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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug.
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Stand der Technik
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Elektrische Antriebe mit einem Elektromotor weisen üblicherweise eine Schnittstelle an einer Lagerseite der Rotorwelle auf, welche einem Getriebe abgewandt sein kann. Um eine Parksperre nun an einer der Schnittstelle gegenüberliegenden Seite des Rotors hinsichtlich der Rotorwelle anbringen zu können, kann bei bekannten elektrischen Antrieben die Parksperre auf der Seite des Getriebes angebracht sein.
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Übliche Parksperren können bei einer elektrischen Antriebsvorrichtung, etwa bei einer elektrischen Achse, eingesetzt werden und vorteilhaft eine Sperrwirkung für eine Fahr- oder Rollbewegung des Fahrzeugs erzeugen und dieses vorteilhaft daran hindern unabsichtlich wegzurollen, oder zumindest die Wahrscheinlichkeit dafür zu verringern.
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Übliche elektrische Maschinen sind mit einer Leistungselektronik und einem Getriebe verbunden, wobei eine Schnittstelle (AC-Schnittstelle) zur Verbindung der elektrischen Maschine mit der Leistungselektronik üblicherweise an einer vom Getriebe abgewandten Seite der Maschine angeordnet ist.
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In der
DE 10 2018 201 822 A1 wird ein elektrisches Antriebssystem für ein Fahrzeug beschrieben, welches zwei elektrische Maschinen, ein Achsenlager und eine Parkbremseinrichtung umfasst.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft eine elektrische Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 10.
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Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Vorteile der Erfindung
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Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, eine elektrische Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug anzugeben, wobei eine Parksperre an einer dem Getriebe abgewandten Seite der elektrischen Maschine angeordnet werden kann, was zu einer verbesserten Nutzung von Bauraum führen kann.
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Erfindungsgemäß umfasst die elektrische Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug eine elektrische Maschine mit einem Rotor; eine Antriebswelle, wobei die Antriebswelle mit dem Rotor drehfest verbunden ist, demnach eine Rotorwelle sein kann, derart dass sich die Antriebswelle von einer ersten Seite des Rotors zu einer zweiten Seite des Rotors, welche der ersten Seite gegenüberliegt, durch den Rotor hindurch erstreckt; ein Getriebe, welches mit der Antriebswelle verbunden ist, wobei die zweite Seite dem Getriebe zugewandt ist; und eine Parksperreneinrichtung, umfassend ein Parksperrenrad, welches an der Antriebswelle angeordnet ist und mit der Antriebswelle drehfest verbunden ist und der ersten Seite zugewandt ist, wobei die erste Seite dem Getriebe abgewandt ist.
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Die elektrische Antriebseinrichtung kann als eine elektrische Achse mit einem Gehäuse ausgebildet sein und in dem Fahrzeug, an einer dessen Achsen, montiert sein.
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Die Antriebswelle kann mit zumindest einem Antriebsrad des Fahrzeugs verbunden sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der elektrischen Antriebseinrichtung umfasst diese ein Gehäuse und die elektrische Maschine, die Antriebswelle, und die Parksperreneinrichtung sind in dem Gehäuse angeordnet.
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Die elektrische Antriebseinrichtung kann mit all deren Komponenten oder nur mit bestimmten Komponenten in einem gemeinsamen Gehäuse eingefasst sein, etwa als elektrische Achse. Dabei kann das Gehäuse mit verschiedenen Gehäusearten realisiert werden und kann mehrere Komponenten und Deckel umfassen und kann als ein oder mehrere oder nur einem modularen Gehäuse ausgeformt sein (integriertes Gehäuse).
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der elektrischen Antriebseinrichtung umfasst diese eine erste Lagereinrichtung, welche an der Antriebswelle und an der ersten Seite angeordnet ist und sich zwischen dem Rotor und dem Parksperrenrad befindet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der elektrischen Antriebseinrichtung umfasst diese eine zweite Lagereinrichtung, welche an der Antriebswelle und an der zweiten Seite angeordnet ist und sich zwischen dem Rotor und dem Getriebe befindet.
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Die Lagereinrichtungen können die Antriebswelle lagern.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der elektrischen Antriebseinrichtung umfasst die Parksperreneinrichtung eine Sperrklinke und einen Aktuator, wobei das Parksperrenrad mindestens eine Vertiefung umfasst und die Sperrklinke mittels des Aktuators in die mindestens eine Vertiefung einrastbar ist und durch welche eine Drehbewegung des Parksperrenrades sperrbar ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der elektrischen Antriebseinrichtung umfasst diese eine Leistungselektronik für die elektrische Maschine, durch welche die elektrische Maschine steuerbar ist, wobei die Leistungselektronik an der elektrischen Maschine angeordnet ist und die elektrische Antriebseinrichtung eine Kontaktschnittstelle umfasst, wobei die elektrische Maschine über die Kontaktschnittstelle mit der Leistungselektronik verbunden ist und über diese ansteuerbar ist.
