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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Kühlen von mindestens einer Komponente in einem Gehäusevolumen, insbesondere eines Antriebs, aufweisend einen ersten, das Gehäusevolumen zumindest bereichsweise begrenzenden, Gehäuseabschnitt.
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Im Betrieb von Elektromotoren entsteht im Bereich der Statorwicklungen eine besonders hohe thermische Belastung. Insbesondere können Randabschnitte der Statorwicklungen bzw. die sogenannten Wickelköpfe überhitzen und die Haltbarkeit des Elektromotors beeinträchtigen. Zum Abführen der überschüssigen Wärme der Statorwicklungen sind in den Stator integrierte Kühlmittelkanäle bekannt, welche den Bauraumbedarf und den Konstruktionsaufwand des Stators erhöhen.
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Des Weiteren ist der Einsatz von Kunststoffspritzrohren bekannt, welche die Wickelköpfe über den gesamten Umfang kühlen. Hierfür sind jedoch zusätzliche Bauteile und zusätzliches Volumen im Gehäuse des Elektromotors notwendig.
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Darüber hinaus sind Kühlkonzepte bekannt, welche die in den Statorwicklungen erzeugte Wärme indirekt über in das Gehäuse des Elektromotors integrierte Kühlmittelkanäle abführen können.
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Die bekannten Kühlkonzepte sind jedoch nicht für eine lokal konzentrierte Kühlung geeignet und benötigen üblicherweise eine Neukonstruktion von Bestandteilen des Elektromotors. Dabei ist für eine ausreichende Kühlwirkung oftmals eine Vergrößerung der Abmessungen des Elektromotors notwendig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung, insbesondere für Elektromotoren oder Antriebskomponenten, zu schaffen, welche platzsparend ist und eine lokal konzentrierte Kühlung ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Anordnung zum Kühlen von mindestens einer Komponente in einem Gehäusevolumen, insbesondere eines Antriebs, bereitgestellt. Die Anordnung weist einen ersten, das Gehäusevolumen zumindest bereichsweise begrenzenden, Gehäuseabschnitt mit mindestens einer Vertiefung auf. Die mindestens eine Vertiefung ist in zumindest einer Richtung zum Gehäusevolumen hin geöffnet. In den ersten Gehäuseabschnitt ist mindestens ein Zulauf eingebracht, der in der Vertiefung mündet. Des Weiteren weist die Anordnung mindestens ein Ölleitelement auf. Bevorzugterweise verschließt oder umgreift das Ölleitelement die Vertiefung zumindest bereichsweise gegenüber dem Gehäusevolumen und bildet einen Ölleitkanal aus, wobei der Ölleitkanal mindestens eine Ölaustrittsöffnung in das Gehäusevolumen aufweist.
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Insbesondere kann mindestens eine Ölaustrittsöffnung in dem Ölleitelement in Form von Durchgangsöffnungen oder zwischen dem Ölleitelement und dem ersten Gehäuseabschnitt ausgebildet werden. Ein Kühlmittel, insbesondere in Form eines Öls, kann durch den Zulauf in den ausgebildeten Ölleitkanal hineingeleitet werden und über die mindestens eine Ölaustrittsöffnung aus dem Ölleitkanal auf mindestens eine Komponente gerichtet werden. Das aus dem Ölleitkanal hinausgelangte Kühlmittel kann anschließend die Wärme der Komponente, wie beispielsweise eines Wickelkopfes eines Stators, aufnehmen und aus dem Gehäusevolumen abtransportieren, derart, dass das Kühlmittel beispielsweise durch einen Wärmetauscher geleitet wird.
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Die Anordnung kann grundsätzlich in allen elektrischen Antrieben mit Ölpumpe und Ölkühlung eingesetzt werden. Beispielsweise ist ein Einsatz der Anordnung in einem Hybridgetriebe, in einer elektrischen Vorderachse oder Hinterachse, in einem elektrischen Hilfsantrieb, einem Getriebe und dergleichen möglich. Die Anordnung kann insbesondere in mobilen oder stationären Anwendungen eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Anordnung in Nutzfahrzeugen, Personenkraftwagen, landwirtschaftlichen oder forstwirtschaftlichen Fahrzeugen, Baumaschinen, Schienenfahrzeugen, Antriebsaggregaten, Förderanlagen und dergleichen für eine effiziente Kühlung von gehäuseinternen Komponenten eingesetzt werden.
