DE102019217872A1 - Modular electric axle drive - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen modularen Achsantrieb, insbesondere einen modularen elektrischen Achsantrieb, für Fahrzeuge, ein Herstellungsverfahren für einen modularen Achsantrieb und ein Montageverfahren eines modularen Achsantriebs in einem Fahrzeug.
Ein Maschinengehäuse einer elektrischen Maschine der modularen Achse weist wenigstens einen Maschinenkühlmittelkanal auf. Ein Getriebegehäuse eines Getriebes der modularen Achse weist wenigstens einen Getriebekühlmittelkanal auf. Ein Elektronikgehäuse einer Leistungselektronik der modularen Achse weist wenigstens einen Elektronikkühlmittelkanal auf. Das Maschinengehäuse ist an seiner in axialer Richtung vorne liegenden Antriebsseite mit dem Getriebegehäuse lösbar mechanisch verbunden. Das Elektronikgehäuse ist mit dem Getriebegehäuse und dem Maschinengehäuse lösbar mechanisch verbunden. Der Elektronikkühlmittelkanal ist mit einem Kühlmittelzulauf fluidleitend verbunden. Der Maschinenkühlmittelkanal und/oder der Getriebekühlmittelkanal sind mit einem Kühlmittelablauf fluidleitend verbunden. Der Elektronikkühlmittelkanal, der Maschinenkühlmittelkanal und der Getriebekühlmittelkanal sind derart fluidleitend verbunden, dass Kühlmittel von dem Kühlmittelzulauf über den Elektronikkühlmittelkanal, den Maschinenkühlmittelkanal und den Getriebekühlmittelkanal zu dem Kühlmittelablauf fließen kann.
The invention relates to a modular axle drive, in particular a modular electric axle drive, for vehicles, a manufacturing method for a modular axle drive and an assembly method for a modular axle drive in a vehicle.
A machine housing of an electrical machine of the modular axis has at least one machine coolant channel. A transmission housing of a transmission of the modular axis has at least one transmission coolant channel. An electronics housing of a power electronics unit of the modular axis has at least one electronics coolant channel. The machine housing is mechanically detachably connected to the transmission housing on its drive side which is at the front in the axial direction. The electronics housing is mechanically detachably connected to the gear housing and the machine housing. The electronics coolant channel is fluidly connected to a coolant inlet. The machine coolant channel and / or the transmission coolant channel are connected in a fluid-conducting manner to a coolant drain. The electronics coolant duct, the machine coolant duct and the transmission coolant duct are fluidly connected in such a way that coolant can flow from the coolant inlet via the electronics coolant duct, the machine coolant duct and the transmission coolant duct to the coolant outlet.
Description
Die Erfindung betrifft einen modularen Achsantrieb, insbesondere einen modularen elektrischen Achsantrieb, für Fahrzeuge, ein Herstellungsverfahren für einen modularen Achsantrieb und ein Montageverfahren eines modularen Achsantriebs in einem Fahrzeug.The invention relates to a modular axle drive, in particular a modular electric axle drive, for vehicles, a manufacturing method for a modular axle drive and an assembly method for a modular axle drive in a vehicle.
Stand der TechnikState of the art
In der
In der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Erfindung schafft einen modularen Achsantrieb, insbesondere einen modularen elektrischen Achsantrieb, für Fahrzeuge mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und ein Fahrzeug, ein Herstellungsverfahren für einen modularen Achsantrieb und ein Montageverfahren eines modularen Achsantriebs in einem Fahrzeug mit den Merkmalen der weiteren unabhängigen Ansprüche.The invention creates a modular axle drive, in particular a modular electric axle drive, for vehicles with the features of
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die vorliegende Erfindung schafft Möglichkeiten zum leicht ausführbaren Integrieren zumindest einer elektrischen Maschine und eines mit der elektrischen Maschine zusammenwirkenden Getriebes sowie einer die elektrische Maschine steuernden Leistungselektronik zu einem modularen (elektrischen) Achsantrieb mit einem gemeinsamen Kühlmittelkreislauf. Das mittels der vorliegenden Erfindung bereitgestellte „modulare Gehäusekonzept“ erlaubt eine modulare Integration der elektrischen Maschine, des Getriebes und der Leistungselektronik in den leicht an und/oder in einem Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, montierbaren modularen Achsantrieb mit gemeinsamem Kühlmittelkreislauf. Die modulare Integration und Ausbildung des gemeinsamen Kühlmittelkreislaufs erfolgt lediglich mittels einer geeigneten Ausbildung von Kühlmittelkanälen in den Gehäusen der elektrischen Maschine, des Getriebes und der Leistungselektronik. Wie anhand der nachfolgenden Erläuterungen deutlich wird, ermöglicht das „modulare Gehäusekonzept“ eine Vielzahl von Designfreiheiten bei der Ausbildung des vorteilhaften modularen Achsantriebs. Insbesondere kann eine Leistung des aus zumindest der elektrischen Maschine, dem Getriebe und der Leistungselektronik gebildeten modularen Achsantriebs problemlos anwendungsspezifisch skaliert und