DE102021200389A1

DE102021200389A1 - Fahrwerk mit einem Antriebsmotor

Info

Publication number: DE102021200389A1
Application number: DE102021200389.3A
Authority: DE
Inventors: Alexander Schuchardt
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-01-18
Filing date: 2021-01-18
Publication date: 2022-07-21
Anticipated expiration: 2041-01-19
Also published as: DE102021200389B4

Abstract

Elektrische Maschine, umfassend einen Kühlkreislauf, in den ein von der elektrischen Maschine unabhängiges Betriebsmittel hydraulisch eingebunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine mindestens einen Fluidanschluss für eine fluidgefüllte Fahrwerkskomponente aufweist, wobei der Fluidanschluss mit einem Fluidspeicher der elektrischen Maschine verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrwerk gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Die DE 10 2010 017 991 A1 beschreibt ein Achsmodul mit einem Antrieb für die Räder der Achse. An diesem Achsmodul, das ein käfigähnliches Gehäuse aufweist, sind Schwingungsdämpfer für die Räder der Achse angeschlossen. Das Ziel dieses Konstruktionsprinzips besteht darin, eine unabhängig vom Fahrzeug vormontierbare Baueinheit zu realisieren, die möglichst viele Komponenten umfasst. Dabei geht es ausschließlich um die mechanische Zusammenführung der Komponenten zu der besagten Baueinheit.
Die DE 10 2008 061 449 A1 offenbart einen elektrischen Achsantrieb mit einer Flüssigkeitskühlung, mit der auch eine Fahrzeugbremse betrieben werden kann. Die Kühlflüssigkeitspumpe dient als Druckversorgungseinrichtung für eine Lamellenbremse.
Die DE 10 2017 103 400 A1 zeigt eine Antriebsachse mit einem E- Motor, dessen Kühlkreislauf mit einer Kühlung für eine Bremsanlage gekoppelt ist. Dabei wird davon ausgegangen, dass das Kühlwasser des E-Motors Abwärme von den Bremsen aufnehmen kann. Die Bremsanlage ist in einem Gehäuse angeordnet, das auch den E-Motor kapselt. Auch bei diesem Bauprinzip steht das Ziel einer leicht handhabbaren Baueinheit im Vordergrund.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Kühlsystem eines E-Antriebs in einem Fahrzeug zu vereinfachen.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die elektrische Maschine mindestens einen Fluidanschluss für eine fluidgefüllte Fahrwerkskomponente aufweist, wobei der Fluidanschluss mit einem Fluidspeicher der elektrischen Maschine verbunden ist.
Fluidgefüllte Fahrwerkskomponenten befinden sich räumlich stets in einer gut zugänglichen Einbaulage und werden deshalb auch sehr gut vom Fahrtwind umströmt. Damit bildet die Fahrwerkskomponente eine Kühlzone für die elektrische Maschine.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Fluidanschluss mit einer Pumpe der elektrischen Maschine verbunden. Damit ist eine Umwälzung des Kühlmediums innerhalb des Kühlkreislaufs der elektrischen Maschine mit der Fahrwerkskomponente verbunden.
Bei einer Ausführungsform wird die Fahrwerkskomponente von einem Schwingungsdämpfer gebildet. Bei einem Schwingungsdämpfer mit seiner Einfahr- und Ausfahrbewegung des Verdrängers wird das Kühlmedium der elektrischen Maschine bei einer Federungsbewegung permanent umgewälzt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Schwingungsdämpfer selbst praktisch keinen Speicher aufweisen muss.
Alternativ oder in Kombination kann die Fahrwerkskomponente als ein aktives Verstellelement ausgeführt ist. Ein aktives Verstellelement kann z. B. ein Federträger mit einem verstellbaren Federteller sein.
Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch ist die Pumpe mittels einer Ventileinrichtung von dem Fluidanschluss hydraulisch trennbar. Damit kann z. B. der Federträger maximal abgelassen werden, um ein maximal großes Kühlmediumvolumen für die elektrische Maschine und die ggf. angeschlossenen Schwingungsdämpfer nutzen zu können.
Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Kühlkreislauf eine Vorrangschaltung für die Kühlung der elektrischen Maschine aufweist. Die elektrische Maschine stellt einen materiell größeren Wert dar, als die Fahrwerkskomponente, die sich zudem schneller und einfacher ersetzen lässt.
Dabei arbeitet die Vorrangschaltung auf der Basis eines Temperatursensors innerhalb des Kühlkreislaufs.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Die einzige Figur zeigt ein stilisiertes Fahrwerk 1 eines beliebigen Fahrzeugs 3. Grundsätzlich kann die Erfindung sowohl bei einer gelenkten wie auch bei einer ungelenkten Achse angewendet werden.
Das Fahrzeug 3 verfügt über einen Fahrzeugaufbau 5, der lediglich im Bereich einer Anbindung des Fahrwerks 3 dargestellt ist. Das Fahrwerk 1 umfasst mindestens ein Rad 7 und mindestens eine Fahrwerkskomponente 9; 11, wobei sich der Fahrzeugaufbau 5 über Tragfedern 13 auf dem Fahrwerk 1 abstützt.
Des Weiteren zeigt die Fig. eine elektrische Maschine 15 für den Achsantrieb. Die elektrische Maschine 15beliebiger Bauform umfasst einen Rotor 17 und einen Stator 19. Mindestens eine Antriebswelle 21 der elektrischen Maschine 15 ist mit einem Rad 7 des Fahrzeugs 3 verbunden.
Zur Kompensation der Abwärme der elektrischen Maschine 15 steht ein Kühlkreislauf 23 zur Verfügung, der einen mit einer Kühlflüssigkeit gefüllten Speicher 25 aufweist. Als Kühlflüssigkeit dient eine ölige Flüssigkeit, die bevorzugt in einem Gehäuse 27 der elektrischen Maschine 15 gekammert ist. Über diesen Speicherinhalt kann bei Bedarf der Rotor 17 und/oder der Stator 19 gekühlt werden. Eine Pumpe 29, die über einen Antriebsmotor 31 zwei Förderrichtungen aufweist, dient zum internen Umwälzen des Speicherinhalts. Dafür verfügt die Pumpe 29 über einen Sauganschluss 33 und zwei Druckanschlüsse 35. Rückleitungen 37 verbinden die Fahrwerkskomponenten 9; 11 mit dem Speicher 25.
Die elektrische Maschine 15 weist mindestens einen Fluidanschluss 39; 41; 43 für die fluidgefüllten Fahrwerkskomponenten 9; 11 auf. Diese Fluidanschlüsse sind mit dem Fluidspeicher 25 der elektrischen Maschine 15 verbunden und dienen dem Austausch von Kühlflüssigkeit, wobei die Kühlflüssigkeit der elektrischen Maschine 15 auch die Arbeitsfunktion in den Fahrwerkskomponenten 9; 11 ausübt.
Über den Fluidanschluss 39 ist die Fahrwerkskomponente 11 auch mit der Pumpe 29 der elektrischen Maschine 15 verbunden.
Die Pumpe 29 der elektrischen Maschine 15 ist mittels einer Ventileinrichtung 45 von der Fahrwerkskomponente 11 hydraulisch trennbar. Die Pumpe 29 kann dann immer noch das Kühlmedium für die elektrische Maschine 15 umwälzen.
Die Figur enthält mehrere unabhängige Variationen der Erfindung. So kann die Fahrwerkskomponente 9 von einem an sich bekannten hydraulischen Schwingungsdämpfer gebildet werden, der über eine Anschlussleitung 47 mit der elektrischen Maschine 15 verbunden ist. Zwischen einem Arbeitsraum 49 des Schwingungsdämpfers 9 und dem Speicher 25 in der elektrischen Maschine 15 ist eine Ventilschaltung 51 angeordnet, die z. B. ein Dämpfventil 53 für die Bedämpfung einer Einfahrbewegung einer Kolbenstange 55 umfasst. Das von der Kolbenstange 55 verdrängte Dämpfmedium fließt durch das Dämpfventil 53 in den Speicher. Gleichzeitig schließt ein Rückschlagventil 57.
Bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange 55 kann das Dämpfmedium bzw. die Kühlflüssigkeit, die das Dämpfmedium darstellt, aus dem Speicher 25 über das geöffnete Rückschlagventil 57 in den Schwingungsdämpfer 9 nachströmen. Der Schwingungsdämpfer 9 selbst benötigt dann keinen separaten Ausgleichsraum, sorgt jedoch über seine erzwungene Arbeitsbewegung für ein ständiges Umpumpen und einen Austausch von Kühlflüssigkeit zwischen dem Schwingungsdämpfer 9 und der elektrischen Maschine 15.
Alternativ oder in Kombination zum Schwingungsdämpfer 9 kann die mit der elektrischen Maschine 15 verbundene Fahrwerkskomponente 11 auch als ein aktives Verstellelement ausgeführt sein, z. B. Federträger mit einem verstellbaren Federteller 59 oder auch einem verstellbaren Fußpunkt. Dazu verfügt der Federträger 11 über einen Arbeitsraum 61, der mit Kühlflüssigkeit oder in diesem Fall Druckmedium aus dem Speicher 25 der elektrischen Maschine 15 gefüllt wird. Dazu dient die Pumpe 29 der elektrischen Maschine 15. In der eingezeichneten Schaltstellung der Ventileinrichtung 45 werden beide Federträger 11 mit Kühlflüssigkeit aus dem Speicher 25 der elektrischen Maschine 15 versorgt. In der Schaltstellung „b“ fließt das Druckmedium aus dem Federträger 11 wieder zurück in den Speicher.
Ein Steuergerät 63 der elektrischen Maschine ist mit einem Temperatursensor 65 bestückt, über das Kühlkreislauf eine Vorrangschaltung für die Kühlung der elektrischen Maschine 15 aufweist. Das Steuergerät 63 steuert dabei die Ventileinrichtung 45 der Federträger 11 an, die dann z. B. geschlossen oder in Abflussrichtung aus dem Federträger geöffnet werden, um ein möglichst großes Speichervolumen nutzen zu können. Mit der beschriebenen Konstruktion kann mit einer einzigen Pumpe 29 sowohl die Kühlung der elektrischen Maschine 15 wie auch die Druckmittelversorgung zwei Federträger 11 an einer Achse erreicht werden.
Bezugszeichenliste

1: Fahrwerk
3: Fahrzeug
5: Fahrzeugaufbau
7: Rad
9: Fahrwerkskomponente
11: Fahrwerkskomponente
13: Tragfeder
15: elektrische Maschine
17: Rotor
19: Stator
21: Antriebswelle
23: Kühlkreislauf
25: Speicher
27: Gehäuse
29: Pumpe
31: Antriebsmotor
33: Sauganschluss
35: Druckanschluss
37: Rückleitung
39: Fluidanschluss
41: Fluidanschluss
43: Fluidanschluss
45: Ventileinrichtung
47: Anschlussleitung
49: Arbeitsraum
51: Ventilschaltung
53: Dämpfventil
55: Kolbenstange
57: Rückschlagventil
59: Federteller
61: Arbeitsraum
63: Steuergerät
65: Temperatursensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010017991 A1 [0002]
DE 102008061449 A1 [0003]
DE 102017103400 A1 [0004]

Claims

Elektrische Maschine (15), umfassend einen Kühlkreislauf 23), in den ein von der elektrischen Maschine (15) unabhängiges Betriebsmittel (9; 11) hydraulisch eingebunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (15) mindestens einen Fluidanschluss (39; 41; 43) für eine fluidgefüllte Fahrwerkskomponente (9; 11) aufweist, wobei der Fluidanschluss (39; 41; 43) mit einem Fluidspeicher (25) der elektrischen Maschine (15) verbunden ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidanschluss (39) mit einer Pumpe (29) der elektrischen Maschine (15) verbunden ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (29) mittels einer Ventileinrichtung (45) von dem Fluidanschluss (39) hydraulisch trennbar ist.
Elektrische Maschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrwerkskomponente von einem Schwingungsdämpfer (9) gebildet wird.
Elektrische Maschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrwerkskomponente als ein aktives Verstellelement (11) ausgeführt ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreislauf (23) eine Vorrangschaltung für die Kühlung der elektrischen Maschine (156) aufweist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreislauf (23) einen Temperatursensor (65) zur Steuerung des Kühlkreislaufs (23) aufweist.