DE102021112788A1 - Hydrodynamic torque converter for an e-axle and e-axle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischer Drehmomentwandler (6) für eine E-Achse eines Fahrzeugs mit einem Elektrotraktionsmotor (5), mit einer Pumpe (620), einem Leitrad (630) und einer Turbine (640), wobei die Turbine (640) über das Leitrad (630) von der Pumpe (620) hydrodynamisch antreibbar ist, wofür die Pumpe (620) einen Pumpen-Drehmomentanschluss (600) und die Turbine (640) einen Turbinen-Drehmomentanschluss (690) aufweist, und der Drehmomentwandler (6) eine zu seinen Drehmomentanschlüssen (600, 690) koaxiale Radantriebswellen-Hindurchführung (62) aufweist, welche in Axialrichtung (Ax) des Drehmomentwandlers (6) vollständig durch den Drehmomentwandler (6) hindurchführt.The invention relates to a hydrodynamic torque converter (6) for an electric axle of a vehicle with an electric traction motor (5), with a pump (620), a stator (630) and a turbine (640), the turbine (640) being connected via the Stator wheel (630) can be driven hydrodynamically by the pump (620), for which purpose the pump (620) has a pump torque connection (600) and the turbine (640) has a turbine torque connection (690), and the torque converter (6) has a its torque connections (600, 690) has a coaxial wheel drive shaft passage (62), which passes completely through the torque converter (6) in the axial direction (Ax) of the torque converter (6).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Drehmomentwandler für eine E-Achse eines Fahrzeugs mit einem Elektrotraktionsmotor. Ferner betrifft die Erfindung eine E-Antriebseinheit für eine E-Achse eines Fahrzeugs, eine E-Achse für ein Fahrzeug, sowie ein Fahrzeug.The present invention relates to a hydrodynamic torque converter for an e-axle of a vehicle with an electric traction motor. Furthermore, the invention relates to an electric drive unit for an electric axle of a vehicle, an electric axle for a vehicle, and a vehicle.
Hydrodynamische Drehmomentwandler werden seit Jahrzehnten in herkömmlichen Fahrzeugen eingesetzt. Der Drehmomentwandler ist dabei zwischen einem Verbrennungsmotor und einem (Automatik-)Getriebe des Fahrzeugs angeordnet und überträgt ein Drehmoment des Verbrennungsmotors auf eine Eingangswelle des Getriebes. Ein integrierter Drehmomentwandler (ITC: Integrated Torque Converter) stellt eine Möglichkeit dar, bei welcher eine Funktion einer Wandlerüberbrückungskupplung direkt in eine Turbine integriert ist.Hydrodynamic torque converters have been used in conventional vehicles for decades. The torque converter is arranged between an internal combustion engine and an (automatic) transmission of the vehicle and transmits a torque of the internal combustion engine to an input shaft of the transmission. An integrated torque converter (ITC) is one way in which a lockup clutch function is integrated directly into a turbine.
Der Drehmomentwandler ist in der Regel über eine Flexplate an eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angeschraubt. Ein Getriebeanschluss mit einem Leitradstutzen und einer Getriebeeingangswelle für einen Abtrieb, werden einseitig vom Getriebe her durch einen Wandlerhals in den Drehmomentwandler geführt. Das Achsdifferenzial mit den Abtriebswellen zu den Rädern des Fahrzeugs ist bei einem Frontantrieb des Fahrzeugs achsparalell zur Getriebeeingangswelle angeordnet. Bei einem Heckantrieb sind der Verbrennungsmotor, der Drehmomentwandler und das Getriebe in einem Motorraum des Fahrzeugs über eine Kardanwelle mit dem auf der Hinterachse angebrachten Achsdifferential verbunden.The torque converter is usually bolted to a crankshaft of the internal combustion engine via a flexplate. A transmission connection with a stator nozzle and a transmission input shaft for an output are guided on one side from the transmission through a converter neck into the torque converter. The axle differential with the output shafts to the wheels of the vehicle is arranged axis-parallel to the transmission input shaft when the vehicle is front-wheel drive. In rear-wheel drive, the internal combustion engine, the torque converter and the transmission are connected in an engine compartment of the vehicle via a cardan shaft to the axle differential mounted on the rear axle.
Die Übertragung eines Drehmoments mittels des Drehmomentwandlers erfolgt bei einer Anfahrt des Fahrzeugs zunächst hydrodynamisch und zur Verbrauchsabsenkung des Verbrennungsmotors in einem Fahrbetrieb über dessen eingerückte Überbrückungskupplungseinrichtung. - Zukünftig wird ein Anteil teilelektrisch und vollelektrisch angetriebener Fahrzeuge stark steigen. Für solche Fahrzeuge können, je nach Konzept, zusätzlich oder in Alleinstellung E-Achsen (elektrische Achsen) notwendig sein. Ein Elektrotraktionsmotor einer E-Achse ist in der Regel ein Hochdrehzahl-Elektromotor. Um beim Anfahren eines Fahrzeugs mit E-Achse genügend Anfahrmoment zur Verfügung zu stellen, ist eine kostenintensive Leistungselektronik notwendig. - Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine kostengünstigere Lösung, insbesondere eine insgesamt kostengünstigere E-Achse, anzugeben.Torque is transmitted by means of the torque converter when the vehicle is starting up first hydrodynamically and, in order to reduce consumption of the internal combustion engine during driving operation, via its engaged lock-up clutch device. - In the future, the proportion of partially electric and fully electric vehicles will increase significantly. For such vehicles, depending on the concept, e-axles (electric axles) may be necessary in addition or on their own. An electric traction motor of an e-axle is usually a high-speed electric motor. In order to provide sufficient starting torque when starting a vehicle with an e-axle, cost-intensive power electronics are required. - It is an object of the invention to specify a more cost-effective solution, in particular an overall more cost-effective e-axis.