relativ einfach individualisiert werden. Beispielsweise ist der mittels der vorliegenden Erfindung realisierte elektrische Achsantrieb sowohl für eine niedrige Leistungsklasse bei Betriebsspannungen von ca. 260 V [Volt] bis 480 V als auch für eine hohe Leistungsklasse bei Betriebsspannungen von ca. 480 V bis 850 V geeignet. Der erfindungsgemäße elektrische Achsantrieb kann deshalb auch zum Ausführen spezieller Performance-Anwendungen eingesetzt werden.The present invention creates possibilities for easily integrating at least one electrical machine and a transmission interacting with the electrical machine as well as power electronics controlling the electrical machine to form a modular (electrical) axle drive with a common coolant circuit. The “modular housing concept” provided by means of the present invention allows a modular integration of the electrical machine, the transmission and the power electronics in the modular axle drive with a common coolant circuit, which can be easily mounted on and / or in a vehicle, in particular a motor vehicle. The modular integration and design of the common coolant circuit takes place only by means of a suitable design of coolant channels in the housings of the electrical machine, the transmission and the power electronics. As the following explanations make clear, the “modular housing concept” enables a large number of design freedom when designing the advantageous modular axle drive. In particular, the power of the modular axle drive formed from at least the electrical machine, the transmission and the power electronics can be easily scaled in an application-specific manner and can be individualized relatively easily. For example, the electric axle drive implemented by means of the present invention is suitable both for a low power class with operating voltages of approx. 260 V [volts] to 480 V and for a high power class with operating voltages of approx. 480 V to 850 V. The electric axle drive according to the invention can therefore also be used to carry out special performance applications.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein modularer Achsantrieb, insbesondere ein elektrischer Achsantrieb, für Fahrzeuge eine elektrische Maschine, ein Getriebe und eine Leistungselektronik. Die elektrische Maschine weist ein sich in axialer Richtung erstreckendes Maschinengehäuse auf. Das Maschinengehäuse weist wenigstens einen Maschinenkühlmittelkanal auf, der sich entlang eines Abschnitts des Maschinengehäuses erstreckt. Das Getriebe weist ein Getriebegehäuse auf. Das Getriebegehäuse weist wenigstens einen Getriebekühlmittelkanal auf, der sich entlang eines Abschnitts des Getriebegehäuses erstreckt. Die Leistungselektronik weist ein Elektronikgehäuse auf. Das Elektronikgehäuse weist wenigstens einen Elektronikkühlmittelkanal auf, der sich entlang eines Abschnitts des Elektronikgehäuses erstreckt. Das Maschinengehäuse ist an seiner in axialer Richtung vorne liegenden Antriebsseite mit dem Getriebegehäuse lösbar mechanisch verbunden. Das Elektronikgehäuse ist mit dem Getriebegehäuse und dem Maschinengehäuse lösbar mechanisch verbunden. Der Elektronikkühlmittelkanal ist mit einem Kühlmittelzulauf fluidleitend verbunden. Der Maschinenkühlmittelkanal und zusätzlich oder alternativ der Getriebekühlmittelkanal sind mit einem Kühlmittelablauf fluidleitend verbunden. Der Elektronikkühlmittelkanal, der Maschinenkühlmittelkanal und der Getriebekühlmittelkanal sind derart fluidleitend verbunden, dass Kühlmittel von dem Kühlmittelzulauf über den Elektronikkühlmittelkanal, den Maschinenkühlmittelkanal und den Getriebekühlmittelkanal zu dem Kühlmittelablauf fließen kann.According to a first aspect of the invention, a modular axle drive, in particular an electric axle drive, for vehicles comprises an electric machine, a transmission and power electronics. The electrical machine has a machine housing that extends in the axial direction. The machine housing has at least one machine coolant channel that extends along a portion of the machine housing. The transmission has a transmission housing. The transmission housing has at least one transmission coolant channel that extends along a portion of the transmission housing. The power electronics have an electronics housing. The electronics housing has at least one electronics coolant channel that extends along a portion of the electronics housing. The machine housing is mechanically detachably connected to the transmission housing on its drive side which is at the front in the axial direction. The electronics housing is mechanically detachably connected to the gear housing and the machine housing. The electronics coolant channel is fluidly connected to a coolant inlet. The machine coolant channel and additionally or alternatively the transmission coolant channel are connected in a fluid-conducting manner to a coolant drain. The electronics coolant duct, the machine coolant duct and the transmission coolant duct are fluidly connected in such a way that coolant can flow from the coolant inlet via the electronics coolant duct, the machine coolant duct and the transmission coolant duct to the coolant outlet.
