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Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine für ein hybrides oder rein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, bevorzugt zum Einsatz in einer elektrischen Achsantriebseinheit / E-Achse.
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Bezüglich des Standes der Technik wird auf die
DE 10 2007 033 457 A1 , die
US 2004 / 0 080 218 A1 und die
US 2012 / 0 112 570 A1 verwiesen.
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Ziel der Erfindung ist es, eine elektrische Maschine mit integriertem Kühlsystem / Kühlmittelleitsystem zur Verfügung zu stellen, dessen Anschluss mit einfachen Mitteln umsetzbar ist. Insbesondere sollen Kanäle des Kühlsystems mit möglichst wenigen Arbeitsschritten herstellbar und einfach montierbar sein. Auch soll eine verlässliche Abdichtung des Kanalsystems zur Umgebung hin zur Verfügung gestellt werden.
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Dies wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die beanspruchte elektrische Maschine ist vorzugsweise für ein hybridisch oder rein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug ausgebildet und weist ein einen Befestigungsflansch aufweisendes Gehäuse, einen in einem Innenraum des Gehäuses aufgenommenen Stator, einen relativ zu dem Stator verdrehbar gelagerten Rotor sowie ein zur Kühlung des Stators und/oder des Rotors ausgebildetes Kühlsystem auf, wobei ein in dem Gehäuse verlaufender Versorgungskanal des Kühlsystems über eine Anschlussleitung mit einem in einer radialen Richtung des Rotors versetzt zu dem Versorgungskanal angeordneten, den Befestigungsflansch axial durchdringenden Zuführkanal verbunden ist, und wobei die Anschlussleitung zwischen zwei relativ zueinander verschwenkbaren Kunststoffsegmenten eines stoffeinteilig ausgeformten Halteelementes eingespannt ist, welches Halteelement weiter an oder in dem Gehäuse befestigt / aufgenommen ist.
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Durch ein somit ausgebildetes, die Anschlussleitung und das Halteelement umfassendes Adapterstück wird eine möglichst einfach montierbare Koppelung zwischen dem gehäuseintegrierten Versorgungskanal und der Anschlussleitung im Befestigungsflansch erzielt. Das Adapterstück an sich ist möglichst einfach aufgebaut und besteht vorzugsweise aus nicht mehr als zwei Bestandteilen. Der durch die Anschlussleitung gebildete erste Bestandteil braucht lediglich zwischen die Kunststoffsegmente des den zweiten Bestandteil bildenden Halteelementes eingelegt werden und die Kunststoffsegmente daraufhin, unter Fixierung der Anschlussleitung, zusammengedrückt werden. Dadurch ergibt sich eine möglichst einfache Montage.
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Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Demnach ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Kunststoffsegmente über stoffeinteilig in das jeweilige Kunststoffsegment übergehende (eine Scharnierverbindung ausbildende) Laschen miteinander verbunden sind. Die Laschen bilden auf übliche Weise eine Schwenkachse aus, um die die Kunststoffsegmente relativ zueinander verschwenkbar sind. Dadurch ist Halteelement für die Montage zudem möglichst geschickt ausgebildet
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Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn (zumindest) ein Kunststoffsegment oder beide Kunststoffsegmente jeweils einen negativ zu einer Außenkontur der Anschlussleitung ausgeformte Aufnahmerinne aufweist / aufweisen. Dadurch ist die Anschlussleitung fest in dem Halteelement aufgenommen. Die Montage wird folglich weiter vereinfacht.
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Sind die beiden Kunststoffsegmente mittels einer Zentrierverbindung in ihrer die Anschlussleitung einspannenden Stellung relativ zueinander festgelegt, werden die Kunststoffsegmente durch ein einfaches Zusammenpressen in eine gewünschte Relativposition zueinander gebracht.
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In diesem Zusammenhang hat es sich zudem als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Zentrierverbindung einen an einem ersten Kunststoffsegment ausgebildeten Zapfen aufweist, welcher Zapfen in einer Ausnehmung eines zweiten Kunststoffsegmentes eingeschoben ist. Weiter bevorzugt sind gar mehrere Zapfen (an dem ersten Kunststoffsegment und/oder dem zweiten Kunststoffsegment) vorhanden, die jeweils in einer Ausnehmung des anderen Kunststoffsegmentes eingeschoben sind. Dadurch wird die Montage weiter vereinfacht.
