DE102022205855A1

DE102022205855A1 - Antriebsanordnung für ein Fahrzeug, elektrische Achse mit der Antriebsanordnung sowie Verfahren zum Betreiben der Antriebsanordnung

Info

Publication number: DE102022205855A1
Application number: DE102022205855.0A
Authority: DE
Inventors: Rainer Novak; Markus TERWART; Alexander Hoffmann
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-06-08
Filing date: 2022-06-08
Publication date: 2023-12-14

Abstract

Es wird eine Antriebsanordnung 1 für ein Fahrzeug, mit einer elektrischen Maschine 2 zur Erzeugung eines Antriebsmoments, mit einem Getriebe 3 zur Übersetzung des Antriebsmoments auf mindestens ein Fahrzeugrad, wobei die elektrische Maschine 2 mit dem Getriebe 3 getriebetechnisch verbunden ist, mit einem Schmiermittelsystem 8 zur Kühlung und Schmierung der elektrischen Maschine 2 und/oder dem Getriebe 3, wobei das Schmiermittelsystem 8 eine mechanische Schmiermittelpumpe 9 und eine elektrische Schmiermittelpumpe 10 aufweist, wobei die mechanische Schmiermittelpumpe 9 durch die elektrische Maschine 2 antreibbar ist, wobei das Schmiermittelsystem 8 einen Schmiermittelverteiler 16 zur gezielten Zuführung von Schmiermittel an mindestens zwei unterschiedliche Schmierstellen aufweist, wobei die mechanische und die elektrische Schmiermittelpumpe 9, 10 jeweils auf einer Saugseite über eine Saugleitung 11, 12 mit Schmiermittel aus einer Schmiermittelquelle 13 versorgbar sind und auf einer Druckseite über jeweils eine Druckleitung 14, 15 mit dem Schmiermittelverteiler 16 verbunden sind, vorgeschlagen, wobei eine Übermenge an Schmiermittel auf der Druckseite über eine Saugaufladungsleitung 22 in einen Ansaugbereich 23 der elektrischen Schmiermittelpumpe 10 und/oder der mechanischen Schmiermittelpumpe 9 förderbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Achse mit der Antriebsanordnung sowie ein Verfahren zum Betreiben der Antriebsanordnung.
Elektrische Antriebsstränge in Kraftfahrzeugen weisen üblicherweise eine elektrische Antriebsmaschine sowie ein Getriebe auf, welches Drehzahlen und Drehmomente der Antriebsmaschine auf die Fahrzeugräder übersetzt. Im Betrieb muss die Verlustwärme der elektrischen Maschine abgeführt werden sowie die Antriebs- und Getriebekomponenten geschmiert werden. Dies kann durch eine gezielte Zuführung von Schmieröl an die betreffenden Schmier- und Kühlstellen realisiert werden, wobei zur Bereitstellung des Hydraulikdrucks üblicherweise elektrisch angetriebene Pumpen verwendet werden. Aus dem Stand der Technik sind auch Hydrauliksystem bekannt, welche eine mechanisch angetriebene Hauptpumpe sowie eine von einem Elektromotor elektrisch angetriebene Zusatzpumpe aufweisen, wobei die elektrische Zusatzpumpe dann, wenn die Förderleistung der Hauptpumpe nicht ausreicht, zugeschaltet wird, um eine Schmierölversorgung sicherzustellen.
Die Druckschrift DE 10 2016 122 948 A1 offenbart ein Leistungsübertragungssystem für ein Fahrzeug, wobei das Leistungsübertragungssystem eine elektrische Ölpumpe; eine mechanische Ölpumpe, die parallel mit der elektrischen Ölpumpe verbunden ist; ein erstes Rückschlagventil, das in einer Auslassölpassage der elektrischen Ölpumpe ausgebildet ist; ein zweites Rückschlagventil, das in einer Auslassölpassage der mechanischen Ölpumpe ausgebildet ist; einen Öltemperatursensor, der an einem Überschneidungspunkt stromabwärts des ersten Rückschlagventils und des zweiten Rückschlagventils ausgebildet ist; und ein drittes Rückschlagventil, das an einer Position stromaufwärts des Öltemperatursensors parallel mit dem ersten Rückschlagventil ausgebildet ist; aufweist. Die mechanische Ölpumpe wird direkt durch eine Maschine zum Rotieren angetrieben.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Antriebsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welches sich durch ein verbessertes Betriebsverhalten auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Antriebsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine elektrische Achse mit den Merkmalen des Anspruchs 13 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, den Zeichnungen und/oder der Beschreibung.
Gegenstand der Erfindung ist eine Antriebsanordnung, welche für ein Fahrzeug ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere dient die Antriebsanordnung dazu ein Hauptantriebsmoment an den Fahrzeugrädern einer elektrischen Achse bereitzustellen, um das Fahrzeug anzutreiben. Vorzugsweise ist das Fahrzeug als ein Elektrofahrzeug ausgebildet.
Die Antriebsanordnung weist eine elektrische Maschine auf, welche zur Erzeugung eines Antriebsmoments ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist die elektrische Maschine als eine Traktionsmaschine ausgebildet. Bevorzugt ist die elektrische Maschine als eine Drehstrommaschine, zum Beispiel eine permanenterregte Synchronmaschine oder eine fremderregte Synchronmaschine oder eine Asynchronmaschine, ausgebildet. Die elektrische Maschine weist vorzugsweise einen Rotor und einen Stator auf, wobei der Rotor in einem Betrieb der elektrischen Maschine eine Antriebswelle relativ zu dem Stator um eine Antriebsdrehachse antreibt. Insbesondere ist die Antriebswelle in einem Vorwärtsbetrieb bzw. einer Vorwärtsfahrt in einer Drehrichtung um die Antriebsdrehachse antreibbar und in einem Rückwärtsbetrieb bzw. einer Rückwärtsfahrt in einer Gegendrehrichtung um die Antriebsdrehachse antreibbar.
Die Antriebsanordnung weist ein Getriebe auf, welches zur Übersetzung des Antriebsmoments auf mindestens oder genau ein Fahrzeugrad des Fahrzeugs ausgebildet und/oder geeignet ist. Hierzu ist die elektrische Maschine mit dem Getriebe getriebetechnisch verbunden. Insbesondere ist die Antriebswelle über mindestens oder genau eine Übersetzungsstufe mit einer Abtriebswelle getriebetechnisch verbunden. Die Antriebswelle bildet dabei einen Getriebeeingang und die Abtriebswelle einen Getriebeausgang. Vorzugsweise ist das Getriebe als ein Untersetzungsgetriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von Betrag (i) > 1 (auch Übersetzung ins „Langsame“ oder Untersetzung genannt) ausgebildet. Anders formuliert, wird die Drehzahl an der Abtriebswelle gegenüber der Antriebswelle verkleinert und das übertragene Antriebsmoment vergrößert. Beispielsweise ist das Getriebe als ein Stirnradgetriebe ausgebildet.
