DE102019213588A1 - Schmiersystem für elektrische maschinen - Google Patents
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Abstract
Ein elektrischer Antrieb für ein Getriebe mit einem Gehäuse, einem Pumpenantrieb und einem primären Pumpensumpf, der zur Aufnahme von Öl konfiguriert und operativ mit einem Fahrzeugmotor verbunden ist. Der elektrische Antrieb umfasst einen ölgekühlten elektrischen Generator, der über einen Wechselrichter elektrisch mit einem ölgekühlten elektrischen Motor verbunden ist. Der elektrische Generator umfasst einen Ölauslass des Generators, der operativ mit einem sekundären Pumpensumpf, der in dem Gehäuse angeordnet ist, verbunden ist und dazu konfiguriert ist, einen Ölstrom an diesen sekundären Pumpensumpf zu befördern. Der elektrische Motor umfasst einen Ölauslass des Motors, der operativ mit einem sekundären Pumpensumpf verbunden ist und dazu konfiguriert ist, einen Ölstrom an diesen sekundären Pumpensumpf zu befördern. Der sekundäre Pumpensumpf ist von dem primären Pumpensumpf getrennt, wobei das Öl aus dem sekundären Pumpensumpf zurück in den Schmierkreislauf des Getriebes gepumpt wird. Der sekundäre Pumpensumpf umfasst eine Überlauffunktion, damit der Überlauf zum primären Pumpensumpf ablaufen kann.
Description
- GEBIET DER OFFENBARUNG
- Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine elektrische Maschine für ein Getriebe eines Arbeitsfahrzeugs und insbesondere ein Schmiersystem, das eine elektrische Maschine eines Arbeitsfahrzeugs mit Getriebe umfasst.
- HINTERGRUND
- Arbeitsfahrzeuge sind so konfiguriert, dass sie eine Vielzahl von Aufgaben erfüllen, wie z. B. Baufahrzeuge, forstwirtschaftliche Fahrzeuge, Fahrzeuge zur Rasenpflege sowie Straßenfahrzeuge, die zum Räumen von Schnee, zum Verteilen von Salz oder zum Abschleppen von Fahrzeugen verwendet werden. Zu den Arbeitsfahrzeugen zählen außerdem landwirtschaftliche Fahrzeuge, wie z. B. ein Traktor oder ein selbstfahrender Mähdrescher, die eine Antriebsmaschine umfassen, die Antriebsleistung erzeugt, um eine Arbeit zu verrichten. Bei einem Traktor ist die Antriebsmaschine zum Beispiel oftmals ein Dieselmotor, der Antriebsleistung durch eine Zufuhr von Dieselkraftstoff erzeugt. Der Dieselmotor treibt ein Getriebe an, das Räder oder Laufflächen bewegt, um den Traktor über ein Feld zu bewegen. Traktoren umfassen häufig eine Zapfwelle, die eine mit dem Getriebe gekoppelte und von dem Motor angetriebene Welle umfasst, um ein Arbeitswerkzeug mit mechanischer Leistung zu versorgen, das von dem Traktor durch ein Feld gezogen oder geschoben wird.
- Die Zapfwelle, die sich vom Traktor zum Arbeitsgerät erstreckt, ist direkt mit dem Arbeitsgerät gekoppelt, um einen von dem Arbeitsgerät auszuführenden Betriebsvorgang anzutreiben. In verschiedenen Ausführungsformen umfassen die Arbeitsgeräte einen Streuer, einen Kreiselmäher, eine Bodenfräse und andere Arten von Arbeitsgeräten. Das Arbeitsgerät erhält Drehkraft von der Zapfwelle, um den Betriebsvorgang des jeweiligen Arbeitsgeräts anzutreiben, mit dem der Traktor verbunden ist.
- Die Arbeitsfahrzeuge sind so gebaut, dass sie unterschiedliche Arten von Getrieben enthalten können, basierend auf den Kosten sowie den beabsichtigten Anwendungsbereichen des Arbeitsfahrzeugs. Die Getriebe umfassen sowohl manuelle Getriebe als auch automatische Getriebe. Automatikgetriebe umfassen ein sogenanntes „konventionelles“ Getriebe, das zwischen separaten, einzelnen Gängen schaltet, und ein kontinuierlich stufenloses Getriebe (CVT-Getriebe), das die Gänge durch einen stufenlosen Bereich von Übersetzungsverhältnissen wechselt. Ein Teil eines CVT-Getriebes ist als unendlich stufenloses Getriebe (IVT-Getriebe) bekannt. Bei CVT-Getrieben und insbesondere IVT-Getrieben kann das Getriebe einen Motor umfassen, der zur Steuerung der Drehzahl des Getriebes verwendet wird. Der Motor kann aufgrund der von ihm ausgeführten Arbeiten während des Betriebs übermäßig heiß werden und benötigt ein Kühlsystem. Bekannte Kühlsysteme können jedoch nicht ausreichend sein, um eine geeignete Kühlung bereitzustellen. Daher ist eine Vorrichtung erforderlich, die dafür konfiguriert ist, während des Betriebs des Getriebes eine ausreichende Kühlung bereitzustellen.