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Bevorzugterweise ist die mindestens eine Ölaustrittsöffnung derart auf die mindestens eine Komponente gerichtet, dass eine lokale Kühlung der Komponente realisiert ist. Dabei können gezielt thermisch überbeanspruchte Bereiche der Komponente gekühlt und die Haltbarkeit der Komponente gesteigert werden.
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Anstelle eines separaten, rohrförmigen Ölleitkanals wird der Ölleitkanal im Zusammenwirken zwischen dem Ölleitelement und der Vertiefung im ersten Gehäuseabschnitt besonders kompakt und technisch einfach ausgebildet. Hierdurch können Mindestabstände zu der zu kühlenden Komponente und zu anderen Komponenten innerhalb des Gehäusevolumens verringert werden.
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Je nach Anzahl und Anordnung von Ölaustrittsöffnungen kann die Komponente auch an mehreren Stellen und/oder flächig gekühlt werden, sodass eine besonders homogene Temperaturverteilung der Komponente ermöglicht wird.
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Durch das Ölleitelement kann basierend auf einer entsprechenden Bearbeitung eine Düsenfunktionalität der Ölaustrittsöffnungen realisiert und eine Spray-Bildung des austretenden Kühlmittels aus dem Ölleitkanal beeinflusst werden. Hierzu kann der Querschnitt von mindestens einer Ölaustrittsöffnung entlang einer Materialstärke bzw. Dicke des Ölleitelements variieren und beispielsweise eine Form einer Lavaldüse aufweisen.
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Bei einer Ausführungsform ist die mindestens eine Vertiefung in Axialrichtung und/oder in Radialrichtung in den ersten Gehäuseabschnitt eingebracht. Durch diese Maßnahme kann der Ölleitkanal abhängig von der verfügbaren Wandstärke des ersten Gehäuseabschnitts umfangsseitig oder axial endseitig verlaufen.
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Bevorzugterweise ist die mindestens eine, axial endseitig verlaufende, Vertiefung durch einen Guss des ersten Gehäuseabschnitts in den ersten Gehäuseabschnitt eingebracht.
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Eine umfangsseitig verlaufende Vertiefung wird durch Zerspanen in den ersten Gehäuseabschnitt eingebracht. Hierdurch kann die Nut technisch besonders einfach erstellt werden, wobei die grundlegende Konstruktion des ersten Gehäuseabschnitts unverändert bleibt. Darüber hinaus bleibt die zu kühlende Komponente von dieser Maßnahme unbeeinflusst.
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Eine in Axialrichtung und in Radialrichtung in den ersten Gehäuseabschnitt eingebrachte Vertiefung kann durch eine randseitige Abstufung eines Vorsprungs des ersten Gehäuseabschnitts hergestellt werden. Eine derartige Abstufung ist sowohl in Radialrichtung als auch in Axialrichtung geöffnet und kann durch ein rundes oder eckiges Ölleitelement abgedeckt werden, um einen Ölleitkanal gegenüber der Abstufung auszubilden.
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Der Ölleitkanal kann zum Führen eines mit Druck geförderten Kühlmittels verwendet werden, wenn die mindestens eine Vertiefung zwischen zwei Dichtungen verläuft.