Die Antriebsanordnung weist ein Schmiermittelsystem auf, welches zur Kühlung und Schmierung der elektrischen Maschine und/oder dem Getriebe ausgebildet und/oder geeignet ist. Hierzu weist das Schmiermittelsystem eine elektrische angetriebene Schmiermittelpumpe sowie eine mechanisch angetriebene Schmiermittelpumpe auf. Insbesondere dienen die elektrische und die mechanische Schmiermittelpumpe zum Aufbau und Aufrechterhaltung eines Schmiermitteldrucks des Schmiermittelsystems. Dabei ist die mechanisch angetriebene Schmiermittelpumpe durch die elektrische Maschine antreibbar. Prinzipiell kann die mechanische Schmiermittelpumpe unmittelbar durch die elektrische Maschine angetrieben werden. Alternativ ist die mechanische Schmiermittelpumpe über das Getriebe durch die elektrische Maschine antreibbar, wobei die mechanische Schmiermittelpumpe hierzu getriebetechnisch in das Getriebe eingebunden ist. Vorzugsweise ist die elektrisch angetriebene Schmiermittelpumpe durch einen separaten Elektromotor antreibbar, sodass die elektrische Schmiermittelpumpe unabhängig von der elektrischen Maschine bzw. der mechanischen Schmiermittelpumpe antreibbar ist.
Das Schmiermittelsystem weist einen Schmiermittelverteiler auf, welcher zur gezielten Zuführung von Schmiermittel an mindestens oder genau zwei unterschiedliche Schmiermittelstellen ausgebildet und/oder geeignet ist. Der Schmiermittelverteiler weist hierzu mehrere Schmiermitteldüsen auf, welche jeweils in Richtung einer der Schmierstellen gerichtet sind. Beispielsweise kann der Schmiermittelverteiler mehr als zwei, vorzugsweise mehr als vier, im Speziellen mehr als acht der Schmiermitteldüsen aufweisen. Im Speziellen ist mindestens eine Schmierstelle an der elektrischen Maschine und mindestens eine Schmierstelle an dem Getriebe vorgesehen.
Die elektrische und die mechanische Schmiermittelpumpe sind jeweils auf einer Saugseite über eine Saugleitung aus einer Schmiermittelquelle versorgbar. Prinzipiell können die Saugleitungen der elektrischen und der mechanischen Schmiermittelpumpe über einen gemeinsamen Sauganschluss an die Schmiermittelquelle angeschlossen sein. Alternativ können die Saugleitungen der elektrischen und der mechanischen Schmiermittelpumpe jedoch auch über jeweils einen separaten Sauganschluss mit der Schmiermittelquelle verbunden sein. Die Schmiermittelquelle kann als ein Schmiermittelspeicher, zum Beispiel ein Schmiermitteltank, oder ein Schmiermittelsumpf gebildet sein.
Die elektrische und die mechanische Schmiermittelpumpe sind jeweils auf einer Druckseite über jeweils eine Druckleitung mit dem Schmiermittelverteiler verbunden. Insbesondere sind die elektrische und die mechanische Schmiermittelpumpe ausgebildet jeweils einen Schmiermittelstrom von der Schmiermittelquelle zu dem Schmiermittelverteiler zu liefern, wobei die beiden Schmiermittelströme parallel und/oder getrennt zueinander verlaufen. Prinzipiell sind die Druckleitungen der elektrischen und der mechanischen Schmiermittelpumpe über jeweils einen separaten Druckanschluss an den Schmiermittelverteiler angeschlossen. Alternativ können die Druckleitungen der elektrischen und der mechanischen Schmiermittelpumpe jedoch auch über einen gemeinsamen Druckanschluss an den Schmiermittelverteiler angeschlossen sein.
Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Übermenge an Schmiermittel auf der Druckseite über eine Saugaufladungsleitung in einen Ansaugbereich der elektrischen Schmiermittelpumpe förderbar ist. Alternativ ist über die Saugaufladungsleitung oder optional ergänzend über eine weitere Saugaufladungsleitung eine Übermenge an Schmiermittel auf der Druckseite in einen Ansaugbereich der mechanischen Schmiermittelpumpe förderbar. Anders formuliert, dient der Saugaufladungskanal zur Rückführung von überschüssigen Schmiermittel von der Saugseite auf die Druckseite, um eine Saugaufladung der elektrischen bzw. mechanischen Schmiermittelpumpe zu realisieren. Unter einer Saugaufladung ist eine Rückführung des Volumenstroms von der Druckseite zur Saugseite zu verstehen, um in dem Ansaugbereich einen Fluiddruck zu erzeugen. Bevorzugt liegt im Ansaugbereich der Förderdruck der elektrischen bzw. mechanischen Schmiermittelpumpe als der Fluiddruck an. Vorzugsweise ist die Saugaufladungsleitung hierzu unmittelbar in ein Pumpengehäuse der elektrischen bzw. mechanischen Schmiermittelpumpe geführt. Alternativ kann die Saugaufladungsleitung jedoch auch unmittelbar vor der elektrischen bzw. mechanischen Schmiermittelpumpe in die jeweilige Saugleitung eingebunden sein. Im Speziellen verbindet der Saugaufladungskanal die Saugleitung der elektrischen Schmiermittelpumpe mit der Druckleitung der elektrischen Schmiermittelpumpe. Alternativ verbindet der Saugaufladungskanal oder optional ergänzend der weitere Saugaufladungskanal die Saugleitung der mechanischen Schmiermittelpumpe mit der Druckleitung der mechanischen Schmiermittelpumpe.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem Doppelpumpensystem mit elektrischer und mechanischer Schmiermittelpumpe erheblich mehr Auslegungsparameter berücksichtigt werden müssen. Die mechanische Schmiermittelpumpe soll dabei derart ausgelegt werden, dass diese in möglichst vielen Betriebszuständen der elektrischen Maschine die alleinige Schmiermittelzuführung sicherstellt. Hierzu wird die mechanische Schmiermittelpumpe üblicherweise mengenmäßig zu groß ausgelegt, weshalb auch Betriebszustände existieren, bei der die mechanische Schmiermittelpumpe zu viel Schmiermittel fördert. Dies ist zwar für die Kühlung und Schmierung der einzelnen Komponenten unproblematisch, kann aber in Bezug auf den Wirkungsgrad der Antriebsanordnung aufgrund von Schaumbildung und/oder Planschverlusten sowie bei der Rückführung des Schmiermittels zur Schmierstelle zu Problem führen.
Durch die Abführung der Übermenge an Schmiermittel kann eine bedarfsgerechte Schmiermittelversorgung der Schmierstellen sichergestellt werden, wobei zugleich die abgeführte Übermenge zur Verbesserung des Pumpenwirkungsgrades durch eine Saugaufladung der elektrischen bzw. mechanischen Schmiermittelpumpe genutzt werden kann. Dadurch ergibt sich zum einen eine Verbesserung des Wirkungsgrades der elektrischen Maschine bzw. des Getriebes sowie eine Verbesserung des Wirkungsgrades der elektrischen und/oder mechanischen Schmiermittelpumpe, was sich in einer deutlichen Effizienzsteigerung der gesamten Antriebsanordnung bemerkbar macht. Zudem kann durch die Rückführung des nicht benötigten Schmiermittels auf die Saugseite, die Versorgungssicherheit der elektrischen und/oder mechanischen Schmiermittelpumpe sichergestellt werden. Es wird somit eine Antriebsanordnung vorgeschlagen, welche sich durch eine verbessertes Betriebsverhalten auszeichnet.