- ZUSAMMENFASSUNG
- Elektrische Maschinen benötigen einen erheblichen Kühlstrom, um die Leistungsdichte zu optimieren. Ein traditioneller Ansatz hierfür wäre die Kalibrierung einer Schmierpumpe, um einen ausreichenden Kühlstrom für die elektrische Maschine bereitzustellen, und dann den Kühlstrom in den primären Pumpensumpf abfließen zu lassen. Die vorliegende Offenbarung beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abfluss des Kühlstroms der elektrischen Maschine zu einem sekundären Pumpensumpf, wo das Fluid dann entweder vor oder nach einem Ölkühler in den Schmierkreislauf zurückgepumpt wird. Der sekundäre Pumpensumpf verfügt über eine Überlauffunktion, damit der Überlauf zum primären Pumpensumpf ablaufen kann. Dadurch wird die Notwendigkeit, die Hauptschmierpumpe zu vergrößern, minimiert.
- In einer Ausführungsform ist ein elektrischer Antrieb für ein Getriebe vorgesehen, das operativ mit einem Fahrzeugmotor verbunden ist. Der elektrische Antrieb umfasst einen ölgekühlten elektrischen Generator und einen ölgekühlten elektrischen Motor. Der elektrische Generator umfasst einen Eingangsantrieb, der konfiguriert ist, um von dem Motor angetrieben zu werden, einen elektrischen Ausgang, der konfiguriert ist, um elektrische Generatorleistung "?]\ bereitzustellen, und einen Ölauslass des Generators, der konfiguriert ist, um einen Ölstrom von dem elektrischen Generator zu befördern. Der ölgekühlte elektrische Motor umfasst einen Motoreingang, einen Motorantrieb, der konfiguriert ist, um eine mechanische Leistung bereitzustellen, und einen Ölauslass des Motors, der konfiguriert ist, um einen Ölstrom von dem elektrischen Motor zu befördern. Ein Gehäuse umfasst eine erste Öffnung, die operativ mit dem Ölauslass des Generators verbunden ist, und eine zweite Öffnung, die operativ mit dem Ölauslass des Motors verbunden ist, wobei das Gehäuse eine Kammer umfasst, die operativ mit der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung verbunden ist, und einen Kammerausgang, der operativ mit einem Pumpenantrieb verbunden ist, wobei der Pumpenantrieb konfiguriert ist, um eine oder mehrere Pumpen anzutreiben.
- In einem Beispiel dieser Ausführungsform umfasst der elektrische Antrieb einen Wechselrichter mit einem elektrischen Eingang des Wechselrichters und einem elektrischen Ausgang des Wechselrichters, wobei der Wechselrichter die elektrische Generatorleistung in eine elektrische Wechselrichterleistung umwandelt und der elektrische Ausgang des Wechselrichters operativ mit dem elektrischen Motor verbunden ist, um den elektrischen Motor mit elektrischer Wechselrichterleistung zu versorgen. In einem zweiten Beispiel umfasst der elektrische Motor eine Antriebswelle, die so konfiguriert ist, dass sie operativ mit dem Getriebe verbunden ist, wobei eine Drehzahl der Antriebswelle eine Drehzahlsteuerung für das Getriebe bereitstellt. In einem dritten Beispiel bildet das Gehäuse einen Hohlraum, in dem sich die Kammer befindet, wobei die Kammer einen primären Pumpensumpf bildet und der Hohlraum einen sekundären Pumpensumpf bildet. In einem vierten Beispiel umfasst das Gehäuse eine Innenwand und eine Außenwand und ferner eine Abdeckung, die fest mit der Innenwand verbunden ist, um den sekundären Pumpensumpf zu bilden.
- In einem fünften Beispiel umfasst die Innenwand des Gehäuses eine Rippe, und die Abdeckung ist fest mit der Rippe verbunden, um den sekundären Pumpensumpf zu bilden. In einem sechsten Beispiel bilden die Rippe und die Abdeckung eine Öffnung, wobei die Öffnung dazu konfiguriert ist, Öl aus dem Ölauslass des Generators und dem Ölauslass des Motors in den Hohlraum freizusetzen. In einem siebten Beispiel bilden die Rippe und die Abdeckung eine im Wesentlichen fluiddichte Dichtung, die konfiguriert ist, um den Ölauslass des Generators und den Ölauslass des Motors zu einer Sammelstelle des sekundären Pumpensumpfs zu führen. In einem achten Beispiel umfasst der elektrische Antrieb eine Leitung, die operativ an der Sammelstelle mit dem sekundären Pumpensumpf verbunden ist, wobei die Leitung konfiguriert ist, um das gesammelte Öl aus dem Pumpensumpf zu leiten.
- In einer anderen Ausführungsform wird ein Arbeitsfahrzeug bereitgestellt, das einen Motor und ein Getriebe, das operativ mit dem Motor verbunden ist, umfasst, wobei das Getriebe ein Gehäuse mit einer ersten Öffnung, einer zweiten Öffnung und einer Kammer umfasst. Ein elektrischer Antrieb ist operativ mit dem Gehäuse verbunden und umfasst einen ölgekühlten elektrischen Generator und einen ölgekühlten elektrischen Motor. Der elektrische Generator umfasst einen Eingangsantrieb, der konfiguriert ist, um von dem Motor angetrieben zu werden, einen elektrischen Ausgang, der konfiguriert ist, um elektrische Generatorleistung bereitzustellen, und einen Ölauslass des Generators, der konfiguriert ist, um einen Ölstrom von dem elektrischen Generator zu befördern. Der ölgekühlte elektrische Motor umfasst einen Motoreingang, einen Motorantrieb, der konfiguriert ist, um mechanische Leistung bereitzustellen, und einen Ölauslass des Motors, der konfiguriert ist, um einen Ölstrom von dem elektrischen Motor zu befördern; wobei die erste Öffnung operativ mit dem Ölauslass des Generators verbunden ist und die zweite Öffnung operativ mit dem Ölauslass des Motors verbunden ist. Die Kammer ist operativ mit der ersten Öffnung und mit der zweiten Öffnung verbunden, und ein Kammerausgang ist operativ mit einem Pumpenantrieb verbunden, wobei der Pumpenantrieb konfiguriert ist, um eine oder mehrere Pumpen anzutreiben.