Der Maschinenkühlmittelkanal, der Getriebekühlmittelkanal und der Elektronikkühlmittelkanal bilden einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf aus, welcher über den Kühlmittelzulauf und den Kühlmittelablauf an eine Kühlmittelführung bzw. an ein Kühlmittelreservoir eines Fahrzeugs anbindbar ist. Über den gemeinsamen Kühlmittelkreislauf sind nach dem Kühlmittelzulauf zunächst die Leistungselektronik und anschließend die elektrische Maschine und das Getriebe kühlbar. Mindestens ein Verbindungselement kann derart an dem Elektronikgehäuse oder dem Motorgehäuse bzw. dem Getriebe angeordnet oder ausgebildet sein, dass der Elektronikkühlmittelkanal über das mindestens eine Verbindungselement mit dem Maschinenkühlmittelkanal bzw. dem Getriebekühlmittelkanal fluidleitend verbunden ist. Alternativ kann an dem Elektronikgehäuse eine Dreiwegefluidkupplung (z. B. ein T-Stück) angeordnet sein, die den Elektronikkühlmittelkanal mit dem Motorkühlmittelkanal und dem Getriebekühlmittelkanal verbindet. zudem kann vor dem Kühlmittelablauf eine weitere Dreiwegefluidkupplung (z. B. ein T-Stück) angeordnet sein, die den Motorkühlmittelkanal und den Getriebekühlmittelkanal mit dem Kühlmittelabfluss fluidleitend verbindet. Über eine einfach ausführbare Montage der Leistungselektronik an dem Getriebegehäuse und an dem Maschinengehäuse kann damit der gemeinsame Kühlmittelkreislauf zwischen der Leistungselektronik und Getriebe und der elektrischen Maschine. Auf eine jeweils separate Anbindung des Elektronikkühlmittelkanals, des Maschinenkühlmittelkanals und des Getriebekühlmittelkanals an die Kühlmittelführung bzw. das Kühlmittelreservoir des Fahrzeugs kann somit verzichtet werden. Dies verringert die Anzahl der Elemente und erleichtert den Zusammenbau des modularen Achsantriebs. Insbesondere bei Performance-Anwendungen in der hohen Leistungsklasse von 480 V bis 850 V, bei der die elektrische Maschine und die Leistungselektronik aber auch das Getriebe einer erhöhten thermischen Belastung unterliegen, stellt der modulare elektrische Achsantrieb mit dem gemeinsamen Kühlmittelkreislauf eine effektive und gemäß der Leistungsklasse individualisirbare/konfektionierbare Kühlung aller belasteten Komponenten bereit. Somit kann ein Überhitzen und eine vorzeitige Beschädigung sowohl der elektrischen Maschine und der Leistungselektronik als auch des Getriebes verhindert werden. Dennoch sind die Komponenten des modularen Achsantriebs schnell und einfach miteinander verbindbar sowie je nach Einsatzgebiet skalierbar.The machine coolant channel, the transmission coolant channel and the electronics coolant channel form a common coolant circuit which can be connected to a coolant guide or to a coolant reservoir of a vehicle via the coolant inlet and the coolant outlet. After the coolant supply, first the power electronics and then the electrical machine and the transmission can be cooled via the common coolant circuit. At least one connecting element can be arranged or formed on the electronics housing or the motor housing or the transmission in such a way that the Electronics coolant channel via which at least one connecting element is connected in a fluid-conducting manner to the machine coolant channel or the transmission coolant channel. Alternatively, a three-way fluid coupling (e.g. a T-piece) can be arranged on the electronics housing, which connects the electronics coolant duct with the engine coolant duct and the transmission coolant duct. In addition, a further three-way fluid coupling (e.g. a T-piece) can be arranged in front of the coolant outlet, which connects the engine coolant duct and the transmission coolant duct to the coolant outlet in a fluid-conducting manner. The common coolant circuit between the power electronics and the transmission and the electrical machine can thus be easily implemented by mounting the power electronics on the transmission housing and on the machine housing. A separate connection of the electronics coolant channel, the machine coolant channel and the transmission coolant channel to the coolant guide or the coolant reservoir of the vehicle can thus be dispensed with. This reduces the number of elements and makes it easier to assemble the modular final drive. In particular for performance applications in the high performance class of 480 V to 850 V, in which the electrical machine and the power electronics but also the transmission are subject to increased thermal stress, the modular electric axle drive with the common coolant circuit provides an effective and customizable according to the performance class / Ready-to-assemble cooling of all loaded components ready. Overheating and premature damage to both the electrical machine and the power electronics as well as the transmission can thus be prevented. Nevertheless, the components of the modular axle drive can be quickly and easily connected to one another and scaled depending on the area of application.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Maschinengehäuse an seiner Antriebsseite offen. Das Getriebegehäuse deckt die offene Antriebsseite, bevorzugt zumindest teilweise und besonders bevorzugt vollständig, ab.In an advantageous embodiment, the machine housing is open on its drive side. The gear housing covers the open drive side, preferably at least partially and particularly preferably completely.