In einer ersten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in einem Vorwärtsbetrieb, vorzugsweise in einem stationären Antriebsbetrieb, der elektrischen Maschine die Schmiermittelzuführung ausschließlich oder größtenteils durch die mechanische Schmiermittelpumpe umsetzbar ist und/oder umgesetzt wird. Die durch die mechanische Schmiermittelpumpe erzeugte Übermenge ist dabei über die mindestens eine Saugaufladungsleitung abführbar. Anders formuliert, ist die elektrische Schmiermittelpumpe in dem Vorwärtsbetrieb der elektrischen Maschine abgeschaltet und wird nur dann zugeschaltet, wenn in dem Vorwärtsbetrieb die von der mechanischen Schmiermittelpumpe zugeführte Schmiermittelmenge nicht ausreicht. Vorzugsweise ist in dem Vorwärtsbetrieb die von der mechanischen Schmiermittelpumpe geförderte Schmiermittelmenge abhängig von der Drehzahl der elektrischen Maschine. Dies bedeutet insbesondere, dass in einem Betrieb mit niedrigen Drehzahlen ggf. eine Schmiermittelmenge durch die elektrische Schmiermittelpumpe zugeführt werden muss und in einem Betrieb mit hohen Drehzahlen ggf. eine Schmiermittelmenge über die Saugaufladungsleitung abgeführt werden muss. Besonders bevorzugt erfolgt die Schmiermittelzuführung in stationären Fahrzuständen, zum Beispiel bei einer Überlandfahrt oder Autobahnfahrt, ausschließlich durch die mechanische Schmiermittelpumpe. Dadurch, dass die mechanische Schmiermittelpumpe einen deutlich besseren Wirkungsgrad als die elektrische Schmiermittelpumpe aufweist, kann somit eine besonders effiziente Schmiermittelversorgung in den meisten Betriebszuständen der elektrischen Maschine realisiert werden.
In einer weiteren konkreten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in einem transienten Betrieb bzw. einem Sonderbetrieb der elektrischen Maschine, wie vorzugsweise ein Stillstandbetrieb und/oder ein Startbetrieb und/oder ein Rückwärtsbetrieb, die Schmiermittelzuführung ausschließlich oder ergänzend durch die elektrische Schmiermittelpumpe umsetzbar ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass zumindest in einem Stillstandbetrieb der elektrischen Maschine die Schmiermittelzuführung ausschließlich oder größtenteils durch die elektrische Schmiermittelpumpe umsetzbar ist und/oder umgesetzt wird. Insbesondere ist unter einem Stillstandbetrieb ein Betrieb der elektrischen Maschine bei einem Fahrzeugstillstand zu verstehen, wobei die elektrische Maschine mit einer Leerlaufdrehzahl betrieben wird, um beispielsweise elektrische Verbraucher, wie zum Beispiel Klimaanlage, Lichtmaschine, Sitzheizung oder dergleichen, mit elektrischer Energie zu versorgen. Insbesondere dient die elektrische Schmiermittelpumpe in dem Stillstandbetrieb dazu, die aufgrund der geringen Drehzahl reduzierte Schmiermittelmenge der mechanischen Schmiermittelpumpe durch eine zusätzliche Schmiermittelzufuhr zu kompensieren.
Alternativ oder optional ergänzend ist vorgesehen, dass in einem Startbetrieb der elektrischen Maschine die Schmiermittelzuführung ausschließlich oder größtenteils durch die elektrische Schmiermittelpumpe umsetzbar ist und/oder umgesetzt wird. Insbesondere ist unter einem Startbetrieb ein Betrieb der elektrischen Maschine bei einem Fahrzeugstillstand zu verstehen, wobei die elektrische Maschine gestartet wird. Insbesondere kann die elektrische Schmiermittelpumpe in einem festgelegten Zeitraum vor und/oder während des Startvorgangs der elektrischen Maschine die Schmiermittelstellen mit ausreichend Schmiermittel versorgen, um einen Trockenlauf der Antriebs- bzw. Getriebekomponenten zu verhindern bzw. zu reduzieren und/oder einen Schmiermitteldruck auf der Druckseite aufzubauen.
Alternativ oder optional ergänzend ist vorgesehen, dass in einem Rückwärtsbetrieb der elektrischen Maschine die Schmiermittelzuführung ausschließlich oder größtenteils durch die elektrische Schmiermittelpumpe umsetzbar ist. Insbesondere ist unter einem Rückwärtsbetrieb ein Betrieb der elektrischen Maschine bei einer Rückwärtsfahrt zu verstehen, wobei die elektrische Maschine bzw. die Antriebswelle in der Gegendrehrichtung angetrieben wird. Insbesondere dient die elektrische Schmiermittelpumpe in dem Rückwärtsbetrieb dazu, die aufgrund der geänderten Drehrichtung veränderte Förderwirkung der mechanischen Schmiermittelpumpe durch eine zusätzliche Schmiermittelzufuhr zu kompensieren.
Optional ist vorgesehen, dass eine gegebenenfalls in dem Stillstandbetrieb und/oder dem Startbetrieb und/oder dem Rückwärtsbetrieb erzeugte Übermenge an Schmiermittel der elektrischen Schmiermittelpumpe über die Saugaufladungsleitung abführbar ist. Es wird somit eine Antriebsanordnung vorgeschlagen, welche sich durch eine optimale Schmiermittelzufuhr in allen Betriebszuständen der elektrischen Maschine auszeichnet.
In einer weiteren konkreten Umsetzung ist vorgesehen, dass in der Saugaufladungsleitung ein Saugaufladungsventil angeordnet ist, wobei das Saugaufladungsventil ausgebildet ist, die in den Ansaugbereich förderbare bzw. geförderte Übermenge in Abhängigkeit eines Schmiermitteldrucks auf der Druckseite und/oder eines Betriebszustandes der elektrischen Maschine einzustellen. Das Saugaufladungsventil hat vorzugsweise die Funktion, einen unidirektionalen Schmiermittelfluss von der Druckseite auf die Saugseite sicherzustellen. Anders formuliert, verhindert bzw. sperrt das Saugaufladungsventil einen Schmiermittelfluss über die Saugaufladungsleitung von der Saugseite auf die Druckseite. Insbesondere ist das Saugaufladungsventil ausgebildet, in Abhängigkeit des Schmiermitteldrucks auf der Druckseite den Durchfluss von der Saugseite auf die Druckseite zu kontrollieren. Alternativ oder optional ergänzend ist vorgesehen, dass für jeden Betriebszustand der elektrischen Maschine ein Durchfluss von der Saugseite auf die Druckseite an dem Saugaufladungsventil eingestellt und/oder einstellbar ist. Es wird somit ein Schmiermittelsystem vorgeschlagen, welches sich durch eine einfache Mengenregelung der Schmiermittelmenge auszeichnet.