- In einem Beispiel dieser Ausführungsform umfasst der elektrische Antrieb einen Wechselrichter mit einem elektrischen Eingang des Wechselrichters und einem elektrischen Ausgang des Wechselrichters, wobei der Wechselrichter die elektrische Generatorleistung in eine elektrische Wechselrichterleistung umwandelt und der elektrische Ausgang des Wechselrichters operativ mit dem elektrischen Motor verbunden ist, um den elektrischen Motor mit elektrischer Wechselrichterleistung zu versorgen. In einem zweiten Beispiel umfasst der elektrische Motor eine Antriebswelle, die so konfiguriert ist, dass sie operativ mit dem Getriebe verbunden ist, wobei eine Drehzahl der Antriebswelle eine Drehzahlsteuerung für das Getriebe bereitstellt. In einem dritten Beispiel bildet das Gehäuse einen Hohlraum, in dem sich die Kammer befindet, wobei die Kammer einen primären Pumpensumpf bildet und der Hohlraum einen sekundären Pumpensumpf bildet. In einem vierten Beispiel umfasst das Gehäuse eine Innenwand und eine Außenwand und ferner eine Abdeckung, die fest mit der Innenwand verbunden ist, um den sekundären Pumpensumpf zu bilden.
- In einem fünften Beispiel umfasst die Innenwand des Gehäuses eine Rippe, und die Abdeckung ist fest mit der Rippe verbunden, um den sekundären Pumpensumpf zu bilden. In einem sechsten Beispiel bilden die Rippe und die Abdeckung eine Öffnung, wobei die Öffnung dazu konfiguriert ist, Öl aus dem Ölauslass des Generators und dem Ölauslass des Motors in den Hohlraum freizusetzen. In einem siebten Beispiel bilden die Rippe und die Abdeckung eine im Wesentlichen fluiddichte Dichtung, die konfiguriert ist, um den Ölauslass des Generators und den Ölauslass des Motors zu einer Sammelstelle des sekundären Pumpensumpfs zu führen. In einem achten Beispiel umfasst der elektrische Antrieb eine Leitung, die operativ an der Sammelstelle mit dem sekundären Pumpensumpf verbunden ist, wobei die Leitung konfiguriert ist, um das gesammelte Öl aus dem Pumpensumpf zu leiten.
- In einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Steuern der Drehzahl eines IVT-Getriebes mit einem Gehäuse, einem Pumpenantrieb und einem primären Pumpensumpf bereitgestellt, der zur Aufnahme von Öl konfiguriert ist. Das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines ölgekühlten elektrischen Generators, der operativ mit dem Gehäuse verbunden ist, und eines ölgekühlten Motors, der operativ mit dem Gehäuse verbunden ist, wobei der elektrische Generator einen Ölauslass des Generators aufweist, der so konfiguriert ist, dass er einen Ölstrom von dem elektrischen Generator an das Gehäuse befördert, und einen elektrischen Ausgang, der operativ mit dem ölgekühlten Motor verbunden ist, wobei der ölgekühlte elektrische Motor einen Ölauslass des Motors aufweist, der konfiguriert ist, um einen Ölstrom von dem elektrischen Motor und einer Antriebswelle zu befördern, die sich in das Gehäuse erstreckt; Verbinden des Ölauslass des Generators mit einer ersten Öffnung des Gehäuses und Verbinden des Ölauslass des Motors mit einer zweiten Öffnung des Gehäuses; Bereitstellen einer Kammer innerhalb des Gehäuses, die operativ mit der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung verbunden ist, wobei die Kammer einen Kammerausgang umfasst, der operativ mit dem Pumpenantrieb verbunden ist; Zufuhr eines Ölstroms in die Kammer von der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung, wobei der zugeführte Ölstrom vom primären Pumpensumpf getrennt wird; und Steuern der Drehzahl der Antriebswelle, um die Drehzahl des IVT-Getriebes zu steuern.
- In einem Beispiel dieser Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Freisetzen eines Teils des Öls aus der Kammer in den primären Pumpensumpf während des Betriebs des IVT-Getriebes.
- Figurenliste
- Die oben genannten Aspekte der vorliegenden Erfindung und die Art und Weise, diese zu erreichen, werden zunehmend deutlicher werden. Auch die Erfindung selbst wird durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung, zusammen mit den beigefügten Zeichnungen, verständlicher werden:
-
1 ist eine Seitenansicht eines Arbeitsfahrzeugs, insbesondere eines landwirtschaftlichen Fahrzeugs, wie zum Beispiel eines Traktors. -
2 ist eine perspektivische Rückansicht eines Schmiersystems für elektrische Maschinen. -
3 ist eine perspektivische Vorderansicht eines Schmiersystems für elektrische Maschinen. -
4 ist eine perspektivische Seitenansicht eines Schmiersystems für elektrische Maschinen. -
5 ist eine perspektivische Seitenansicht eines Schmiersystems für elektrische Maschinen. -
6 ist eine perspektivische Seitenansicht eines Teils des Schmiersystems für elektrische Maschinen von5 . -
7 ist ein Systemflussdiagramm eines Schmiersystems für elektrische Maschinen. - AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
- Damit die Prinzipien der neuen Erfindung einfacher nachzuvollziehen sind, wird nun auf die hier beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen Bezug genommen, und es wird eine spezifische Sprache verwendet, um Gleiches zu beschreiben. Es versteht sich jedoch, dass dadurch keine Einschränkung des Umfangs der neuen Erfindung beabsichtigt ist, wobei solche Änderungen und weiteren Modifikationen in den dargestellten Vorrichtungen und Verfahren sowie entsprechende weitere Anwendungen der Prinzipien der neuen Erfindung, wie sie hierin veranschaulicht sind, in Betracht zu ziehen sind, so wie sie einem Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich die neue Erfindung bezieht, normalerweise in den Sinn kommen würden.