Das Getriebegehäuse dient somit als Abdeckung für die offene Antriebsseite des Maschinengehäuses, wodurch auf eine separate Abdeckung für das Maschinengehäuse verzichtet werden kann. Dies reduziert das aufzuwendende Material, die Anzahl der Elemente, das Gesamtgewicht und die Zeit, die zum Zusammenbau des modularen Achsantriebs benötigt wird.The gear housing thus serves as a cover for the open drive side of the machine housing, which means that a separate cover for the machine housing can be dispensed with. This reduces the material used, the number of elements, the total weight and the time required to assemble the modular final drive.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Maschinengehäuse an seiner in axialer Richtung hinten liegenden Rückseite offen und umfasst einen Deckel. Der Deckel ist mit dem Maschinengehäuse an dessen offener Rückseite lösbar mechanisch verbunden. Der Deckel deckt die offene Rückseite, bevorzugt zumindest teilweise und besonders bevorzugt vollständig, ab. Dabei ist das Elektronikgehäuse mit dem Maschinengehäuse an dessen Deckel lösbar mechanisch verbunden.According to an advantageous embodiment, the machine housing is open on its rear side, which is at the rear in the axial direction, and comprises a cover. The cover is mechanically detachably connected to the machine housing on its open rear side. The lid covers the open rear side, preferably at least partially and particularly preferably completely. The electronics housing is mechanically detachably connected to the machine housing on its cover.
Es wird darauf hingewiesen, dass der Deckel des Maschinengehäuses der vorliegenden Erfindung sowohl die Integration der elektrischen Maschine und des zusammenwirkenden Getriebes erleichtert, als auch eine Abdichtung des Maschinengehäuses gegenüber der äußeren Umgebung verbessert. Durch den Deckel des Maschinengehäuses wird ein einfacher und schneller Zugang zu der elektrischen Maschine gewährleistet und zudem auch gleichzeitig die mechanische Verbindung zwischen Elektronikgehäuse und Maschinengehäuse bereitgestellt.It should be noted that the cover of the machine housing of the present invention both facilitates the integration of the electrical machine and the interacting gearbox and improves the sealing of the machine housing from the external environment. The cover of the machine housing ensures simple and quick access to the electrical machine and also provides the mechanical connection between the electronics housing and the machine housing at the same time.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform erstreckt sich der Maschinenkühlmittelkanal bis in den Deckel hinein. Insbesondere kann die fluidleitende Verbindung zwischen dem Elektronikkühlmittelkanal und dem Maschinenkühlmittelkanal bevorzugt im Bereich des Deckels erfolgen. Zudem kann bevorzugt eine Umlenkung des Kühlmittels zwischen mehreren Maschinenkühlmittelkanälen im Deckel vorgesehen sein.According to an advantageous embodiment, the machine coolant channel extends into the cover. In particular, the fluid-conducting connection between the electronics coolant channel and the machine coolant channel can preferably take place in the area of the cover. In addition, a deflection of the coolant between several machine coolant channels in the cover can preferably be provided.
Durch den sich bis in den Deckel erstreckenden Kühlmittelkanal kann die elektrische Maschine besonders flächendeckend gekühlt werden. Insbesondere, wenn die Umlenkung des Kühlmittels zwischen mehreren Maschinenkühlmittelkanälen im Deckel erfolgt, kann das Maschinengehäuse besonders einfach gefertigt werden, da keine Umlenkungen (sondern nur im Wesentlichen gerade Maschinenkühlmittelkanäle) in dem Maschinengehäuse vorgesehen werden müssen.The electrical machine can be cooled over a particularly large area through the coolant channel extending into the cover. In particular, when the coolant is deflected between several machine coolant channels in the cover, the machine housing can be manufactured in a particularly simple manner, since no deflections (only essentially straight machine coolant channels) need to be provided in the machine housing.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind der Maschinenkühlmittelkanal und der Getriebekühlmittelkanal derart ausgestaltet, dass Kühlmittel mehrfach zwischen dem Maschinengehäuse und dem Getriebegehäuse hin und her fließen kann, bevor es zu dem Kühlmittelabfluss gelangt. Dabei umfassen das Getriebegehäuse und das Maschinengehäuse jeweils mehrere Kühlmittelkanäle, die wechselweise miteinander fluidleitend verbunden sind. Insbesondere kann das Kühlmittel in dem Getriebegehäuse und bevorzugt, sofern vorhanden, in dem Deckel umgelenkt werden, sodass Kühlmittel von einem Maschinenkühlmittelkanal in einen fluidleitend angeschlossenen Getriebekühlmittelkanal strömen, in diesem umgelenkt und anschließend in einen weiteren mit dem Getriebekühlmittelkanal verbundenen Maschinenkühlmittelkanal strömen kann, um daraufhin in dem Maschinengehäuse oder in dem Deckel, bis in den sich der Maschinenkühlmittelkanal erstreckt, umgelenkt zu werden und dann über den Maschinenkühlmittelkanal in einen weiteren fluidleitend angeschlossenen Getriebekühlmittelkanal strömen zu können. Dies kann mehrfach wiederholt werden, bis das Kühlmittel an dem Kühlmittelabfluss ausströmen kann.According to an advantageous embodiment, the machine coolant channel and the transmission coolant channel are designed in such a way that coolant can flow back and forth several times between the machine housing and the transmission housing before it reaches the coolant drain. The gear housing and the machine housing each include a plurality of coolant channels that are alternately connected to one another in a fluid-conducting manner. In particular, the coolant can be deflected in the transmission housing and preferably, if present, in the cover, so that coolant can flow from a machine coolant channel into a transmission coolant channel connected in a fluid-conducting manner, deflected in this and then into another machine coolant channel connected to the transmission coolant channel, in order to then flow into the machine housing or in the cover, up to which the machine coolant channel extends, to be deflected and then via the machine coolant channel into another transmission coolant channel connected in a fluid-conducting manner to be able to flow. This can be repeated several times until the coolant can flow out at the coolant outflow.