In einer konkreten Realisierung ist vorgesehen, dass das Saugaufladungsventil als ein passives, insbesondere druckgesteuertes Ventil ausgebildet ist. Insbesondere ist das passive Saugaufladungsventil ausgebildet, die überschüssige Schmiermittelmenge in Abhängigkeit des Schmiermitteldrucks selbsttätig zu drosseln und/oder zu regeln. Vorzugsweise ist das passive Ventil als ein Kugelventil, Plattenventil oder Kegelventil mit oder ohne Federbelastung ausgeführt. Alternativ ist das Saugaufladungsventil als ein aktives, insbesondere steuerbares Ventil ausgebildet. Insbesondere ist das passive Saugaufladungsventil ausgebildet, die überschüssige Schmiermittelmenge in Abhängigkeit des Schmiermitteldrucks und/oder des Betriebszustandes der elektrischen Maschine durch eine elektronische Ansteuerung oder Regelung zu drosseln und/oder zu regeln. Vorzugsweise ist das aktive Ventil als ein elektronisch kontrollierbares Stellventil oder Sperrventil mit mindestens zwei diskreten oder kontinuierlichen Schaltzustände ausgebildet.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Antriebsanordnung eine Kontrolleinheit aufweist, welche ausgebildet ist eine Schmiermittelzufuhr der elektrischen Schmiermittelpumpe in Abhängigkeit einer Drehrichtung und/oder einer Drehzahl der elektrischen Maschine und/oder der mechanischen Schmiermittelpumpe zu kontrollieren. Vorzugsweise ist die Kontrolleinheit ausgebildet, auf Basis der Drehrichtung und/oder Drehzahl mindestens einen Motorparameter, wie zum Beispiel elektrische Leistung, Drehzahl, etc., für den Elektromotor der elektrischen Schmiermittelpumpe zu ermitteln. Bevorzugt weist die Antriebsanordnung eine Erfassungseinrichtung auf, welche zur Erfassung der Drehrichtung und/oder der Drehzahl der elektrischen Maschine und/oder der mechanischen Schmiermittelpumpe ausgebildet und/oder geeignet ist. Vorzugsweise sind die Erfassungseinrichtung und die elektrische Schmiermittelpumpe signaltechnisch mit der Kontrolleinheit, zum Beispiel über jeweils eine Signalleitung, verbunden. Die Kontrolleinheit kann beispielsweise als ein Steuergerät, vorzugsweise ein elektronisches Steuergerät (ECU) ausgebildet sein. Dadurch kann eine genaue bedarfsgerechte Mengenregelung der elektrischen Schmiermittelpumpe umgesetzt werden.
In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass die Kontrolleinheit ausgebildet ist, die elektrische Schmiermittelpumpe in dem Betrieb, insbesondere in dem Vorwärtsbetrieb, der elektrischen Maschine zuzuschalten, wenn eine durch die mechanische Schmiermittelpumpe bereitgestellte Ist-Schmiermittelmenge geringer als eine Soll-Schmiermittelmenge ist. Insbesondere ist die Kontrolleinheit ausgebildet, basierend auf der Drehrichtung und/oder der Drehzahl der elektrischen Maschine und/oder der mechanischen Schmiermittelpumpe die Ist-Schmiermittelmenge zu ermittelten und mit einer hinterlegten Soll-Schmiermittelmenge zu vergleichen. Beispielsweise kann die Soll-Schmiermittelmenge in Abhängigkeit der Drehzahl und/oder des Betriebszustandes der elektrischen Maschine bzw. der mechanische Schmiermittelpumpe in der Form einer Kennlinie, Tabelle oder dergleichen in der Kontrolleinheit hinterlegt sein. Es wird somit eine kontrollierte Schmiermittelzuführung der elektrischen Schmiermittelpumpe vorgeschlagen.
In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass die mechanische Schmiermittelpumpe ausgebildet ist, bei einer Drehrichtungsumkehr der elektrischen Maschine, insbesondere in dem Rückwärtsbetrieb, eine Schmiermittelmenge von der Druckseite auf die Saugseite zu fördern, wobei die Kontrolleinheit ausgebildet ist, die von der mechanischen Schmiermittelpumpe abgeführten Schmiermittelmenge mittels der elektrischen Schmiermittelpumpe zu kompensieren. Vorzugsweise ist die Kontrolleinheit ausgebildet, die elektrische Schmiermittelpumpe bei einer Drehrichtungsumkehr zuzuschalten und in Abhängigkeit der Drehzahl der elektrischen Maschine bzw. der mechanischen Schmiermittelpumpe, die Schmiermittelmenge der elektrischen Schmiermittelpumpe zu regeln und/oder zu steuern. Im Speziellen ist die mechanische Schmiermittelpumpe als eine Zahnradpumpe ausgebildet ist. Die Zahnradpumpe kann als eine Außenzahnradpumpe oder Innenzahnradpumpe oder Zahnringpumpe, auch als Gerotorpumpe bekannt, ausgebildet sein. Durch die Ausgestaltung der mechanischen Schmiermittelpumpe als Zahnradpumpe wird die Förderrichtung der mechanischen Schmiermittelpumpe bei einer Drehrichtungsumkehr der elektrischen Maschine ebenfalls umgekehrt. Es wird somit eine Antriebsanordnung vorgeschlagen, welche in einfacher Weise eine Kompensation der abgeführten Schmiermittelmenge bei einer Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs sicherstellt.
In einer alternativen oder optional ergänzenden Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Schmiermittelsystem eine Ventileinrichtung aufweist, welche ausgebildet ist, einen Schmiermittelfluss zumindest auf der Druckseite der mechanischen Schmiermittelpumpe zu kontrollieren. Prinzipiell kann die Ventileinrichtung mindestens ein weiteres passives und/oder aktives Ventil aufweisen, welches in Abhängigkeit des Schmiermitteldrucks und/oder des Betriebszustandes den Durchfluss von der Saugseite auf die Druckseite kontrolliert. Bevorzugt ist die Ventileinrichtung als ein in die Druckleitung der mechanischen Schmiermittelpumpe integriertes Rückschlagventil ausgebildet, welches einen unidirektionalen Schmiermittelfluss von der Saugseite auf die Druckseite sicherstellt. Durch die Ventileinrichtungen wird sichergestellt, dass insbesondere bei einer Drehrichtungsumkehr der mechanischen Schmiermittelpumpe der Schmiermittelkreis der elektrischen und der mechanischen Schmiermittelpumpe voneinander getrennt werden.
In einer Konkretisierung ist vorgesehen, dass die Ventileinrichtung ausgebildet ist, den Schmiermittelfluss bei einer Drehrichtungsumkehr der elektrischen Maschine, insbesondere in dem Rückwärtsbetrieb, in Richtung der mechanischen Schmiermittelpumpe zu sperren. Insbesondere ist die Ventileinrichtung in der Druckleitung der mechanischen Schmiermittelpumpe strömungstechnisch zwischen dem Schmiermittelverteiler, insbesondere dem Druckanschluss, und der mechanischen Schmiermittelpumpe angeordnet. Bevorzugt ist die mechanische Schmiermittelpumpe als eine Flügelzellenpumpe ausgebildet ist. Die Flügelzellenpumpe ist dabei derart ausgestaltet, dass diese bei der Drehrichtungsumkehr keine oder nur eine geringe Förderwirkung von der Druckseite in Richtung der Saugseite aufweist, sodass ein hydraulischer Kurzschluss zwischen dem Druckanal und dem Saugkanal über die mechanische Schmiermittelpumpe gebildet ist. Vorzugsweise ist das passive Ventil der Ventileinrichtung bzw. das Rückschlagventil ausgestaltet, bei der Drehrichtungsumkehr den Schmiermittelfluss in Richtung der mechanischen Schmiermittelpumpe selbsttätig zu sperren. Alternativ ist die Kontrolleinheit ausgebildet, dass aktive Ventil der Ventileinrichtung bei der Drehrichtungsumkehr und/oder in dem Rückwärtsbetrieb zu sperren. Somit wird sichergestellt, dass die durch die elektrische Schmiermittelpumpe geförderte Schmiermittelmenge ausschließlich dem Schmiermittelverteiler zugeführt wird, ohne dass ein Teil der Schmiermittelmenge durch die mechanische Schmiermittelpumpe im Rückwärtsbetrieb abgeführt wird bzw. über den hydraulischen Kurzschluss geschoben wird.
