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Die Erfindung betrifft eine elektrische Achsantriebseinheit (alternativ auch als E-Achse bezeichnet) für ein rein elektrisch oder hybridisch angetriebenes Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse, einer in dem Gehäuse aufgenommenen elektrischen Maschine, einem der elektrischen Maschine nachgeschalteten Getriebe und einer zwischen einer Rotorwelle der elektrischen Maschine und einem Eingang des Getriebes wirkend eingesetzten Kupplung, wobei ein Bestandteil des Gehäuses einen Kanal einer Hydraulikmittelversorgung direkt mit ausbildet, welcher Kanal entlang seines Verlaufs innerhalb des Gehäusebestandteils zumindest eine Richtungsänderung erfährt / umsetzt.
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Es ist aus dem Stand der Technik prinzipiell bekannt, verschiedene Gehäusebestandteile mit aus mehreren Bohrungen zusammengesetzten Kanälen auszustatten. Diese haben jedoch den Nachteil, dass der Herstellaufwand relativ aufwändig ist. Auch ist dadurch die umsetzbare Kanalform sowie der umsetzbare Kanalverlauf deutlich eingeschränkt.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere eine Achsantriebseinheit zur Verfügung zu stellen, die mit einer möglichst einfach herstellbaren Hydraulikversorgung versehen ist, ohne dabei den Herstellaufwand nachteilig zu beeinflussen.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Kanal in einem Urformvorgang des Gehäusebestandteils unmittelbar (d.h. urformtechnisch, vorzugsweise gußtechnisch) ausgebildet ist.
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Durch eine derartige Ausformung kann der Kanal in einem Vorgang durch die beliebige Ausformung eines Negativs hergestellt werden. Dadurch ist der Kanal auch möglichst platzsparend anzuordnen.
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Weitergehende vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Demnach ist es auch vorteilhaft, wenn der Gehäusebestandteil an einer stirnseitigen Öffnung des Kanals unmittelbar eine (vorzugsweise ringförmige / um einen Umfang des Gehäusebestandteils vollständig umlaufende) Dichtfläche ausbildet. Dadurch wird der Montageaufwand deutlich reduziert.
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In diesem Zusammenhang hat es sich des Weiteren als zweckmäßig herausgestellt, wenn die Dichtfläche unmittelbar ein axiales Stirnende des Gehäusebestandteils ausbildet. Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn die Dichtfläche an einer Gegenfläche eines weiteren Gehäuseelementes anliegt, sodass die weitere Hydraulikmittelversorgung ebenfalls möglich platzsparend in dem Gehäuse integriert ist. Dadurch wird die benötigte Bauteilanzahl weiter reduziert.
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Vorteilhaft ist es auch, wenn der Kanal einen die Richtungsänderung umsetzenden Verbindungsabschnitt aufweist, welcher Verbindungsabschnitt einen ersten Längsabschnitt (des Kanals) mit einem, radial und/oder axial zu dem ersten Längsabschnitt versetzten, zweiten Längsabschnitt (des Kanals) verbindet. Bevorzugt ist der Verbindungskanal bogenförmig realisiert. Dadurch kann der Kanal mit einem möglichst geringen Materialaufwand ausgeformt werden.
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Der Kanal ist vorzugsweise spritzgusstechnisch, weiter bevorzugt aus einem Aluminiumdruckguss, hergestellt.
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Zweckmäßig ist es auch, wenn mehrere getrennt voneinander verlaufende Kanäle in dem Gehäusebestandteil ausgebildet sind. Dadurch wird die Funktionalität erweitert.
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Wenn sich die Kanäle in ihren Strömungsquerschnitten und/oder ihrer Erstreckung unterscheiden, sind diese zum Umsetzen unterschiedlicher Drücke, etwa als Druckmittelversorgung oder als Kühl- und/oder Schmiermittelversorgung, individuell anpassbar.
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Als zweckmäßig hat es sich auch herausgestellt, wenn der zumindest eine Kanal zu seinem radial innenliegenden Ende unmittelbar mit einer Drehdurchführung eines Wellenabschnittes verbunden / gekoppelt ist. Dadurch wird der realisierte Hydraulikkreislauf möglichst kompakt gehalten.