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Zudem ist es von Vorteil, wenn die Anschlussleitung mit einem, aus dem Halteelement herausstehenden, ersten Endbereich (direkt) fluidisch an den Versorgungskanal angeschlossen ist und mit einem, aus dem Halteelement herausstehenden (den ersten Endbereich gegenüberliegenden), zweiten Endbereich (direkt) fluidisch an den Zuführkanal angeschlossen ist, wobei die Anschlussleitung in einem in dem Halteelement aufgenommenen Erstreckungsbereich zwischen den Endbereichen zumindest abschnittsweise bogenförmig verläuft. Dadurch wird jener Erstreckungsbereich, der im Halteelement unmittelbar aufgenommen ist, zur axialen formschlüssigen Sicherung im Halteelement unmittelbar verwendet. Der Aufbau des Adapterstückes wird dadurch weiter vereinfacht.
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Die Funktionalität des Halteelementes wird erweitert, wenn an einem dem jeweiligen Endbereich der Anschlussleitung zugewandten Ende des Halteelementes unmittelbar eine Dichtungskontur mit angeformt ist. Im zusammengeklappten Zustand bilden die beiden Dichtungskonturen zusammen bevorzugt einen Dichtungsring aus. Dadurch wird zusätzlich eine Abdichtung auf einfache Weise bereitgestellt.
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Als zweckmäßig hat es sich auch herausgestellt, wenn die Anschlussleitung einen S-förmigen Erstreckungsbereich aufweist. Dadurch ist die Anschlussleitung einfach herstellbar. Die Anschlussleitung ist besonders bevorzugt als ein (an zwei Stellen) gebogenes Rohr realisiert. Die Anschlussleitung ist weiter bevorzugt aus einem Kunststoff oder einem Metall ausgeformt.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Halteelement aus einem Kunststoff, vorzugsweise einem Gummi, hergestellt ist / besteht. Das Halteelement ist weiter bevorzugt in einem einzigen Urformvorgang ausgeformt. Dadurch wird die Herstellung des Halteelementes weiter vereinfacht.
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Zweckmäßig ist es besonders, wenn das Halteelement in einem Fenster des Gehäuses (vorzugsweise unter einer Abdichtung des Innenraums gegenüber einer Umgebung des Gehäuses) eingepresst ist. Dadurch wird eine Abdichtung des Innenraums zur Umgebung ebenfalls unmittelbar durch das Halteelement realisiert. Der Aufbau wird dadurch weiter vereinfacht.
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Mit anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß ein Adapter / Adapterstück mit einer Halterung (Halteelement) für einen Kühlölanschluss ausgebildet. Dabei werden zwei Kunststoffteile (Kunststoffsegmente) gegossen und über Laschen miteinander verbunden. Diese nehmen eine Metall- oder Kunststoffleitung auf, die zum Verbinden eines Kühlkreislaufes / Kühlsystems der elektrischen Maschine mit einem weiteren Kühlkreislauf benachbarter Bestandteile verwendet wird.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei ein Adapterstück, das einen Versorgungskanal mit einem Zuführkanal eines Befestigungsflansches verbindet im Schnitt zu erkennen ist,
- 2 eine perspektivische Darstellung der elektrischen Maschine nach 1 in einer Vollansicht,
- 3 eine perspektivische Detaildarstellung der längsgeschnittenen elektrischen Maschine nach 1 im Bereich des Adapterstückes,
- 4 eine perspektivische Darstellung des in dem Gehäuse der elektrischen Maschine aufgenommenen Adapterstückes von einer Vorderseite bei abgenommenem Befestigungsflansch,
- 5 eine perspektivische Darstellung des Adapterstückes alleine betrachtet,
- 6 eine Vorderansicht des Adapterstückes,
- 7 eine Seitenansicht des Adapterstückes,
- 8 eine perspektivische Darstellung einer in dem Adapterstück eingesetzten Anschlussleitung,
- 9 eine perspektivische Darstellung eines aufgeklappten Halteelementes des Adapterstückes mit Anschlussleitung, wobei ein Kontaktbereich zwischen zwei Kunststoffsegmenten des Halteelementes gut zu erkennen ist,
- 10 eine alleinige perspektivische Darstellung des aufgeklappten Halteelementes, und
- 11 eine perspektivische Darstellung des aufgeklappten Halteelementes nach 10 von einer mehrere Laschen aufweisenden Seite.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Mit den 1 und 2 ist ein Gesamtaufbau einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 1 gut zu erkennen. Die elektrische Maschine 1 dient in ihrem bevorzugten Einsatzbereich zum Antrieb eines hybriden oder rein elektrischen Kraftfahrzeuges. Die elektrische Maschine 1 ist weiter bevorzugt in einer so genannten E-Achse eingesetzt und demnach weiter bevorzugt einem Getriebe mit einer festen Getriebestufe oder mit mehreren schaltbaren Getriebestufen vorgeschaltet.
