder 32 und 34 sind separat von dem Getriebegehäuse 36 ausgebildet, wobei das Zahnrad 32 um eine erste Getriebedrehachse 38 relativ zu dem Getriebegehäuse 36 drehbar ist. Das zweite Zahnrad 34 ist um eine zweite Getriebedrehachse 40 relativ zu dem Getriebegehäuse 36 drehbar, wobei die Getriebedrehachsen 38 und 40 parallel zueinander verlaufen und voneinander beabstandet sind. Beispielsweise verläuft die Getriebedrehachse 40 parallel zu der Drehachse 26 und ist von der Drehachse 26 beabstandet. Die Getriebedrehachse 38 fällt beispielsweise mit der Drehachse 26 zusammen, oder die Getriebedrehachse 38 verläuft parallel zur Drehachse 26 und ist von der Drehachse 26 beabstandet. Bei dem in der Fig. gezeigtes Ausführungsbeispiel ist das Zahnrad 32 koaxial zu dem Rotor 24 und somit zu der Rotorwelle 28 angeordnet. Beispielsweise ist das Zahnrad 32 von der Rotorwelle 28 antreibbar. Insbesondere ist es denkbar, dass das Zahnrad 32 drehfest mit der Rotorwelle 28 verbunden ist. Insbesondere ist es denkbar, dass das Zahnrad 32 einstückig mit der Rotorwelle 28 ausgebildet ist, oder das Zahnrad 32 ist separat von der Rotorwelle 28 ausgebildet, auf der Rotorwelle 28 angeordnet und drehfest mit der der Rotorwelle 28 verbunden.
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Das Zahnrad 34 ist koaxial zu dem Rad 14 angeordnet, sodass das Rad 14 gleichzeitig mit dem Zahnrad 34 um die Getriebedrehachse 40 relativ zu dem Getriebegehäuse 36 und relativ zu dem Maschinengehäuse 20 drehbar ist. Das Maschinengehäuse 20 und das Getriebegehäuse 36 werden zusammenfassend auch als Gehäuse oder Gehäuseteile bezeichnet. Die Gehäuse sind separat voneinander ausgebildet und mechanisch miteinander verbunden. Insbesondere sind die Gehäuse mittels jeweiliger, beispielsweise als Schraubelemente ausgebildeter Verbindungselemente 42, welche separat von den Gehäusen ausgebildet sind, miteinander verbunden. Dadurch ist beispielsweise das Getriebe 16 an der elektrischen Maschine 18 gehalten. Mit anderen Worten sind das Getriebegehäuse 36 und somit das Getriebe 16 an dem Maschinengehäuse 20 und somit an der elektrischen Maschine 18 gehalten. Außerdem ist das Getriebe 16 mechanisch mit der elektrischen Maschine 18 gekoppelt, sodass das Zahnrad 34 und somit das Rad 14 über das Getriebe 16 von der elektrischen Maschine 18, insbesondere über den Rotor 24, angetrieben werden können. Das von der elektrischen Maschine 18 über den Rotor 24, insbesondere über die Rotorwelle 28, bereitgestellte Drehmoment kann in das Getriebe 16 eingeleitet und insbesondere auf das Zahnrad 32 übertragen werden. Hierdurch wird das Zahnrad 32angetrieben und somit um die Getriebedrehachse 38 relativ zu dem Getriebegehäuse 36 gedreht. Durch Antreiben des Zahnrads 32 wird das Zahnrad 34 von dem Zahnrad 32 angetrieben, wobei durch Antreiben des Zahnrads 32 das Rad 14 angetrieben wird. Somit kann das Rad 14 über die Zahnräder 32 und 34 von dem Rotor 24 beziehungsweise von der Rotorwelle 28 angetrieben werden. Insbesondere sind die Gehäuse über jeweilige, separat voneinander ausgebildete Fügflansche 44 der Gehäuse miteinander verbunden, wobei die Fügflansche 44 entlang der Drehachse 26 mittelbar aneinander abgestützt sind.