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Eine elektrische Verbindung der Leistungselektronik mit der Schnittstelle kann über ein oder mehrere Kabel und/oder über Stromschienen erfolgen, welche auch Teil der elektrischen Maschine sein können. Die Kontaktschnittstelle kann die Module der Leistungselektronik mit dem Stator der elektrischen Maschine elektrisch verbinden und kann horizontal oder vertikal im Vergleich zum Stator oder der Antriebswelle ausgeführt sein. Eine Kontaktierung an den Stator kann im Bereich des Wickelkopfes des Stators erfolgen und/oder ausgeprägt sein. Durch die Anordnung der Kontaktschnittstelle an der zweiten Seite, kann vorteilhaft der notwendige axiale (in Richtung der Antriebswelle gesehen) Bauraum für Kabel und/oder Stromschienen auf der ersten Seite eingespart oder verringert werden. Daher kann auf der ersten Seite mehr zugänglicher Freiraum (etwa für Stecker oder Komponenten einer Kühlvorrichtung oder zum Anbau an dem Fahrzeug) zur Leistungselektronik geschaffen werden, wenn die Kontaktschnittstelle an der zweiten Seite angeordnet wird. Die erste Seite kann als sogenannte „B-Lagerseite“ und die zweite Seite als „A-Lagerseite“ bezeichnet werden.
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Bei der Positionierung der Kontaktschnittstelle an der zweiten Seite können Kontaktkabel oder Stromschienen zuerst vertikal (hinsichtlich der Anordnung des Stators zur Leistungselektronik und hinsichtlich der länglichen Ausdehnung der Antriebswelle) aus der Leistungselektronik heraus zum Stator laufen. Die Kontaktierung der Kabel oder Stromschiene mit dem Stator kann dann vertikal, also zwischen der Leistungselektronik und dem Stator(gehäuse), oder horizontal, also seitlich am Stator oder einem Gehäuse des Stators, ausgeführt sein. Durch eine Kontaktierung auf der zweiten Seite kann ein geringerer Bauraumbedarf für die Kontaktschnittstelle notwendig sein, und eine erste Seite (mit deren Lagern) vorteilhaft flacher und kompakter ausgeführt werden, was den Bauraumbedarf der gesamten elektrischen Achse reduzieren kann. Dadurch kann auch eine Flexibilität in der Anordnung von Steckern und Anschlüssen an das Fahrzeug (Anschluss und Montage der elektrischen Achse und/oder Kühlwasseranschlüsse) erzielt werden. Es kann eine Kühlungsvorrichtung der elektrischen Maschine auf der zweiten Seite auch für die Kontaktschnittstelle genutzt werden.
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Durch die Anordnung der Kontaktschnittstelle an der zweiten Seite kann eine Kühlvorrichtung des Getriebes auch für die Kontaktschnittstelle genutzt werden. Die Kühlung der Kontaktschnittstelle kann dabei etwa durch das Getriebeöl erfolgen, was sowohl in einer trockenlaufenden als auch in einer nasslaufenden Maschine umsetzbar sein kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der elektrischen Antriebseinrichtung ist die Kontaktschnittstelle an der zweiten Seite angeordnet.
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Durch diese Anordnung kann die Parksperreneinrichtung dann auf der anderen Seite, der ersten Seite, des Rotors angeordnet werden und dort von außen besser zugänglich sein.
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Die Möglichkeit die Parksperreneinrichtung an einer ganz anderen Position außerhalb des Getriebes anbringen zu können, kann somit ganz andere Möglichkeiten ergeben, den Raumbedarf sowie die Parksperre zu gestalten, im Vergleich zur üblichen Form, dabei die erste Seite besser für die Montage der Antriebswelle im Fahrzeug, für ein Anordnen von Schrauben, Halterungen oder Anschlüssen, etwa zur Montage oder zur Kühlung, nutzen zu können.
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Es kann sich dabei vorteilhaft eine leichtere Montage und/oder Demontage der Parksperreneinrichtung ergeben, da diese nicht mehr im Getriebegehäuse verbaut ist. Des Weiteren kann ein besserer Umweltschutz erzielbar sein, da bei der Demontage einer defekten Parksperre kein Getriebeöl entleert werden muss. Durch eine modulare Bauweise kann eine Möglichkeit gegeben sein, die Parksperreneinrichtung als Nachrüstsatz oder Tauschsatz zu nutzen oder auszuformen. Es kann auch eine Senkung der Kosten in der Entwicklung/Herstellung erzielt werden, da stets eine Grundachse vorhanden sein kann, bei der die Parksperre optional angebaut werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der elektrischen Antriebseinrichtung ist die Kontaktschnittstelle zwischen dem Rotor und dem Getriebe angeordnet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der elektrischen Antriebseinrichtung umfasst die Parksperreneinrichtung ein Parksperrengehäuse und ist in diesem angeordnet und ist als ein Modul in der elektrischen Antriebseinrichtung montierbar und/oder austauschbar.
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Durch eine Anordnung der Kontaktschnittstelle von der üblichen ersten Seite auf die zweite Seite kann die Antriebswelle durch den Rotor hin zur ersten Seite verlängert werden. Auf dieser verlängerten (Rotor)Welle kann dann das Parksperrenrad montiert werden. Die weiteren Komponenten der Parksperreneinrichtung wie die Klinke, der Schaltmechanismus sowie der Aktuator können in einem Bauraum an der ersten Seite angebracht werden.
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Bei bekannten Antriebseinrichtungen kann der Aktuator der Parksperreneinrichtung außerhalb eines Getriebegehäuses angeordnet sein und mit einer Welle mit den anderen Bauteilen der Parksperre verbunden sein, die sich im inneren des Getriebegehäuses befinden. Erfindungsgemäß können alle Bauteile jedoch ohne räumliche Trennung voneinander angeordnet werden, sodass gegenüber den bekannten Konzepten eine einfachere und eine leichtere Montage erfolgen kann. Des Weiteren kann mit einem eigenen Gehäuse die Parksperreneinrichtung als Nachrüstsatz oder zum einfachen Tauschen verwendet werden, beispielsweise bei einer Wartung oder wenn die Parksperre defekt ist. Des Weiteren kann die Parksperreeinrichtung, etwa deren Gehäuse, einen Flantsch umfassen und /oder ebenso ein Gehäuse der elektrischen Maschine einen Flantsch umfassen, wobei beide Gehäuse dann aneinander angeflanscht werden können. Eine derartige Parksperreneinrichtung mit deren Gehäuse, die man optional anflanschen kann, kann ebenfalls die Kosten in der Entwicklung senken, da der Aufbau Antriebseinrichtung, etwa der elektrischen Achse, immer derselbe sein kann und die Parksperreneinrichtung optional auf Wunsch des Automobilherstellers einfach angeflanscht werden kann.
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Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug ein Bereitstellen einer elektrischen Maschine mit einem Rotor; ein Bereitstellen einer Antriebswelle, wobei die Antriebswelle mit dem Rotor drehfest verbunden wird, derart dass sich die Antriebswelle von einer ersten Seite des Rotors zu einer zweiten Seite des Rotors, welche der ersten Seite gegenüberliegt, durch den Rotor hindurch erstreckt; ein Bereitstellen eines Getriebes, welches mit der Antriebswelle verbunden wird, wobei die zweite Seite dem Getriebe zugewandt ist; und ein Bereitstellen einer Parksperreneinrichtung, umfassend ein Parksperrenrad, welches an der Antriebswelle angeordnet wird und mit der Antriebswelle drehfest verbunden wird und der ersten Seite zugewandt ist, wobei die erste Seite dem Getriebe abgewandt ist.
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Die elektrische Antriebseinrichtung kann sich auch durch die in Verbindung mit dem Verfahren genannten Merkmale und dessen Vorteile auszeichnen und umgekehrt.
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Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Parksperreneinrichtung für eine elektrische Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug;
- 2 eine schematische Darstellung einer elektrischen Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 3 eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten des Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Parksperreneinrichtung für eine elektrische Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug.
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Die Parksperreneinrichtung PS kann eine Sperrklinke SK und einen Aktuator AK umfassen, wobei das Parksperrenrad SR mindestens eine Vertiefung VT umfasst und die Sperrklinke SK mittels des Aktuators AK in die mindestens eine Vertiefung VT einrastbar ist und durch welche eine Drehbewegung des Parksperrenrades SR sperrbar sein kann.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Die elektrische Antriebseinrichtung 10 für ein Fahrzeug F, umfasst eine elektrische Maschine EM mit einem Rotor RT; eine Antriebswelle AW, wobei die Antriebswelle AW mit dem Rotor RT drehfest verbunden ist, derart dass sich die Antriebswelle AW von einer ersten Seite B1 des Rotors RT zu einer zweiten Seite B2 des Rotors RT, welche der ersten Seite B1 gegenüberliegt, durch den Rotor RT hindurch erstreckt; ein Getriebe GT, welches mit der Antriebswelle AW verbunden ist, wobei die zweite Seite B2 dem Getriebe GT zugewandt ist; und eine Parksperreneinrichtung PS, umfassend ein Parksperrenrad SR, welches an der Antriebswelle AW angeordnet ist und mit der Antriebswelle AW drehfest verbunden ist und der ersten Seite B1 zugewandt ist und/oder an dieser angeordet sein kann, wobei die erste Seite B1 dem Getriebe GT abgewandt ist.
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Die Antriebswelle AW, zumindest teilweise, und die Parksperreneinrichtung PS können in dem Gehäuse GH angeordnet sein. Die Antriebswelle AW kann also mit dem Getriebe, dem Rotor und der Parksperreneinrichtung verbunden sein.
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Eine erste Lagereinrichtung LE1 kann an der Antriebswelle AW und an der ersten Seite B1 angeordnet sein und sich zwischen dem Rotor RT und dem Parksperrenrad SR befinden. Eine zweite Lagereinrichtung LE2 kann an der Antriebswelle AW und an der zweiten Seite B2 angeordnet sein und sich zwischen dem Rotor RT und dem Getriebe GT befinden. Eine Leistungselektronik LEL für die elektrische Maschine EM kann vorhanden sein, durch welche die elektrische Maschine EM steuerbar sein kann, wobei die Leistungselektronik LEL an der elektrischen Maschine EM angeordnet sein kann und die Antriebseinrichtung 10 kann eine Kontaktschnittstelle KS umfassen, wobei die elektrische Maschine EM über die Kontaktschnittstelle KS mit der Leistungselektronik LEL verbunden sein kann und über diese ansteuerbar sein kann. Die Kontaktschnittstelle KS kann an der zweiten Seite B2 angeordnet sein. Die Kontaktschnittstelle KS kann zwischen dem Rotor RT und dem Getriebe GT angeordnet sein und den Stator von der lateralen Seite aus kontaktieren und über Kabel oder Stromschienen mit dem Stator und der Leistungselektronik LEL elektrisch verbunden sein.
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Die Parksperreneinrichtung PS kann ein Parksperrengehäuse PGH umfassen und in diesem angeordnet sein und als ein Modul in der elektrischen Antriebseinrichtung 10 montierbar und/oder austauschbar sein.
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Gegenüber heute üblichen Anordnungen der Achs-Komponenten, bei welchen die Parksperre im Getriebe verbaut wird, wodurch dieses dann einen größeren Bauraum benötigt, kann die Parksperreneinrichtung erfindungsgemäß auf der dem Getriebe abgewandten Seite der elektrischen Maschine auf der Antriebswelle angeordnet werden. Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn vom Automobilhersteller ein kleiner Einbauraum für die E-Achse vorgegeben wird. Des Weiteren kann der Aufwand für die Montage und Demontage der Parksperreneinrichtung verringert werden, da sich zumindest ein Teil der Parksperre außerhalb des Getriebegehäuses befinden kann. Erfindungsgemäß kann so die Anordnung der Parksperreneinrichtung variabler gestaltet werden.
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Die rechteckigen Darstellungen der elektrischen Maschine, des Getriebes und der Parksperreneinrichtung stellen jeweils den Bauraum oder das Gehäuse dieser Komponente dar.
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3 zeigt eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten des Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Bei dem Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug erfolgt ein Bereitstellen S1 einer elektrischen Maschine mit einem Rotor; ein Bereitstellen S2 einer Antriebswelle, wobei die Antriebswelle mit dem Rotor drehfest verbunden wird, derart dass sich die Antriebswelle von einer ersten Seite des Rotors zu einer zweiten Seite des Rotors, welche der ersten Seite gegenüberliegt, durch den Rotor hindurch erstreckt; ein Bereitstellen S3 eines Getriebes, welches mit der Antriebswelle verbunden wird, wobei die zweite Seite dem Getriebe zugewandt ist; und ein Bereitstellen S4 einer Parksperreneinrichtung, umfassend ein Parksperrenrad, welches an der Antriebswelle angeordnet wird und mit der Antriebswelle drehfest verbunden wird und der ersten Seite zugewandt ist, wobei die erste Seite dem Getriebe abgewandt ist.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018201822 A1 [0005]