In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass das Schmiermittelsystem eine weitere Ventileinrichtung aufweist. Die Saugleitung und die Druckleitung der mechanischen Schmiermittelpumpe sind über eine Verbindungsleitung strömungstechnisch miteinander verbunden, wobei die weitere Ventileinrichtung in der Verbindungsleitung angeordnet ist. Die Ventileinrichtung ist dabei ausgebildet, einen Schmiermittelfluss über die Verbindungsleitung in einem Vorwärtsbetrieb der elektrischen Maschine bzw. der mechanischen Schmiermittelpumpe von der Druckseite auf die Saugseite zu sperren und in einem Rückwärtsbetrieb der elektrischen Maschine bzw. der mechanischen Schmiermittelpumpe von der Saugseite auf die Druckseite freizugeben. Vorzugsweise ist die mechanische Schmiermittelpumpe ausgebildet, bei der Drehrichtungsumkehr bzw. dem Rückwärtsbetrieb Schmiermittel von der Druckseite auf die Saugseite zu fördern, wobei zugleich die Ventileinrichtung in der Druckleitung geschlossen und die weitere Ventileinrichtung in der Verbindungsleitung geöffnet ist, sodass ein geschlossener Schmiermittelkreis gebildet ist. Insbesondere weist der geschlossene Schmiermittelkreis einen Strömungsweg auf, welcher von der Druckleitung über die mechanische Schmiermittelpumpe zu der Zugleitung und über die Verbindungsleitung wieder in die Druckleitung verläuft. Das Schmiermittel kann somit entlang des geschlossenen Strömungsweges zirkulieren, sodass die mechanische Schmiermittelpumpe, insbesondere in der Ausgestaltung als Zahnradpumpe, dauerhaft mit Schmiermittel versorgt wird. Es wird somit eine Antriebsanordnung vorgeschlagen, bei der die mechanische Schmiermittelpumpe in einem Rückwärtsbetrieb mit Schmiermittel versorgt wird, sodass die mechanische Belastung reduziert und somit eine Beschädigung der mechanischen Schmiermittelpumpe verhindert wird.
In einer weiteren konkreten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die mechanische Schmiermittelpumpe wahlweise mit der Antriebswelle oder der Abtriebswelle antriebstechnisch verbunden ist. Hierzu kann die mechanische Schmiermittelpumpe, insbesondere eine Ritzelwelle, kämmend mit einer an der Antriebswelle oder Abtriebswelle angeordneten Verzahnung in Eingriff steht. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die mechanische Schmiermittelpumpe mit einem drehfest mit der Antriebswelle verbundenen Antriebsrad oder mit einem drehfest mit der Abtriebswelle verbundenen Abtriebsrad kämmend in Eingriff steht. Alternativ kann jedoch vorgesehen sein, dass die mechanische Schmiermittelpumpe mit einem zwischen dem Antriebsrad und dem Abtriebsrad angeordneten Zwischenrad kämmend in Eingriff steht. Es wird somit eine besonders einfache Einbindung der Schmiermittelpumpe in das Getriebe vorgeschlagen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine elektrische Achse mit der Antriebsanordnung, wie diese bereits zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem der Ansprüche 1 bis 12. Die elektrische Achse kann als eine Vorder- oder Hinterachse des Fahrzeugs ausgebildet sein.
Ein weiterer Gegentand der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben der Antriebsanordnung, wie diese bereits zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem der Ansprüche 1 bis 12., bei dem:

- die elektrische Maschine angetrieben wird;
- die mechanische und/oder elektrische Schmiermittelpumpe in Abhängigkeit der elektrischen Maschine angetrieben wird, um Schmiermittel aus der Schmiermittelquelle über den Schmiermittelverteiler gezielt an mindestens zwei unterschiedliche Schmierstellen zu fördern;
- eine Übermenge an Schmiermittel auf der Druckseite über die Saugaufladungsleitung in den Ansaugbereich der elektrischen und/oder der mechanischen Schmiermittelpumpe gefördert wird.

In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die mechanische Schmiermittelpumpe in einem Vorwärts- bzw. Antriebsbetrieb der elektrischen Maschine betrieben wird und die elektrische Schmiermittelpumpe in dem Stillstandbetrieb und/oder in dem Startbetrieb und/oder dem Rückwärtsbetrieb der elektrischen Maschine betrieben bzw. zusätzlich zu der mechanischen Schmiermittelpumpe zugeschaltet wird. Insbesondere wird die mechanische Schmiermittelpumpe in dem Vorwärts- bzw. Antriebsbetrieb, dem Stillstandbetrieb und dem Startbetrieb in einer Drehrichtung angetrieben und in dem Rückwärtsbetrieb in einer Gegendrehrichtung angetrieben. Die elektrische Schmiermittelpumpe wird vorzugsweise in Abhängigkeit der Drehrichtung und der Drehzahl der elektrischen Maschine zum Ausgleich von Schmiermitteldifferenzen zwischen einer von der mechanischen Schmiermittelpumpe geförderten Ist-Schmiermittelmenge und einer vorgegebenen Soll-Schmiermittelmenge betrieben.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele. Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Antriebsanordnung mit einem Schmiermittelsystem als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 die Antriebsanordnung in gleicher Darstellung wie 1 mit einer alternativen Ausführung des Schmiermittelsystems;
3 die Antriebsanordnung in gleicher Darstellung wie 1 mit einer weiteren alternativen Ausführung des Schmiermittelsystems.

1 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung eine Antriebsanordnung 1 für eine elektrische Achse eines Fahrzeugs, insbesondere ein Elektrofahrzeug. Die Antriebsanordnung 1 weist eine elektrische Maschine 2 auf, welche in einem Antriebsbetrieb als Elektromotor zur Erzeugung eines Antriebsmoments und in einem Generatorbetrieb als Generator zur Erzeugung elektrischer Energie betrieben werden kann.
Die Antriebsanordnung 1 weist ein Getriebe 3 auf, welches zur Übersetzung des Antriebsmoments auf mindestens zwei Fahrzeugräder, nicht dargestellt, der elektrischen Achse 1 dient. Das Getriebe 3 weist eine Antriebswelle 4 als Getriebeeingang und eine Abtriebswelle 5 als Getriebeausgang auf. Die Antriebswelle 4 ist dabei antriebstechnisch mit der elektrischen Maschine 2 verbunden. Die Abtriebswelle 5 kann beispielsweise über ein Differenzialgetriebe getriebetechnisch mit den Fahrzeugrädern verbunden sein. Das Getriebe 3 ist als ein Untersetzungsgetriebe ausgebildet, welches ein Übersetzungsverhältnis von i > 1 aufweist. Anders formuliert, dient das Getriebe 3 zur Übersetzung ins Langsame. Das Getriebe 3 ist als ein einstufiges Stirnradgetriebe ausgebildet sein, wobei das Getriebe 3 hierzu ein mit der Antriebswelle 4 drehfest verbundenes Antriebsrad 6 und ein drehfest mit der Abtriebswelle 5 verbundenes Abtriebsrad 7 aufweisen, wobei das Antriebsrad 6 und das Abtriebsrad 7 kämmend miteinander in Eingriff stehen. Dabei weist das Antriebsrad 6 einen kleinen Kopfkreisdurchmesser und/oder eine geringe Zähnezahl als das Abtriebsrad 7 auf. Das Getriebe 3 ist somit dazu geeignet, ein von der Antriebswelle 4 auf die Abtriebswelle 5 übertragenes Drehmoment zu erhöhen bzw. eine von der Antriebswelle 4 auf die Abtriebswelle 5 übertragene Drehzahl zu reduzieren.