Durch die mehrfache Umlenkung und das Hin-und-her-Fließen des Kühlmittels zwischen der elektrischen Maschine und dem Getriebe werden beide Elemente besonders effektiv gekühlt. Dies ermöglicht insbesondere Performance-Anwendungen in der hohen Leistungsklasse von 480 V bis 850 V.Due to the multiple diversions and the back and forth flow of the coolant between the electrical machine and the transmission, both elements are cooled particularly effectively. This particularly enables performance applications in the high performance class from 480 V to 850 V.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Getriebegehäuse einen ersten Lagerschild für die elektrische Maschine. In dem ersten Lagerschild kann eine Maschinenwelle der elektrischen Maschine drehbar gelagert werden.According to an advantageous embodiment, the gear housing comprises a first end shield for the electrical machine. A machine shaft of the electrical machine can be rotatably mounted in the first end shield.
Die Integration des ersten Lagerschilds in das Getriebegehäuse reduziert die Anzahl der Elemente und vereinfacht den Zusammenbau des modularen Achsantriebs.The integration of the first end shield in the gear housing reduces the number of elements and simplifies the assembly of the modular final drive.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Deckel einen zweiten Lagerschild für die elektrische Maschine. In dem zweiten Lagerschild kann die Maschinenwelle der elektrischen Maschine drehbar gelagert werden.According to an advantageous embodiment, the cover comprises a second end plate for the electrical machine. The machine shaft of the electrical machine can be rotatably mounted in the second end shield.
Die Integration des zweiten Lagerschilds in den Deckel reduziert die Anzahl der Elemente und vereinfacht den Zusammenbau des modularen Achsantriebs.The integration of the second end shield in the cover reduces the number of elements and simplifies the assembly of the modular final drive.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst der modulare Achsantrieb ferner eine Zwischenwelle, die in dem Getriebegehäuse und dem Deckel gelagert ist. Die Zwischenwelle ist an einem Getriebeausgang des Getriebes angebunden. Bevorzugt ist die Zwischenwelle in dem ersten Lagerschild und zusätzlich oder alternativ in dem zweiten Lagerschild drehbar gelagert. Durch Verwendung der Zwischenwelle lassen sich in dem mit der hier beschriebenen Ausführungsform des modularen Achsantriebs ausgestatteten Fahrzeug zwei gleich lange Antriebswellen realisieren. Auf diese Weise können u.a. verbesserte fahrdynamische Eigenschaften des Kraftfahrzeugs erzielt werden und zudem oder alternativ Skaleneffekte bei der Beschaffung der Seitenwellen genutzt werden.According to an advantageous embodiment, the modular axle drive further comprises an intermediate shaft which is mounted in the gear housing and the cover. The intermediate shaft is connected to a transmission output of the transmission. The intermediate shaft is preferably rotatably mounted in the first bearing plate and additionally or alternatively in the second bearing plate. By using the intermediate shaft, two drive shafts of equal length can be implemented in the vehicle equipped with the embodiment of the modular axle drive described here. In this way, among other things, improved driving dynamics properties of the motor vehicle can be achieved and, additionally or alternatively, economies of scale can be used in the procurement of the side waves.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst der modulare Achsantrieb ferner Einbauadapter. Die Einbauadapter sind ausgebildet, den modularen Achsantrieb mit einem Rahmen eines Fahrzeugs mechanisch zu verbinden. Das Getriebegehäuse und der Deckel umfassen dazu Anschraubpunkte für die Einbauadapter, an welchen die Einbauadapter über Verbindungsmittel entsprechend lösbar mechanisch mit dem Getriebegehäuse und dem Deckel verbunden sind. Die Anschraubpunkte weisen eine vordefinierte Lage und Anordnung auf, die für alle Ausgestaltungen des modularen Achsantriebs bzw., für alle Maschinengehäuse bzw. alle Deckel und alle Getriebegehäuse gleich sind. Ausschließlich die Einbauadapter sind an den jeweiligen Rahmen des Fahrzeugs angepasst. Somit müssen für verschiedene Fahrzeuge und verschiedene Rahmen nur die Einbauadapter individuell ausgebildet werden, während die übrigen Elemente des modularen Achsantriebs, insbesondere das Maschinengehäuse bzw. der Deckel und das Getriebegehäuse nicht angepasst werden müssen. Dies hilft die Produktionskosten erheblich zu senken und dennoch eine universelle Montierbarkeit des modularen Achsantriebs zu gewährleisten.According to an advantageous embodiment, the modular axle drive further comprises installation adapters. The installation adapters are designed to mechanically connect the modular final drive to a frame of a vehicle. To this end, the gear housing and the cover comprise screw-on points for the installation adapters, at which the