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Die elektrische Maschine 1 weist ein Gehäuse 3 auf, in dessen Innenraum 4 ein Stator 5 aufgenommen ist. Radial innerhalb des Stators 5 ist ein Rotor 6 in dem Gehäuse 3 in Bezug auf eine Drehachse 26 verdrehbar gelagert. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die nachfolgend verwendeten Richtungsangaben axial / axiale Richtung, radial / radiale Richtung und Umfangsrichtung in Bezug auf die Drehachse 26 des Rotors 6 zu sehen sind. Eine axiale Richtung ist somit eine Richtung entlang der Drehachse 26, eine radiale Richtung eine Richtung senkrecht zu dieser Drehachse 26 und eine Umfangsrichtung eine Richtung entlang einer konzentrisch zu dieser Drehachse 26 verlaufenden Kreislinie.
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Des Weiteren weist die elektrische Maschine 1 ein Kühlsystem 7 im Sinne einer Kühlmittelversorgungseinrichtung auf, das einen Kühlmittelkreislauf innerhalb des Gehäuses 3 bildet. Das Kühlsystem 7 ist in 1 hinsichtlich eines im Gehäuse 3 verlaufenden Versorgungskanals 8 zu erkennen.
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Der Versorgungskanal 8 führt auf typische Weise zu den entsprechenden, zu kühlenden Bestandteilen der elektrischen Maschine 1, wie insbesondere dem Stator 5, weiter bevorzugt auch dem Rotor 6. Der Versorgungskanal 8 ist in 1 hinsichtlich eines axial verlaufenden Abschnittes zu erkennen. Dieser Versorgungskanal 8 ist an einen Zuführkanal 10 angeschlossen. Der Zuführkanal 10 ist im Betrieb mit einer Kühlmittelversorgung weiter verbunden. Somit dient der Zuführkanal 10 zum Anschluss an diese Kühlmittelversorgung und zum Zuführen von Kühlmittel in den Innenraum 4 des Gehäuses 3 hinein. Alternativ dient der Zuführkanal 10 zum Abführen des Kühlmittels aus den Innenraum 4 hinaus. Auch der Zuführkanal 10 verläuft in axialer Richtung. Der Zuführkanal 10 ist relativ zu dem Versorgungskanal 8 in radialer Richtung versetzt. Der Zuführkanal 10 ist radial innerhalb des Versorgungskanals 8 angeordnet. Der Zuführkanal 10 ist unmittelbar in einem Befestigungsflansch 2 des Gehäuses 3 eingebracht und durchdringt diesen axial.
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Zum Verbinden des Versorgungskanals 8 mit dem Zuführkanal 10 ist ein erfindungsgemäß ausgebildetes Adapterstück 25 vorgesehen. Die Ausbildung dieses Adapterstückes 25 ist mit den 3 bis 11 näher zu erkennen. Das Adapterstück 25 ist eine Baueinheit bestehend aus einer Anschlussleitung 9 / Verbindungsleitung, die unmittelbar an den Versorgungskanal 8 und den Zuführkanal 10 angeschlossen ist, sowie aus einem Halteelement 12.