Die Antriebsanordnung 1 weist ein Schmiermittelsystem 8 auf, welches zur Kühlung und Schmierung von Lagerstellen und Verzahnungen der elektrischen Maschine 2 und des Getriebes 3 dient. Das Schmiermittelsystem 8 weist hierzu eine mechanische Schmiermittelpumpe 9 und eine elektrische Schmiermittelpumpe 10 auf, welche jeweils über eine Saugleitung 11, 12 mit einer Schmiermittelquelle 13 und überjeweils eine Druckleitung 14, 15 mit einem Schmiermittelverteiler 16 verbunden sind. Beispielsweise ist das Schmiermittel ein Schmieröl.
Die mechanische Schmiermittelpumpe 9 ist über das Getriebe 3 mit der elektrischen Maschine 2 antriebstechnisch verbunden, wobei das die mechanische Schmiermittelpumpe 9 wahlweise auf einer Antriebsseite oder einer Abtriebsseite getriebetechnisch in das Getriebe 3 eingebunden ist. Die mechanische Schmiermittelpumpe 9 weist eine Ritzelwelle 17 auf, welche beispielsweise kämmend mit einer Verzahnung an der Abtriebswelle 5, wie in 1, oder mit dem mit dem Antriebsrad 6, wie in den 2 und 3 gezeigt, in Eingriff steht. Die elektrische Schmiermittelpumpe 10 ist durch einen separaten Elektromotor antreibbar, sodass die elektrische Schmiermittelpumpe 10 unabhängig von der elektrischen Maschine 2 betrieben werden kann.
Die Schmiermittelquelle 13 ist beispielsweise durch einen Schmiermittelsumpf gebildet, wobei die Saugleitungen 11, 12 der beide Schmiermittelpumpen 9, 10 über einen gemeinsamen Sauganschluss 18 mit der Schmiermittelquelle 13 verbunden sind. Beispielsweise kann über den Sauganschluss 18 das Schmiermittel aus der Schmiermittelquelle 13 durch die mechanische bzw. elektrische Schmiermittelpumpe 9, 10 angesaugt werden. Beispielsweise kann in dem Strömungsweg, vorzugsweise unmittelbar nach dem Sauganschluss 18, ein Schmiermittelfilter, nicht dargestellt, angeordnet sein.
Der Schmiermittelverteiler 16 weist zur gezielten Verteilung des Schmiermittels an unterschiedliche Schmierstellen der elektrischen Maschine 2 und des Getriebes 3 mehrere Schmiermitteldüsen 21 auf, welche jeweils in Richtung einer Schmierstelle gerichtet sind. Die Druckleitungen 14, 15 der beide Schmiermittelpumpen 9, 10 sind jeweils über einen separaten Druckanschluss 19, 20 mit dem Schmiermittelverteiler 16 verbunden. In einem Betrieb der mechanischen Schmiermittelpumpe 9 wird somit ein Schmiermittelfluss von dem Sauganschluss 18 über die mechanische Schmiermittelpumpe 9 zu dem zugehörigen Druckanschluss 19 des Schmiermittelverteilers 16 erzeugt und in einem Betrieb der elektrischen Schmiermittelpumpe 10 ein Schmiermittelfluss von dem Sauganschluss 18 über die elektrische Schmiermittelpumpe 10 zu dem zugehörigen weiteren Druckanschluss 20 des Schmiermittelverteilers 16 erzeugt.
Elektrische Schmiermittelpumpen 10 haben im Vergleich zu mechanischen Schmiermittelpumpen 9 einen schlechteren Wirkungsgrad sowie einen vergleichsweise großen Bauraum. Bei stationären Betriebszuständen der elektrischen Maschine 2, zum Beispiel bei längeren Fahrzeiten des Fahrzeugs, würde die elektrisch angetriebene Schmiermittelpumpe 10 sehr lange in ungünstigen Wirkungsgradpunkten betrieben werden. Die Schmiermittelversorgung soll daher in möglichst vielen Betriebszuständen der elektrischen Maschine 2 ausschließlich oder größtenteils durch die mechanische Schmiermittelpumpe 9 erfolgen. Da die Wirkungsgrade der Pumpenantriebsverzahnung der mechanischen Schmiermittelpumpe 9 typischerweise bei 98 - 99 % liegen, wird der schlechte Wirkungsgrad der elektrischen Schmiermittelpumpe 10 umgangen. Die elektrische Schmiermittelpumpe 10 muss somit nur noch in wenigen Betriebszuständen, wie zum Beispiel bei stillstehendem Fahrzeug oder bei Belastungsniveaus die das Niveau der mechanischen Schmiermittelpumpe 9 überschreiten, zugeschaltet werden.
Bei einem elektrischen Pumpensystem reicht es für die Pumpen- und Leistungsauslegung aus, den maximalen Schmiermittelbedarf der Komponenten zu kennen. Sobald auch die mechanische Schmiermittelpumpe an den Schmiermittelverteiler 16 angeschlossen ist, muss eine zweite Pumpengröße definiert werden. Diese wird derart ausfallen, dass die mechanischer Schmiermittelpumpe 9 in möglichst vielen Betriebszuständen die alleinige Schmiermittelversorgung sicherstellen kann. Dies hat zur Folge, dass die mechanische Schmiermittelpumpe 9 mengenmäßig zu groß ausgelegt ist, wodurch Betriebszustände existieren, bei der die mechanische Schmiermittelpumpe 9 zu viel Schmiermittel fördert. Dies ist zwar für die Kühlungs- und Schmierungskomponenten unproblematisch, kann aber zu Problemen bei der Schmiermittelverschäumung bzw. beim Schmiermittelrücklauf zum Sauganschluss 18 führen. Die Umwälzgeschwindigkeiten der mechanischen Schmiermittelpumpe 9 werden beispielsweise bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten bzw. Antriebsdrehzahlen höher sein als dies notwendig wäre.
Es wird daher vorgesehen, die Druckseite und die Saugseite über eine Saugaufladungsleitung 22 strömungstechnisch miteinander zu verbinden, um eine Übermenge an Schmiermittel von der Druckseite auf die Saugseite abzuführen. In der gezeigten Ausführung ist die Saugaufladungsleitung 22 der elektrischen Schmiermittelpumpe 10 zugeordnet, wobei die Saugaufladungsleitung 22 die weitere Druckleitung 15 der elektrischen Schmiermittelpumpe 10 strömungstechnisch mit der weiteren Saugleitung 12 der elektrischen Schmiermittelpumpe 10 verbindet bzw. in einen Ansaugbereich 23 der elektrischen Schmiermittelpumpe 10 mündet. Durch die Rückführung der überschüssigen Schmiermittelmenge kann eine Saugaufladung des Ansaugbereichs 23 erfolgen, wobei hierzu in dem Ansaugbereich 23 ein Fluiddruck erzeugt wird, welcher zumindest annähernd oder gleich dem Förderdruck der elektrischen Schmiermittelpumpe 10 ist. Dadurch kann der Wirkungsgrad der elektrischen Schmiermittelpumpe 10 deutlich verbessert werden. Alternativ oder optional ergänzend kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Saugaufladungsleitung 22 bzw. eine weitere Saugaufladungsleitung der mechanischen Schmiermittelpumpe 9 zugeordnet ist.
