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Die vorliegende Erfindung betrifft einen hybriden oder vollelektrisch betreibbaren Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Hydraulikanordnung zur Förderung eines Hydraulikfluid.
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Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.
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Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2011, Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch und koaxial zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist, wobei in dem Leistungsstrang zwischen Elektromotor und Kegelraddifferenzial ein schaltbarer 2-Gang-Planetenradsatz angeordnet ist, der ebenfalls koaxial zu dem E-Motor bzw. dem Kegel-raddifferenzial oder Stirnradifferential positioniert ist. Die Antriebseinheit ist sehr kompakt aufgebaut und erlaubt aufgrund des schaltbaren 2-Gang-Planetenradsatzes einen guten Kompromiss zwischen Steigfähigkeit, Beschleunigung und Energieverbrauch. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibbarer Antriebsstrang bezeichnet.
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Neben den rein elektrisch betriebenen Antriebssträngen sind auch hybride Antriebsstränge bekannt. Derartige Antriebsstränge eines Hybridfahrzeuges umfassen üblicherweise eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor, und ermöglichen - beispielsweise in Ballungsgebieten - eine rein elektrische Betriebs-weise bei gleichzeitiger ausreichender Reichweite und Verfügbarkeit gerade bei Überlandfahrten. Zudem besteht die Möglichkeit, in bestimmten Betriebssituationen gleich-zeitig durch die Brennkraftmaschine und den Elektromotor anzutreiben.
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Bei der Entwicklung der für E-Achsen oder Hybridmodule vorgesehenen elektrischen Maschinen besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, deren Leistungsdichten zu steigern, so dass der hierzu notwendigen Kühlung insbesondere der elektrischen Maschinen wachsende Bedeutung zukommt. Aufgrund der notwenigen Kühlleistungen haben sich in den meisten Konzepten Hydraulikflüssigkeiten, wie Kühlöle, zum Abtransport von Wärme aus den thermisch beaufschlagten Bereichen einer elektrischen Maschine durchgesetzt.
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Die in den bezeichneten E-Achsen oder Hybridmodulen üblicherweise vorgesehenen Getriebe werden in der Regel mit einem Getriebeöl geschmiert wobei dieses häufig auch als Kühlöl für die elektrische Maschine verwendet wird. Um das Schmiermittel bzw. Kühlöl zuverlässig an die verschiedenen Schmier- bzw. Kühlstellen zu bringen, ist es bekannt, einen hydraulischen Fluidreislauf in der entsprechenden Antriebsvorrichtung auszubilden. Für einen sicheren Betrieb des hydraulischen Fluidkreislaufs wird vielfach eine Hydraulikpumpe eingesetzt.
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Derartige Hydraulikpumpen werden meist als externe Pumpen realisiert, die zum Beispiel durch einen Elektromotor angetrieben werden. Es ist jedoch auch bekannt, die Hydraulikpumpe durch die Antriebsvorrichtung, also die elektrische Maschine und/oder das Getriebe selbst anzutreiben, um auf diese Weise auf einen zusätzlichen Elektromotor verzichten zu können.
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In der Druckschrift
DE 197 50 675 C1 ist eine Ölpumpe für automatische Kraftfahrzeuge offenbart, wobei die Ölpumpe in einem Gehäuse eines Getriebes des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Die Ölpumpe ist koaxial zu einer Abtriebswelle des Getriebes angeordnet.
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Die Druckschrift
US 4 922 765 A offenbart ein Getriebe für ein Fahrzeug mit einer Ölpumpe, wobei eine Pumpenwelle der Ölpumpe parallel versetzt zu einer Abtriebswelle angeordnet ist. Die Pumpenwelle ist auf einer weiteren Abtriebswelle und somit koaxial zu dieser angeordnet.
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Die Druckschrift
US 2003/0002976 A1 offenbart eine Scheibenläuferpumpe für verschiedene Anwendungen. Die Druckschrift
US 1,061,206 A ist die Patentschrift des Erfinders der Teslapumpe. Die Druckschrift
US 5,443,130 A offenbart eine elektrische Achse für ein Fahrzeug mit einer Ölpumpe. Die Druckschrift
DE 10 2011 004 698 A1 beschreibt eine weitere Ausgestaltung einer elektrischen Achse, welche eine Ölpumpe aufweist.