Die Aufgabe der Erfindung ist mittels eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers für eine E-Achse eines Fahrzeugs mit einem Elektrotraktionsmotor; mittels einer E-Antriebseinheit für eine E-Achse eines Fahrzeugs; mittels einer E-Achse für ein Fahrzeug und mittels eines Fahrzeugs gelöst. - Vorteilhafte Weiterbildungen, zusätzliche Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und/oder der folgenden Beschreibung.The object of the invention is by means of a hydrodynamic torque converter for an electric axle of a vehicle with an electric traction motor; by means of an electric drive unit for an electric axle of a vehicle; solved by means of an electric axle for a vehicle and by means of a vehicle. - Advantageous developments, additional features and/or advantages of the invention result from the dependent claims and/or the following description.
Um eine E-Achse kostengünstiger zu gestalten, wird gemäß der Erfindung ein Drehmomentwandler eingesetzt, welcher in einem Betrieb mit seinem eigentlichen Wandler ein Drehmoment des Elektrotraktionsmotors beim Anfahren des Fahrzeugs erhöht. Der erfindungsgemäße Drehmomentwandler weist dabei eine Pumpe, ein Leitrad und eine Turbine auf, wobei die Turbine über das Leitrad von der Pumpe hydrodynamisch antreibbar ist, wofür die Pumpe einen Pumpen-Drehmomentanschluss und die Turbine einen Turbinen-Drehmomentanschluss aufweist, und der Drehmomentwandler eine zu seinen Drehmomentanschlüssen koaxiale Radantriebswellen-Hindurchführung aufweist, welche in Axialrichtung des Drehmomentwandlers vollständig durch den Drehmomentwandler hindurchführt.In order to make an e-axle more cost-effective, a torque converter is used according to the invention, which, in operation with its actual converter, increases a torque of the electric traction motor when the vehicle starts up. The torque converter according to the invention has a pump, a guide wheel and a turbine, the turbine being hydrodynamically drivable by the pump via the guide wheel, for which the pump has a pump torque connection and the turbine has a turbine torque connection, and the torque converter has one of its own Having torque connections coaxial wheel drive shaft passage, which passes completely through the torque converter in the axial direction of the torque converter.
Bevorzugt besitzt die (in einem Drehmomentenfluss aufwärtige) Pumpe im Vergleich mit der Turbine eine höhere Massenträgheit. Es ist jedoch auch möglich, um z. B. ein schnelles Hochlaufen des Elektrotraktionsmotors zu realisieren, die Pumpe im Vergleich mit der (in einem Drehmomentenfluss abwärtigen) Turbine mit einer niedrigeren Massenträgheit auszustatten. Im ersten Fall kann ein Pumpenrad der Pumpe mit einem Deckel (rotierbares Gehäuse) des Drehmomentwandlers und im zweiten Fall kann ein Turbinenrad der Turbine mit einem Deckel (rotierbares Gehäuse) des Drehmomentwandlers drehmomentübertragend verbunden sein. - Hierbei treibt immer eine, z. B. von einer Welle des Elektrotraktionsmotors, angetriebene Pumpe die Turbine an, welche ihrerseits z. B. eine Welle des Getriebes antreibt.The pump (upward in a torque flow) preferably has a higher mass inertia compared to the turbine. However, it is also possible to z. B. to realize a rapid run-up of the electric traction motor, to equip the pump with a lower mass inertia compared to the (downstream in a torque flow) turbine. In the first case, an impeller of the pump can be connected in a torque-transmitting manner to a cover (rotatable housing) of the torque converter and in the second case, a turbine wheel of the turbine can be connected to a cover (rotatable housing) of the torque converter. - This always drives a z. B. from a shaft of the electric traction motor, driven pump to the turbine, which in turn z. B. drives a shaft of the transmission.
Durch die Radantriebswellen-Hindurchführung kann eine Radantriebswelle des Fahrzeugs hindurcherstreckbar sein, bzw. in einem eingebauten Zustand des Drehmomentwandlers erstreckt sich durch die Radantriebswellen-Hindurchführung die Radantriebswelle des Fahrzeugs hindurch. Hierbei kann die Radantriebswelle innerhalb des Drehmomentwandlers rotieren, ohne mit dem Drehmomentwandler in einer direkten Drehmomentübertragung zu stehen. D. h. die Radantriebswelle ist nur indirekt drehmomentübertragend mit dem Drehmomentwandler, z. B. über das Getriebe und ein Achsdifferenzial, oder lediglich das Achsdifferenzial, mechanisch gekoppelt. Ferner kann in einem eingebauten Zustand des Drehmomentwandlers, der Drehmomentwandler eine Baugruppe der E-Achse sein.A wheel drive shaft of the vehicle can extend through the wheel drive shaft passage, or when the torque converter is installed, the wheel drive shaft of the vehicle extends through the wheel drive shaft passage. Here, the wheel drive shaft can rotate within the torque converter without being in direct torque transmission with the torque converter. i.e. the wheel drive shaft only indirectly transmits torque to the torque converter, e.g. B. via the transmission and an axle differential, or only the axle differential, mechanically coupled. Furthermore, in an installed state of the torque converter, the torque converter can be an assembly of the E-axis.
Die Erfindung offenbart einen koaxialen Achsdurchtrieb durch den Drehmomentwandler, d. h. insbesondere eine deckelseitige Öffnung des Drehmomentwandlers und eine Hindurchführung der Radantriebswelle koaxial durch den gesamten Drehmomentwandler, d. h. vom Elektrotraktionsmotor bis zu einem Getriebe. Hierdurch kann insbesondere eine kostenintensive Leistungselektronik der E-Achse kleiner und somit deutlich kostengünstiger ausgelegt sein. Ferner kann eine Übersetzung eines Getriebes der E-Achse vergrößert und der Elektrotraktionsmotor bei kleinerer Drehzahl betrieben werden. Hierdurch werden auch Hochdrehzahlkomponenten der E-Achse, wie z. B. Lager, kostengünstiger.The invention discloses a coaxial axle drive through the torque converter, ie in particular a cover-side opening of the torque converter and passage of the wheel drive shaft coaxially through the entire torque converter, ie from the electric traction motor to a gearbox. In this way, in particular, cost-intensive power electronics of the e-axis can be designed to be smaller and thus significantly more cost-effective. Furthermore, a gear ratio of a transmission of the E-axis can be increased and the electric traction motor can be operated at a lower speed. This also high-speed components of the E-axis, such. B. camp, more cost-effective.