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Je nach Ausbildung der Vertiefung ist das Ölleitelement zum Ausbilden des Ölleitkanals in Radialrichtung und/oder in Axialrichtung gegen die Dichtungen gepresst. Hierdurch kann eine optimale Dichtwirkung zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt und dem Ölleitelement realisiert werden.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Dichtungen als Dichtringe ausgestaltet und in in den ersten Gehäuseabschnitt oder in das Ölleitelement eingebrachten Dichtnuten angeordnet. Durch diese Maßnahme können die Dichtringe bereits vor einer Montage in den entsprechenden Dichtnuten ortsfest positioniert werden. Neben einer optimierten Dichtwirkung kann der Einbau des Ölleitelements in dem ersten Gehäuseabschnitt vereinfacht werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die mindestens eine Vertiefung als eine Nut oder als eine Abstufung ausgestaltet. Insbesondere kann die Nut einseitig bzw. in einer Dimension in Richtung des Gehäusevolumens geöffnet sein. Eine Abstufung kann als eine randseitige Fase oder Schräge gestaltet sein, welche in zwei Dimensionen zum Gehäusevolumen hin geöffnet ist, sodass das Ölleitelement die als Abstufung ausgestaltete Vertiefung randseitig umschließen kann. Hierzu kann das Ölleitelement einen runden oder eckigen Querschnitt aufweisen, welcher den Ölleitkanal gegenüber der Abstufung definiert.
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Die als Abstufung ausgestaltete Vertiefung kann beispielsweise eine Stufenform, eine Schräge, eine abgerundete Form und dergleichen aufweisen.
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Der Einbau des Ölleitelements in dem ersten Gehäuseabschnitt kann technisch besonders einfach und mit einer minimalen Bauteilanzahl erfolgen, wenn die Dichtungen am ersten Gehäuseabschnitt und/oder an dem Ölleitelement durch Kleben oder Spritzgießen positioniert sind. Insbesondere werden hierdurch keine zusätzlichen Befestigungselemente benötigt. Mit den angespritzten oder geklebten Dichtungen sind keine Dichtringnuten im Gehäuse mit separaten Dichtringen erforderlich. Somit kann beispielsweise eine effiziente Kühlung mit lediglich zwei zusätzlichen Bauteilen pro Elektromotor realisiert werden. Eine Modifikation des Stators zum Führen von Ölleitkanälen ist hierbei nicht notwendig.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Ölleitelement zum Verschließen der mindestens einen Vertiefung in den ersten Gehäuseabschnitt eingepresst, eingeklebt oder mit dem ersten Gehäuseabschnitt verlötet. Durch diese Maßnahme kann das Ölleitelement auf unterschiedlichen Wegen zum Ausbilden des Ölleitkanals in den ersten Gehäuseabschnitt hineingesetzt werden. Insbesondere kann die Anordnung abhängig von den vorhandenen Abmessungen des ersten Gehäuseabschnitts und des Gehäusevolumens im Hinblick auf die Befestigung des Ölleitelements ausgebildet werden. Beispielsweise kann zum Ausnutzen eines minimalen Gehäusevolumens das Befestigen des Ölleitelements mit Hilfe von Befestigungsschrauben entfallen.
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Das Ölleitelement kann optimal an einen Verlauf und eine Form der Vertiefung im ersten Gehäuseabschnitt angepasst werden, wenn dieses zweidimensional oder dreidimensional geformt ist und eine rotationssymmetrische oder rotations-asymmetrische Form aufweist. Insbesondere kann das Ölleitelement aus einem Blech durch Stanzen oder Ziehen hergestellt sein. Dabei kann das Ölleitelement dreidimensional abgestuft oder eben bzw. flach geformt sein, um die Nut in Axialrichtung und/oder in Radialrichtung verdecken zu können.
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Im Bereich der als Abstufung ausgestalteten Vertiefung kann das Ölleitelement auch eine eckige, runde, abgeschrägte oder vieleckige Form aufweisen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist das Ölleitelement durch Befestigungsschrauben direkt an dem ersten Gehäuseabschnitt befestigt. Hierfür kann das Ölleitelement Befestigungsbohrungen aufweisen oder randseitig durch Befestigungsschrauben gegen den ersten Gehäuseabschnitt pressbar sein.