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Die Druckschrift
US 4 251 186 A die den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart eine Scheibenläuferpumpe, welche als Ölpumpe z. B. in einem Differential eingesetzt werden kann. Die Scheibenläuferpumpe weist eine Hohlwelle auf, welche einen Pumpenausgang darstellt. Der Pumpeneingang wird durch Öffnungen gebildet, die in einem Gehäuse der Scheibenläuferpumpe angeordnet sind.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Ausgestaltung für einen hybriden oder vollelektrisch betreibbaren Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, welche besonders kompakt ausgestaltet und kostenoptimiert herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen hybriden oder vollelektrisch betreibbaren Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Hydraulikanordnung zur Förderung eines Hydraulikfluids, wobei die Hydraulikanordnung eine Pumpenwelle aufweist, auf der ein innerhalb eines Pumpengehäuses rotierbar angeordneter Rotorkörper einer Scheibenläuferpumpe drehfest angeordnet ist, wobei der Rotorkörper eine Mehrzahl von axial beabstandeten kreisringförmigen Pumpenlamellen aufweist und das Hydraulikfluid ein Kühlfluid ist, welches durch die Scheibenläuferpumpe zur Kühlung einer Wärmequelle des Antriebsstrangs durch einen Kühlkreislauf förderbar ist, wobei die Pumpenwelle von einer das Antriebsdrehmoment des Kraftfahrzeugs bereitstellbaren elektrischen Maschine angetrieben wird.
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Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass eine hohe Integration einer Pumpenfunktion in einem Antriebsstrang bereitgestellt werden kann
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Hydraulikpumpe als eine Scheibenläuferpumpe ausgebildet ist. Insbesondere weist die Scheibenläuferpumpe eine Pumpenwelle auf, wobei auf der Pumpenwelle eine Mehrzahl von kreisringförmigen Pumpenlamellen, so zum Beispiel drei, vier, fünf oder mehr Pumpenlamellen, drehfest angeordnet ist, wobei sich die Pumpenlamellen in einer Radialebene senkrecht zu der Rotationsachse der Pumpenwelle erstrecken und wobei zwischen den Pumpenlamellen Spalte ausgebildet sind. Die Scheibenläuferpumpe hat den Vorteil, dass diese verschleißarm bis verschleißfrei läuft und einen sehr hohen Wirkungsgrad aufweist. Damit ist durch die Scheibenläuferpumpe eine gute Funktion und eine lange Lebensdauer zu erwarten beziehungsweise gegeben.
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Bevorzugt ist die Pumpenwelle derart in dem Antriebsstrang integriert, dass sie Umdrehungszahlen > 8.000 U/min, bevorzugt zwischen 8.000-20.000 U/min, besonders bevorzugt zwischen 10.000-15.000 U/min aufweist, was sich für den Betrieb der Scheibenläuferpumpe als besonders vorteilhaft erwiesen hat.
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Der Kühlkreislauf, welcher von der Scheibenläuferpumpe angetrieben wird, kann als ein hydraulischer Pfad durch den Antriebsstrang ausgebildet sein, welcher beispielsweise als ein eine Wärmequelle durchsetzender Kanal realisiert sein kann. Es ist grundsätzlich auch denkbar, dass der Kühlkreislauf abschnittsweise einen eine Wärmequelle überströmenden hydraulischen Pfad aufweist.
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Die Pumpenwelle ist bevorzugt als eine Hohlwelle ausgebildet, wobei dann das Hydraulikfluid durch die Pumpenwelle geführt ist. Besonders bevorzugt ist es dann in diesem Zusammenhang, dass in der Pumpenwelle radiale Durchgangsöffnungen eingebracht sind, sodass das Hydraulikfluid aus der Hohlwelle durch die Durchgangsöffnungen an einen radialen Innendurchmesser der Pumpenlamellen in einen Bereich zwischen den Pumpenlamellen in die Spalte geführt wird. Durch eine Rotation der Pumpenwelle und einer daraus resultierenden Rotation der damit fest verbundenen Pumpenlamellen, wird das Hydraulikfluid in den Spalten zwischen den Pumpenlamellen in Umlaufrichtung und aufgrund der Zentrifugalkraft auch in radialer Richtung nach außen bewegt. In diesem Zusammenhang ist bevorzugt an der radialen Außenseite der Pumpenlamellen der Pumpenausgang angeordnet, welcher das nach radial außen drängende Hydraulikfluid sammelt und ausgibt. In einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass eine Eingangsöffnung der Pumpenwelle den Pumpeneingang bildet, wobei die Eingangsöffnung der Pumpenwelle bevorzugt in einem Schmiermittelsumpf angeordnet ist.
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Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
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Der vollelektrische betreibbare Antriebsstrang kann insbesondere einen elektrischen Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfassen. Ein elektrischer Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst eine elektrische Maschine und eine Getriebeanordnung, wobei die elektrische Maschine und die Getriebeanordnung eine bauliche Einheit bilden.
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Die Getriebeanordnung kann bevorzugt als ein Differentialgetriebe konfiguriert sein. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass das Differentialgetriebe als ein Planetengetriebe mit einem Antrieb und zwei Abtrieben ausgebildet ist.
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Die Getriebeanordnung kann des Weiteren bevorzugt als ein Planetengetriebe konfiguriert sein. Das Planetengetriebe kann bevorzugt ein Sonnenrad und mehrere mit dem Sonnenrad in Eingriff stehende und in einem Planetenradträger drehbar gelagerte Planetenräder aufweisen, die sich rotatorisch um das Sonnenrad bewegen, sowie ein koaxial zum Sonnenrad angeordnetes Hohlrad, in welchem die Planetenräder wälzen.
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Die Pumpenwelle weist besonders bevorzugt ein insbesondere monolithisch mit dieser ausgeformtes Zahnrad auf, dass im getrieblichen Eingriff mit dem Momentenfluss des Antriebsstrangs steht. Das Zahnrad der Pumpenwelle kann hierbei höchst bevorzugt das Sonnenrad oder ein Planetenrad oder das Hohlrad bilden. Das auf der Pumpenwelle angeordnete Zahnrad ist somit über die Pumpenwelle drehmomentübertragend mit einer Scheibenläuferpumpe wirkverbunden. Das Zahnrad kann beispielsweise auch Bestandteil eines Zahnradmoduls, einer Zwischenwelle mit Zahnrad, Umkehrrädern usw. sein. Insbesondere kann das Zahnrad auch das Sonnenrad eines Planetengetriebes bilden.
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Das Zahnrad der Pumpenwelle kann als ein Außenverzahntes und/oder Innenverzahntes Zahnrad ausgebildet sein. Die Verzahnung kann in radialer Richtung und/oder axialer Richtung ausgebildet sein.
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Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine und die Getriebeanordnung in einem gemeinsamen Antriebsstranggehäuse angeordnet sind. Alternativ wäre es natürlich auch möglich, dass die elektrische Maschine ein Motorgehäuse und das Getriebe ein Getriebegehäuse besitzt, wobei die bauliche Einheit dann über eine Fixierung der Getriebeanordnung gegenüber der elektrischen Maschine bewirkbar ist. Diese bauliche Einheit wird gelegentlich auch als E-Achse bezeichnet.
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Die elektrische Maschine und die Getriebeanordnung können auch in einem Antriebsstranggehäuse aufgenommen sein. Das Antriebsstranggehäuse ist zumindest zur Aufnahme der elektrischen Maschine und der Getriebeanordnung vorgesehen.
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Das Antriebsstranggehäuse ist bevorzugt aus einem metallischen Material, insbesondere bevorzugt aus Aluminium, Grauguss oder Stahlguss, insbesondere mittels einem Urformverfahren wie Gießen oder Druckguss geformt. Grundsätzlich wäre es jedoch auch möglich, das Antriebsstranggehäuse aus einem Kunststoff zu bilden.
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Das Antriebsstranggehäuse kann insbesondere bevorzugt eine topfartige Grundform aufweisen, so dass die elektrische Maschine und das Getriebe über die offene Stirnseite des Antriebsstranggehäuses in dieses eingesetzt werden können.
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Eine elektrische Maschine dient zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und/oder umgekehrt, und umfasst in der Regel einen als Stator, Ständer oder Anker bezeichneten ortsfesten Teil sowie einen als Rotor oder Läufer bezeichneten und gegenüber dem ortsfesten Teil beweglich angeordneten Teil.
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Im Falle von als Rotationsmaschinen ausgebildeten elektrischen Maschinen wird insbesondere zwischen Radialflussmaschinen und Axialflussmaschinen unterschieden. Dabei zeichnet sich eine Radialflussmaschine dadurch aus, dass die Magnetfeldlinien in dem zwischen Rotor und Stator ausgebildeten Luftspalt, sich in radialer Richtung erstrecken, während im Falle einer Axialflussmaschine sich die Magnetfeldlinien in dem zwischen Rotor und Stator gebildeten Luftspalt in axialer Richtung erstrecken.
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Im Zusammenhang mit der Erfindung kann die elektrische Maschine als Radial- oder Axialflussmaschine ausgebildet sein. Um einen axial besonders kompakt bauende Achsantriebsstrang auszubilden, sind Axialflussmaschinen zu bevorzugen.
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Die elektrische Maschine ist insbesondere für die Verwendung innerhalb eines elektrisch betreibbaren Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt.
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Die Getriebeanordnung des elektrischen Achsantriebsstrangs ist insbesondere mit der elektrischen Maschine koppelbar, welche zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments für das Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Bei dem Antriebsdrehmoment handelt es sich besonders bevorzugt um ein Hauptantriebsdrehmoment, sodass das Kraftfahrzeug ausschließlich durch das Antriebsdrehmoment angetrieben wird.
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Ein Getriebegehäuse ist ein Gehäuse zur Aufnahme eines Getriebes. Es hat die Aufgabe, vorhandene Wellen jeweils über die Lager zu führen und den Rädern bei allen Belastungen diejenigen Freiheitsgrade zu gewähren, derer sie bedürfen, ohne sie in der Dreh- und eventuell Bahnbewegung zu behindern, sowie Lagerkräfte und Abstützmomente aufzunehmen. Ein Getriebegehäuse kann ein- oder mehrschalig, das heißt, ungeteilt oder geteilt ausgebildet sein. Das Gehäuse kann insbesondere auch sowohl Geräusche und Vibrationen dämpfen, als auch Schmierstoff sicher aufnehmen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Pumpenwelle und der Rotorkörper einstückig, insbesondere monolithisch, ausgebildet sind, was fertigungstechnisch besonders günstig ist.
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Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Scheibenläuferpumpe einen saugseitigen Pumpeneingang und einen druckseitigen Pumpenausgang aufweist, wobei über den Pumpeneingang das in dem Getriebe vorhandene Hydraulikfluid über die Scheibenläuferpumpe aus dem Getriebe und/oder in das Getriebe förderbar ist.
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Der Rotorkörper ist innerhalb eines Pumpengehäuses rotierbar angeordnet. Das Pumpengehäuse kann als ein separates Gehäuse ausgebildet sein oder als Teil eines weiteren Gehäuses, beispielsweise eines Getriebegehäuses oder Motorgehäuses ausgeformt sein, wodurch sich eine besonders hohe Integration der Hydraulikpumpe erzielen lässt.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das Pumpengehäuse wenigstens einen evolvent geformten Pumpeneingang und/oder Pumpenausgang aufweist, was strömungstechnisch besonders günstig ist.
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In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der Rotorkörper einen oder mehrere von einem Kühlfluid durchströmbare Kühlkanäle ausweist, wodurch der Rotorkörper beispielsweise über einen hydraulischen Kreislauf gekühlt werden kann. Des Weiteren kann es vorteilhaft sein, dass der Rotorkörper und/oder das Pumpengehäuse einen oder mehrere von einem Kühlfluid durchströmbare Kühlkanäle aufweisen/aufweist. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist die Bereitstellung einer sehr kompakt bauenden Scheibenläuferpumpe mit einem integrierten Wärmetauscher, um insbesondere das zu fördernde Hydraulikfluid in einem vordefinierten Temperaturintervall zu halten. Generell ist es aber natürlich denkbar, Wärme allgemein zwischen dem Kühlfluid und dem Hydraulikfluid auszutauschen, so dass beispielsweise das Kühlfluid Wärme an das Hydraulikfluid überträgt. Bevorzugt ist also im Betrieb der hydraulischen Fördereinrichtung die Temperatur des Kühlfluids und des Hydraulikfluids voneinander verschieden, insbesondere kann die Temperatur des Hydraulikfluids größer sein als die Temperatur des Kühlfluids.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kühlkanäle sich zumindest abschnittsweise in radialer Richtung durch die Pumpenlamellen erstrecken. Es ist in diesem Zusammenhang auch denkbar, dass einzelne oder alle Pumpenlamellen vollständig hohl ausgeführt sind, um die Kühleffizienz weiter zu erhöhen. Selbstverständlich ist es auch möglich, zusätzlich oder alternativ den Innenraum der Scheibenläuferpumpe über das Pumpengehäuse von außen zu kühlen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein flüssigkeitsgekühltes Gehäuse einer elektrischen Maschine einstückig mit dem Pumpengehäuse der Scheibenläuferpumpe verbunden, so dass das Pumpengehäuse an das hydraulische System der elektrischen Maschine angeschlossen ist.
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Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Kühlkanäle hydraulisch an einen ersten Kühlkreislauf koppelbar sind. Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das Kühlfluid und das Hydraulikfluid voneinander verschieden sind. So könnte beispielsweise das Kühlfluid eine Wasser-Glykol Kühlflüssigkeit aus einem Kühlkreislauf eines Fahrzeugs sein und das Hydraulikfluid ein Öl, welches zur Schmierung eines Getriebes und/oder Kühlung einer elektrischen Maschine verwendet wird. Das Kühlfluid kann in besonders bevorzugter Weise durch die als Hohlwelle ausgebildete Pumpenwelle gefördert werden. In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann somit auch vorgesehen sein, dass die Pumpenwelle als Hohlwelle ausgeführt ist, welche hydraulisch an den Kühlkreislauf gekoppelt ist.
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Ferner kann es auch bevorzugt sein, dass die Pumpenwelle in wenigstens einem Wälzlager mit einem Innenring und einem Außenring gelagert ist, wobei die Pumpenwelle einstückig mit dem Innenring oder dem Außenring des Wälzlagers ausgeformt ist. Hierdurch kann eine besonders kompakt bauende hydraulische Fördereinrichtung bereitgestellt werden, welche auch fertigungstechnische Vorteile bereitstellt, indem auf die Verwendung eines separaten Innenrings verzichtet wird.
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Die zu kühlende Wärmequelle kann insbesondere die elektrische Maschine und/oder die Getriebeanordnung und/oder eine Leistungselektronik zur Bestromung der elektrischen Maschine sein. Besonders bevorzugt liegen die Wärmequellen in einem gemeinsamen Kühlkreislauf. Die Kühlleistung kann weiter verbessert werden, wenn der Kühlkreislauf einen Wärmetauscher zur Kühlung des Kühlfluids aufweist. Das Kühlfluid kann ein Kühlöl oder eine Wasser-Glykol-Mischung sein.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
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Es zeigen:
- 1 ein Kraftfahrzeug mit einem elektrisch betreibbaren Antriebsstrang in einer schematischen Blockschaltdarstellung,
- 2 eine erste Ausführungsform einer Scheibenläuferpumpe in einer schematischen Axialschnittansicht,
- 3 eine zweite Ausführungsform einer Scheibenläuferpumpe in einer schematischen perspektivischen Axialschnittansicht,
- 4 eine dritte Ausführungsform einer Scheibenläuferpumpe in einer schematischen perspektivischen Axialschnittansicht.
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1 zeigt einen vollelektrisch betreibbaren Antriebsstrang 2 eines Kraftfahrzeugs 3, umfassend eine Hydraulikanordnung 5 zur Förderung eines Hydraulikfluids 6. Die Hydraulikanordnung 5 weist eine Pumpenwelle 7 auf, auf der ein innerhalb eines Pumpengehäuses 14 rotierbar angeordneter Rotorkörper 9 einer Scheibenläuferpumpe 10 drehfest angeordnet ist, was gut aus den 2-4 erkennbar ist.
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Der Rotorkörper 9 besitzt eine Mehrzahl von axial beabstandeten kreisringförmigen Pumpenlamellen 15, durch welche das Hydraulikfluid 6 - im vorliegenden Fall ein Kühlfluid 30 - durch die Scheibenläuferpumpe 10 zur Kühlung einer Wärmequelle 31 des Antriebsstrangs 2 durch einen Kühlkreislauf 32 förderbar ist. Die Pumpenwelle 7 wird dabei von einer das Antriebsdrehmoment des Kraftfahrzeugs 3 bereitstellbaren elektrischen Maschine 17 angetrieben, so dass auf eine separate Pumpe innerhalb des Kühlkreislaufs 32 verzichtet werden kann.
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In dem Kühlkreislauf 32 ist ein Wärmetauscher 35 zur Kühlung des Kühlfluids 30 angeordnet. Der Wärmetauscher 35 kann seinerseits an einen Kühlwasser- oder Kühlölkreislauf des Kraftfahrzeugs 3 gekoppelt sein. Das Kühlfluid 30 kann ein Kühlöl oder eine Wasser-Glykol-Mischung sein. Die mittels des Kühlfluids 30 zu kühlende Wärmequelle 31 kann die elektrische Maschine 17 und/oder die Getriebeanordnung 1 und/oder eine Leistungselektronik zur Bestromung der elektrischen Maschine 17 sein. Bevorzugt werden diese Wärmequellen 31 von dem Kühlkreislauf 43 gekühlt.
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Wie in der 2 gezeigt, kann die Pumpenwelle 7 eine Getriebewelle 33 einer in dem Antriebsstrang 2 angeordneten Getriebeanordnung 18 ist. In der 2 ist somit ein mit einem Antriebsstrang 2 koppelbares Getriebe 4 sowie eine Hydraulikanordnung 5 zur Förderung eines Hydraulikfluids 6 zu sehen.
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Die Getriebeanordnung 18 weist eine als Hohlwelle ausgebildete Pumpenwelle 7 auf, auf der sowohl ein mit dem Getriebe 4 in Eingriff stehendes Zahnrad 8 als auch ein Rotorkörper 9 einer Scheibenläuferpumpe 10 drehfest angeordnet sind. Der Rotorkörper 9 besitzt eine Mehrzahl von axial beabstandeten kreisringförmigen Pumpenlamellen 15, welche innerhalb eines Pumpengehäuses 14 rotierbar angeordnet sind. Die Pumpenwelle 7, das Zahnrad 8 und der Rotorkörper 9 sind monolithisch ausgeformt.
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Die Scheibenläuferpumpe 10 weist einen saugseitigen Pumpeneingang 12 und einen druckseitigen Pumpenausgang 13 auf, wobei über den Pumpeneingang 12 das in dem Getriebe 4 vorhandene Hydraulikfluid 6 über die Scheibenläuferpumpe 10 aus dem Getriebe 4 und/oder in das Getriebe 4 förderbar ist. Das Pumpengehäuse 14 hat wenigstens einen evolvent geformten Pumpeneingang 12 und/oder Pumpenausgang 13.
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Was der 2 auch entnommen werden kann ist, dass der Rotorkörper 9 in der gezeigten Ausführungsform einen oder mehrere von einem Kühlfluid 20 durchströmbare Kühlkanäle 21 ausweist. Der Rotorkörper 9 und das Pumpengehäuse 14 weisen in der gezeigten Ausgestaltung von einem Kühlfluid 20 durchströmbare Kühlkanäle 21 auf. Diese Kühlkanäle 21 erstrecken sich zumindest abschnittsweise in radialer Richtung durch die Pumpenlamellen 15 und sind hydraulisch an einen Kühlkreislauf 22 gekoppelt. Im Betrieb der hydraulischen Fördereinrichtung 1 ist die Temperatur des Kühlfluids 20 in der Regel geringer als die Temperatur des Hydraulikfluids 6, so dass eine Kühlung des Hydraulikfluids 6 erfolgt.
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Die Pumpenwelle 7 ist über ein drehfest an der Pumpenwelle 7 fixiertes Zahnrad 8 getrieblich mit einer im Antriebsstrang 2 liegenden Antriebswelle koppelbar. Die Pumpenwelle 7 als Hohlwelle ausgeführt ist, welche hydraulisch an den Kühlkreislauf 22 gekoppelt ist. Die Pumpenwelle 7 besitzt des Weiteren ein mit einem Getriebe 4 koppelbares Zahnrad 8.
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Die Pumpenwelle 7 ist in einem Wälzlager 40 mit einem Innenring 41 und einem Außenring 42 gelagert, wobei die Pumpenwelle 7 einstückig mit dem Innenring 41 des Wälzlagers 41 ausgeformt ist. Eine entsprechend gelagerte hydraulische Fördereinrichtung ist in der 4 gezeigt, die im Wesentlichen aus der Getriebeanordnung 1 und einem mit einem Getriebe 4 koppelbaren Zahnrad 8 besteht und als eine bauliche Einheit modulartig ausgebildet ist.
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Die in der 3 gezeigte Getriebeanordnung 18 kann insbesondere für einen vollelektrisch betreibbaren Antriebsstrang 2 eines Kraftfahrzeugs 3 verwendet werden, wie es exemplarisch in der 1 gezeigt ist. Der dort gezeigte elektrischer Achsantriebsstrang 11 umfasst eine elektrische Maschine 17 und eine Getriebeanordnung 18 sowie eine Getriebeanordnung 18, wie sie aus der 2 bekannt ist.
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Die 3 zeigt eine mit einem Antriebsstrang 2 koppelbare Hydraulikanordnung 5 zur Förderung eines Hydraulikfluids 6. Die Hydraulikanordnung 5 weist eine Pumpenwelle 7 auf, an der ein Rotorkörper 9 einer Scheibenläuferpumpe 10 drehfest angeordnet ist. Der Rotorkörper 9 besitzt auch hier wieder eine Mehrzahl von axial beabstandeten kreisringförmigen Pumpenlamellen 15 und ist innerhalb eines Pumpengehäuse 14 drehbar gelagert. Die als Hohlwelle ausgeformte Pumpenwelle 7 ist in einem Wälzlager 40 mit einem Innenring 41 und einem Außenring 42 gelagert, wobei zwischen dem Innenring 41 und dem Außenring 42 eine Mehrzahl von Wälzkörpern 43 angeordnet sind, die zwischen dem Innenring 41 und dem Außenring 42 wälzen.
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Die Pumpenwelle 7 ist einstückig, insbesondere monolithisch, mit dem Innenring 41 des Wälzlagers 41 ausgeformt ist. Auch der Rotorkörper 9 mit den Pumpenlamellen 15 ist in der gezeigten Ausführungsform einstückig, insbesondere monolithisch, mit der Pumpenwelle 7 ausgebildet.
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Der 3 ist auch gut entnehmbar, dass die Scheibenläuferpumpe 10 und das Wälzlager 40 eine bauliche Einheit bilden. Die Scheibenläuferpumpe 10 besitzt einen saugseitigen Pumpeneingang 12 und einen druckseitigen Pumpenausgang 13, wobei über den Pumpeneingang 12 das in dem elektrischen Achsantriebsstrang 11 vorhandene Hydraulikfluid 6 über die Scheibenläuferpumpe 10 förderbar ist. Der Pumpeneingang 10 und/oder die Pumpenwelle 7 und/oder der Pumpenkörper 9 sind/ist so konfiguriert, dass zumindest ein Teil des von der Scheibenläuferpumpe 10 geförderten Hydraulikfluids 6 das Wälzlager 40 hydraulisch beaufschlagt und so eine Schmierung des Wälzlagers 40 bewirkt ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Antriebsstrang
- 3
- Kraftfahrzeug
- 4
- Getriebe
- 5
- Hydraulikanordnung
- 6
- Hydraulikfluid
- 7
- Pumpenwelle
- 8
- Zahnrad
- 9
- Rotorkörper
- 10
- Scheibenläuferpumpe
- 11
- Achsantriebsstrang
- 12
- Pumpeneingang
- 13
- Pumpenausgang
- 14
- Pumpengehäuse
- 15
- Pumpenlamellen
- 17
- elektrische Maschine
- 18
- Getriebeanordnung
- 20
- Kühlfluid
- 21
- Kühlkanäle
- 22
- Kühlkreislauf
- 30
- Kühlfluid
- 31
- Wärmequelle
- 32
- Kühlkreislauf
- 33
- Getriebewelle
- 35
- Wärmetauscher
- 40
- Wälzlager
- 41
- Innenring
- 42
- Außenring
- 43
- Wälzkörper
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19750675 C1 [0008]
- US 4922765 A [0009]
- US 20030002976 A1 [0010]
- US 1061206 A [0010]
- US 5443130 A [0010]
- DE 102011004698 A1 [0010]
- US 4251186 A [0011]