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Die Anschlussleitung 9 ist seitens ihres, axial aus dem Halteelement 12 vorstehenden, ersten Endbereiches 19 direkt mit dem Zuführkanal 10 hydraulisch verbunden. Seitens ihres, axial aus dem Halteelement 12 vorstehenden, dem ersten Endbereich 19 gegenüberliegenden zweiten Endbereiches 20 ist die Anschlussleitung 9 mit dem Versorgungskanal 8 hydraulisch verbunden. Ein zwischen den Endbereichen 20 S-förmig verlaufender Erstreckungsbereich 21 der Anschlussleitung 9 ist unmittelbar in dem Halteelement 12 fest aufgenommen.
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Wie mit den 9 bis 11 zu erkennen, ist das erfindungsgemäß ausgebildete Halteelement 12 (stoff-) einteilig ausgeformt. Das Halteelement 12 besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff, weiter bevorzugt aus einem Gummimaterial.
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Das Halteelement 12 weist zwei zueinander verschwenkbare Kunststoffsegmente 11a, 11b auf. Die beiden Kunststoffsegmente 11a, 11b weisen jeweils eine komplementär zu der Außenkontur 14 der Anschlussleitung 9 ausgebildete Aufnahmerinnen 15 auf. Die Aufnahmerinnen 15 der beiden Kunststoffsegmente 11a, 11b sind im Wesentlichen symmetrisch zueinander umgesetzt. Die Aufnahmerinnen 15 nehmen die Anschlussleitung 9 im fertig montierten Zustand des Adapterstückes 25 formschlüssig auf.
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Wie in 9 gezeigt, wird zur Montage des Adapterstückes 25 die Anschlussleitung 9 zunächst in eine Aufnahmerinne 15 eines ersten Kunststoffsegmentes 11a eingelegt. Im Anschluss daran werden die beiden Kunststoffsegmente 11a, 11b zueinander verschwenkt und aufeinander zu bewegt, sodass die Anschlussleitung 9 ebenfalls in die Aufnahmerinne 15 eines zweiten Kunststoffsegmentes 11b hineingedrückt wird.
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In 11 ist gut zu erkennen, dass das Halteelement 12 zwei zueinander versetzt angeordnete Laschen 13 aufweist, die jeweils stoffeinteilig mit dem jeweiligen Kunststoffsegment 11a, 11b verbunden sind / in das jeweilige Kunststoffsegment 11a, 11b übergehen. Die beiden Laschen 13 sind so angeordnet, dass sie im Sinne einer Scharnierverbindung eine Schwenkachse bilden, um die die Kunststoffsegmente 11a, 11b relativ zueinander verschwenkbar sind.
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Zum Fixieren der Kunststoffsegmente 11a, 11b in der Montagestellung aneinander ist gemäß den 5 bis 7 an jedem Kunststoffsegment 11a, 11b ein Zapfen 17 angebracht. Jeder Zapfen 17 ist versetzt zu der Aufnahmerinne 15 ausgebildet und im fertig montierten Zustand des Adapterstückes 25 in eine komplementär zu dem Zapfen 17 ausgebildete Ausnehmung 18 (in Form eines Sackloches) des anderen Kunststoffsegmentes 11a, 11b eingeschoben. Die Zapfen 17 dienen folglich mit den Ausnehmungen 18 dazu, eine Zentrierverbindung 16 zu realisieren. Die Zapfen können in weiteren Ausführungen auch als Form- und/oder Kraftschlussverbinder dienen.
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Nach einem Zusammendrücken der Kunststoffsegmente 11a, 11b liegen diese an ihren Kontaktflächen 27a, 27b flächig aufeinander auf, wobei die Anschlussleitung 9 zwischen den Kunststoffsegmenten 11a, 11b fixiert ist. Im Anschluss wird das Adapterstück 25 gehäuseseitig montiert, sodass die Anschlussleitung 9 im fertig montierten Zustand der elektrischen Maschine 1 fest zwischen den beiden Kunststoffsegmenten 11a, 11b eingespannt ist.