installation adapters are mechanically connected to the transmission housing and the cover in a correspondingly releasable manner via connecting means. The screw-on points have a predefined position and arrangement which are the same for all configurations of the modular axle drive or for all machine housings or all covers and all gear housings. Only the installation adapters are adapted to the respective frame of the vehicle. Thus, only the installation adapters have to be designed individually for different vehicles and different frames, while the remaining elements of the modular axle drive, in particular the machine housing or the cover and the gear housing, do not have to be adapted. This helps to reduce production costs considerably and still ensure that the modular axle drive can be installed universally.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst der modulare Achsantrieb ferner einen Wärmetauscher. Der Wärmetauscher ist mit dem Maschinengehäuse oder dem Getriebegehäuse mechanisch lösbar verbunden. Ein Wasserkreislauf des Wärmetauschers ist mit dem Kühlmittelabfluss fluidleitend verbunden. Zudem ist ein Ölkreislauf des Wärmetauschers an dem Getriebe (z. B. Ölbad) angebunden. Dabei kann der Wasserkreislauf des Wärmetauschers an der Kühlmittelführung bzw. dem Kühlmittelreservoir des Fahrzeugs anbindbar sein.According to an advantageous embodiment, the modular axle drive further comprises a heat exchanger. The heat exchanger is mechanically releasably connected to the machine housing or the gear housing. A water circuit of the heat exchanger is fluidly connected to the coolant drain. In addition, an oil circuit of the heat exchanger is connected to the gear unit (e.g. oil bath). The water circuit of the heat exchanger can be connected to the coolant guide or the coolant reservoir of the vehicle.
Eine Kühlleistung des Wärmetauschers kann somit abweichend von einer Kühlleistung des gemeinsamen Kühlmittelsystems individuell bezüglich einer gewünschten Kühlung des Getriebes angepasst werden.A cooling output of the heat exchanger can thus be adapted individually with respect to a desired cooling of the transmission, in a way that differs from a cooling output of the common coolant system.
Der elektrische Achsantrieb kann auch eine in oder an dem Maschinengehäuse oder dem Getriebegehäuse angeordnete Parksperre aufweisen. In diesem Fall ist die Parksperre mittels eines vergleichsweise geringen Arbeitsaufwands lediglich durch Montage des elektrischen Achsantriebs an dem damit auszubildenden Kraftfahrzeug montierbar.The electric axle drive can also have a parking lock arranged in or on the machine housing or the transmission housing. In this case, the parking lock can be mounted on the motor vehicle to be trained with it by means of a comparatively low expenditure of work only by mounting the electric axle drive.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst ein Fahrzeug wenigstens einen modularen Achsantrieb gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, ein Kühlmittelreservoir, wenigstens eine Antriebsachse und wenigstens ein angetriebenes Rad. Das Kühlmittelreservoir ist mit dem Kühlmittelzulauf und entweder dem Kühlmittelablauf oder dem Wasserkreislauf des Wärmetauschers des wenigstens einen modularen Achsantriebs fluidleitend verbunden. Die wenigstens eine Antriebsachse ist mit einem Getriebeausgang des Getriebes des wenigstens einen modularen Achsantriebs drehfest verbunden. Das wenigstens eine angetriebene Rad ist drehfest mit der wenigstens einen Antriebsachse verbunden.According to a second aspect of the invention, a vehicle comprises at least one modular final drive according to the first aspect of the invention, a coolant reservoir, at least one drive axle and at least one driven wheel. The coolant reservoir is connected to the coolant inlet and either the coolant outlet or the water circuit of the heat exchanger of the at least one modular axle drive connected in a fluid-conducting manner. The at least one drive axle is non-rotatably connected to a gear output of the gearbox of the at least one modular axle drive. The at least one driven wheel is non-rotatably connected to the at least one drive axle.
Die vorausgehend beschriebenen Vorteile sind auch gewährleistet bei einem Fahrzeug bzw. Kraftfahrzeug mit der zuvor beschriebenen modularen Achse.The advantages described above are also guaranteed for a vehicle or Motor vehicle with the modular axle described above.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung umfasst ein Herstellungsverfahren für einen modularen Achsantrieb gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung die Schritte:
- - Mechanisches Verbinden eines Maschinengehäuses einer elektrischen Maschine an dessen in axialer Richtung vorne liegender Antriebsseite mit einem Getriebegehäuse eines Getriebes. Dabei werden wenigstens ein Maschinenkühlmittelkanal des Maschinengehäuses und wenigstens ein Getriebekühlmittelkanal des Getriebegehäuses fluidleitend miteinander verbunden.