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Ist der den zumindest einen Kanal ausbildende Gehäusebestandteil als ein radial verlaufendes Deckelsegment oder Zwischenwandsegment ausgebildet, kann dieses weitere vorteilhafte Funktionen, bspw. eine Lagerung eines Bestandteils der elektrischen Maschine oder weiterer Komponenten des Getriebes und/oder der Kupplung, wahrnehmen.
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Ist der zumindest eine Kanal durch einen verlorenen Kern oder ein eingelegtes, vorgeformtes Rohr gebildet, wird die Herstellung des Kanals möglichst effizient umgesetzt.
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Ist der zumindest eine Kanal Teil einer Kupplungsbetätigungseinrichtung, vorzugsweise einer Betätigungseinrichtung der zwischen der elektrischen Maschine und dem Getriebe eingesetzten Kupplung, wird die Funktionalität der Hydraulikmittelversorgung weiter optimiert.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
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Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen, abschnittsweise dargestellten elektrischen Achsantriebseinheit nach einem ersten Ausführungsbeispiel, die im Bereich zweier im Wesentlichen gleich ausgebildeter Gehäusebestandteile zweier Teileinheiten dargestellt ist, wobei jeder Gehäusebestandteil mit urgeformten Kanälen versehen ist,
- 2 eine perspektivische Ansicht eines in 1 eingesetzten Gehäusebestandteils im Bereich einer radial außenliegenden Öffnung der Kanäle,
- 3 eine Schnittansicht des Gehäusebestandteils nach 2 entlang eines in dem Gehäusebestandteil vorgesehenen ersten Kanals,
- 4 eine Schnittansicht des Gehäusebestandteils nach 2 entlang eines in dem Gehäusebestandteil ebenfalls vorhandenen zweiten Kanals,
- 5 eine perspektivische Darstellung eines spritzgusstechnisch hergestellten Rohlings, der zur Ausbildung des Gehäusebestandteils nach 2 dient,
- 6 eine Außenansicht einer erfindungsgemäßen nach einem zweiten Ausführungsbeispiel umgesetzten Achsantriebseinheit zum Veranschaulichen eines weiteren Anschlusses der einzelnen Kanäle des Gehäusebestandteils,
- 7 eine geschnittene Darstellung eines in 6 eingesetzten Gehäusebestandteils entlang der in 8 mit „VII-VII“ gekennzeichneten Schnittlinie,
- 8 eine Vorderansicht des Gehäusebestandteils nach 7, sowie
- 9 eine geschnittene Darstellung des Gehäusebestandteils entlang der in 7 mit „IX-IX“ gekennzeichneten Schnittlinie.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen daher ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Mit 1 ist ein prinzipieller Aufbau einer erfindungsgemäßen elektrischen Achsantriebseinheit 1, wie sie nach einem ersten Ausführungsbeispiel umgesetzt ist, zu erkennen. Die Achsantriebseinheit 1 ist mit zwei Teileinheiten 21a, 21b versehen, die jeweils eine eigene elektrische Maschine 3a, 3b aufweisen. Da die beiden Teileinheiten 21a, 21b gleich aufgebaut sind und lediglich spiegelsymmetrisch angeordnet sind, wird der Kürze wegen nachfolgend repräsentativ für beide Teileinheiten 21a, 21b der Aufbau der ersten Teileinheit 21a beschrieben.
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Die elektrische Achsantriebseinheit 1 ist im bevorzugten Einsatzbereich in einem rein elektrischen Kraftfahrzeug, alternativ auch in einem hybriden Kraftfahrzeug, eingesetzt und bspw. an einer Hinterradachse des Kraftfahrzeuges angeordnet. Die Achsantriebseinheit 1 bildet eine Kombination aus elektrischen Maschinen 3a, 3b in Form von Antriebsmaschinen und mehreren Getrieben 4a, 4b, die in dieser Ausführung als zweigängige Getriebe realisiert sind. Es ist in 1 weiterhin gut zu erkennen, dass jede elektrische Maschine 3a, 3b als Scheibenläufermotor realisiert ist.