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Zurückkommend auf die 1 bis 4 ist auch zu erkennen, dass das Adapterstück 25 in einem Fenster 23 / einer Öffnung des Gehäuses 3 fixiert wird. Das Adapterstück 25 weist hierzu zu jeder Umfangsseite, sowohl an dem ersten Kunststoffsegment 11a, als auch an dem zweiten Kunststoffsegment 11b, zwei radial zueinander beabstandete, in Umfangsrichtung vorstehende Dichtungslippen 24 auf (4). Diese Dichtungslippen 24 liegen radial von einer Außenseite oder einer Innenseite, an dem Gehäuse 3 an, unter einer Abdichtung des Innenraums 4 gegenüber einer Umgebung des Gehäuses 3. Somit verschließt das Adapterstück 25 selbsttätig das Fenster 23.
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Des Weiteren sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass zu der jeweiligen axialen Seite der Endbereiche 19, 20 des Halteelements 12 hin Dichtungskonturen 22 an dem jeweiligen Kunststoffsegment 11a, 11b angeformt sind. Diese Dichtungslippen 24 (10 und 11) bilden im zusammengeklappten Zustand des Halteelementes 12 einen Dichtungsring aus, der wiederum dazu dient, den Innenraum 4 gegenüber der Umgebung hin abzudichten.
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Mit anderen Worten ausgedrückt, besteht ein erfindungsgemäßer Gedanke darin, ein Gummielement oder Kunststoffelement (Halteelement 12) und eine vorgeformte Leitung (Anschlussleitung 9) zu nutzen, um einen radialen Niveauunterschied zu kompensieren. Dabei wird ein aufwendiges Umspritzen der Leitung 9 mit Gummi oder Kunststoff vermieden.
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Die Erfindung besteht darin, ein Gummielement 12 (oder Kunststoff) zu spritzen, das aus zwei Hälften 11a, 11b besteht, die durch Laschen 13 oder ähnlichen miteinander verbunden sind. In den Hälften 11a, 11b befindet sich jeweils die Negativform 15 einer vorgeformten Leitung 9, die aus Metall oder Kunststoff bestehen kann. Zusätzlich besitzen die Hälften 11a, 11b zwei Zapfenverbindungen 16, die eine Zentrierung der Hälften 11a, 11b zueinander im montierten Zustand gewährleisten sollen. Das Gummielement 12 kann in der dargestellten Form in einem einfachen Auf- / Zuwerkzeug gespritzt werden.
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Zur Vormontage der Halterung braucht einfach die vorgeformte Leitung 9 in das Gummielement 12 eingelegt und dieses zugeklappt werden. Die Zapfverbindungen 16 stellen sicher, dass die Hälften 11a, 11b ausreichend zueinander positioniert sind.
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Zur Endmontage braucht der Unterzusammenbau bestehend aus Gummielement 12 und Leitung 9 solange zusammengehalten werden, bis er in das Gehäuse 3 eingeschoben wird. Dabei besitzt die Gummihalterung 12 relativ zum Gehäuse 3 ein Übermaß, wodurch die Positionierung sichergestellt ist. Durch das Übermaß kann des Weiteren ein gewisses Maß an technischer Dichtheit zur Umgebung erreicht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektrische Maschine
- 2
- Befestigungsflansch
- 3
- Gehäuse
- 4
- Innenraum
- 5
- Stator
- 6
- Rotor
- 7
- Kühlsystem
- 8
- Versorgungskanal
- 9
- Anschlussleitung
- 10
- Zuführkanal
- 11a
- erstes Kunststoffsegment
- 11b
- zweites Kunststoffsegment
- 12
- Halteelement
- 13
- Lasche
- 14
- Außenkontur
- 15
- Aufnahmerille
- 16
- Zentrierverbindung
- 17
- Zapfen
- 18
- Ausnehmung
- 19
- erster Endbereich
- 20
- zweiter Endbereich
- 21
- Erstreckungsbereich
- 22
- Dichtungskontur
- 23
- Fenster
- 24
- Dichtungslippe
- 25
- Adapterstück
- 26
- Drehachse
- 27a
- erste Kontaktfläche
- 27b
- zweite Kontaktfläche