- - Mechanisches Verbinden eines Elektronikgehäuses einer Leistungselektronik mit dem Maschinengehäuse und dem Getriebegehäuse, wobei wenigstens ein Elektronikkühlmittelkanal und der Maschinenkühlmittelkanal und zusätzlich oder alternativ der Getriebekühlmittelkanal fluidleitend miteinander verbunden werden.
- - Mechanical connection of a machine housing of an electrical machine on its drive side, which is at the front in the axial direction, with a transmission housing of a transmission. At least one machine coolant channel of the machine housing and at least one transmission coolant channel of the transmission housing are connected to one another in a fluid-conducting manner.
- - Mechanical connection of an electronics housing of a power electronics with the machine housing and the transmission housing, at least one electronics coolant channel and the machine coolant channel and additionally or alternatively the transmission coolant channel being connected to one another in a fluid-conducting manner.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Herstellungsverfahrens umfasst dieses ferner den Schritt:
- - Mechanisches Verbinden eines Deckels des Maschinengehäuses mit dem Maschinengehäuse an dessen in axialer Richtung hinten liegender Rückseite. Dabei wird das Elektronikgehäuse mit dem Deckel und dem Getriebegehäuse mechanisch verbunden.
- - Mechanical connection of a cover of the machine housing to the machine housing on its rear side, which is located at the rear in the axial direction. The electronics housing is mechanically connected to the cover and the gear housing.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Herstellungsverfahrens umfasst dieses ferner den Schritt:
- - Mechanisches Verbinden von Einbauadaptern mit dem Deckel und dem Getriebegehäuse an Anaschraubpunkten des Deckels und des Getriebegehäuses.
- - Mechanical connection of mounting adapters with the cover and the gear housing at screw-on points of the cover and the gear housing.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung umfasst ein Montageverfahren eines modularen Achsantriebs gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung in einem Fahrzeug
gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung die Schritte:
- - Drehfestes Verbinden der Antriebswelle des Fahrzeugs mit dem Getriebeausgang des Getriebes des modularen Achsantriebs.
- - Mechanisches Verbinden der Einbauadapter des modularen Achsantriebs mit dem Rahmen des Fahrzeugs.
according to the second aspect of the invention, the steps:
- - Non-rotatable connection of the drive shaft of the vehicle with the gearbox output of the gearbox of the modular final drive.
- - Mechanical connection of the installation adapters of the modular final drive to the frame of the vehicle.
Auch das Herstellungsverfahren für den modularen Achsantrieb und das Montageverfahren des elektrischen Achsantriebs in dem Fahrzeug schaffen die oben beschriebenen Vorteile. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass beide Verfahren gemäß den oben erläuterten Ausführungsformen des modularen Achsantriebs weitergebildet werden können.The manufacturing process for the modular final drive and the assembly process for the electric final drive in the vehicle also create the advantages described above. It is expressly pointed out that both methods can be developed in accordance with the embodiments of the modular axle drive explained above.
FigurenlisteFigure list
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
-
1A bis1D schematische Explosions- und Zusammenbaudarstellungen eines ersten Ausführungsbeispiels des modularen Achsantriebs; -
2A bis2D schematische Darstellungen verschiedener Beispiele gemeinsamer Kühlmittelkreisläufe des modularen Achsantriebs; -
3A bis3B schematische Darstellungen eines zweiten Ausführungsbeispiels des modularen Achsantriebs; -
4A bis4B schematische Darstellungen zweier verschiedener Bauformen des modularen Achsantriebs; -
5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Fahrzeugs mit dem modularen Achsantrieb; -
6 ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Ausführungsbeispiels des Herstellungsverfahrens für einen modularen Achsantrieb; und -
7 ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Ausführungsbeispiels des Montageverfahrens eines modularen Achsantriebs in einem Fahrzeug.
-
1A to1D schematic exploded and assembly representations of a first exemplary embodiment of the modular axle drive; -
2A to2D schematic representations of various examples of common coolant circuits of the modular axle drive; -
3A to3B schematic representations of a second exemplary embodiment of the modular axle drive; -
4A to4B schematic representations of two different designs of the modular axle drive; -
5 a schematic representation of an embodiment of the vehicle with the modular final drive; -
6th a flow chart to explain an embodiment of the manufacturing method for a modular axle drive; and -
7th a flowchart for explaining an embodiment of the assembly method of a modular axle drive in a vehicle.