Das Schmiermittelsystem 8 weist ein Saugaufladungsventil 24 auf, welches in die Saugaufladungsleitung 22 integriert ist. Das Saugaufladungsventil 24 hat die Funktion, einen Schmiermittelfluss von der Druckseite auf die Saugseite über die Saugaufladungsleitung zu kontrollieren und einen Schmiermittelfluss von der Saugseite auf die Druckseite zu verhindern. Das Saugaufladungsventil 24 kann hierzu beispielsweise als rein passives druckgesteuertes Plattenventil, wie in 1 dargestellt, ausgeführt sein oder alternativ auch als aktiv schaltbares Ventil, nicht dargestellt, ausgeführt sein.
Weiterhin entsteht bei der Verwendung einer mechanischen Schmiermittelpumpe 9 das Problem, dass sich je nach Ausgestaltung der mechanischen Schmiermittelpumpe 9 die Förderrichtung bei einem Rückwärtsbetrieb der elektrischen Maschine 2 ebenfalls umkehren kann, sodass ein Schmiermittelfluss von der Druckseite auf die Saugseite durch die mechanische Schmiermittelpumpe 9 erzeugt wird. Die Absicherung dieses Betriebszustands kann, wie nachfolgend beschrieben, auf unterschiedliche Arten realisiert werden.
Die Antriebsanordnung 1 weist eine Kontrolleinheit 25 auf, welche ausgebildet ist, die elektrische Schmiermittelpumpe 10 auf Basis der Drehrichtung und Drehzahl der elektrischen Maschine 2 zu steuern bzw. zu regeln. Hierzu kann der Kontrolleinheit 25 eine aktuelle Drehrichtung und eine aktuelle Drehzahl der elektrischen Maschine 2 bereitgestellt werden, welche durch die Kontrolleinheit 25 ausgewertet und bei der Kontrolle der elektrischen Schmiermittelpumpe 10 berücksichtigt werden. Wenn die mechanische Schmiermittelpumpe 9 als eine Zahnradpumpe, beispielsweise eine Gerotor- oder Innenzahnradpumpe, ausgebildet ist, dreht sich bei einer Drehrichtungsumkehr auch die Förderrichtung um. Dies bedeutet, dass die mechanische Schmiermittelpumpe 9 in dem Rückwärtsbetrieb eine Schmiermittelmenge von dem Druckkanal 14 in die Saugleitung 11 proportional zur Drehzahl der mechanischen Schmiermittelpumpe 9 fördert. In diesem Fall stellt die mechanische Schmiermittelpumpe 9 einen zusätzlichen hydraulischen Verbraucher dar, wobei die Kontrolleinheit 25 ausgebildet ist, durch eine Mengenregelung der elektrischen Schmiermittelpumpe 10 in Abhängigkeit der Drehzahl der mechanischen Schmiermittelpumpe 9 bzw. der der elektrischen Maschine 2 die zusätzlich verbrauchte Schmiermittelmenge zu kompensieren.
2 zeigt eine alternative Ausführung der Antriebsanordnung 1. Wenn die mechanische Schmiermittelpumpe 9 als eine Flügelzellenpumpe (ohne mechanischen Flügelverstellring) ausgebildet ist, so fallen die Flügel bei der Drehrichtungsumkehr ein. Dies bedeutet, dass die mechanische Schmiermittelpumpe 9 in dem Rückwärtsbetrieb keine Förderwirkung mehr aufweist und ein hydraulischer Kurzschluss zwischen dem Druckkanal 14 und der Saugleitung 11 gebildet ist. In diesem Fall würde die elektrische Schmiermittelpumpe 10 zumindest einen Teil der geförderten Schmiermittelmenge über die mechanische Schmiermittelpumpe 9 auf die Saugseite schieben. Das Schmiermittelsystem 8 weist hierzu eine Ventileinrichtung 26 auf, welche in die Druckleitung 14 zwischen dem Druckanschluss 19 und der mechanischen Schmiermittelpumpe 9 integriert ist. Die Ventileinrichtung 26 ist beispielsweise als ein federbelastetes Rückschlagventil ausgebildet, welches einen Schmiermittelfluss von der mechanischen Schmiermittelpumpe 9 in Richtung des Schmiermittelverteilers 16 erlaubt und von dem Schmiermittelverteilers 16 bzw. dem Druckanschluss 19 in Richtung der mechanischen Schmiermittelpumpe 9 verhindert.
3 zeigt eine weitere alternative Ausführung der Antriebsanordnung 1. Wenn die mechanische Schmiermittelpumpe 9 als die Zahnradpumpe ausgebildet ist, dreht sich bei der Drehrichtungsumkehr, wie zuvor beschrieben, die Förderrichtung um, wobei der Schmiermittelkreis der mechanischen und der elektrischen Schmiermittelpumpe 9, 10 durch die Anordnung der Ventileinrichtung 26 in die Druckleitung 14 voneinander getrennt werden können. Dadurch, dass die als Zahnradpumpe ausgebildete Schmiermittelpumpe 9 weiterhin in der Gegendrehrichtung angetrieben wird, wird ein Unterdruck in der mechanischen Schmiermittelpumpe 9 erzeugt, welcher zur Beschädigung und einem Ausfall der mechanischen Schmiermittelpumpe 9 führen kann.
Das Schmiermittelsystem 8 weist daher eine Verbindungsleitung 27 auf, welche die Saugleitung 11 und die Druckleitung 14 der mechanischen Schmiermittelpumpe 9 strömungstechnisch miteinander verbindet. Die Verbindungsleitung 27 ist dabei zwischen der Ventileinrichtung 26 und der mechanischen Schmiermittelpumpe 9 in die Druckleitung 14 eingebunden. Weiterhin weist das Schmiermittelsystem 8 eine weitere Ventileinrichtung 28 auf, welche in der Verbindungsleitung 27 angeordnet ist. Die weitere Ventileinrichtung 28 ist beispielsweise als ein weiteres federbelastetes Rückschlagventil ausgebildet, welches einen Schmiermittelfluss über die Verbindungsleitung 27 von der Saugleitung 11 in die Druckleitung 14 erlaubt und von der Druckleitung 14 in die Saugleitung 11 verhindert. Im Rückwärtsbetrieb wird somit ein geschlossener Schmiermittelkreis erzeugt, sodass Schmiermittel von der Druckleitung 14 über die mechanische Schmiermittelpumpe 9 in die Saugleitung 11 und über die Verbindungsleitung 27 wieder in die Druckleitung 14 zirkulieren kann. Somit kann ein besonders schonender Betrieb der mechanischen Schmiermittelpumpe 9 im Rückwärtsbetrieb sichergestellt werden.