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Um nun einen besonders effizienten und somit energieverbrauchsarmen Betrieb der Antriebseinrichtung 10 und somit des Kraftfahrzeugs insgesamt zu realisieren, ist zwischen dem an der elektrischen Maschine 18 gehaltenen Getriebe 16 und der elektrischen Maschine 18, insbesondere zwischen den Fügflanschen 44, wenigstens oder genau ein thermisches Entkopplungselement 46 angeordnet. Mittels des thermischen Entkopplungselements 46 kann ein übermäßiger Wärmeaustausch zwischen dem Getriebe 16 und der elektrischen Maschine 18 vermieden werden, sodass beispielsweise die elektrische Maschine 18 und das Getriebe 16 gleichzeitig in besonders vorteilhaften, voreinander unterschiedlichen Temperaturbereichen beziehungsweise auf voneinander unterschiedlichen, besonders vorteilhaften Temperaturen betrieben werden können. Insbesondere kann mittels des thermischen Entkopplungselements 46 ein übermäßiger Wärmeübergang von dem Getriebe 16 an die elektrische Maschine 18 vermieden werden, sodass eine übermäßige, durch das Getriebe 16 bewirkte Erwärmung der elektrischen Maschine 18 und eine übermäßige, durch die elektrische Maschine 18 bewirkte Kühlung des Getriebes 16 vermieden werden können.
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Dabei sind die Gehäuse entlang der Drehachse 26 über das thermische Entkopplungselement 46 aneinander abgestützt, sodass vorliegend das Getriebegehäuse 36 unter Vermittlung des thermischen Entkopplungselements 46 mit dem Maschinengehäuse 20 verschraubt ist. Insbesondere durchdringen die beispielsweise als Schraubelemente ausgebildeten Verbindungselemente 42 das thermische Entkopplungselement 46 beziehungsweise die jeweiligen Durchgangsöffnungen des thermischen Entkopplungselements 46. Bei dem in der Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass das thermische Entkopplungselement 46, welches entlang der Drehachse 26 zwischen den Gehäuse, insbesondere zwischen den Fügflanschen 44, angeordnet ist, einerseits das Getriebegehäuse 36, insbesondere den Fügflansch 44 des Getriebegehäuses 36, und andererseits das Maschinengehäuse 20, insbesondere den Fügflansch 44 des Maschinengehäuses 20, direkt berührt.
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Um die Wärmeleitfähigkeit beziehungsweise den Wärmeleitkoeffizienten des thermischen Entkopplungselements 46 besonders gering zu halten, hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das thermische Entkopplungselement 46 aus einem Faserverbundwerkstoff, insbesondere aus Hartpapier, gebildet ist. Das Hartpapier umfasst Papier und Phenol-Formaldehyd-Kunstharz, in welchem das Papier eingebettet ist. Alternativ oder zusätzlich kann das therm i-sche Entkopplungselement 46 einen Duroplasten umfassen, das heißt zumindest teilweise aus einem Duroplast gebildet sein. Insbesondere ist beispielsweise das thermische Entkopplungselement 46 zwischen den Gehäusen, insbesondere zwischen den Fügflanschen 44, geklemmt.
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Da das Rad 14 und somit das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine 18 elektrisch antreibbar sind, ist die elektrische Maschine 18 eine Traktionsmaschine. Außerdem ist die elektrische Maschine 18 eine Hochvolt-Komponente, deren elektrische Betriebs- beziehungsweise Nennspannung insbesondere während des mittels der elektrischen Maschine 18 bewirkten Antreibens des Rads 14 größer als 48 Volt, insbesondere größer als 50 Volt, ist und vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt.
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Um die elektrische Maschine 18 in dem Motorbetrieb und somit als Elektromotor zum Antreiben des Rads 14 zu betreiben, wird die elektrische Maschine 18 mit elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom versorgt, die beziehungsweise der in einem in der Fig. nicht dargestellten und beispielsweise als Batterie ausgebildeten Energiespeicher gespeichert ist. Auch der beispielsweise als Hochvolt-Batterie ausgebildete Energiespeicher ist eine Hochvolt-Komponente, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, insbesondere während des mittels der elektrischen Maschine 18 bewirkten Antreibens des Rads 14 größer als 48 Volt, insbesondere größer als 50 Volt, ist und vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt. Hierdurch können besonders große elektrische Leistungen zum elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs gewährleistet werden.
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Die elektrische Maschine 18 und das Getriebe 16 können beispielsweise mittels jeweiliger Kühlsysteme, insbesondere mittels jeweiliger Kühlkreisläufe, auf besonders vorteilhafte Temperaturen eingeregelt werden, ohne dass eine unerwünschte, übermäßige und gegenseitige thermische Beeinflussung der elektrischen Maschine 18 und des Getriebes 16 erfolgt. Eine solche, übermäßige und gegenseitige thermische Beeinflussung der elektrischen Maschine 18 und des Getriebes 16 wird durch das thermische Entkopplungselement 46 vermieden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011015019 B4 [0002]
- EP 1640204 A2 [0003]
- DE 102016210857 A1 [0003]