Ein (Gehäuse-)Deckel des Drehmomentwandlers kann in einem radialen Zentrumsbereich offen ausgebildet sein. Hierbei kann der Deckel radial innen als Deckelnabe ausgestaltet sein oder radial innen eine Deckelnabe aufweisen. Hierbei können der Deckel und die Deckelnabe einstückig vorgesehen, stofflich einstückig aneinander festgelegt (Schweißnaht) oder integral ausgebildet sein. Der Deckel kann zusammen mit einem Pumpenrad der Pumpe dabei ein rotierbares Gehäuse des Drehmomentwandlers bilden.A (housing) cover of the torque converter can be designed to be open in a radial central area. In this case, the cover can be designed radially on the inside as a cover hub or have a cover hub radially on the inside. In this case, the cover and the cover hub can be provided in one piece, fixed to one another in one piece (weld seam) or formed integrally. The cover can form a rotatable housing of the torque converter together with an impeller of the pump.
Der Pumpen-Drehmomentanschluss kann radial innen in oder radial außen auf der Deckelnabe eingerichtet sein und ist bevorzugt integral mit der Deckelnabe ausgebildet. Der Pumpen-Drehmomentanschluss kann als ein E-Motorhohlwellen-Drehmomentanschluss für eine E-Motorhohlwelle des Elektrotraktionsmotors ausgebildet sein. - Der Turbinen-Drehmomentanschluss kann radial innen in oder radial außen auf einer Turbinennabe eingerichtet sein und ist bevorzugt integral mit der Turbinennabe ausgebildet ist. Der Turbinen-Drehmomentanschluss kann als ein Getriebeeingangshohlwellen-Drehmomentanschluss für eine Getriebeeingangshohlwelle des Getriebes ausgebildet sein. - Eine betreffende mechanische und drehmomentübertragende Verbindung kann z. B. mittels eines Formschlusses (einander betreffende, wenigstens teilkomplementäre Abschnitte), komplementärer Verzahnungen (Steckverzahnungen, Keilwellenverbindung), einer Verschweißung etc. erfolgen.The pump torque connection can be arranged radially inwardly in or radially outwardly of the cover hub and is preferably formed integrally with the cover hub. The pump torque connection can be designed as a hollow electric motor shaft torque connection for a hollow electric motor shaft of the electric traction motor. - The turbine torque connection can be arranged radially inside or radially outside on a turbine hub and is preferably formed integrally with the turbine hub. The turbine torque connection can be designed as a hollow transmission input shaft torque connection for a hollow transmission input shaft of the transmission. - A relevant mechanical and torque-transmitting connection can, for. B. by means of a form fit (affecting, at least partially complementary sections), complementary gears (splines, splined connection), a weld, etc. take place.
Da der Drehmomentwandler nicht mehr konventionell über eine Getriebeeingangswelle mit Hydrauliköl versorgt werden kann, kann die Versorgung des Drehmomentwandlers mit Hydrauliköl zur Betätigung einer Wandlerüberbrückungskupplung und ggf. einer Kühlung des Drehmomentwandlers anderweitig erfolgen. Bevorzugt erfolgt dies mittels eines Hydrauliköl-Anschlusses deckelseitig. D. h. die Versorgung des Drehmomentwandlers mit Hydrauliköl kann an dem Deckel oder der Deckelnabe entlang erfolgen. Ferner kann die Versorgung des Drehmomentwandlers mit Hydrauliköl durch den Deckel oder die Deckelnabe hindurch erfolgen. Der Deckel oder die Deckelnabe kann eine Drehdurchführung zur Versorgung des Drehmomentwandlers mit Hydrauliköl aufweisen.Since the torque converter can no longer be supplied with hydraulic oil in a conventional manner via a transmission input shaft, the torque converter can be supplied with hydraulic oil in a different way to actuate a converter lock-up clutch and, if necessary, to cool the torque converter. This is preferably done by means of a hydraulic oil connection on the cover side. i.e. the torque converter can be supplied with hydraulic oil along the cover or the cover hub. Furthermore, the torque converter can be supplied with hydraulic oil through the cover or the cover hub. The cover or the cover hub can have a rotary feedthrough for supplying hydraulic oil to the torque converter.
Ein Öldichten des Drehmomentwandlers gegenüber dem Elektrotraktionsmotor und/oder dem Getriebe kann je nach Bauart derart erfolgen, dass für einen trockenen Elektrotraktionsmotor der Drehmomentwandler zu den Wellen hin öldicht ist. Bei einem nassen Elektrotraktionsmotor kann ein Leckageöl aus den Dichtungen des Drehmomentwandlers Komponenten im Elektrotraktionsmotor mit Hydrauliköl versorgen. - Der Drehmomentwandler weist bevorzugt keinen Schwingungsdämpfer, insbesondere keinen Torsionsschwingungsdämpfer und/oder kein Fliehkraftpendel, auf.Depending on the design, the torque converter can be oil-tight relative to the electric traction motor and/or the transmission in such a way that the torque converter is oil-tight towards the shafts for a dry electric traction motor. In a wet electric traction motor, leakage oil from the torque converter seals can supply hydraulic oil to components in the electric traction motor. The torque converter preferably has no vibration damper, in particular no torsional vibration damper and/or no centrifugal pendulum.