-
1 ist eine Seitenansicht eines landwirtschaftlichen Fahrzeugs und insbesondere eines Traktors10 , der einen Rahmen12 umfasst, der an einem Paar Vorderräder14 und einem Satz Hinterräder16 gelagert ist. Während in den Ausführungsformen Räder beschrieben werden, werden andere Traktionselemente zum Bodeneingriff, einschließlich Ketten, in Betracht gezogen. Eine Fahrerkabine18 ist an dem Rahmen12 montiert und enthält verschiedene Steuerelemente für das Fahrzeug10 , die sich somit in Reichweite eines sitzenden oder stehenden Bedieners befinden. Gemäß einem Aspekt können diese Steuerelemente eine Lenkvorrichtung umfassen, wie zum Beispiel ein Lenkrad20 . Eine Antriebsmaschine22 , zum Beispiel ein Motor, ist an dem Rahmen12 unterhalb eines Gehäuses24 montiert und versorgt die angetriebenen Komponenten des Traktors10 mit Leistung. Der Motor22 ist zum Beispiel konfiguriert, um ein Getriebe (nicht gezeigt) anzutreiben, das gekoppelt ist, um die Räder mit verschiedenen ausgewählten Geschwindigkeiten und entweder in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung anzutreiben. In verschiedenen Ausführungsformen werden die Vorderräder, die Hinterräder oder alle Räder in einem Allradantriebsmodus angetrieben, um den Traktor10 zu bewegen. - Während die beschriebenen Ausführungsformen in Bezug auf einen Traktor behandelt werden, werden neben landwirtschaftlichen Fahrzeugen auch andere Arbeitsfahrzeuge in Betracht gezogen, einschließlich Baufahrzeugen, forstwirtschaftlichen Fahrzeugen, Fahrzeugen zur Rasenpflege sowie Straßenfahrzeugen, die zum Räumen von Schnee, zum Verteilen von Salz oder zum Abschleppen von Fahrzeugen verwendet werden.
- Die Kabine
18 bildet einen Bedienerarbeitsplatz26 , der von dem Rahmen12 getragen wird. Die Kabine18 umschließt auch einen Sitz28 zum Sitzen des Bedieners. Der Bedienerarbeitsplatz26 umfasst in verschiedenen Ausführungsformen eine oder mehrere Benutzeroberflächen30 , die einen Joystick, ein Gaspedal und eine Zapfwellensteuervorrichtung zum Ein- und Ausschalten der Zapfwelle umfassen, sich jedoch nicht darauf beschränken. Pedale für eine Bremse und eine Kupplung befinden sich ebenfalls in der Kabine18 , sind jedoch nicht gezeigt. -
2 ist eine perspektivische Rückansicht eines Schmiersystems für elektrische Maschinen50 , das an einem Getriebegehäuse52 montiert ist, das auch als Verteiler bekannt ist und das konfiguriert ist, um mit einem ölgekühlten elektrischen Generator54 und einem ölgekühlten Motor56 fluidmäßig zusammenzuwirken. Während hier der Begriff Öl verwendet wird, werden auch Kühlmittel und Fluid in Betracht gezogen. Das Getriebegehäuse ist so konfiguriert, dass es an dem Getriebe des Fahrzeugs10 montiert werden kann, und umfasst eine Öffnung, durch die sich eine Zapfwelle57 erstreckt, wie es in Fachkreisen verständlich ist. Das Getriebegehäuse52 ist auf dem Getriebe positioniert dargestellt, so dass ein Bodenteil58 des Gehäuses, wie in2 dargestellt ist, sich am nächsten zum Boden befindet, und sich die Seitenteile des Gehäuses im Allgemeinen vertikal vom Bodenteil58 erstrecken. Sowohl der ölgekühlte elektrische Generator54 als auch der ölgekühlte Motor56 sind an einem oberen Abschnitt des Gehäuses fest mit dem Getriebegehäuse52 gekoppelt. - Der Generator
54 umfasst einen elektrischen Verbinder60 und der Motor56 umfasst einen elektrischen Verbinder62 . Ein elektrischer Wechselrichter64 ist mit den Verbindern60 und62 gekoppelt, so dass die von dem Generator54 erzeugte Leistung durch den Verbinder60 an den Wechselrichter64 übertragen wird. Der Wechselrichter64 wandelt die Generatorleistung in eine Motorleistung um, die ausreicht, um den ölgekühlten Motor56 anzutreiben. In anderen Ausführungsformen erzeugt der elektrische Generator direkt eine korrekte Motorleistung, um den Motor56 anzutreiben, und der Wechselrichter64 wird nicht benötigt. In anderen Ausführungsformen befindet sich ein Wechselrichter entweder im Generator54 oder im Motor56 , und nur ein Kabel erstreckt sich vom Generator54 zum Motor56 . - Sowohl der Generator
54 als auch der Motor56 sind ölgekühlte Vorrichtungen und empfangen Öl von dem Öl, das sich in den Druckkanälen des Gehäuses52 befindet. Der Hohlraum65 umfasst einen primären Pumpensumpf66 , der im Allgemeinen in dem Hohlraum65 in Richtung des Bodens58 des Gehäuses52 angeordnet ist. Während des Betriebs des Getriebes sammelt sich, aufgrund der Auswirkungen der Schwerkraft, Öl im primären Pumpensumpf66 auf einem im Allgemeinen vordefinierten Niveau. - Während des Betriebs des Getriebes ist der Hohlraum
65 nicht vollständig mit Öl gefüllt. Druckkanäle, die in dem Gehäuse52 angeordnet sind, liefern eine ausreichende Ölmenge, um den Generator54 und den Motor62 zu schmieren, und somit eine Kühlung beider vorzunehmen. Der Generator54 umfasst eine von Zahnrädern angetriebene Antriebswelle70 , die von der Maschine angetrieben wird. Der Motor56 umfasst eine Antriebswelle, die operativ mit dem Getriebe verbunden ist. - Das Getriebegehäuse
52 erhält unter Druck stehendes Öl von einer Schmierpumpe, die Teil des Schmiersystems50 ist. Das Gehäuse52 umfasst eine Vielzahl von Fluidkanälen, um das Öl den Zufuhröffnungen des Generators52 und des Motors54 zuzuführen. Das Öl fließt von einem der Fluidkanäle in den Generator54 ein, die sich in dem Gehäuse52 befinden, und fließt durch den Generator54 und aus dem Generator zu einem hinteren Ablaufschlauch72 heraus, wie in2 zu sehen ist. - In einer Ausführungsform fließt etwa die Hälfte des dem Generator
52 zugeführten Öls aus dem hinteren Ablaufschlauch72 und die verbleibende Ölmenge fließt von einer offenen Seite des Generators52 durch Hohlräume in dem Verteiler und der hinteren Abdeckung zu einem sekundären Pumpensumpf80 ab, der auch Öl von dem hinteren Ablaufschlauch72 erhält. In ähnlicher Weise fließt Öl durch Fluidkanäle, die in dem Gehäuse52 angeordnet sind, in den Motor56 ein, genauso wie das Öl in den Generator54 einfließt. Etwa die Hälfte des Öls fließt durch den Motor62 und aus dem Motor heraus zu einem hinteren Ablaufschlauch74 . Die verbleibende Menge fließt von einer offenen Seite des Motors56 in den sekundären Pumpensumpf80 ein. Andere Ölmengen werden in Betracht gezogen. - Jeder der hinteren Ablaufschläuche
72 und74 erstreckt sich von seinen jeweiligen Vorrichtungen und ist jeweils an einer ersten Verbindung76 und einer zweiten Verbindung77 mit dem Gehäuse52 gekoppelt. Der Motor56 umfasst die Antriebswelle75 , die operativ mit dem Getriebe verbunden ist. Die Drehzahl der Welle75 steuert die Drehzahl des Getriebes, wie es in Fachkreisen verständlich ist. Die Drehzahl der Welle wird in verschiedenen Ausführungsformen vom Bediener oder von einem halbautonomen Steuersystem des Fahrzeugs vorgegeben. Unter Verwendung der befohlenen Drehzahl wählt das Getriebe einen Betriebsmodus und eine Elektromotordrehzahl, um die befohlene Drehzahl zu erreichen. - Eine Schnittstelle
78 und eine Schnittstelle79 befinden sich an einer Außenseite des Gehäuses52 und werden verwendet, um Getriebefunktionen zu steuern, wie es in Fachkreisen verständlich ist. Eine andere Schnittstelle umfasst die Anschlüsse130 ,132 und134 . Eine Öffnung dient zum Zuführen eines Steuerdruckstroms von einer externen Pumpe. Eine zweite Öffnung dient zum Zuführen eines Schmiermittelstroms von einer primären Schmierpumpe126 (siehe7 ). Eine dritte Öffnung ist eine Steuerleitung, die das Getriebe für andere Fahrzeugfunktionen verlässt. In anderen Ausführungsformen wird ein einzelner Fluidkühler oder mehr als zwei Fluidkühler in Betracht gezogen. - Öffnungen, die sich durch das Gehäuse
52 erstrecken, befördern Öl von jedem der Generatoren durch den Generatorablaufschlauch72 und den Motorablaufschlauch74 zu einem sekundären Pumpensumpf80 , wie in3 dargestellt. Der sekundäre Pumpensumpf80 befindet sich im Allgemeinen in einem zentralen Abschnitt des Gehäuses52 und umfasst eine Abdeckung oder Platte82 , die eine Wand bildet, um den sekundären Pumpensumpf80 mit dem Inneren des Gehäuses52 zu bilden. Wie ferner in4 zu erkennen ist, fließt das sich im sekundären Pumpensumpf befindende Öl durch die Schwerkraft zwischen der Platte82 und dem Inneren des Gehäuses in Richtung des Bodens58 des Gehäuses, wo es sich zwischen der Platte82 und dem Gehäuse52 sammelt. Eine Leitung84 , die auch als Überbrückungsschlauch bezeichnet wird, überträgt das gesammelte Öl aus dem sekundären Pumpensumpf80 zu einer Pumpvorrichtung86 , die in verschiedenen Ausführungsformen eine oder mehrere Pumpen, einschließlich einer Spülpumpe und/oder einer Umwälzpumpe, umfasst. Eine Antriebswelle88 erstreckt sich durch die Pumpvorrichtung86 und ist in verschiedenen Ausführungsformen mit verschiedenen Arbeitsgeräten zum mechanischen Antrieb dieser Arbeitsgeräte gekoppelt. In einer Ausführungsform ist die Antriebswelle88 mit einer Zapfwelle gekoppelt, die an der Vorderseite des Fahrzeugs10 angeordnet ist. -