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Wie nun für die erste Teileinheit 21a zu erkennen ist, ist ein Stator 24 der ersten elektrischen Maschine 3a fest in einem Gehäuse 2 der Achsantriebseinheit 1 aufgenommen. Ein Rotor 25 der ersten elektrischen Maschine 3a ist relativ zu dem Stator 24 verdrehbar gelagert. Der Rotor 25 ist mit einer Rotorwelle 5 gekoppelt, die weiter mit einem Eingang 6 des ersten Getriebes 4a verbunden ist. Insbesondere ist zwischen dem Eingang 6 (in Form zweier Getriebeeingangswelle) und der Rotorwelle 5 eine erste Kupplung 7a angeordnet. Die erste Kupplung 7a ist als Doppelkupplung umgesetzt.
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Zur Kupplungsbetätigung weist die Achsantriebseinheit 1 eine Kupplungsbetätigungseinrichtung 20 auf, die mit einer Druckmittelversorgung 31 einer Hydraulikmittelversorgung 10 weiter verbunden ist. Die Druckmittelversorgung 31 wird zum Teil über eine Drehdurchführung 16 sowie einen Gehäusebestandteil 8 mit ausgebildet, wobei die Ausführung des Gehäusebestandteils 8 nachfolgend näher beschrieben ist. Neben der Druckmittelversorgung 31 bildet der Gehäusebestandteil 8 eine Kühl- und Schmiermittelversorgung 11 mit aus, die zum Kühlen sowie zum Schmieren der unterschiedlichen Bestandteile des ersten Getriebes 4a sowie der ersten Kupplung 7a dient.
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In Verbindung mit den 1 bis 4 ist eine Ausführung des erfindungsgemäßen Gehäusebestandteils 8, der als Deckel / Zwischenwand realisiert ist, näher zu erkennen. Der Gehäusebestandteil 8 weist eine radial verlaufende Wand 26 auf, die unmittelbar einen Kanal 9 - in dieser Ausführung mehrere Kanäle 9; 9a, 9b - ausbildet. In 4 ist ein (zweiter) Kanal 9b zu erkennen, der mehrere Abschnitte 12 bis 14 aufweist. Ein erster Längsabschnitt 13 des zweiten Kanals 9b verläuft im Wesentlichen axial und bildet eine (axiale) erste Öffnung 19a des zweiten Kanals 9b mit aus. Die erste Öffnung 19a ist unmittelbar an einer axialen Stirnfläche / Dichtfläche 18 des Gehäusebestandteils 8 umgesetzt. Die Dichtfläche 18, wie bspw. in Verbindung mit 1 gut zu erkennen, liegt an einem weiteren Gehäuseelement 27 an, um mit diesem die Hydraulikmittelversorgung 10 / den Hydraulikkreislauf zu bilden. Das Gehäuseelement 27 verfügt bspw. über einen Ölsumpf, von dem aus das entsprechende Hydraulikmittel im Betrieb zu dem Gehäusebestandteil 8 und dem Kanal 9a, 9b hin gefördert wird.
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Des Weiteren weist der zweite Kanal 9b einen radial verlaufenden zweiten Längsabschnitt 14 auf, der zu einer radialen Innenseite hin über eine (radiale) zweite Öffnung 19b zur Umgebung hin ausmündet. Die beiden Längsabschnitte 13, 14 gehen in dieser Ausführung unmittelbar ineinander über. Erfindungsgemäß ist dieser zweite Kanal 9b gesamtheitlich mit einem Urformvorgang des Gehäusebestandteils 8, vorzugsweise einem Spritzgießvorgang, unmittelbar ausgebildet. Dies erfolgt auf bevorzugte Weise mittels eines verlorenen Kerns oder mittels eines eingelegten, vorgeformten Rohres.
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Auf gleiche Weise wie dieser zweite Kanal 9b ist ein erster Kanal 9a umgesetzt, der dann in Verbindung mit den 1 und 3 direkt im Schnitt gezeigt ist. Die Kanäle 9a, 9b unterscheiden sich insbesondere in ihrer Erstreckung, sprich in ihrer Breite. Der erste Kanal 9a ist daher auf typische Weise Teil der Kühl- und Schmiermittelversorgung 11, während der zweite Kanal 9b ein Teil der Druckmittelversorgung 31 und somit der Kupplungsbetätigungseinrichtung 20 ist. Beide Kanäle 9a, 9b sind zu einer radialen Innenseite hin über die entsprechende Drehdurchführung 16 mit den Bereichen des ersten Getriebes 4a bzw. der ersten Kupplung 7a weiter verbunden. Somit sind beide Kanäle 9a, 9b zu ihrem radial innenliegenden Ende 15b unmittelbar mit der Drehdurchführung 16 eines Wellenabschnittes 17 verbunden. Mit ihrem radial außenliegenden Ende 15a sind beide Kanäle 9a, 9b mit dem jeweiligen Bestandteil der Hydraulikmittelversorgung 10 verbunden.