Der Drehmomentwandler kann für Drehzahlen bis ca.: 6.500U/min, 7.000U/min, 7.500U/min, 8.000U/min, 8.500U/min, 9.000U/min, 9.500U/min, 10.000U/min, 10.500U/min, 11.000U/min, 11.500U/min oder 12.000U/min ausgelegt sein. Insbesondere bei Drehzahlen über ca. 7.000U/min bis 7.500U/min kann es notwendig sein, den Deckel und ggf. andere Bauteile des Drehmomentwandlers numerisch (z. B. durch eine Finite-Elemente-Methode) oder mittels einer Künstlichen Intelligenz zu optimieren, wobei insbesondere auf große Radien an den radial äußeren Abschnitten des Drehmomentwandlers Wert zu legen ist, damit eine Berstdrehzahl des Drehmomentwandlers im Vergleich mit dem Stand der Technik (ca. 6.500U/min bis 7.000U/min) vergleichsweise hoch ausfällt.The torque converter can be used for speeds up to approx.: 6,500 rpm, 7,000 rpm, 7,500 rpm, 8,000 rpm, 8,500 rpm, 9,000 rpm, 9,500 rpm, 10,000 rpm, 10,500 rpm, 11,000 rpm, 11,500 rpm or 12,000 rpm. Particularly at speeds above approx. 7,000 rpm to 7,500 rpm, it may be necessary to optimize the cover and possibly other components of the torque converter numerically (e.g. using a finite element method) or using artificial intelligence , where particular importance is attached to large radii on the radially outer sections of the torque converter, so that a bursting speed of the torque converter turns out to be comparatively high compared to the prior art (approx. 6,500 rpm to 7,000 rpm).
Die erfindungsgemäße E-Antriebseinheit umfasst einen Elektrotraktionsmotor, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler und bevorzugt einem Getriebe, wobei der Elektrotraktionsmotor drehmomentübertragend mit dem Drehmomentwandler und bevorzugt der Drehmomentwandler drehmomentübertragend mit dem Getriebe gekoppelt ist/sind, wobei die E-Antriebseinheit eine koaxiale Radantriebswellen-Hindurchführung aufweist, welche in Axialrichtung der E-Antriebseinheit vollständig durch den Elektrotraktionsmotor und den Drehmomentwandler hindurchführt. - Hierbei ist das Getriebe optional. Ist das Getriebe anwesend, so ist ein Achsdifferenzial, insbesondere ein Stirnraddifferenzial, bevorzugt in das Getriebe integriert. Ist das Getriebe abwesend, so kann die E-Antriebseinheit ein sich in Drehmomentflussrichtung an den Drehmomentwandler anschließendes Achsdifferenzial, insbesondere ein Stirnraddifferenzial, aufweisen.The electric drive unit according to the invention comprises an electric traction motor, a hydrodynamic torque converter and preferably a transmission, with the electric traction motor being/are coupled to the torque converter in a torque-transmitting manner and preferably the torque converter being coupled to the transmission in a torque-transmitting manner, the electric drive unit having a coaxial wheel drive shaft passage which passes completely through the electric traction motor and the torque converter in the axial direction of the electric drive unit. - Here the gearbox is optional. If the transmission is present, an axle differential, in particular a spur gear differential, is preferably integrated into the transmission. If the transmission is absent, the electric drive unit can have an axle differential, in particular a spur gear differential, which is connected to the torque converter in the direction of torque flow.
Das Getriebe der E-Antriebseinheit kann eine Radantriebswellen-Hineinführung aufweisen, welche sich in Axialrichtung an die Radantriebswellen-Hindurchführung der E-Antriebseinheit koaxial anschließt. Hierbei kann die Radantriebswellen-Hineinführung bevorzugt an/in einem Achsdifferenzial, insbesondere einem Stirnraddifferenzial, des Getriebes münden. Je nach Ausgestaltung des Differenzials kann die Radantriebswellen-Hineinführung des Getriebes auch als Radantriebswellen-Hindurchführung ausgebildet sein.The gearbox of the e-drive unit can have a wheel drive shaft lead-in which is coaxial in the axial direction with the wheel drive shaft duct of the e-drive unit connects. In this case, the wheel drive shaft lead-in can preferably lead to/in an axle differential, in particular a spur gear differential, of the transmission. Depending on the design of the differential, the wheel drive shaft lead-in of the transmission can also be designed as a wheel drive shaft lead-through.
Radial außerhalb an/auf oder über der koaxialen Radantriebswellen-Hindurchführung der E-Antriebseinheit kann eine E-Motorhohlwelle des Elektrotraktionsmotors mit einer Pumpe des Drehmomentwandlers drehmomentübertragend gekoppelt sein. Ferner kann radial außerhalb an/auf oder über der koaxialen Radantriebswellen-Hindurchführung eine Turbine des Drehmomentwandlers mit einer Getriebeeingangshohlwelle des Getriebes drehmomentübertragend gekoppelt sein. Darüber hinaus kann radial auf der zur Radantriebswellen-Hindurchführung koaxialen Getriebeeingangshohlwelle, ein Leitradstutzen koaxial angeordnet sein, welcher bevorzugt am Getriebe, insbesondere einer Außenseite bzw. Außenplatte des Getriebes, festgelegt ist. Die E-Antriebseinheit kann eine Leistungselektronik umfassen. Und der Drehmomentwandler kann als ein erfindungsgemäßer Drehmomentwandler ausgebildet sein.Radially outside on/on top of or above the coaxial wheel drive shaft lead-through of the electric drive unit, an electric motor hollow shaft of the electric traction motor can be coupled in a torque-transmitting manner to a pump of the torque converter. Furthermore, a turbine of the torque converter can be coupled in a torque-transmitting manner to a hollow transmission input shaft of the transmission radially outside on/on top of or above the coaxial wheel drive shaft passage. In addition, a guide wheel socket can be arranged coaxially radially on the transmission input hollow shaft, which is coaxial with the passage of the wheel drive shaft, and is preferably fixed on the transmission, in particular on an outside or outer plate of the transmission. The electric drive unit can include power electronics. And the torque converter can be formed as a torque converter according to the invention.