5 veranschaulicht den Hohlraum65 des Gehäuses52 , wobei die Platte82 entfernt ist. Das Gehäuse52 umfasst erhöhte Merkmale90 , wie zum Beispiel Rippen, die sich von einer Rückwand92 des Gehäuses52 erstrecken, um den sekundären Pumpensumpf80 in Verbindung mit der Platte82 zu bilden. Die Merkmale90 erstrecken sich von einem Spalt94 zum Boden des Gehäuses52 . Die Merkmale90 leiten in Verbindung mit der Platte82 den Fluidstrom aus einer mit dem Motorablaufschlauch74 verbundenen Öffnung96 und leiten den Fluidstrom aus einer mit dem Generatorablaufschlauch72 verbundenen Öffnung98 . Der Fluidstrom fließt von jeder der Öffnungen96 und98 in Richtung der Leitung84 , wo er der Pumpenvorrichtung86 zugeführt wird. Die Rippe90 und die Platte82 bilden zusammen eine relativ fluiddichte Dichtung, um Öl von dem Generator und von dem Motor innerhalb des Hohlraums65 fernzuhalten. - Der Spalt
94 zwischen der Rückwand92 und der Platte82 stellt eine Öffnung bereit, die es ermöglicht, das Fluid aus dem sekundären Pumpensumpf80 nach Bedarf in das Innere des Gehäuses auszustoßen oder abzugeben. Zum Beispiel bewegt sich unter bestimmten Bedingungen, bei denen der Ölstrom aus dem Generatorablaufschlauch72 und dem Motorablaufschlauch74 die Kapazität des sekundären Pumpensumpfs80 übersteigt, das Fluid durch den Spalt94 in den Gehäusehohlraum65 . - Der sekundäre Pumpensumpf
80 , wie ferner in6 veranschaulicht, umfasst ein Bodenteil100 oder eine Sammelstelle, wo sich das durch die Öffnungen96 und98 aufgenommene Fluid sammelt. Die Leitung84 umfasst ein offenes Ende102 , das das Fluid zur Bewegung durch einen Schlauch84 aufnimmt. Der Schlauch84 ist operativ mit einem Pumpenvorrichtungsgehäuse106 verbunden, das eine Öffnung108 enthält, die mit dem Schlauch104 verbunden ist. Das Gehäuse106 umfasst einen Kanal110 , der konfiguriert ist, um das Öl an die eine oder die mehreren Pumpen, die von der Pumpenvorrichtung86 angetrieben werden, zu befördern. Eine Abdeckung112 (siehe5 ) wurde entfernt, um das Innere des Gehäuses106 zu veranschaulichen. Der Bodenteil des sekundären Pumpensumpfs100 weist keine Öffnung auf, und folglich fließt kein in dem sekundären Pumpensumpf80 befindliches Fluid in den primären Pumpensumpf66 ein, es sei denn, das Fluid entweicht aus dem Spalt94 . -
7 veranschaulicht ein Systemflussdiagramm des Schmiersystems für elektrische Maschinen50 . Das System50 umfasst den primären Pumpensumpf66 , der fluidmäßig mit dem sekundären Pumpensumpf80 gekoppelt ist, der sich aus dem Fluidüberlauf am Überlaufspalt94 ergibt. Der primäre Pumpensumpf66 liefert das Fluid für den Getriebeschmierkreislauf, der sowohl für den ölgekühlten Generator54 als auch den ölgekühlten Motor62 vorgesehen ist. In7 werden die BeschriftungenMG1 undMG2 verwendet, um den Motor bzw. Generator anzuzeigen. In verschiedenen Ausführungsformen werden umgekehrte Positionen des Motors und des Generators in Betracht gezogen. In anderen Ausführungsformen sind jedoch die zwei elektronischen Maschinen (eMachinen), der Generator54 und der Motor56 , so konfiguriert, dass sie beide Funktionen der elektrischen Leistungserzeugung und der mechanischen Leistungserzeugung bereitstellen. - Öl, das in den sekundären Pumpensumpf
80 geflossen ist, wird einer Spülpumpe120 und einer Umwälzpumpe122 zugeführt, die Teile der Pumpenvorrichtung86 sind, wie hierin beschrieben. Das von jeder der Pumpen120 und122 gepumpte Fluid wird dem Fluidkreislauf zugeführt, wo das Fluid von einem Ölkühler124 gekühlt wird, der sich außerhalb des Getriebes befindet. Eine Kühler- bzw. Schmiermittelpumpe126 und ein zugehöriger Pumpensumpf128 sind außerhalb des Getriebes angeordnet, um verschiedenen Schmierkreisläufen Fluid zuzuführen, wie es in Fachkreisen verständlich ist. - Während beispielhafte Ausführungsformen, die die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung enthalten, vorstehend beschrieben wurden, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Diese Anmeldung soll stattdessen jegliche Variationen, Verwendungen oder Anpassungen der Offenbarung unter Verwendung ihrer allgemeinen Prinzipien abdecken. Während die Ausdrücke „größer als“ und „kleiner als“ zum Vergleich verwendet wurden, versteht es sich außerdem, dass sowohl „kleiner als“ oder „größer als“ auch die Bestimmung von einem gleichen Wert umfassen kann. Ferner soll diese Anmeldung solche Abweichungen von der vorliegenden Offenbarung abdecken, die innerhalb der bekannten oder üblichen Praxis auf dem Gebiet, auf das sich diese Offenbarung bezieht, erfolgen und die innerhalb der Grenzen der beigefügten Ansprüche liegen.