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Alternativ oder zusätzlich ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der erste Gehäuseabschnitt durch Befestigungsschrauben mit einem zweiten, das Gehäusevolumen begrenzenden, Gehäuseabschnitt verbunden, wobei das Ölleitelement indirekt zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt und dem zweiten Gehäuseabschnitt verpresst oder arretiert ist. Hierfür kann eine Ausnehmung zum bereichsweisen Aufnehmen des Ölleitelements vorgesehen sein. Alternativ kann das Ölleitelement direkt oder ein Fixierungsbereich des Ölleitelements parallel zu einer Dichtung zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt und dem zweiten Gehäuseabschnitt kraftschlüssig verpresst werden.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Ölleitelement zumindest bereichsweise zwischen dem Stator und dem ersten Gehäuseabschnitt verpresst oder arretiert. Dabei kann das Ölleitelement ortsfest arretiert werden oder kraftschlüssig zwischen dem Stator und dem ersten Gehäuseabschnitt befestigt sein.
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Das Ölleitelement kann technisch besonders einfach an dem ersten Gehäuseabschnitt befestigt werden, wenn dieses mindestens einen Fixierungsbereich aufweist, welcher in eine Trennebene zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt und dem zweiten Gehäuseabschnitt hineinragt. Durch diese Maßnahme kann die Anordnung auch ohne zusätzliche Befestigungselemente realisiert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Ölleitelement vier Befestigungsbohrungen auf, welche randseitig bzw. außerhalb des Lochkreises mit den Ölaustrittsöffnungen angeordnet sind. Hierdurch kann das Ölleitelement in die Trennebene zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt und dem zweiten Gehäuseabschnitt hineinragen und dort durch die Befestigungsschrauben befestigt werden. Insbesondere kann das Ölleitelement in einen Schraubbereich des Stators hineinragen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ragt mindestens eine Ölaustrittsöffnung durch das Ölleitelement hindurch oder ist zwischen dem Ölleitelement und der Vertiefung ausgebildet. Bevorzugterweise sind die Ölaustrittsöffnungen senkrecht und/oder geneigt in das Ölleitelement eingebracht, wobei die mindestens eine Ölaustrittsöffnung einen konstanten oder variierenden Querschnitt aufweist. Durch diese Maßnahmen können die Ölaustrittsöffnungen auf vorgesehene Bereiche der zu kühlenden Komponente gerichtet sein, um eine optimale Kühlwirkung zu erzeugen. Beispielsweise können bestimmte Bereiche einer Statorwicklung mit einem höheren Volumenstrom des Kühlmittels beaufschlagt werden als übrige Bereiche des Stators. Hierdurch kann die Anordnung besonders flexibel für unterschiedliche Komponenten und Antriebe genutzt werden, um eine optimale Kühlmittelverteilung zu gewährleisten.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung zum lokalen Kühlen von mindestens einer Komponente gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2a eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
- 2b eine Draufsicht auf ein Ölleitelement aus der 2a,
- 3 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
- 4a eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
- 4b eine Draufsicht auf ein Ölleitelement aus der 4a,
- 5a eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel,
- 5b eine Draufsicht auf ein Ölleitelement aus der 5a,
- 6 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel,
- 7 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel,
- 8a eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung gemäß einem achten Ausführungsbeispiel,
- 8b eine Draufsicht auf ein Ölleitelement aus der 8a,
- 9 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel,
- 10a eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel,
- 10b eine Draufsicht auf ein Ölleitelement aus der 10a,
- 11 a-f schematische Schnittdarstellungen von Ölaustrittsöffnungen eines Ölleitelements, und
- 12 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung gemäß einem elften Ausführungsbeispiel.
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In den Figuren weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils dieselben Bezugsziffern auf.
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In der 1 ist eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung 10 zum lokalen Kühlen von mindestens einer Komponente 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die mindestens eine Komponente 100 als ein endseitiger Abschnitt von Spulenwicklungen bzw. als ein sogenannter Wickelkopf der Statorspule 110 ausgestaltet. Die Anordnung 10 ist hierbei als ein Teil eines Elektromotors ausgeführt und weist einen ersten Gehäuseabschnitt 20, welcher gleichzeitig ein Motorgehäuse oder ein Teil eines mehrteiligen Motorgehäuses eines Elektromotors ist, auf.