Bezugszeichen

1: Antriebsanordnung
2: elektrische Maschine
3: Getriebe
4: Antriebswelle
5: Abtriebswelle
6: Antriebsrad
7: Abtriebsrad
8: Schmiermittelsystem
9: mechanische Schmiermittelpumpe
10: elektrische Schmiermittelpumpe
11: Saugleitung
12: weitere Saugleitung
13: Schmiermittelquelle
14: Druckleitung
15: weitere Druckleitung
16: Schmiermittelverteiler
17: Ritzelwelle
18: Sauganschluss
19: Druckanschluss
20: weiterer Druckanschluss
21: Schmiermitteldüsen
22: Saugaufladungsleitung
23: Ansaugbereich
24: Saugaufladungsventil
25: Kontrolleinheit
26: Ventileinrichtung
27: Verbindungsleitung
28: Ventileinrichtung

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 102016122948 A1 [0003]

Claims

Antriebsanordnung (1) für ein Fahrzeug, mit einer elektrischen Maschine (2) zur Erzeugung eines Antriebsmoments, mit einem Getriebe (3) zur Übersetzung des Antriebsmoments auf mindestens ein Fahrzeugrad, wobei die elektrische Maschine (2) mit dem Getriebe (3) getriebetechnisch verbunden ist, mit einem Schmiermittelsystem (8) zur Kühlung und Schmierung der elektrischen Maschine (2) und/oder dem Getriebe (3), wobei das Schmiermittelsystem (8) eine mechanische Schmiermittelpumpe (9) und eine elektrische Schmiermittelpumpe (10) aufweist, wobei die mechanische Schmiermittelpumpe (9) durch die elektrische Maschine (2) antreibbar ist, wobei das Schmiermittelsystem (8) einen Schmiermittelverteiler (16) zur gezielten Zuführung von Schmiermittel an mindestens zwei unterschiedliche Schmierstellen aufweist, wobei die mechanische und die elektrische Schmiermittelpumpe (9, 10) jeweils auf einer Saugseite über eine Saugleitung (11, 12) mit Schmiermittel aus einer Schmiermittelquelle (13) versorgbar sind und auf einer Druckseite über jeweils eine Druckleitung (14, 15) mit dem Schmiermittelverteiler (16) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Übermenge an Schmiermittel auf der Druckseite über eine Saugaufladungsleitung (22) in einen Ansaugbereich (23) der elektrischen Schmiermittelpumpe (10) und/oder der mechanischen Schmiermittelpumpe (9) förderbar ist.
Antriebsanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem Vorwärtsbetrieb der elektrischen Maschine (2) die Schmiermittelzuführung ausschließlich oder größtenteils durch die mechanische Schmiermittelpumpe (9) umsetzbar ist, wobei die durch die mechanische Schmiermittelpumpe (9) erzeugte Übermenge an Schmiermittel über die Saugaufladungsleitung (22) abführbar ist.
Antriebsanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem transienten Betrieb der elektrischen Maschine (2), insbesondere in einem Stillstandbetrieb und/oder in einem Startbetrieb und/oder einem Rückwärtsbetrieb, die Schmiermittelzuführung ausschließlich oder ergänzend durch die elektrische Schmiermittelpumpe (10) umsetzbar ist.
Antriebsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Saugaufladungsleitung (22) ein Saugaufladungsventil (24) angeordnet ist, wobei das Saugaufladungsventil (24) ausgebildet ist, die in den Ansaugbereich (23) förderbare Übermenge in Abhängigkeit eines Schmiermitteldrucks auf der Druckseite und/oder eines Betriebszustandes der elektrischen Maschine (2) einzustellen.
Antriebsanordnung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugaufladungsventil (24) als ein passives, insbesondere druckgesteuertes, Ventil oder als ein aktives, insbesondere elektrisch steuerbares, Ventil ausgebildet ist.
Antriebsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kontrolleinheit (25), wobei die Kontrolleinheit (25) ausgebildet ist, eine Schmiermittelzuführung der elektrischen Schmiermittelpumpe (10) in Abhängigkeit einer Drehrichtung und/oder einer Drehzahl der elektrischen Maschine (2) und/oder der mechanischen Schmiermittelpumpe (9) zu kontrollieren.
Antriebsanordnung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (25) ausgebildet ist, die elektrische Schmiermittelpumpe (10) in einem Betrieb der elektrischen Maschine (2) zuzuschalten, wenn eine Soll-Schmiermittelmenge höher als eine durch die mechanische Schmiermittelpumpe (9) bereitgestellte Ist-Schmiermittelmenge ist.
Antriebsanordnung (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Schmiermittelpumpe (9) ausgebildet ist, bei einer Drehrichtungsumkehr der elektrischen Maschine (2), insbesondere bei einem Rückwärtsbetrieb, eine Schmiermittelmenge von der Druckseite auf die Saugseite zu fördern, wobei die Kontrolleinheit (25) ausgebildet ist, die von der mechanischen Schmiermittelpumpe (9) abgeführte Schmiermittelmenge durch Kontrolle der elektrischen Schmiermittelpumpe (10) zu kompensieren.
Antriebsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittelsystem (8) eine Ventileinrichtung (26) aufweist, wobei die Ventileinrichtung (26) ausgebildet ist, einen Schmiermittelfluss zumindest auf der Druckseite der mechanischen Schmiermittelpumpe (9) in Abhängigkeit eines Schmiermitteldrucks auf der Druckseite und/oder eines Betriebszustandes der elektrischen Maschine (2) einzustellen.
Antriebsanordnung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (26) ausgebildet ist, den Schmiermittelfluss bei einer Drehrichtungsumkehr der elektrischen Maschine (2), insbesondere bei einem Rückwärtsbetrieb, in Richtung der mechanischen Schmiermittelpumpe (9) zu sperren.
Antriebsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittelsystem (8) eine die Saugleitung (11) und die Druckleitung (14) der mechanischen Schmiermittelpumpe (9) verbindende Verbindungsleitung (27) sowie eine in der Verbindungsleitung (27) angeordnete weitere Ventileinrichtung (28) aufweist, wobei die weitere Ventileinrichtung (28) ausgebildet ist, einen Schmiermittelfluss bei einer Drehrichtungsumkehr der elektrischen Maschine (2), insbesondere bei einem Rückwärtsbetrieb, über die Verbindungsleitung (27) von der Druckseite auf die Saugseite zu sperren.
Antriebsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (3) eine Antriebswelle (4) und eine Abtriebswelle (5) aufweist, welche über mindestens eine Getriebestufe getriebetechnisch miteinander verbunden sind, wobei die mechanische Schmiermittelpumpe (9) wahlweise mit der Antriebswelle (4) oder der Abtriebswelle (5) antriebstechnisch verbunden ist.
Elektrische Achse mit der Antriebsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Betreiben einer Antriebsanordnung (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei dem: - die elektrische Maschine (2) angetrieben wird, - die mechanische und/oder elektrische Schmiermittelpumpe (9, 10) in Abhängigkeit der elektrischen Maschine (2) angetrieben wird, um Schmiermittel aus der Schmiermittelquelle (13) über den Schmiermittelverteiler (16) gezielt an mindestens zwei unterschiedliche Schmierstellen zu fördern; - eine Übermenge an Schmiermittel auf der Druckseite über die Saugaufladungsleitung (22) in den Ansaugbereich (23) der elektrischen Schmiermittelpumpe (10) und/oder der mechanischen Schmiermittelpumpe (9) gefördert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Schmiermittelpumpe (9) in einem Antriebsbetrieb der elektrischen Maschine (2) zur Schmiermittelzufuhr betrieben wird und die elektrische Schmiermittelpumpe (10) in einem Stillstandbetrieb und/oder in einem Startbetrieb und/oder einem Rückwärtsbetrieb der elektrischen Maschine (2) zur Schmiermittelzufuhr betrieben wird.