WO2015018575A1 - Kühlung für eine hybridantriebsanordnung - Google Patents

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WO2015018575A1
WO2015018575A1 PCT/EP2014/064397 EP2014064397W WO2015018575A1 WO 2015018575 A1 WO2015018575 A1 WO 2015018575A1 EP 2014064397 W EP2014064397 W EP 2014064397W WO 2015018575 A1 WO2015018575 A1 WO 2015018575A1
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rotor
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drive arrangement
carrier
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Norbert Lohaus
Christian Kirchner
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ZF Friedrichshafen AG
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Definitions

  • the present invention relates to a drive arrangement, in particular a hybrid drive arrangement for a motor vehicle, comprising an electric machine and a clutch arrangement, wherein the electric machine is arranged radially outside the clutch arrangement and has a preferably non-rotatably connected to the clutch assembly rotor.
  • a disadvantage of this prior art is that the hydraulic oil is not only used for cooling the rotor, but also for cooling the multi-plate clutch, so that the expected cooling effect on the rotor is minimal. In addition, under heavy load of the clutch even a heat input to the rotor can take place.
  • Object of the present invention is therefore to provide a drive assembly with an electric machine and a clutch assembly, in which a radially arranged outside the clutch assembly rotor of the electric machine is sufficiently cooled even under heavy load on the clutch.
  • a drive arrangement in particular a hybrid drive arrangement for a motor vehicle, provided with an electric machine and a Coupling arrangement, wherein the electric machine is arranged radially outside of the coupling arrangement and having a preferably non-rotatably connected to the coupling order rotor.
  • the invention is based on the idea of providing a coolant guide element which extends at least partially substantially radially and is arranged axially adjacent to the clutch arrangement such that a coolant can be guided axially from radially inward to radially outward at least partially outside the clutch arrangement to the rotor.
  • the coolant guide element arranged axially next to the coupling arrangement makes it possible to guide a coolant from radially inward to radially outward in the direction of the rotor, wherein, as in the prior art, the coolant does not already undergo heat input via components of the coupling arrangement.
  • the arrangement according to the invention has the advantage that the coolant can be conducted directly to the rotor, without first being guided by the various components of the multi-plate clutch. This allows for a simpler design of the clutch assembly as well as a faster provision of the coolant to the rotor.
  • the coolant is radially inward, for example, in the vicinity of a transmission input shaft connected to the clutch input guided, for example by means of an oil nozzle to theméstoffleitelement and transported from there due to the centrifugal force radially outward between the clutch assembly and theméstoffleitelement towards the rotor.
  • thedeschleitelement is rotatably connected to the rotor.
  • the non-rotatable embodiment of the coolant element with the rotor has the advantage that the coolant is transported radially outward and is distributed evenly over the circumference, so that uneven cooling and thus formation of so-called hotspots can be avoided.
  • At least one coolant channel section extending substantially axially along the rotor is provided radially outside the coupling arrangement and radially inside the rotor. It is particularly advantageous if the plurality of substantially axially along the Ro extending circumferentially radially inside the rotor circumferentially around the rotor so that the most uniform cooling is achieved.
  • the coolant channels may be formed as a coolant ring channel, so that a particularly uniform circumferential and over the entire axial length of the rotor extending active cooling of the rotor is provided.
  • At least one coolant channel section extending substantially axially along the rotor interacts with the coolant guide element in such a way that coolant can be guided into the axial coolant channel section from radially inward to radially outward beyond the coolant guide element.
  • the coolant channel section extending substantially axially along the rotor can be acted upon directly by the coolant, which is led radially outwards via the coolant guide element.
  • the clutch assembly is designed as a multi-disc clutch assembly having at least one outer disc carrier and an inner disc carrier.
  • the coolant guide element and the outer disk carrier are designed such that a substantially radially extending coolant channel section is formed between them, in which the coolant can be guided in the direction of the rotor.
  • coolant is directed radially outwards from a coolant introduction point, for example an oil nozzle, without the need for additional components.
  • the outer disk carrier and theisseritzleitelement each represent the axial boundaries for the radialdekarleitkanalab plinth.
  • the axial portion of the outer disk carrier can be used as a radial inner boundary for the axial coolant passage portion, so preferably substantially radially extending coolant passage portion may open into the substantially axially extending coolant passage portion.
  • the substantially axial coolant passage section may then advantageously be arranged between the axial section of the outer disc carrier and the rotor.
  • the radial section of the outer plate carrier with a coolant inlet opening, through which the coolant from the substantially radial coolant channel can be guided into a multi-disc clutch interior and / or to provide the axial section of the outer disc carrier with a coolant outlet opening, through the coolant a multi-plate clutch interior in the substantially axial coolant ring channel is feasible. Since in this case additional coolant is supplied to the hydraulic oil present in the clutch interior, which has not come into contact with the elements of the clutch assembly substantially, an improved cooling is achieved on the rotor in this case. Such an embodiment is particularly advantageous when the rotor is mounted directly on the outer disk carrier or the rotor carrier at the same time takes over the function of an outer disk carrier.