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Die Anordnung 10 ist beispielsweise als ein Bestandteil eines Hybridgetriebes für unterschiedliche Leistungsklassen ausgestaltet. Die Anordnung 10 ermöglicht eine gehäusebasierte Wickelkopfkühlung der Wickelköpfe bzw. der Komponenten 100. Hierfür weist die Anordnung 10 eine in den ersten Gehäuseabschnitt 20 eingebrachte Vertiefung 21 auf. Die Vertiefung 21 kann durch Zerspanen in den ersten Gehäuseabschnitt 20 eingebracht oder bei einem Guss des ersten Gehäuseabschnitts 20 in einer Gussform berücksichtigt werden.
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Die Vertiefung 21 ist in Richtung eines Gehäusevolumens V geöffnet und ist beispielhaft als eine Nut geformt. Das Gehäusevolumen V wird durch den ersten Gehäuseabschnitt 20 begrenzt bzw. zumindest bereichsweise ausgebildet.
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Durch Einsetzen eines Ölleitelements 30 wird die Vertiefung 21 gegenüber dem Gehäusevolumen V verschlossen und zu einem Ölleitkanal 31 geformt. Es können alle technisch möglichen Materialien für die Herstellung des Ölleitelements 30 verwendet werden. Beispielhaft ist das Ölleitelement 30 aus einem blechförmigen Metall hergestellt und weist eine S-Form bzw. eine abgestufte Form auf, um eine Abdichtung der Vertiefung 21 in Radialrichtung R und/oder in Axialrichtung A zu ermöglichen. Das Ölleitelement 30 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel Ölaustrittsöffnungen 32 auf, welche auf einem Lochkreis des Ölleitelements 30 verteilt sind.
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Die Vertiefung 21 verläuft in einer Kreisbahn und entspricht einem Durchmesser D des Lochkreises mit den Ölaustrittsöffnungen 32. Ein derartiger Lochkreis und eine Anordnung der Ölaustrittsöffnungen 32 sind beispielsweise in der 2b veranschaulicht. Das Ölleitelement 30 kann beliebig viele Ölaustrittsöffnungen 32 aufweisen. Die Ölaustrittsöffnungen 32 können im Durchmesser über den Umfang variieren, um eine optimale Kühlwirkung bestimmter Bereiche zu ermöglichen. Die Ölaustrittsöffnungen 32 sind hierbei direkt in das Ölleitelement 30 eingebracht bzw. werden durch das Ölleitelement 30 gebildet.
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Im ersten Ausführungsbeispiel ist das Ölleitelement 30 in den ersten Gehäuseabschnitt 20 eingepresst. Optional kann das Ölleitelement 30 durch Kleben, Löten oder Schweißen mit dem ersten Gehäuseabschnitt 20 verbunden werden.
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Die Ölversorgung des gebildeten Ölleitkanals 31 erfolgt über einen Zulauf 40. Der Zulauf 40 kann als eine oder mehrere Bohrungen durch den ersten Gehäuseabschnitt 20 ausgebildet sein. Durch den Zulauf 40 kann ein Kühlmittel in Form von Öl durch eine nicht dargestellte Ölpumpe gefördert werden. Das in den Ölleitkanal hineingepumpte Öl kann über die Ölaustrittsöffnungen 32 gezielt auf die mindestens eine Komponente 100 gerichtet werden.
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In 2a ist eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung 10 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Im Unterschied zum in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der erste Gehäuseabschnitt 20 Dichtnuten 50 auf, welche in Radialrichtung R beidseitig der Vertiefung 21 bzw. des Ölleitkanals 31 verlaufen. In die Dichtnuten 50 sind Dichtringe 51 eingesetzt. Hierdurch kann ein höherer Grad an Dichtheit des Ölsystems gewährleistet werden.
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Das Ölleitelement 30 ist zum Ausbilden des Ölleitkanals 31 in Radialrichtung R gegen die Dichtungen 51 gepresst.