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Des Weiteren ist in 1 prinzipiell zu erkennen, dass jener Gehäusebestandteil 8 unmittelbar einen Lagerungsbereich 28 mit ausbildet, der gleichzeitig zum Lagern des Rotors 25 dient.
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Wie bereits erwähnt, geht die Ausbildung der zweiten Teileinheit 21b mit der zweiten elektrischen Maschine 3b, dem zweiten Getriebe 4b und der zweiten Kupplung 7b aus den Ausführungen zur ersten Teileinheit 21a hervor. In 5 ist ein fertig geformter / gegossener Rohling 23 gezeigt, der dann zur Ausbildung der entsprechenden Dichtfläche 18 noch nachbearbeitet wird, jedoch bereits die Kanäle 9a, 9b aufweist.
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Mit 1 ist zusätzlich eine Adapteraufnahme 22 zu einer radialen Außenseite hin umgesetzt. Die Adapteraufnahme 22 bildet eine axial sowie radial schräg verlaufende Aufnahme- / Auflagefläche, auf der ein Adapterstück / Adapter 29 befestigt ist. Über das Adapterstück ist der erste Kanal 9a im Betrieb weiter verbunden. Der zweite Kanal 9b ist mittels eines in ihn eingepressten Verschlusskörpers 30 gegenüber dem ersten Kanal 9a / der Umgebung hin abgetrennt (4).
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Mit 6 ist in Bezug auf ein zweites Ausführungsbeispiel zu erkennen, dass die unterschiedlichen Kanäle 9a, 9b auf übliche Weise weiter mit einem Ölsumpf / einer Pumpe gekoppelt sind.
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Als Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel sei zu nennen, dass die Dichtfläche 18 in dem zweiten Ausführungsbeispiel um den gesamten Umfang des Gehäusebestandteils 8 herum, d.h. ringförmig, verläuft. Mit den 7 bis 9 ist auch zu erkennen, dass die beiden Längsabschnitte 13, 14 axial sowie radial versetzt zueinander angeordnet und über einen bogenförmigen Verbindungsabschnitt 12 gekoppelt sind. Zudem tritt die zweite Öffnung 19b in axialer Richtung aus. Der weitere Aufbau der Achsantriebseinheit 1 des zweiten Ausführungsbeispiels entspricht dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Achsantriebseinheit
- 2
- Gehäuse
- 3a
- erste elektrische Maschine
- 3b
- zweite elektrische Maschine
- 4a
- erstes Getriebe
- 4b
- zweites Getriebe
- 5
- Rotorwelle
- 6
- Eingang
- 7a
- erste Kupplung
- 7b
- zweite Kupplung
- 8
- Gehäusebestandteil
- 9
- Kanal
- 9a
- erster Kanal
- 9b
- zweiter Kanal
- 10
- Hydraulikmittelversorgung
- 11
- Kühl- und Schmiermittelversorgung
- 12
- Verbindungsabschnitt
- 13
- erster Längsabschnitt
- 14
- zweiter Längsabschnitt
- 15a
- erstes Ende
- 15b
- zweites Ende
- 16
- Drehdurchführung
- 17
- Wellenabschnitt
- 18
- Dichtfläche
- 19a
- erste Öffnung
- 19b
- zweite Öffnung
- 20
- Kupplungsbetätigungseinrichtung
- 21a
- erste Teileinheit
- 21b
- zweite Teileinheit
- 22
- Adapteraufnahme
- 23
- Rohling
- 24
- Stator
- 25
- Rotor
- 26
- Wand
- 27
- Gehäuseelement
- 28
- Lagerungsbereich
- 29
- Adapter
- 30
- Verschlusskörper
- 31
- Druckmittelversorgung