Claims (20)
- Elektrischer Antrieb für ein Getriebe, das operativ mit einem Fahrzeugmotor verbunden ist, wobei der elektrische Antrieb Folgendes umfasst: elektrischer Generator (54), der einen Eingangsantrieb umfasst, der konfiguriert ist, um von dem Motor angetrieben zu werden, einen elektrischen Ausgang umfasst, der konfiguriert ist, um elektrische Generatorleistung bereitzustellen, und einen Ölauslass des Generators umfasst, der konfiguriert ist, um einen Ölstrom von dem elektrischen Generator (54) zu befördern; ölgekühlter elektrischer Motor (56), der einen Motoreingang, einen Motorantrieb, der konfiguriert ist, um eine mechanische Leistung bereitzustellen, und einen Ölauslass des Motors, der konfiguriert ist, um einen Ölstrom von dem elektrischen Motor (56) zu befördern, umfasst; und Gehäuse (52), das eine erste Öffnung umfasst, die operativ mit dem Ölauslass des Generators verbunden ist, und eine zweite Öffnung umfasst, die operativ mit dem Ölauslass des Motors verbunden ist, wobei das Gehäuse (52) eine Kammer umfasst, die operativ mit der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung verbunden ist, und einen Kammerausgang umfasst, der operativ mit einem Pumpenantrieb verbunden ist, wobei der Pumpenantrieb konfiguriert ist, um eine oder mehrere Pumpen für einen Schmierkreislauf des Getriebes anzutreiben.
- Elektrischer Antrieb nach
Anspruch 1 , ferner umfassend einen Wechselrichter (64), der einen elektrischen Eingang des Wechselrichters und einen elektrischen Ausgang des Wechselrichters (64) umfasst, wobei der Wechselrichter die elektrische Generatorleistung in eine elektrische Wechselrichterleistung umwandelt und wobei der elektrische Ausgang des Wechselrichters operativ mit dem elektrischen Motor (56) verbunden ist, um den elektrischen Motor (56) mit elektrischer Wechselrichterleistung zu versorgen. - Elektrischer Antrieb nach
Anspruch 1 oder2 , wobei der elektrische Motor (56) eine Antriebswelle (75) umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie operativ mit dem Getriebe verbunden ist, wobei eine Drehzahl der Antriebswelle (75) eine Drehzahlsteuerung für das Getriebe bereitstellt. - Elektrischer Antrieb nach einem der vorangehenden
Ansprüche 1 bis3 , wobei das Gehäuse (52) einen Hohlraum (65) bildet, in dem sich die Kammer befindet, wobei die Kammer einen primären Pumpensumpf (66) bildet und der Hohlraum (65) einen sekundären Pumpensumpf (80) bildet. - Elektrischer Antrieb nach
Anspruch 4 , wobei das Gehäuse (52) eine Innenwand und eine Außenwand umfasst und ferner eine Abdeckung (82) umfasst, die fest mit der Innenwand verbunden ist, um den sekundären Pumpensumpf (80) zu bilden. - Elektrischer Antrieb nach
Anspruch 5 , wobei die Innenwand des Gehäuses (52) eine Rippe (90) umfasst, und die Abdeckung (82) fest mit der Rippe (90) verbunden ist, um den sekundären Pumpensumpf (80) zu bilden. - Elektrischer Antrieb nach
Anspruch 6 , wobei die Rippe (90) und die Abdeckung (82) eine Öffnung bilden, wobei die Öffnung dazu konfiguriert ist, Öl aus dem Ölauslass des Generators und dem Ölauslass des Motors in den Hohlraum (65) freizusetzen. - Elektrischer Antrieb nach einem der vorangegangenen
Ansprüche 6 oder7 , wobei die Rippe (90) und die Abdeckung (82) eine im Wesentlichen fluiddichte Dichtung bilden, die konfiguriert ist, um den Ölauslass des Generators und den Ölauslass des Motors zu einer Sammelstelle des sekundären Pumpensumpfs (80) zu leiten. - Elektrischer Antrieb nach einem der vorangegangenen
Ansprüche 4 bis8 , der ferner eine Leitung (84) umfasst, die operativ an der Sammelstelle mit dem sekundären Pumpensumpf (80) verbunden ist, wobei die Leitung (84) konfiguriert ist, um das gesammelte Öl aus dem Pumpensumpf zu leiten. - Arbeitsfahrzeug, das Folgendes umfasst: einen Motor; ein Getriebe, das operativ mit dem Motor verbunden ist, wobei das Getriebe ein Gehäuse (52) umfasst, einschließlich einer ersten Öffnung, einer zweiten Öffnung und einer Kammer; und einen elektrischen Antrieb, der operativ mit dem Gehäuse (52) verbunden ist, wobei der elektrische Antrieb Folgendes umfasst: i) einen ölgekühlten elektrischen Generator (54) mit einem Eingangsantrieb, der konfiguriert ist, um von dem Motor angetrieben zu werden, einem elektrischen Ausgang, der konfiguriert ist, um elektrische Generatorleistung bereitzustellen, und einem Ölauslass des Generators, der konfiguriert ist einen Ölstrom von dem elektrischen Generator (54) zu befördern; und ii) einen ölgekühlten elektrischen Motor (56) mit einem Motoreingang, einem Motorantrieb, der konfiguriert ist, um mechanische Leistung bereitzustellen, und einem Ölauslass des Motors, der konfiguriert ist, um einen Ölstrom von dem elektrischen Motor (56) zu befördern; wobei die erste Öffnung operativ mit dem Ölauslass des Generators verbunden ist und die zweite Öffnung operativ mit dem Ölauslass des Motors verbunden ist, wobei die Kammer mit der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung operativ verbunden ist und ein Kammerausgang operativ mit einem Pumpenantrieb verbunden ist, wobei der Pumpenantrieb konfiguriert ist, dass er eine oder mehrere Pumpen für einen Schmierkreislauf des Getriebes antreibt.