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Zur weiteren Robustheitssteigerung der Anordnung 10 ist das Ölleitelement 30 durch Befestigungsschrauben 60 direkt an dem ersten Gehäuseabschnitt 20 befestigt. Eine derartige Befestigung ist sinnvoll, um ein unbeabsichtigtes Lösen des Ölleitelements 30 zu vermeiden.
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Die Befestigungsschrauben 60 können durch Befestigungsbohrungen 33 des Ölleitelements 30 hindurchragen und in Innengewinde 23 des ersten Gehäuseabschnitts 20 hineingreifen, um das Ölleitelement 30 zu arretieren.
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In der 2b ist eine Draufsicht auf das Ölleitelement 30 aus der 2a gezeigt. Dabei wird die Verteilung von Befestigungsbohrungen 33 des Ölleitelements 30 und die Verteilung der Ölaustrittsöffnungen 32 entlang eines Lochkreises mit einem Durchmesser D veranschaulicht. Die Ölaustrittsöffnungen 32 variieren im dargestellten Ausführungsbeispiel im Durchmesser über den Umfang.
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Das Ölleitelement 30 ist dreidimensional mit mehreren Abstufungen geformt und ist rotationssymmetrisch.
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In der 3 ist eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung 10 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel sind beidseitig der Vertiefung 21 bzw. des Ölleitkanals 31 zwei Dichtungen 52 vorgesehen, welche an dem Ölleitelement 30 durch Kleben oder Spritzgießen positioniert sind. Alternativ können die Dichtungen 52 an dem ersten Gehäuseabschnitt 20 befestigt werden.
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Die 4a zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung 10 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der erste Gehäuseabschnitt 20 durch Befestigungsschrauben 60 mit einem zweiten, das Gehäusevolumen V begrenzenden, Gehäuseabschnitt 22 verbunden. Die Verschraubung zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt 20 und dem zweiten Gehäuseabschnitt 22 erfolgt randseitig bzw. außerhalb des Gehäusevolumens V.
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Die Abdichtung der Vertiefung 21 gegenüber dem Gehäusevolumen V erfolgt über in Dichtnuten 50 eingebrachte Dichtungen 51, welche in Radialrichtung R mit dem Ölleitelement 30 wechselwirken.
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Das Ölleitelement 30 ist indirekt zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt 20 und dem zweiten Gehäuseabschnitt 22 verpresst oder arretiert. Hierfür weist das Ölleitelement 30 gemäß dem Ausführungsbeispiel vier Fixierungsbereiche 34 auf, welche in eine Trennebene T zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt 20 und dem zweiten Gehäuseabschnitt 22 hineinragen.
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In der 4b ist eine Draufsicht auf ein Ölleitelement 30 aus der 4a dargestellt, welche die Positionierung und die Dimensionierung der Fixierungsbereiche 34 veranschaulicht.
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Der erste Gehäuseabschnitt 20 kann beispielsweise als ein Gehäusedeckel ausgestaltet sein, wobei die hierdurch bereitgestellte Wickelkopfkühlung besonders kompakt in ein Elektromotorgehäuse integriert werden kann. Darüber hinaus kann das separate Verschrauben des Ölleitelements 30 mit Befestigungsschrauben 60 vermieden und der Montageaufwand reduziert werden.
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Die 5a zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung 10 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel. Das Ölleitelement 30, welches in der 5b in einer Draufsicht verdeutlicht ist, weist vier Befestigungsbohrungen 33 auf, welche randseitig bzw. außerhalb des Lochkreises mit den Ölaustrittsöffnungen 32 angeordnet sind. Hierdurch kann - wie in 5a dargestellt - das Ölleitelement 30 durch die Verschraubung zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt 20 und dem Stator 110 mit den Befestigungsschrauben 60 befestigt werden.
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Insbesondere kann das Ölleitelement 30 in einem Schraubbereich, durch die Befestigungsschrauben 60 verschraubt oder geklemmt, mit dem Stator 110 verbunden werden.