Ausführungsbeispiele der ErfindungEmbodiments of the invention
Im Rahmen der Erfindung wird unter dem Ausdruck mechanisch verbunden verstanden, dass die derart verbundenen Elemente durch Formschluss und/oder Kraftschluss und/oder Stoffschluss miteinander verbunden sind, wobei keine translatorische oder rotatorische Bewegung der Elemente gegeneinander möglich ist. Ferner wird unter dem Ausdruck drehfest oder rotationsfest verbunden verstanden, dass die derart verbundenen Elemente sich zumindest nicht rotatorisch gegeneinander (sondern nur miteinander) bewegen können (z. B. Welle-Nabe-Verbindung). Zudem wird unter dem Ausdruck fluidleitend verbunden verstanden, dass zwischen zwei derartig verbundenen Elementen ein Fluid (z. B. ein Kühlmittel wie Kühlwasser) ohne nennenswerten Verluste durch Undichtigkeit strömen kann.In the context of the invention, the expression mechanically connected is understood to mean that the elements connected in this way are connected to one another by a form fit and / or force fit and / or material connection, with no translational or rotational movement of the elements against one another being possible. Furthermore, the expression non-rotatably or non-rotatably connected is understood to mean that the elements connected in this way can at least not move rotationally against one another (but only with one another) (e.g. shaft-hub connection). In addition, the expression connected in a fluid-conducting manner is understood to mean that a fluid (for example a coolant such as cooling water) can flow between two elements connected in this way without significant losses due to leaks.
Der in den
Der modulare Achsantrieb
Die elektrische Maschine
Die Leistungselektronik
Das Maschinengehäuse
Die elektrische Maschine
Der Deckel
Deckel
Die Leistungselektronik
Die Maschinenkühlmittelkanäle
Der eine oder die mehreren Elektronikkühlmittelkanäle
Bevorzugter Weise ist der ausgebildete gemeinsame Kühlmittelkreislauf derart ausgeführt, dass ein durch den gemeinsamen Kühlmittelkreislauf fließendes Kühlmittel wie beispielsweise Kühlwasser einen die Leistungselektronik
Der modulare Achsantrieb
Optional kann der elektrische Achsantrieb auch eine Zwischenwelle (nicht dargestellt) aufweisen, welche an dem Getriebeausgang des Getriebes
Zudem kann optional eine Parksperre (nicht dargestellt) in dem modularen Achsantrieb
Kühlmittel, das aus einem Kühlmittelreservoir eines Fahrzeugs bereitgestellt werden kann, kann wie in
Wie in den
Nach der Leistungselektronik
Nachdem das Kühlmittel den gemeinsamen Kühlmittelkreislauf und den Wärmetauscher
Zur verlässlichen Befestigung des modularen Achsantriebs
In
In
Auch Kombinationen der Eigenschaften und Merkmale aller vorausgehend beschriebenen Ausführungsbeispiele und Bauformen des modularen Achsantriebs
Das Maschinengehäuse
Es wird nochmals darauf hingewiesen, dass bei allen oben beschriebenen modularen Achsantrieben
Der modulare Achsantrieb
Das hier beschriebene Herstellungsverfahren umfasst einen Verfahrensschritt S1, in welchem das Maschinengehäuse
In einem Verfahrensschritt S2 des Herstellungsverfahrens wird der Deckel
In einem Verfahrensschritt S3 des Herstellungsverfahrens wird das Elektronikgehäuse
Schließlich werden in einem Verfahrensschritt S4 des Herstellungsverfahrens die Einbauadapter
Damit bewirkt auch das hier beschriebene Herstellungsverfahren die oben erläuterten Vorteile.The manufacturing method described here thus also brings about the advantages explained above.
Ein gemäß dem vorausgehend erläuterten Herstellungsverfahren hergestellter modularer Achsantrieb
In einem Montageschritt S5 des Montageverfahrens wird die Antriebswelle
Schließlich werden in einem Montageschritt S6 des Montageverfahrens die Einbauadapter
Damit bewirkt auch das hier beschriebene Montageverfahren die oben erläuterten Vorteile.The assembly method described here thus also brings about the advantages explained above.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Modularer AchsantriebModular axle drive
- 1010
- elektrische Maschine / Elektromotorelectric machine / electric motor
- 1111
- MaschinengehäuseMachine housing
- 1212th
- MaschinenkühlmittelkanalMachine coolant duct
- 1313th
- (offene) Antriebsseite(open) drive side
- 1414th
- (offene) Rückseite(open) back
- 1515th
- Deckelcover
- 1616
- MaschinenwelleMachine shaft
- 1717th
- erste elektrische Schnittstellefirst electrical interface
- 2020th
- Getriebetransmission
- 2121
- GetriebegehäuseGear housing
- 2222nd
- GetriebekühlmittelkanalTransmission coolant duct
- 3030th
- LeistungselektronikPower electronics
- 3131
- ElektronikgehäuseElectronics housing
- 3232
- ElektronikkühlmittelkanalElectronics coolant duct
- 3333
- zweite elektrische Schnittstellesecond electrical interface
- 3434
- VerbindungselementConnecting element
- 4040
- WärmetauscherHeat exchanger
- 5050
- EinbauadapterMounting adapter
- 5151
- deckelseitige Anschraubpunktescrew points on the cover side
- 5252
- getriebeseitige Anschraubpunktescrewing points on the gearbox side
- 6060
- KühlmittelreservoirCoolant reservoir
- 7070
- AntriebsachseDrive axle
- 8080
- angetriebenes Raddriven wheel
- 100100
- Fahrzeugvehicle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- DE 102013222090 A1 [0003]DE 102013222090 A1 [0003]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |