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Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einer Elektromaschine, mit mindestens einem Getriebe, insbesondere einem Differentialgetriebe, und mit mindestens einem, insbesondere mehrteilig ausgebildetem Gehäuse gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
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Im Stand der Technik sind eine Vielzahl von Antriebsanordnungen für Kraftfahrzeuge bekannt. Derartige Antriebsanordnungen weisen Elektromaschinen und/oder Verbrennungsmotoren, unterschiedliche Arten von Getrieben, Übersetzungsgetriebe, insbesondere Stufengetriebe, Schaltgetriebe, insbesondere auch Differentialgetriebe auf. Die zuvor genannten Komponenten sind zumindest teilweise oder auch vollständig in einem jeweiligen Gehäuse oder auch in einem gemeinsamen Gehäuse zumindest teilweise integriert bzw. hierin angeordnet. Die Gehäuse können insbesondere mehrteilig aufgebaut und/oder ausgebildet sein, insbesondere aus mehreren miteinander verbindbaren Gehäusehälften bestehen.
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Das entsprechende Gehäuse weist im Wesentlichen einen Motorraum und einen Getrieberaum auf, wobei bei bestimmten Antriebsanordnungen dann die Elektromaschine in dem Motorraum und das Getriebe in dem Getrieberaum angeordnet ist. Hierbei kann das im Getrieberaum angeordnete Getriebe insbesondere als ein Differentialgetriebe ausgebildet sein bzw. in dem Getrieberaum insbesondere zusätzlich zu dem Differentialgetriebe, ein Übersetzungsgetriebe, das insbesondere zwischen dem Differentialgetriebe und der Elektromaschine wirksam angeordnet ist.
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Im Allgemeinen weisen die in dem Motorraum angeordneten Elektromaschinen einen gehäusefesten Stator und einen radial innerhalb des Stators angeordneten Rotor sowie eine Rotorwelle auf. Die Kühlung der Elektromaschine wird insbesondere über eine Ölkühlung realisiert. Im Getrieberaum ist ein Ölsumpf vorhanden und/oder vorgesehen, wobei zur Kühlung des Rotors und/oder der Rotorwelle dann Öl über ein Ölzuleitsystem vom Ölsumpf in den Bereich des Rotors und über ein Ölableitsystem vom Rotor zurück in den Ölsumpf leitbar ist. Das so ausgestaltete Ölleitsystem, das das Ölzuleitungssystem und das Ölableitsystem umfasst, ist insbesondere auch so ausgeführt und/oder ausgestaltet, dass das zur Kühlung des Rotors und/oder der Rotorwelle benötigte Öl, nachdem es im Bereich des Motorraums erhitzt worden ist dann runtergekühlt wird. Bei bestimmten Antriebsanordnungen ist insbesondere zur Kühlung des Stators im Bereich der Mantelwandung des Motorraumes zumindest teilweise ein, entlang dem Umfang des Stators, umlaufender Kühlwassermantel ausgebildet. Die Elektromaschine ist im Wesentlichen oberhalb des Ölspiegels des Ölsumpfes liegend angeordnet. Bei dem Rückfluss des Öls von der Elektromaschine über das Ölableitsystem zum Ölsumpf ist dann, insbesondere zur Kühlung des Öls, eine thermische Kopplung zwischen dem rücklaufenden Öl und dem Kühlwassermantel realisiert. Die hier zwischen dem Kühlwassermantel und dem rücklaufenden Öl vorhandenen Gehäusewandungen und/oder insbesondere auch zusätzlich vorgesehene und/oder vorhandenen Trennwände sind hierzu insbesondere aus einem gut wärmeleitenden Material hergestellt.
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So sind beispielsweise auch andere Antriebsanordnungen bzw. Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge bekannt, bei denen beispielsweise Öltaschen zwar im Bereich des Kühlwassermantels der Elektromaschine liegen, aber die Öltaschen unterhalb des Ölspielgel des Ölsumpfes ausgebildet sind. Hier liegt dann auch die Elektromaschine insbesondere im Wesentlichen unterhalb des Ölspiegel des Ölsumpfes.
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Auch sind Ausführungen von Antriebsanordnungen und/oder Antriebssträngen für Kraftfahrzeuge bekannt, wo die zuvor genannten Öltaschen oberhalb des Kühlwassermantels der Elektromaschine angeordnet und/oder ausgebildet sind, so dass das Öl mit einer Pumpe auf dieses entsprechende Niveau gepumpt werden muss, was zu einem entsprechenden Energieverbrauch führt.
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Schließlich sind Antriebsanordnungen und/oder Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge bekannt, wo das Öl mittels eines separaten ÖI-Wasser-Wärmetauschers gekühlt wird, wodurch der Konstruktionsaufwand und die Herstellungskosten durch den separat vorzusehenden Öl-Wasser-Wärmetauscher entsprechend erhöht sind.
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So offenbart die
JP 201-2-105457 A , von der die Erfindung ausgeht, eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, wo die Mantelwand des Motorraumes zur zusätzlichen Kühlung der Elektromaschine einen den Stator entlang dessen Umfang umlaufenden Kühlwassermantel aufweist. Die hier vorgesehene Elektromaschine und das Getriebe sind in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, jedoch in voneinander getrennten Räumen, nämlich die Elektromaschine in einem Motorraum und das Getriebe in einem Getrieberaum. Die Kühlung des Stators erfolgt in Form des erwähnten Kühlwassermantels, anders ausgedrückt zur Statorkühlung ist ein Kühlwasser-Leitungssystem vorgesehen, welches den Stator umläuft. Weiterhin ist ein ölbasiertes Kühlsystem vorgesehen, hierzu ist im Getrieberaum ein Ölreservoir bzw. ein Ölsumpf ausgebildet, wobei auch dieses im Ölsumpf vorhandene Öl nicht nur zur Kühlung der Getriebekomponenten, sondern auch zur Innenkühlung des Rotors der Elektromaschine verwendet wird. Die beiden Kühlsysteme sind zwar thermisch miteinander gekoppelt, nämlich durch einen im Ölsumpf des Getrieberaums angeordneten Öl-Wasser-Wärmetauscher. Die gesamte Konstruktion ist einerseits konstruktionsaufwändig, andererseits auch nicht raumsparend ausgebildet und benötigt entsprechenden Bauraumbedarf. Weiterhin ist die thermische Kopplung der beiden Kühlsysteme über den im Ölsumpf des Getrieberaumes vorhandenen Wärmetauscher ungünstig. Insbesondere beansprucht der Wärmetauscher erheblichen Bauraum im Getrieberaum. Die eingangs genannte Antriebsanordnung, von der die Erfindung ausgeht, ist daher noch nicht optimal ausgebildet.
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So ist aus der
JP 2013-162674 A eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei der auch eine Elektromaschine mithilfe eines umlaufenden Kühlwassermantels, insbesondere der Stator dieser Elektromaschine gekühlt wird. Ein weiteres Kühlsystem ist durch eine Ölkühlung realisiert, wobei dieses Öl zwar obere Bereiche des Stators geleitet wird, das Öl dann aber im Wesentlichen den direkten Weg in den Ölsumpf findet und von dort aus wieder in den oberen Bereich des Stators zurückgeleitet bzw. zurückgepumpt wird.
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So ist beispielsweise aus der
US 2011/0309698 A1 eine bestimmte Ausführung für eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug bekannt bzw. offenbart, wo ein Kühlsystem für den Stator einer Elektromaschine so ausgeführt ist, dass die Mantelwand des Motorraumes mäanderförmig verlaufende Leitungswege aufweist, insbesondere um eine vorteilhafte Kühlung des Stators zu realisieren.
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Auch die anderen im Stand der Technik bereits bekannten Antriebsanordnungen bzw. Antriebsstränge sind daher noch nicht optimal ausgebildet bzw. konstruktionsmäßig aufwendig, erfordern entsprechend Bauraum und sind teils kostenintensiv.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde die eingangs genannte Antriebsanordnung, von der die Erfindung ausgeht, nun derart auszugestalten und weiterzubilden, dass ein großer Bauraumbedarf des Antriebsstranges verhindert ist, insbesondere die Kühlung der Elektromaschine und/oder eine kostengünstige Ölkühlung realisiert ist.
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Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nun zunächst durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Zunächst geht das Grundprinzip der Erfindung nun dahin, dass bei dem Rückfluss des Öls von der Elektromaschine über das Ölableitsystem zum Ölsumpf, insbesondere zur Kühlung des Öls, zumindest teilweise eine thermische Kopplung zwischen dem rücklaufenden Öl und dem Kühlwassermantel realisiert ist. Dadurch entfällt zunächst die bisher im Stand der Technik bekannte Anordnung eines Öl-Wasser-Wärmetauschers in Ölsumpf. Weiterhin weist das Ölableitsystem einen Aufnahmeraum auf, wobei der Aufnahmeraum durch mindestens eine das Öl beim Rückfluss zumindest teilweise aufnehmende Gehäusetasche und durch mindestens ein in und/oder an der Gehäusetasche separat angeordnetes, das rückfließende Öl zumindest teilweise stauendes Schottelementrealisiert ist. Nochmal anders ausgedrückt: Auf dem Weg des rücklaufenden Öl zum Ölsumpf ist nun ein Aufnahmeraum vorgesehen, der gebildet wird aus einer Gehäusetasche und aus einem separat angeordnetem Schottelement. Hierbei ist das Schottelement so ausgebildet, dass das rückfließende Öl zumindest teilweise gestaut wird, insbesondere daher nicht direkt in den Ölsumpf des Getrieberaumes abfließen kann. Hierdurch wird einerseits bewirkt, dass aufgrund der thermischen Kopplung zwischen dem rücklaufenden Öl und dem Kühlwassermantel, die beim Rückfluss des Öls von der Elektromaschine über das Ölableitsystem zum Ölsumpf realisiert ist, der Bauraumbedarf entsprechend aus den bereits oben angesprochenen Gründen verringert werden kann. Zudem kann der Aufnahmeraum zusammen mit dem Schottelement in vorteilhafter Weise ausgebildet werden, was weitere Vorteile nach sich zieht, die im Folgenden auch näher erläutert werden dürfen:
- Zunächst ist das Schottelement in die Gehäusetasche zumindest teilweise einschiebbar ausgebildet. Die Gehäusetasche ist insbesondere als eine Gehäuse-Gusstasche ausgebildet, also während des Gussvorganges zur Herstellung des Gehäuses wird die Gehäuse-Gusstasche ohne großen Arbeitsaufwand „automatisch“ beim Gießen des Gehäuses und/oder der jeweiligen Gehäusehälfte. hergestellt. Die als Gehäuse-Gusstasche ausgebildete Gehäusetasche ist daher insbesondere aus und/oder integral miteinander verbundenen Gehäusewandungen gebildet und/oder ausgebildet bzw. entsprechend begrenzt. Der konstruktive Aufwand und die Herstellung des Gehäuses zur Erzielung der oben genannten Effekte ist daher entsprechend auf einfache und kostengünstige Weise realisierbar.
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Das Schottelement ist insbesondere aus einem Kunststoff hergestellt. Dadurch ist das Schottelement preisgünstig herstellbar. Insbesondere weist das Schottelement eine kammartige Struktur auf. Aufgrund der kammartigen Struktur kann, was im Folgenden auch noch erläutert werden darf, insbesondere eine mäanderförmige Strömung des Öls innerhalb des Aufnahmeraums realisiert werden, was wiederum entsprechende Vorteile mit sich bringt, insbesondere die thermische Kopplung und Wärmeübertragung optimiert.
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Das Schottelement weist mindestens eine Haupt-Schottwandung und/oder sich von der Haupt-Schottwandung ausgehend erstreckende kammartige Stegelemente auf. Insbesondere werden durch die Stegelemente Kammern innerhalb des Aufnahmeraumes ausgebildet. Hierbei ist das Schottelement und/oder sind die kammartigen Stegelemente so ausgebildet und/oder ausgeführt, dass vom Zufluss des Öls in den Aufnahmeraum bis zum Abfluss des Öls aus dem Aufnahmeraum eine mäanderförmige Ölströmung innerhalb des Aufnahmeraumes realisiert ist. Hierzu weisen die Stegelemente insbesondere Ausnehmungen und/oder Öffnungen auf bzw. werden durch die Stegelemente die zuvor genannten Kammern innerhalb des Ausnahmeraumes entsprechend ausgebildet. Es ist daher auf kostengünstige Art und Weise eine mäanderförmige Strömung innerhalb des Aufnahmeraumes realisierbar, die eine entsprechende Wärmeübertragung zwischen dem Medium des Wassers, also insbesondere dem Kühlwassermantel, und dem Medium Öl, insbesondere zur Kühlung des Öls realisiert.
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Der durch die Gehäusetasche und durch das Schottelement gebildete Aufnahmeraum ist im Wesentlichen direkt unterhalb der Mantelwandung des Motorraumes, aber im Wesentlichen oberhalb eines Differentialgetriebes, insbesondere oberhalb der Gelenkwellen des Differentialgetriebes angeordnet und/oder ausgebildet. Aufgrund dieser Struktur kann der Aufnahmeraum im Wesentlichen - in vertikaler Richtung betrachtet - höhenmäßig zwischen der Elektromaschine und dem Differentialgetriebe angeordnet und/oder ausgebildet sein.
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Insbesondere ist der Aufnahmeraum und/oder die Gehäusetasche über eine - erste - Ölbohrung mit einem Ölsammelbereich und/oder einem Ölablaufbereich eines Gehäusedeckels strömungsverbunden. Der zuvor genannte Gehäusedeckel verschließt insbesondere den Motorraum des Gehäuses. Hierbei wird das Öl aus dem Ölsumpf insbesondere dem Inneren einer hohl ausgebildeten Rotorwelle zugeführt, von wo das Öl dann die jeweiligen Wickelkopfseiten des Stators umströmt, um dann von hier aus über den Ölsammelbereich und/oder den Ölablaufbereich des Gehäusedeckels zum Aufnahmeraum geleitet zu werden und/oder zu gelangen. Hierbei ist eine einseitige aber auch eine beidseitige Umströmung der Wickelkopfseiten des Stators denkbar bzw. eine entsprechende Ableitung des Öls aus diesen Bereichen zum Aufnahmeraum.
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Insbesondere ist im Bereich des Schottelementes ein „Spänemagnet“ angeordnet. Mithilfe des „Spänemagneten“ können Metallspäne aus dem Öl herausgefiltert werden. Insbesondere weist das Schottelement einen den Spänemagneten teilweise formschlüssig aufnehmenden Bereich auf, in dem der Spänemagnet dann formschlüssig anordenbar ist.
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Von besonderen Vorteil ist, wenn das Schottelement einen sich über den Bereich der Gehäusetasche hinaus erstreckenden Bodenbereich aufweist. Mit dessen Hilfe ist dann das Öl-Volumen des abzuschottenden Aufnahmeraumes - verglichen mit dem Volumen der Gehäusetasche - entsprechend vergrößerbar. Denkbar sind auch andere Ausführungsformen für das zuvor genannte Schottelement, insbesondere ohne den zuvor erwähnten, sich über die Gehäusetasche hinaus erstreckenden Bodenbereich. Dann wäre beispielsweise ein Schottelement so ausgebildet, dass die Gehäusetasche durch das Schottelement selbst nicht noch zusätzlich volumenmäßig vergrößert wird, sondern im einfachsten Fall dann nur auf das Volumen der Gehäusetasche begrenzt bzw. entsprechend abgeschottet wird.
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Von besonderem Vorteil ist, wenn ein Lager einer Gelenkwelle des Differentialgetriebes mithilfe des im Aufnahmeraum teilweise gestauten Öls zusätzlich kühlbar ist, insbesondere also eine von der Gehäusetasche zum Lager der Gelenkwelle führende - zweite - Ölbohrung vorhanden und/oder ausgebildet ist. Hierdurch ist die Schmierung der entsprechenden Lager der Gelenkwellen vereinfacht und kostengünstig realisierbar.
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Im Ergebnis sind eine Vielzahl von Vorteilen realisiert, so dass die eingangs im Stand der Technik genannten Nachteile entsprechend vermieden sind.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Antriebsanordnung in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden darf eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt:
- 1 in einer schematischen Darstellung, im Schnitt von vorne eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer Elektromaschine, mit einem Getriebe, mit einem insbesondere mehrteilig ausgeführten Gehäuse, wobei das Gehäuse einen Motorraum und ein Getrieberaum aufweist,
- 2 in schematischer Darstellung einen Schnitt durch die Antriebsanordnung im Wesentlichen unterhalb des Motorraumes in Ansicht von oben, wobei ein in der Gehäusetasche angeordnetes Schottelement in einer ersten Ausführungsform dargestellt ist,
- 3 in schematischer Darstellung, teilweise im Schnitt die Antriebsanordnung aus 1 aus der gegenüberliegenden Ansicht von hinten mit einem in einer Gehäusetasche angeordneten Schottelement in einer zweiten Ausführungsform,
- 4 das in der 3 dargestellte Schottelement in einzelner vergrößerter, leicht perspektivischer Darstellung,
- 5 in einer schematischen, leicht perspektivischen Darstellung, teilweise geschnitten, das in 4 dargestellte Schottelement, angeordnet in der Gehäusetasche in der Ansicht von oben,
- 6 die Antriebsanordnung aus 5 in einer schematischen Darstellung, teilweise geschnitten mit der entsprechenden Ansicht von der Seite, mit den durch das Schottelement gebildeten Kammern und
- 7 in vereinfachter schematischer Darstellung die Antriebsanordnung aus 3 teilweise geschnitten entlang einer weiteren Schnittlinie mit der Darstellung der Ölversorgung eines Lagers einer Gelenkwelle.
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Die 1 bis7 zeigen zumindest teilweise eine Antriebsanordnung 1 für ein hier nicht im Einzelnen dargestelltes Kraftfahrzeug bzw. zumindest teilweise einen entsprechenden Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit den entsprechenden hier dargestellten Komponenten.
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Bei der folgenden Beschreibung versteht der Fachmann hierbei verwendete „Begriffe“, die allgemeine Relativausrichtungen oder Positionierungen bezeichnen, insbesondere wie „neben“, „unter“, „über“, „oben“, „unten“, etc., sofern nichts anderes hierüber ausgesagt wird, stets auf die Montageendlage der Antriebsanordnung bzw. der jeweiligen Komponenten im Kraftfahrzeug. Entsprechendes gilt insbesondere auch für absolute Ausrichtungsangaben wie z.B. „vertikal“ und/oder „horizontal“, wobei symmetriespezifische Begriffe wie „axial“, „radial“, etc. insbesondere im Kontext der jeweils beschriebenen Einheit und/oder Komponente zu verstehen sind. Hierauf darf vorab vor der nun folgenden Beschreibung nochmals hingewiesen werden:
- Wie dies insbesondere aus den 1, 3 und 6 bzw. 7 ersichtlich ist, weist die Antriebsanordnung 1 mindestens eine Elektromaschine 2 und mindestens ein Getriebe 3 auf. Bei der hier in den Figuren dargestellten Antriebsanordnung 1 sind insbesondere zwei Getriebe 3 vorgesehen, insbesondere nämlich ein Differentialgetriebe 3a und ein Übersetzungsgetriebe 3b. Wie weiterhin aus den Figuren ersichtlich ist, ist ein Gehäuse 4 vorhanden, das insbesondere mehrteilig ausgebildet ist, nämlich insbesondere die hier näher bezeichneten Gehäusehälften 4a und 4b aufweist. Weiterhin ist aus den Figuren gut ersichtlich, dass das Gehäuse 4 im Wesentlichen einen Motorraum 5 und einen Getrieberaum 6 ausbildet. Jeweils mit dem Ausdruck „im Wesentlichen“ ist insbesondere gemeint, dass der Motorraum 5 und der Getrieberaum 6 nahezu vollständig von entsprechenden nicht näher bezeichneten Gehäusewandungen des Gehäuses 4, insbesondere der jeweiligen Gehäusewandungen der Gehäusehälften 4a und 4b, nahezu vollständig umgrenzt und/oder eingeschlossen wird bzw. ist, wobei der Endbereich einer Rotorwelle 2c sich aus dem Motorraum 5 in den Getrieberaum 6 erstreckt. Die Elektromaschine 2 ist im Motorraum 5 und die beiden Getriebe 3, hier das Differentialgetriebe 3a und das Übersetzungsgetriebe 3b, ist in dem Getrieberaum 6 angeordnet.
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Insbesondere aus den 1 und 3 gut zu erkennen ist, dass die Elektromaschine 2 einen gehäusefesten Stator 2a und ein radial innerhalb des Stators angeordneten Rotor 2b sowie eine Rotorwelle 2c aufweist. Insbesondere die Rotorwelle 2c erstreckt sich aus dem Rotorraum 5 teilweise in den Getrieberaum 6 hinein zur Übertragung eines Drehmomentes auf das Übersetzungsgetriebe 3b bzw. auf das Differentialgetriebe 3a.
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Im Getrieberaum 6 ist ein Ölsumpf 7 vorhanden und/oder vorgesehen, wobei zur Kühlung des Rotors 2b und/oder der Rotorwelle 2c dann Öl über ein hier nicht im einzelnen dargestelltes Ölzuleitsystem vom Ölsumpf 7 in den Bereich des Rotors 2b und über ein hier nur teilweise dargestelltes Ölableitsystem vom Rotor 2b zurück in den Ölsumpf 7 leitbar ist.
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Zur Kühlung des Stators 2a ist im Bereich der Mantelwandung 8 des Motorraumes 5 zumindest teilweise ein entlang dem Umfang des Stators 2a umlaufender Kühlwassermantel 9 ausgebildet. Wie insbesondere die 1 sowie die 3 und 7 deutlich machen, verläuft der Kühlwassermantel 9 entlang der Mantelwandung 8 insbesondere im Bereich des radial äußeren Umfangs des Stators 2a, wobei mithilfe eines an der Mantelwandung 8 angeordnetes Hohlzylinderelementes 10 der Kühlwassermantel 9 realisiert und in verschiedene Bereiche bzw. Kammern 9a, 9b und 9c aufgeteilt bzw. aufteilbar ist.
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Wie aus den Darstellungen der 1, 3, 6 und 7 deutlich wird, ist die Elektromaschine 2 im Wesentlichen oberhalb des Ölspiegels 7a des Ölsumpfes 7 liegend angeordnet. Bezüglich der höhenmäßigen/vertikalen Anordnung der Komponenten der Antriebsanordnung 1 darf kurz auf folgendes hingewiesen werden: Wie die 1 deutlich macht, ist die Elektromaschine 2 im Antriebsstrang 1 im oberen Bereich der Antriebsordnung 1 bzw. im oberen Bereich des Gehäuses 4 in dem dortigen Motorraum 5 angeordnet. Der Getrieberaum 6 mit dem Übersetzungsgetriebe 3b und dem Differentialgetriebe 3a ist im Wesentlichen unterhalb der Elektromaschine 2 angeordnet. Mit dem Begriff „im Wesentlich“ ist gemeint, insbesondere dass das Differentialgetriebe 3a im untersten Bereich der Antriebsanordnung bzw. im untersten Bereich des Gehäuses 4 vorgesehen und/oder angeordnet ist, wobei das Übersetzungsgetriebe 3b funktional zwischen der Elektromaschine 2 und dem Differentialgetriebe 3a angeordnet ist und der obere Bereich des Getrieberaumes 6 höhenmäßig sich mit dem unteren Bereich des Motorraums 5 bei der höhenmäßigen Ausrichtung „überschneidet“. Die Rotorwelle 2c erstreckt sich teilweise aus dem Motorraum 5 in den Getrieberaum 6 und weist ein Antriebsritzel 11 auf. Das Antriebsritzel 11 steht wirksam in Eingriff mit einem Zahnrad 12 des Übersetzungsgetriebes 3b. Die Getriebewelle 13 des Übersetzungsgetriebes 3b weist ein weiteres Zahnrad 14 auf, das mit einem Achsantriebszahnrad 15 des Differentialgetriebes 3a wirksam in Eingriff steht. Aus 1 ist auch gut ersichtlich, dass Gelenkwellen 16 und 17 sich teilweise in das Differentialgetriebe 3a hinein erstrecken. Die Gelenkwellen 16 und 17 sind wirksam mit den entsprechenden, hier nicht dargestellten Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs verbunden.
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Die eingangs genannten Nachteile sind nun zunächst dadurch vermieden, dass bei dem Rückfluss des Öls von der Elektromaschine 2 über das Ölableitsystem zum Ölsumpf 7, insbesondere zur Kühlung des Öls, zumindest teilweise eine thermische Kopplung zwischen dem rücklaufenden Öl und dem Kühlwassermantel 9 realisiert ist, dass das Ölableitsystem einen Aufnahmeraum 18 aufweist und dass der Aufnahmeraum 18 durch mindestens eine das Öl beim Rückfluss zumindest teilweise aufnehmende Gehäusetasche 19 und durch mindestens ein in und/oder an der Gehäusetasche 19 separat angeordnetes, das rückfließende Öl zumindest teilweise stauendes Schottelement 20 realisiert ist.
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In 1 ist zumindest teilweise das Schottelement 20 zu erkennen, insbesondere zeigt 2 eine erste Ausführungsform eines Schottelementes 20, wobei die 3 bis 7 das in 1 dargestellte Schottelement 20 in einer zweiten Ausführungsform zeigen bzw. darstellen.
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Das Schottelement 20 verhindert insbesondere einen direkten Abfluss des Öls in den Ölsumpf 7, hierbei ist das Schottelement 20 insbesondere so ausgebildet, dass das Schottelement 20 in die Gehäusetasche 19 zumindest teilweise einschiebbar ist. Die Gehäusetasche 19 ist insbesondere als eine Gehäuse-Gusstasche 19a ausgebildet. Anders ausgedrückt, die Gehäusetasche 19 wird, wenn diese als Gehäuse-Gusstasche 19a ausgebildet ist, insbesondere durch die integral miteinander verbundenen, jeweiligen, hier nicht näher bezeichneten Gehäusewandungen gebildet und/oder ausgebildet bzw. begrenzt, die während des Gießens des Gehäuses 4 bzw. insbesondere der jeweiligen Gehäusehälfte 4a hergestellt worden sind.
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Über den entsprechend gebildeten Aufnahmeraum 18, gebildet aus der Gehäusetasche 19 und dem Schottelement 20 wird die thermische Kopplung zwischen dem rücklaufenden Öl und dem Kühlwassermantel 9 realisiert. Die Mantelwandung 8 besteht hierbei insbesondere aus einem gut wärmeleitenden Material, insbesondere aus einer gut wärmeleitenden Legierung. Durch die - höhenmäßig betrachtet - zwischen der Elektromaschine 2 und den Gelenkwellen 16 und 17 angeordnete und/oder ausgebildete Gehäusetasche 19 wird daher das direkte Ablaufen des Öls in den Ölsumpf 7 verhindert.
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Insbesondere ist das Schottelement 20 aus einem Kunststoff hergestellt und dadurch sehr kostengünstig herstellbar. Wie aus der 4 gut hervorgeht, weist das Schottelement 20 eine kammartige Struktur auf. Das Schottelement 20 weist mindestens eine Haupt-Schottwandung 20a und mehrere sich von der Haupt-Schottwandung 20a ausgehend erstreckende kammartige Stegelemente 20b auf. Das Schottelement 20 und/oder die kammartigen Stegelemente 20b sind so ausgebildet und/oder ausgeführt, was in der 5 und 6 auch gut ersichtlich dargestellt ist, dass vom Zufluss des Öls in den Aufnahmeraum 18 bis zum Abfluss des Öls aus dem Aufnahmeraum 18 eine mäanderförmige Ölströmung - durch Pfeile angedeutet - innerhalb des Aufnahmeraums 18 realisiert ist. Die Stegelemente 20b weisen hierfür Ausnehmungen und/oder Öffnungen auf, insbesondere sind durch die Stegelemente 20b entsprechende Kammern 18a, b, c innerhalb des Aufnahmeraumes 18 ausgebildet.
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Der durch die Gehäusetasche 19 und das Schottelement 20 gebildete Aufnahmeraum 18 ist im Wesentlichen direkt unterhalb der Mantelwandung 8 des Motorraums 5 aber im Wesentlichen oberhalb des Differentialgetriebes 3a, insbesondere oberhalb der Gelenkwellen 16 und 17 des Differentialgetriebes 3a angeordnet und/oder ausgebildet.
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Wie insbesondere die 1 und 2 deutlich machen, ist der Aufnahmeraum 18 und/oder die Gehäusetasche 19 über eine Ölbohrung 21 mit einem Ölsammelbereich und/oder einem Ölablaufbereich 22 eines Gehäusedeckels 23 strömungsverbunden. Das Öl wird aus dem Ölsumpf 7 über das Ölzuleitsystem insbesondere in das Innere der hohl ausgebildeten Rotorwelle 2c gepumpt, läuft von hier aus dann nach unten, insbesondere über die nicht näher bezeichneten Wickelköpfe des Stators 2a, wird dann im Wesentlichen im Ölablaufbereich 22, der zumindest teilweise durch den Gehäusedeckel 23 begrenzt ist, gesammelt und läuft über die Ölbohrung 21 in den Aufnahmeraum 18. Hier wird über die Haupt-Schottwandung 20a insbesondere das direkte Ablaufen des Öl in den Ölsumpf 7 verhindert. Das Schottelement 20 weist Stegelemente 20b auf, mit deren Hilfe entsprechende Kammern 18a, 18b, 18c im Aufnahmeraum gebildet werden, so dass eine mäanderförmige Ölströmung des Öls innerhalb des Aufnahmeraums 18 realisiert ist, da die Stegelemente 20b zur Realisierung der mäanderförmigen Strömung entsprechend ausgebildete hier nicht näher bezeichnete Ausnehmungen und/oder Öffnungen aufweist.
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In den 2, 3 und 6 ist ein Spänemagnet 24 dargestellt, wobei mit dem Ausdruck „Spänemagnet“ gemeint ist, dass mithilfe des Spänemagneten Späne aus dem Ölstrom herausfilterbar sind. Der Spänemagnet 24 ist teilweise formschlüssig in dem Schottelement 20 angeordnet, hierzu weist das Schottelement 20 einen den Spänemagnet 24 teilweise formschlüssig aufnehmenden Bereich 20c auf.
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Während die 2 eine erste Ausführungsform für ein Schottelement 20 zeigt, zeigen die anderen Figuren insbesondere eine zweite Ausführungsform des Schottelementes 20, insbesondere in 4 in vergrößerter Darstellung. Insbesondere aus 4 wie aber auch aus den 3, 5 und 7 ist deutlich erkennbar, dass das hier in der 4 vergrößert dargestellte Schottelement 20 einen sich über dem Bereich der Gehäusetasche 19 hinaus erstreckenden Bodenbereich 20d aufweist. Mithilfe dieses Bodenbereiches 20d ist das Öl-Volumen des abzuschottenden Aufnahmeraumes 18 - verglichen mit dem Volumen der Gehäusetasche 19 - entsprechend vergrößerbar. Anders ausgedrückt, der Bodenbereich der Gehäusetasche 19 wird mithilfe des Schottelementes 20, das den entsprechenden Bodenbereich 20d aufweist, nochmals „verlängert“/erstreckt. Dies ist gut aus den 3, 4 und 5 ersichtlich, wo das Schottelement 20 in seiner zweiten bevorzugten Ausführungsform hier den Bodenbereich 20d ausbildet bzw. aufweist.
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Schließlich ist ein Lager 25 einer Gelenkwelle 16 des Differenzialgetriebes 3a mithilfe des im Aufnahmeraum 18 teilweise gestauten Öls kühlbar. Hierfür ist eine von der Gehäusetasche 19 zum Lager 25 der Gelenkwelle 16 führende weitere Ölbohrung 26 vorhanden oder ausgebildet, letztere ist in 7 gut ersichtlich dargestellt.
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Mithilfe des Aufnahmeraums 18, insbesondere der Haupt-Schottwand 20a des Schottelementes 20 wird ein schnelles Ablaufen des Öls in den Ölsumpf 7 verhindert und die Verweildauer im Bereich unter dem Kühlwassermantel 9 erhöht. Dieser zuvor genannte Effekt wird zusätzlich durch die kammartige Struktur des Schottelementes 20 verstärkt, wodurch das Öl mäanderförmig im Aufnahmeraum 18 geführt bzw. geleitet wird. Im Ergebnis ist eine kostengünstige Ölkühlung oberhalb des Ölspiegels 7a des Ölsumpfes 7 mithilfe des Kühlwassermantels 9 für das Öl realisiert. Die als Gehäuse-Gusstasche 19a ausgebildete Gehäusetasche 19 ist kostengünstig und einfach während des Gießens des Gehäuses 4 herstellbar und in der hierfür erforderlichen Form ausbildbar. Das Schottelement 20 ist als Kunststoffteil kostengünstig herstellbar, wobei die Stegelemente 20b insbesondere im Spritzgussverfahren ebenfalls kostengünstig ausbildbar sind. Schließlich ist ein Magnet 24, insbesondere ein Spänemagnet, in einem entsprechenden Bereich 20c des Schottelementes 20 anordenbar bzw. hier insbesondere formschlüssig integrierbar, mit dessen Hilfe dann Späne aus dem Ölfluss herausfilterbar sind. Insbesondere weist die im Bereich 20c verlaufenden Haupt-Schottwandung 20a eine nicht näher bezeichnete Ausnehmung auf, über die dann das in dem Aufnahmeraum 18 bzw. in der Gehäusetasche 19 sich befindende Öl in den Ölsumpf 7 nach unten ablaufen kann.
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Auch ein und/oder mehrere Lager 25 der Gelenkwellen 16 bzw. Lager 25 sind mithilfe des Aufnahmeraums 18 schmierbar und/oder kühlbar.
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Vorzugsweise ist die Elektromaschine 2 koaxial bzw. liegend angeordnet, damit die Ölführung bzw. das hier zumindest teilweise dargestellt Ölableitsystem entsprechend realisiert werden kann.
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Insbesondere sind mit Ausnahme der Wasseranschlüsse in Zu- und Ablauf, insbesondere zur Befüllung der Kammern 9a, 9b, 9c mit Wasser, keine weiteren Wasseranschlüsse und/oder keine weitere separate Ölpumpe, um das Öl zu einem Öl-Wasser-Wärmetauscher zu leiten, erforderlich.
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Damit sind die eingangs genannten Nachteile vermieden und entsprechende Vorteile erzielt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsanordnung
- 2
- Elektromaschine
- 2a
- Stator
- 2b
- Rotor
- 2c
- Rotorwelle
- 3
- Getriebe
- 3a
- Differentialgetriebe
- 3b
- Übersetzungsgetriebe
- 4
- Gehäuse
- 4a
- Gehäusehälfte
- 4b
- Gehäusehälfte
- 5
- Motorraum
- 6
- Getrieberaum
- 7
- Ölsumpf
- 7a
- Ölspiegel
- 8
- Mantelwandung
- 9
- Kühlwassermantel
- 9a
- Bereiche, Kammern
- 9b
- Bereiche, Kammern
- 9c
- Bereiche, Kammern
- 10
- Hohlzylinderelement
- 11
- Achsantriebsritzel
- 12
- Zahnrad
- 13
- Getriebewelle
- 14
- Zahnrad
- 15
- Antriebszahnrad
- 16
- Gelenkwelle
- 17
- Gelenkwelle
- 18
- Aufnahmeraum
- 18a
- Kammern
- 18b
- Kammern
- 18c
- Kammern
- 19
- Gehäusetasche
- 19a
- Gehäuse-Gusstasche
- 20
- Schottelement
- 20a
- Haupt-Schottwandung
- 20b
- Stegelemente
- 20c
- Bereich für Spänemagnet
- 20d
- Bodenbereich
- 21
- Ölbohrung
- 22
- Ölablaufbereich
- 23
- Gehäusedeckel
- 24
- Spänemagnet
- 25
- Lager
- 26
- Ölbohrung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2012105457 A [0008]
- JP 2013162674 A [0009]
- US 2011/0309698 A1 [0010]