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In der 6 ist eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung 10 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Das sechste Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem zweiten Ausführungsbeispiel, weist jedoch eine zusätzliche Konturierung des Ölleitelements 30 im Bereich der Vertiefung 21 auf, durch welche eine Sprührichtung S des Öls an den Ölaustrittsöffnungen 32 beeinflusst werden kann. Beispielhaft ist eine Sprührichtung S des Öls in einem Winkel von 10° dargestellt. Die Sprührichtung S zeigt in Richtung des ersten Gehäuseabschnitts 20 und ist nach außen geneigt, sodass möglichst kein Kühlmittel in einen Spalt zwischen einem nicht bezifferten Rotor und den Stator 110 gelangt.
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Die Sprührichtung S des Öls wird hier durch ein im Bereich der Vertiefung 21 lokal geneigtes Ölleitelement 30 eingestellt.
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Die 7 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung 10 gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Vertiefung 21 nicht in Axialrichtung A, sondern in Radialrichtung R in den ersten Gehäuseabschnitt 20 eingebracht. Die Dichtungen 51 und die entsprechenden Dichtnuten 50 sind somit in Axialrichtung A beidseitig der Vertiefung 21 positioniert. Eine derartige Vertiefung 21 kann durch Zerspanen in dem ersten Gehäuseabschnitt 20 ausgebildet werden.
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In der 8a ist eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung 10 gemäß einem achten Ausführungsbeispiel dargestellt. Bei Komponenten 100 mit einer vergrößerten radialen Abmessung kann ein gleichmäßiges Beaufschlagen der zu kühlenden Komponente 100 mit Öl durch mehrere parallel angeordnete Ölaustrittsöffnungen 32 ermöglicht werden.
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Es können zwei Lochkreise vorgesehen sein, entlang welchen die Ölaustrittsöffnungen 32 angeordnet sind. Beispielsweise kann das Ölleitelement 30 um eine weitere Reihe von Ölaustrittsöffnungen 32 auf einem größeren Lochkreis ergänzt werden. Die Verteilung der Ölaustrittsöffnungen 32 ist in der 8b in einer Draufsicht auf das Ölleitelement 30 aus der 8a veranschaulicht.
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Die 9 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung 10 gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel. Anstatt von Ölaustrittsöffnungen 32 in Form von Bohrungen kann eine Ölaustrittsöffnung 35 in Form eines Ringspalts vorgesehen sein. Eine derartige Ölaustrittsöffnung 35 in Form eines Ringspalts wird durch einen Spalt zwischen dem Ölleitelement 30 und dem ersten Gehäuseabschnitt 20 ausgebildet. Bevorzugterweise kann für eine derartige Ölaustrittsöffnung 35 in Form des Ringspalts ein Dichtring 51 entfallen. Dabei kann ein Dichtring 51 an einer der Ölaustrittsöffnung 35 gegenüberliegenden Seite der Vertiefung 21 positioniert werden.
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Je nach Gestaltung von Bauteilkonturen des Ölleitelements und des ersten Gehäuseabschnitts 20 im Bereich der Vertiefung 21 kann eine Düsenform erzeugt werden. Dies kann durch eine spanende Nachbearbeitung der Vertiefung 21 erzielt werden.
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Die 10a zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung 10 gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel.
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Anstatt von Durchgangsbohrungen in dem Ölleitelement 30 werden Ölaustrittsöffnungen 36 in Form von randseitigen Aussparungen 37 im Ölleitelement 30 zwischen dem Ölleitelement 30 und dem ersten Gehäuseabschnitt 20 ausgebildet. Das Ölleitelement 30 verdeckt somit die Vertiefung bzw. die als Nut ausgestaltete Vertiefung 21 bereichsweise, wobei im Bereich der Aussparungen 37 das Öl aus dem Ölleitkanal 31 in das Gehäusevolumen V kontrolliert hineingelangen kann. Die Aussparungen 37 bilden somit in Zusammenwirken mit der Vertiefung 21 und dem ersten Gehäuseabschnitt 20 Ölaustrittsöffnungen 36 aus.