Die erfindungsgemäße E-Achse umfasst eine Radantriebswelle und eine auf der Radantriebswelle koaxial angeordnete E-Antriebseinheit, mittels welcher die Radantriebswelle antreibbar ist, wobei die E-Antriebseinheit einen Elektrotraktionsmotor und in Drehmomentflussrichtung abwärts, einen damit gekoppelten hydrodynamischen Drehmomentwandler aufweist. Eine E-Achse mit einem Drehmomentwandler ist fahrzeugglobal sinnvoll. Hierdurch lassen sich ein elektrischer Antriebsstrang, insbesondere der Elektrotraktionsmotor, eine Leistungselektronik, eine Kühlleistung und/oder Kabelquerschnitte ggf. kleiner, und damit leichter und kostengünstiger dimensionieren. Dabei ist ein baulicher und kostenmäßiger Aufwand für den Drehmomentwandler der E-Achse des teilelektrisch oder vollelektrisch angetriebenen Fahrzeugs kompensierbar oder überkompensierbar.The electric axle according to the invention comprises a wheel drive shaft and an electric drive unit arranged coaxially on the wheel drive shaft, by means of which the wheel drive shaft can be driven, the electric drive unit having an electric traction motor and, in the direction of torque flow downwards, a hydrodynamic torque converter coupled thereto. An e-axle with a torque converter makes sense for the vehicle as a whole. As a result, an electric drive train, in particular the electric traction motor, power electronics, cooling capacity and/or cable cross-sections can be dimensioned to be smaller, and therefore lighter and more cost-effective. A structural and cost-related effort for the torque converter of the E-axis of the partially electrically or fully electrically driven vehicle can be compensated or overcompensated for.
Die E-Antriebseinheit der E-Achse kann in Drehmomentflussrichtung abwärts des Drehmomentwandlers ein Getriebe aufweisen. Ferner kann in Drehmomentflussrichtung abwärts des Drehmomentwandlers ein Achsdifferenzial, insbesondere ein Stirnraddifferenzial, in der E-Antriebseinheit der E-Achse eingerichtet sein. Des Weiteren kann in das Getriebe ein Achsdifferenzial, insbesondere ein Stirnraddifferenzial integriert sein. Darüber hinaus kann der Drehmomentwandler als ein erfindungsgemäßer Drehmomentwandler und/oder die E-Antriebseinheit als eine erfindungsgemäße E-Antriebseinheit ausgebildet sein.The e-drive unit of the e-axis can have a gearbox downstream of the torque converter in the torque flow direction. Furthermore, in the torque flow direction downstream of the torque converter, an axle differential, in particular a spur gear differential, can be set up in the electric drive unit of the electric axis. Furthermore, an axle differential, in particular a spur gear differential, can be integrated into the transmission. In addition, the torque converter can be designed as a torque converter according to the invention and/or the electric drive unit can be designed as an electric drive unit according to the invention.
Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische und nicht maßstabsgetreue Zeichnung näher erläutert. Abschnitte, Elemente, Bauteile, Einheiten, Komponenten und/oder Schemata, welche eine identische, univoke oder analoge Ausbildung und/oder Funktion besitzen, sind in der Figurenbeschreibung (s. u.), der Bezugszeichenliste, den Patentansprüchen und in den Figuren (Fig.) der Zeichnung mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Eine mögliche, in der Erfindungsbeschreibung (s. o.) nicht erläuterte, in der Zeichnung nicht dargestellte und/oder nicht abschließende Alternative, eine statische und/ oder kinematische Umkehrung, eine Kombination etc. zu den Ausführungsbeispielen der Erfindung bzw. einer Komponente, einem Schema, einer Einheit, einem Bauteil, einem Element oder einem Abschnitt davon, kann ferner der Bezugszeichenliste und/oder der Figurenbeschreibung entnommen werden.The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the attached schematic drawing, which is not true to scale. Sections, elements, parts, units, components and/or schemes which have an identical, univocal or analogous design and/or function are identified in the description of the figures (see below), the list of reference symbols, the patent claims and in the figures (Fig.) of the Drawing marked with the same reference numerals. A possible alternative that is not explained in the description of the invention (see above), is not shown in the drawing and/or is not exhaustive, a static and/or kinematic reversal, a combination etc. of the exemplary embodiments of the invention or a component, a scheme, a A unit, a component, an element or a section thereof can also be found in the list of reference numbers and/or the description of the figures.
Bei der Erfindung kann ein Merkmal (Abschnitt, Element, Bauteil, Einheit, Komponente, Funktion, Größe etc.) positiv, d. h. vorhanden, oder negativ, d. h. abwesend, ausgestaltet sein. In dieser Spezifikation (Beschreibung (Erfindungsbeschreibung (s. o.), Figurenbeschreibung (s. u.)), Bezugszeichenliste, Patentansprüche, Zeichnung) ist ein negatives Merkmal als Merkmal nicht explizit erläutert, wenn nicht gemäß der Erfindung Wert daraufgelegt ist, dass es abwesend ist. D. h. die tatsächlich gemachte und nicht eine durch den Stand der Technik konstruierte Erfindung darin besteht, dieses Merkmal wegzulassen.In the invention, a feature (section, element, component, unit, component, function, size, etc.) can be positive, i. H. present, or negative, i. H. to be absent. In this specification (description (description of the invention (see above), description of the figures (see below)), list of reference symbols, patent claims, drawing), a negative feature is not explicitly explained as a feature if it is not important according to the invention that it is absent. i.e. the invention actually made and not constructed by the prior art is to omit this feature.