- Arbeitsfahrzeug nach
Anspruch 10 , wobei der elektrische Antrieb einen Wechselrichter (64) mit einem elektrischen Eingang des Wechselrichters (64) und einem elektrischen Ausgang des Wechselrichters umfasst, wobei der Wechselrichter die elektrische Generatorleistung in eine elektrische Wechselrichterleistung umwandelt und wobei der elektrische Ausgang des Wechselrichters operativ mit dem elektrischen Motor (56) verbunden ist, um den elektrischen Motor (56) mit elektrischer Wechselrichterleistung zu versorgen. - Arbeitsfahrzeug nach
Anspruch 10 oder11 , wobei der elektrische Motor (56) eine Antriebswelle (75) umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie operativ mit dem Getriebe verbunden ist, wobei eine Drehzahl der Antriebswelle (75) eine Drehzahlsteuerung für das Getriebe bereitstellt. - Arbeitsfahrzeug nach einem der vorangehenden
Ansprüche 10 bis12 , wobei das Gehäuse (52) einen Hohlraum (65) bildet, in dem sich die Kammer befindet, wobei die Kammer einen primären Pumpensumpf (66) bildet und der Hohlraum einen sekundären Pumpensumpf (80) bildet. - Arbeitsfahrzeug nach
Anspruch 13 , wobei das Gehäuse (52) eine Innenwand und eine Außenwand umfasst und ferner eine Abdeckung (82) umfasst, die fest mit der Innenwand verbunden ist, um den sekundären Pumpensumpf (80) zu bilden. - Arbeitsfahrzeug nach
Anspruch 13 oder14 , wobei die Innenwand des Gehäuses (52) eine Rippe (90) umfasst, und die Abdeckung (82) fest mit der Rippe (90) verbunden ist, um den sekundären Pumpensumpf (80) zu bilden. - Elektrischer Antrieb nach
Anspruch 15 , wobei die Rippe (90) und die Abdeckung (82) eine Öffnung bilden, wobei die Öffnung dazu konfiguriert ist, Öl aus dem Ölauslass des Generators und dem Ölauslass des Motors in den Hohlraum (65) freizusetzen. - Elektrischer Antrieb nach
Anspruch 15 oder16 , wobei die Rippe (90) und die Abdeckung (82) eine im Wesentlichen fluiddichte Dichtung bilden, die konfiguriert ist, um den Ölauslass des Generators und den Ölauslass des Motors zu einer Sammelstelle des sekundären Pumpensumpfs (80) zu leiten. - Elektrischer Antrieb nach einem der vorangehenden
Ansprüche 13 bis17 , der ferner eine Leitung (84) umfasst, die operativ an der Sammelstelle mit dem sekundären Pumpensumpf (80) verbunden ist, wobei die Leitung (84) konfiguriert ist, um das gesammelte Öl aus dem Pumpensumpf zu leiten. - Verfahren zum Steuern der Drehzahl eines IVT-Getriebes mit einem Gehäuse (52), einem Pumpenantrieb und einem primären Pumpensumpf (66), der zur Aufnahme von Öl konfiguriert ist, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines ölgekühlten elektrischen Generators (54), der operativ mit dem Gehäuse (52) verbunden ist, und eines ölgekühlten Motors (56), der operativ mit dem Gehäuse (52) verbunden ist, wobei der elektrische Generator (54) einen Ölauslass des Generators aufweist, der so konfiguriert ist, dass er einen Ölstrom von dem elektrischen Generator (54) an das Gehäuse (52) befördert, und einen elektrischen Ausgang, der operativ mit dem ölgekühlten Motor (56) verbunden ist, wobei der ölgekühlte elektrische Motor (56) einen Ölauslass des Motors aufweist, der konfiguriert ist, um einen Ölstrom von dem elektrischen Motor (56) und einer Antriebswelle (75) zu befördern, die sich in das Gehäuse (52) erstreckt; Verbinden des Ölauslass des Generators mit einer ersten Öffnung des Gehäuses (52) und Verbinden des Ölauslass des Motors mit einer zweiten Öffnung des Gehäuses (52); Bereitstellen einer Kammer innerhalb des Gehäuses (52), die operativ mit der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung verbunden ist, wobei die Kammer einen Kammerausgang umfasst, der operativ mit dem Pumpenantrieb verbunden ist; Zufuhr eines Ölstroms in die Kammer von der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung, wobei der zugeführte Ölstrom vom primären Pumpensumpf (66) getrennt wird; und Steuern der Drehzahl der Antriebswelle (75), um die Drehzahl des IVT-Getriebes zu steuern.
- Verfahren nach
Anspruch 19 , ferner umfassend das Freisetzen eines Teils des Öls aus der Kammer in den primären Pumpensumpf (66) während des Betriebs des IVT-Getriebes.
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