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Die Aussparungen 37 des Ölleitelements 30 können in Form von Vertiefungen entlang eines inneren Umfangs U1 oder entlang eines äußeren Umfangs U2 ausgestaltet sein und bilden im Zusammenbau mit dem ersten Gehäuseabschnitt 20 kleine Öffnungen bzw. Ölaustrittsöffnungen 36. Die Aussparungen 37 können in ihrer Form und Größe entlang des inneren Umfangs U1 oder des äußeren Umfangs U2 variieren.
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In der 10b ist in einer Draufsicht auf das Ölleitelement 30 aus der 10a die Verteilung der Aussparungen 37 veranschaulicht.
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Die 11a-f zeigen schematische Schnittdarstellungen von Ölaustrittsöffnungen 32 eines Ölleitelements 30. Es werden beispielhaft Ölaustrittsöffnungen 32 gezeigt, welche einen konstanten oder veränderlichen Querschnitt aufweisen.
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Die 11a zeigt beispielsweise eine Ölaustrittsöffnung 32 mit einem konstanten Querschnitt in Form einer Bohrung. In den 11 b-11f weisen die Ölaustrittsöffnungen 32 einen variierenden Querschnitt auf. Insbesondere kann die Querschnittsfläche der Ölaustrittsöffnungen 32 zunehmen oder abnehmen. Des Weiteren zeigen die 11d und 11f Ölaustrittsöffnungen 32 mit einer Düsenform, wie beispielsweise einer Lavaldüse.
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In der 12 ist die erfindungsgemäße Anordnung 10 in einem Schnitt gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dargestellt. Im Unterschied zu den bereits dargestellten Ausführungsbeispielen, ist die Vertiefung 21 in Form einer Abstufung 24 in den ersten Gehäuseabschnitt 20 eingebracht. Die Abstufung 24 ist als ein randseitiger Absatz ausgestaltet.
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Das Ölleitelement 30 umschließt die Abstufung 24 derart, dass ein Volumen zum Herstellen des Ölleitkanals 31 ausgebildet ist. Hierzu weist das Ölleitelement 30 einen rechteckigen Querschnitt im Bereich der als Abstufung 24 ausgestalteten Vertiefung 21 auf.
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Eine derartige Abstufung 24 kann durch ein Gussverfahren in den ersten Gehäuseabschnitt 20 eingebracht werden und ermöglicht einen Austritt des Öls in Axialrichtung A und/oder in Radialrichtung R ohne zusätzliche Bearbeitungsschritte des ersten Gehäuseabschnitts 20.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Befestigung des Ölleitelements 30 an dem ersten Gehäuseabschnitt 20 formschlüssig durch einen Sicherungsclip 61.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- zu kühlende Komponente / Wickelkopf
- 110
- Statorwicklung
- 10
- Anordnung
- 20
- erster Gehäuseabschnitt
- 21
- Vertiefung / als eine Nut ausgestaltete Vertiefung
- 22
- zweiter Gehäuseabschnitt
- 23
- Innengewinde des ersten Gehäuseabschnitts
- 24
- als eine Abstufung / Ausnehmung ausgestaltete Vertiefung
- 30
- Ölleitelement
- 31
- Ölleitkanal
- 32
- Ölaustrittsöffnung in Form einer Bohrung
- 33
- Befestigungsbohrungen des Ölleitelements
- 34
- Fixierungsbereich
- 35
- Ölaustrittsöffnung in Form eines Ringspalts
- 36
- Ölaustrittsöffnung in Form einer randseitigen Aussparung
- 37
- randseitige Aussparung im Ölleitelement
- 40
- Zulauf
- 50
- Dichtnut
- 51
- Dichtring
- 52
- angeklebte oder angespritzte Dichtung
- 60
- Befestigungsschraube
- 61
- Sicherungsclip
- A
- Axialrichtung
- D
- Durchmesser des Lochkreises
- R
- Radialrichtung
- S
- Sprührichtung des Öls
- T
- Trennebene zwischen erstem und zweitem Gehäuseabschnitt
- U1
- innerer Umfang
- U2
- äußerer Umfang
- V
- Gehäusevolumen