Ein Merkmal dieser Spezifikation kann nicht nur in einer angegebenen Art und/oder Weise, sondern auch in einer anderen Art und/oder Weise angewendet sein (Isolierung, Zusammenfassung, Ersetzung, Hinzufügung, Alleinstellung, Weglassung etc.). Insbesondere ist es möglich, anhand eines Bezugszeichens und einem diesem zugeordneten Merkmal bzw. vice versa, in der Beschreibung, der Bezugszeichenliste, den Patentansprüchen und/oder der Zeichnung, ein Merkmal in den Patentansprüchen und/oder der Beschreibung zu ersetzen, hinzuzufügen oder wegzulassen. Darüber hinaus kann dadurch ein Merkmal in einem Patentanspruch ausgelegt und/oder näher spezifiziert werden.A feature of this specification may be applied not only in a specified way, but also in a different way (isolation, combination, substitution, addition, uniqueness, omission, etc.). In particular, it is possible to replace, add or omit a feature in the claims and/or the description using a reference number and a feature assigned to it or vice versa in the description, the list of reference numbers, the patent claims and/or the drawing. In addition, a feature in a patent claim can be interpreted and/or specified in more detail as a result.
Die Merkmale der Beschreibung sind (angesichts des (zunächst meist unbekannten) Stands der Technik) auch als optionale Merkmale interpretierbar; d. h. ein jedes Merkmal kann als ein fakultatives, arbiträres oder bevorzugtes, also als ein nicht verbindliches, Merkmal aufgefasst werden. So ist eine Herauslösung eines Merkmals, ggf. inkl. seiner Peripherie, aus einem Ausführungsbeispiel möglich, wobei dieses Merkmal dann auf einen verallgemeinerten Erfindungsgedanken übertragbar ist. Das Fehlen eines Merkmals (negatives Merkmal) in einem Ausführungsbeispiel zeigt, dass das Merkmal in Bezug auf die Erfindung optional ist. Ferner ist bei einem Artbegriff für ein Merkmal auch ein Gattungsbegriff für das Merkmal mitlesbar (ggf. weitere hierarchische Gliederung in Untergattung etc.), wodurch, z. B. unter Beachtung von Gleichwirkung und/oder Gleichwertigkeit, eine Verallgemeinerung des Merkmals möglich ist.The features of the description can also be interpreted as optional features (in view of the (initially mostly unknown) state of the art); ie each feature can be understood as an optional, arbitrary or preferred, ie as a non-binding, feature. It is thus possible to extract a feature, possibly including its periphery, from an exemplary embodiment, with this feature then being transferrable to a generalized idea of the invention. That Absence of a feature (negative feature) in an embodiment indicates that the feature is optional with respect to the invention. Furthermore, with a species concept for a characteristic, a generic concept for the characteristic can also be read (possibly further hierarchical classification into subgenus, etc.), whereby, e.g. B. taking into account the same effect and / or equivalence, a generalization of the feature is possible.
In den lediglich beispielhaften Figuren (Fig.) zeigen:
- die
1 eine Prinzipskizze einer allgemeinen Ausführungsform einer Variante einer E-Achse für ein teilelektrisch oder ein vollelektrisch angetriebenes Fahrzeug, und - die
2 in einem zweidimensionalen, axial-radialen Halbschnitt, eine allgemeine Ausführungsform einer Variante eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers für eine E-Achse.
- the
1 a basic sketch of a general embodiment of a variant of an electric axle for a partially electrically or fully electrically driven vehicle, and - the
2 in a two-dimensional, axial-radial half section, a general embodiment of a variant of a hydrodynamic torque converter for an E-axis.
Die Erfindung - ein Drehmomentwandler 6 und eine E-Antriebseinheit 1 für eine E-Achse 0 sowie eine E-Achse 0 - ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen einer Ausführungsform einer Variante der E-Achse 0, der E-Antriebseinheit 1 und des Drehmomentwandlers 6 näher erläutert. Die Erfindung ist nicht auf diese Variante, die dargestellten Ausführungsformen und/oder die nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern ist von grundlegenderer Natur. Es können also andere Variationen hieraus und/oder aus Obigem (Erfindungsbeschreibung) abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.The invention - a
Die Erläuterung der Erfindung anhand der Zeichnung bezieht sich im Folgenden auf eine Axialrichtung Ax (axial), eine Rotationsachse Ax, eine Radialrichtung Ra (radial) und eine Umfangsrichtung Um (tangential) des erfindungsgemäßen Drehmomentwandlers 6, der erfindungsgemäßen E-Antriebseinheit 1 bzw. der erfindungsgemäßen E-Achse 0 (vgl. Zeichnung). In der Zeichnung sind nur diejenigen räumlichen Abschnitte eines Gegenstands der Erfindung dargestellt, welche für ein Verständnis der Erfindung notwendig sind.The explanation of the invention based on the drawing below refers to an axial direction Ax (axial), an axis of rotation Ax, a radial direction Ra (radial) and a circumferential direction Um (tangential) of the
Eine E-Achse 0 (vgl.
Zur Momentenüberhöhung und Vereinfachung einer Leistungselektronik bei einem Anfahrvorgang eines Fahrzeugs mit einem Elektrotraktionsmotor 5 ist gemäß der Erfindung ein hydrodynamischer Drehmomentwandler 6 in die E-Achse 0 integriert. Zur kompakten Anordnung sind die Komponenten Elektrotraktionsmotor 5, Drehmomentwandler 6, ggf. Getriebe 8 und Achsdifferenzial 890 koaxial in Reihe hintereinander angeordnet. Eine Antriebsachse weist eine Radantriebswelle 20 vom Achsdifferenzial 890 zu einem betreffenden Rad 21 auf und ist gemäß der Erfindung koaxial durch den Elektrotraktionsmotor 5 und den Drehmomentwandler 6 hindurchgeführt. Das bedingt, dass der Drehmomentwandler 6 nicht mehr nur einseitig geöffnet und betrieben wird, sondern dass eine Radantriebswelle 20 vom Achsdifferenzial 890 zum betreffenden Rad 21 koaxial durch den Drehmomentwandler 6 und den Elektrotraktionsmotor 5 hindurchführt.According to the invention, a
Die
Die Radantriebswelle 20 bzw. deren linker Abschnitt 20 führt dabei koaxial durch einen Elektrotraktionsmotor 5 und einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 6 hindurch und in ein Getriebe 8 mit einem integrierten Achsdifferenzial 890 hinein. Hierbei bilden der Elektrotraktionsmotor 5, der Drehmomentwandler 6 und das Getriebe 8 mit dem Achsdifferenzial 890 die E-Antriebseinheit 1 der E-Achse 0. Es ist möglich, das Getriebe 8 wegzulassen und den Drehmomentwandler 6 direkt mit dem Achsdifferenzial 890, z. B. mittels einer Hohlwelle zu koppeln. - Hierbei erstreckt sich die Radantriebswelle 20 durch eine Radantriebswellen-Hindurchführung 52 im Elektrotraktionsmotor 5 hindurch, durch eine Radantriebswellen-Hindurchführung 62 im Drehmomentwandler 6 hindurch und in eine Radantriebswellen-Hineinführung 82 in das Getriebe 8 hinein und ist dort mit dem Achsdifferenzial 890 drehmomentübertrageng gekoppelt.The
Die Radantriebswelle 20 erstreckt sich innerhalb des Elektrotraktionsmotors 5 durch dessen E-Motorhohlwelle 50 hindurch (vgl.
In der E-Antriebseinheit 1 bzw. der E-Achse 0 ist ein Längsendabschnitt der E-Motorhohlwelle 50 mit dem Pumpen-Drehmomentanschluss 600 der Deckelnabe 612 drehmomentübertragend gekoppelt (vgl.
Der Drehmomentwandler 6 ist mit der Deckelnabe 612 an einer Wandlerhülle bzw. einem Wandlergehäuse, aufweisend den Deckel 610 (inkl. der Deckelnabe 612) und die Pumpe 620; über die E-Motorhohlwelle 50 direkt an den Elektrotraktionsmotor 5, z. B. über eine Steckverzahnung, drehmomentübertragend angebunden. Beim Anfahren des Fahrzeugs in einem Wandlerbetrieb wird ein vom Elektrotraktionsmotor 5 generiertes Drehmoment hydraulisch von der Pumpe 620, über das Leitrad 630 auf die Turbine 640 übertragen. Das Leitrad 630 gelagert auf dem Leitradstutzen 700 erzeugt die Wandlung des Drehmoments. Der Leitradstutzen 700 ist getriebeseitig an ein Gehäuse des Getriebes 8 angebunden. Die Pumpe 620, das Leitrad 630 und die Turbine 640 bilden dabei einen eigentlichen Wandler 60 des Drehmomentwandlers 6.The
Beim Anfahren des Fahrzeugs, ist eine Wandlerüberbrückungskupplung 65, die insbesondere als eine Normally-Closed-Kupplung 65 ausgebildet ist, bevorzugt ausgerückt. Die Wandlerüberbrückungskupplung 65 kann dabei als eine Lamellenkupplung 65 oder eine Ein-Belag-Kupplung ausgebildet sein. Die dargestellte Wandlerüberbrückungskupplung 65 als Lamellenkupplung 65 umfasst zwei Lamellenträger 660, 670, z. B. einen Innenlamellenträger 660 und einen Außenlamellenträger 670, Belaglamellen 650, einen Betätigungskolben 680 und eine mit einer Tellerfedersicherung 683 gesicherte Tellerfeder 682, die die Belaglamellen 650 im nicht-angesteuerten Zustand des Betätigungskolbens 680 zusammendrückt und die Wandlerüberbrückungskupplung 65 geschlossen hält.When the vehicle starts up, a
Im Fahrbetrieb des Fahrzeugs ist die Wandlerüberbrückungskupplung 65 geschlossen und das Drehmoment des Elektrotraktionsmotors 5 wird direkt über die an der Turbine 640 angebundene Wandlerüberbrückungskupplung 65 über die Turbinennabe 642 auf die Getriebeeingangshohlwelle 800 übertragen. Das Getriebe 8 ist koaxial hinter dem Elektrotraktionsmotor 5 und dem Drehmomentwandler 6 angeordnet. Das Achsdifferential 890 ist dabei bevorzugt in das Getriebe 8 integriert. - Aus dem Achsdifferenzial 890 wird das Drehmoment aus dem Getriebe 8 über die Radantriebswellen 20 an das linke Rad 21 und das rechte Rad 22 übertragen.When the vehicle is driving, the
Eine Versorgung des Drehmomentwandlers 6 mit Hydrauliköl erfolgt vorliegend deckelseitig mittels eines Hydrauliköl-Anschlusses. Hierbei erfolgt die Versorgung mit mittels einer Drehdurchführung außen an der Deckelnabe 612 und durch diese hindurch (Ölkanal 613 für Wandlerüberbrückungskupplung 65). - Andere Ausführungsformen, wie z. B. eine Versorgung durch den Deckel 610 hindurch, sind natürlich möglich.In the present case, the
Eine Besonderheit dieser Anordnung ist, dass die Getriebeeingangswelle 800 und E-Motorwelle 50 als Hohlwellen 800, 50 ausgelegt sind, sodass die Radantriebswelle 20 für ein Rad 21 durch die Getriebeeingangshohlwelle 800, den Drehmomentwandler 6 und die E-Motorhohlwelle 50 geführt wird. Diese erfindungsgemäße koaxiale Anordnung baut deutlich kompakter als eine achsparallele Anordnung aus dem Stand der Technik, in welcher ein Achsdifferenzial achsparallel zur E-Motorwelle die Radantriebswelle am Elektrotraktionsmotor vorbeiführt.A special feature of this arrangement is that the
Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 6 mit einem koaxialem Achsdurchtrieb für E-Achsen 0, wobei die E-Achse 0 bzw. deren elektromotorischer Antrieb, also die E-Antriebseinheit 1 (Elektrotraktionsmotor 5, Drehmomentwandler 6 und ggf. das Achsdifferenzial 890, und ggf. Getriebe 8 mit ggf. dem Achsdifferenzial 890), einen kompakten und platzsparenden Aufbau besitzt. Hierbei weist der Drehmomentwandler 6 einen koaxialen Achsdurchtrieb für eine Radantriebswelle 20 des Fahrzeugs durch den Drehmomentwandler 6 hindurch auf. Der Drehmomentwandler 6 besitzt eine deckelseitige Öffnung für die Durchführung der Radantriebswelle 20 koaxial durch den Drehmomentwandler 6 hindurch. Dies bedingt eine Änderung einer Ölführung, da der Drehmomentwandler 6 nicht konventionell über die Getriebeeingangswelle mit Hydrauliköl versorgt werden kann. Die Ölversorgung des Drehmomentwandlers 6 zur Betätigung der Wandlerüberbrückungskupplung 65 kann z. B. durch einen Anschluss einer Ölleitung auf Seiten des radial innen offenen Deckels 610 realisiert sein (Ölkanal 613).The invention relates to a
Bezugszeichenlistereference list
- 00
-
E-Achse für ein Fahrzeug mit Elektrotraktionsmotor 5
E-axle for a vehicle with
electric traction motor 5 - 11
-
E-Antriebseinheit der E-Achse 0E-drive unit of the
E-axis 0 - 55
- Elektrotraktionsmotorelectric traction motor
- 66
- hydrodynamischer Drehmomentwandler, insbesondere ITChydrodynamic torque converter, especially ITC
- 88th
-
Getriebe, ggf. inkl. Achsdifferenzial 890
Transmission, if necessary incl.
axle differential 890 - 2020
-
Radantriebswelle(n) bzw. Abtriebswelle(n) vom Achsdifferenzial 890 zu den Rädern 21, 22Wheel drive shaft(s) or output shaft(s) from axle differential 890 to
21, 22wheels - 2121
- (linkes/rechtes) Rad(left/right) wheel
- 2222
- (rechtes/linkes) Rad (right/left) wheel
- 5050
- E-MotorhohlwelleE-motor hollow shaft
- 5252
- Radantriebswellen-Hindurchführung Wheel drive shaft passage
- 6060
-
eigentlicher Wandler des Drehmomentwandlers 6actual converter of the
torque converter 6 - 6262
- Radantriebswellen-HindurchführungWheel drive shaft passage
- 6565
- Wandlerüberbrückungskupplung, insbesondere Normally-Closed-KupplungConverter lockup clutch, in particular normally closed clutch
- 600600
- (Pumpen-)Drehmomentanschluss(pump) torque connection
- 610610
- Deckellid
- 612612
- Deckelnabecover hub
- 613613
-
Ölkanal für Wandlerüberbrückungskupplung 65Oil duct for torque
converter lockup clutch 65 - 620620
-
Pumpe, Pumpenrad; im Vergleich mit Turbine 640 bevorzugt höhere Massenträgheitpump, impeller; in comparison with
turbine 640 preferably higher mass inertia - 630630
- Leitradidler wheel
- 632632
- Freilauffreewheel
- 640640
- Turbine, Turbinenrad; im Vergleich mit Pumpe 620 bevorzugt niedrigere Massenträgheitturbine, turbine wheel; compared to pump 620 preferably lower inertia
- 642642
- Turbinennabeturbine hub
- 650650
- Belaglamellenlining discs
- 660660
- Lamellenträger mit wenigstens einer Belaglamelle, insbesondere InnenlamellenträgerDisk carrier with at least one lining disk, in particular inner disk carrier
- 670670
- Lamellenträger mit wenigstens einer Belaglamelle, insbesondere AußenlamellenträgerDisk carrier with at least one lining disk, in particular outer disk carrier
- 680680
- Betätigungskolbenactuating piston
- 682682
- Tellerfederdisc spring
- 683683
- Tellerfedersicherungdisc spring lock
- 690690
- (Turbinen-)Drehmomentanschluss (Turbine) torque connection
- 700700
- Leitradstutzen idler nozzle
- 8282
- Radantriebswellen-HineinführungWheel driveshaft lead-in
- 800800
- GetriebeeingangshohlwelleTransmission input hollow shaft
- 890890
- Achsdifferenzial, insbesondere Stirnraddifferenzial Axle differential, in particular spur gear differential
- Axaxe
-
Axialrichtung, Rotationsachse des Drehmomentwandlers 6, der E-Antriebseinheit 1 bzw. der E-Achse 0Axial direction, axis of rotation of the
torque converter 6, the electric drive unit 1 or theelectric axis 0 - RaRa
-
Radialrichtung des Drehmomentwandlers 6, der E-Antriebseinheit 1 bzw. der E-Achse 0Radial direction of the
torque converter 6, the electric drive unit 1 or theelectric axis 0 - UmAround
-
Umfangsrichtung des Drehmomentwandlers 6, der E-Antriebseinheit 1 bzw. der E-Achse 0Circumferential direction of the
torque converter 6, the electric drive unit 1 or theelectric axis 0
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021112788.2A DE102021112788A1 (en) | 2021-05-18 | 2021-05-18 | Hydrodynamic torque converter for an e-axle and e-axle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021112788.2A DE102021112788A1 (en) | 2021-05-18 | 2021-05-18 | Hydrodynamic torque converter for an e-axle and e-axle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102021112788A1 true DE102021112788A1 (en) | 2022-11-24 |
Family
ID=83898738
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102021112788.2A Withdrawn DE102021112788A1 (en) | 2021-05-18 | 2021-05-18 | Hydrodynamic torque converter for an e-axle and e-axle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102021112788A1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019103242A1 (en) | 2019-02-11 | 2020-08-13 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Electric drive device for a motor vehicle |
-
2021
- 2021-05-18 DE DE102021112788.2A patent/DE102021112788A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019103242A1 (en) | 2019-02-11 | 2020-08-13 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Electric drive device for a motor vehicle |
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