  • the coolant outlet opening is formed in the vicinity of the radial portion of the outer disk carrier, so that the registered in the multi-plate clutch interior coolant is removed as possible without contact from the multi-plate clutch interior again.
  • the simplified expedient allows direct and quick access of coolant into the clutch and from there to the rotor.
  • a rotor carrier which is preferably non-rotatably connected to the outer disk carrier, wherein the rotor carrier is formed asdeffenleitelement.
  • the rotor carrier is provided with an axial and a radial portion, so that the substantially axial coolant passage portion is bounded radially outward from the axial portion of the rotor carrier.
  • a preferably annular gap can remain between the components, which allows a particularly uniform distribution of coolant along the rotor.
  • the substantially axially disposed coolant channel may comprise a baffle, which preferably cooperates with a preferably radially outwardly extending opening through the rotor carrier, so that coolant from the axial coolant channel section directly the rotor or to the laminated cores of the rotor can be discharged. It is particularly advantageous if a coolant distribution channel is provided between the rotor carrier and the laminated cores of the rotor, which ensures a direct entry of coolant to the cooling points of the rotor.
  • the axially central arrangement of the opening ensures a uniform distribution in the axial direction, so that coolant can reach any point of the rotor without hotspots occur.
  • the storage ring arranged according to the invention ensures that the coolant can flow out of the axial section of the coolant channel into the coolant distribution channel via the openings and does not remain in the coolant channel.
  • the substantially axially extending coolant channel and / or the coolant distribution channel may have radially outwardly facing openings, which are arranged axially outside of the rotor, so that coolant alternatively or additionally flows along the rotor radially outward to a stator can and also provides cooling here.
  • 1 shows a schematic representation of a first embodiment of the drive arrangement according to the invention
  • 2 shows a schematic representation of a second embodiment of the drive arrangement according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a third exemplary embodiment of the drive arrangement according to the invention.
  • Fig. 1 shows schematically a drive arrangement 1 according to the invention, in particular a hybrid drive for a motor vehicle, with an electric machine, of which in the detail of Fig. 1, a rotor 2 is shown.
  • a clutch assembly 4 Radially inside the rotor 2, a clutch assembly 4 is provided, which is designed as a multi-plate clutch and of which in Fig. 1, only the outer disk carrier 6 is shown.
  • the outer disk carrier 6 is non-rotatably connected to a transmission input shaft 8.
  • the rotor 2 of the electric machine is rotatably connected to the outer disk carrier 6 of the clutch assembly 4 via a rotor carrier 10, which is rotatably connected to the outer disk carrier 6 via a fastening element 12, for example a rivet.
  • a stator (not shown) is provided, which cooperates with the rotor 2.
  • the coolant from radially inside, ie the vicinity of the transmission input shaft 8, radially outward in the direction of the rotor 2 axially substantially outside the clutch 4 leads.
  • coolant for example, via an oil nozzle at the position indicated by the reference numeral 1 6 to thedekarleitelement 14 and the rotor carrier 10 are brought.
  • the coolant guide element preferably has an insertion bevel 18, via which the coolant is guided radially outward in the direction of the rotor 2 along a coolant channel 20 formed between the coolant guide element 14 and the rotor carrier 10 and the outer disk carrier 6 ,
  • the outer disk carrier 6 and the rotor carrier 10 each have radial sections 22, 24 and axial sections 26, 28 between where the coolant is guided along the coolant channel 20.
  • This has in particular between the radial sections 22, 24 a substantially radially extending radial coolant passage section 30, which opens into a substantially axially extending, formed by the axial sections 26, 28 axial coolant passage section 32.
  • the coolant distribution takes place via the centrifugal force, so that the coolant is circumferentially distributed radially outward and due to the rotation between the outer disk carrier 6 and theieristoffleitelement 14.
  • the substantially axially extending coolant channel section 32 is axially sealed on the end side by means of a retaining ring 34 so that coolant can be passed through at least one arranged in the rotor support 10 opening 36 in a coolant distribution channel 38, the coolant directly to the laminated cores 40 of Rotor 2 leads.
  • a particularly effective cooling of the rotor 2 can be provided, which even makes it possible to dispense with a temperature-resistant design of the rotor elements.
  • the coolant distribution channel 38 can alternatively be dispensed with.
  • the axial coolant passage section 32 then directly has preferably end-side openings 42, which provide coolant guidance to the stator.
  • Fig. 1 it can be seen that the coolant distribution channel 38 extends axially over the entire axial length of the rotor 2, so that axially adjacent to the rotor 2 openings 42 are formed in the coolant distribution channel 38 through the coolant radially outward in the stator direction is feasible (see arrow).
  • the rotor 2 can also be fastened directly on the disk carrier 26, for example via a shaft toothing, with the axial sections of the coolant channel 32 then into the material of the outer disk carrier 6 and / or into the laminated core of the rotor 2 incorporated or formed there. Since then takes place directly a cooling of the rotor elements over the axial portion of the coolant channel 32, can be dispensed with an additional coolant distribution channel 38.
  • the substantially axially extending coolant channel 32 has the openings 42, so that the coolant can flow out of the axial coolant channel section 32 radially outward in the direction of the stator.
  • Fig. 3 shows a further advantageous embodiment of a drive arrangement according to the invention, wherein again a rotor carrier 10 is used asdekarleitelement 14.
  • the coolant distribution takes place radially outwardly between the outer disk carrier 6, in particular the radial portion 22, and the rotor carrier 10.
  • a coolant fluid inlet opening 44 can pass through the coolant in the clutch interior.
  • the opening 44 is provided radially outside of a pressure chamber of a pressure medium cylinder actuating arrangement, which is formed by a section of the outer disk carrier 6 and by a clutch actuating piston 45 guided in its interior.
  • a coolant outlet opening 46 is provided on the axial section 26 of the outer disk carrier 6, through which coolant passes into the essentially axially arranged coolant channel 32, which is in direct thermal contact with the rotor laminations 40.
  • the coolant outlet opening 46 is preferably arranged on the outer disk carrier 6 in such a way that the coolant does not have to be guided through a disk pack 48 in order to exit from the coupling interior through the coolant outlet opening 46. This in turn ensures that the coolant flow does not undergo too much heat input from the coupling elements.
  • the axial coolant passage section 32 has axial openings 42 through which coolant can exit from the coolant passage 32 and can be distributed radially outward in the direction of a stator 50 for cooling thereof.
  • the coolant guide element 14 is not integrally formed as a rotor carrier 10, but is formed over an extra element.
  • the rotor 2 may be connected directly to the outer disk carrier 6 or the rotor carrier 10 may be formed as an outer disk carrier 6.
  • the substantially axially extending coolant channel sections 32 can in turn be formed in an analogous manner in the outer disk carrier 6 or the laminated core of the rotor 2.
  • thedeffenleitelement invention 14 allows a coolant guide outside the clutch assembly 4, whereby a particularly effective cooling of the rotor 2 can be ensured, so that the rotor elements, in particular the permanent magnets of the rotor 2 no longer must be formed of temperature-resistant material. As a result, the rotor 2 can be made more cost-effective overall.

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Abstract

Offenbart wird eine Antriebsanordnung (1) für ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine und einer Kupplungsanordnung (4), wobei die elektrischen Maschine radial außerhalb der Kupplungsanordnung (4) angeordnet ist und einen vorzugsweise drehfest mit der Kupplungsanordnung (4) verbundenen Rotor (2) aufweist, wobei weiterhin ein Kühlmittelleitelement (14) vorgesehen ist, das sich zumindest teilweise im Wesentlichen radial erstreckt und axial derart neben der Kupplungsanordnung (4) angeordnet ist, dass ein Kühlmittel axial zumindest teilweise außerhalb der Kupplungsanordnung (4) von radial innen nach radial außen an der Rotor (2) führbar ist.

Description

Kühlung für eine Hvbridantriebsanordnunq
Vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung, insbesondere eine Hybridantriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einer elektrischen Maschine und einer Kupplungsanordnung, wobei die elektrische Maschine radial außerhalb der Kupplungsanordnung angeordnet ist und einen vorzugsweise drehfest mit der Kupplungsanordnung verbundenen Rotor aufweist.
Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der US 201 1 /0057522, ist ein Hybridantriebsstrang bekannt mit einer radial innerhalb einer elektrischen Maschine angeordneten Lamellenkupplung. Weiterhin offenbart diese Druckschrift, dass Hydrauliköl, das für eine Kühlung der Lamellenkupplung eingesetzt wird, auch für eine aktive Kühlung des Rotors verwendbar ist. Dazu sind am Außenlamellenträger radial innerhalb zwischen den Außenlamellen und dem Lamellenträger axiale Kanäle vorgesehen, die mit Hydrauliköl aus dem Inneren der Lamellenkupplung beaufschlagbar sind und die für eine aktive Kühlung des Rotors sorgen.
Nachteilig bei diesem Stand der Technik ist jedoch, dass das Hydrauliköl nicht nur zur Kühlung des Rotors, sondern auch zur Kühlung der Lamellenkupplung verwendet wird, so dass der zu erwartende Kühleffekt an dem Rotor nur minimal ist. Zudem kann bei starker Belastung der Kupplung sogar ein Wärmeeintrag an den Rotor erfolgen.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, eine Antriebsanordnung mit einer elektrischen Maschine und einer Kupplungsanordnung bereitzustellen, bei der ein radial außerhalb der Kupplungsanordnung angeordneter Rotor der elektrischen Maschine auch bei starker Belastung der Kupplung ausreichend gekühlt wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird eine Antriebsanordnung, insbesondere eine Hybridantriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, bereitgestellt mit einer elektrischen Maschine und einer Kupplungsanordnung, wobei die elektrische Maschine radial außerhalb der Kupplungsanordnung angeordnet ist und einen vorzugsweise drehfest mit der Kupplungsordnung verbundenen Rotor aufweist.
Dabei basiert die Erfindung auf der Idee, ein Kühlmittelleitelement vorzusehen, das sich zumindest teilweise im Wesentlichen radial erstreckt und axial derart neben der Kupplungsanordnung angeordnet ist, dass ein Kühlmittel von radial innen nach radial außen axial zumindest teilweise außerhalb der Kupplungsanordnung an den Rotor führbar ist.
Vorteilhafterweise ermöglicht das axial neben der Kupplungsanordnung angeordnete Kühlmittelleitelement eine Führung eines Kühlmittels von radial innen nach radial außen in Richtung Rotor, wobei nicht, wie im Stand der Technik, das Kühlmittel bereits einen Wärmeeintrag über Bauelemente der Kupplungsanordnung erfährt. Des Weiteren hat die erfindungsgemäße Anordnung den Vorteil, dass das Kühlmittel direkt an den Rotor leitbar ist, ohne erst durch die verschiedenen Bauteile der Lamellenkupplung geführt zu werden. Dies ermöglicht zum einen eine einfachere Ausgestaltung der Kupplungsanordnung als auch eine schnellere Bereitstellung des Kühlmittels an dem Rotor. Dabei wird das Kühlmittel radial innen, beispielsweise in der Nähe einer mit der Kupplungsanordnung verbundenen Getriebeeingangswelle beispielsweise mittels einer Öldüse an das Kühlmittelleitelement geführt und von dort aus aufgrund der Fliehkraft nach radial außen zwischen der Kupplungsanordnung und dem Kühlmittelleitelement in Richtung Rotor transportiert.
Dabei ist vorzugsweise das Kühlmittelleitelement drehfest mit dem Rotor verbunden. Die drehfeste Ausgestaltung des Kühlmittelleitelements mit dem Rotor hat den Vorteil, dass das Kühlmittel nach radial außen transportiert wird und gleichzeitig über den Umfang gleichmäßig verteilt wird, so dass eine ungleichmäßige Kühlung und damit eine Ausbildung sogenannter Hotspots vermieden werden kann.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist radial außerhalb der Kupplungsanordnung und radial innerhalb des Rotors mindestens ein sich im Wesentlichen axial entlang des Rotors erstreckender Kühlmittelkanalabschnitt vorgesehen. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn der sich mehrere im Wesentlichen axial entlang des Ro- tors erstreckenden Kühlmittelkanalabschnitte gleichmäßig umfänglich radial innen um den Rotor erstrecken, so dass eine möglichst gleichmäßige Kühlung erreicht wird. Vorzugsweise können die Kühlmittelkanäle als Kühlmittelringkanal ausgebildet sein, so dass eine besonders gleichmäßige umfängliche und über die gesamte axiale Länge des Rotors sich erstreckende aktive Kühlung des Rotors bereitgestellt ist.
Vorteilhafterweise wirkt mindestens ein sich im Wesentlichen axial entlang des Rotors erstreckender Kühlmittelkanalabschnitt mit dem Kühlmittelleitelement derart zusammen, dass Kühlmittel von radial innen nach radial außen über das Kühlmittelleitelement in den axialen Kühlmittelkanalabschnitt führbar ist. Dadurch kann vorteilhafterweise der im Wesentlichen axial sich entlang des Rotors erstreckende Kühlmittelkanalabschnitt direkt mit dem über das Kühlmittelleitelement nach radial außen geführten Kühlmittel beaufschlagt werden.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die Kupplungsanordnung als Lamellenkupplungsanordnung mit zumindest einem Außenlamellenträger und einem Innenlamellenträger ausgebildet. Dabei sind erfindungsgemäß das Kühlmittelleitelement und der Außenlamellenträger derart zueinander ausgebildet, dass zwischen ihnen ein sich im Wesentlichen radial erstreckender Kühlmittelkanalabschnitt ausgebildet ist, in dem das Kühlmittel in Richtung Rotor führbar ist. Dadurch wird Kühlmittel gezielt von einer Kühlmitteleintragsstelle, beispielsweise einer Öldüse, nach radial außen geführt, ohne dass zusätzliche Bauteile nötig sind. Dabei stellen der Außenlamellenträger und das Kühlmittelleitelement jeweils die axialen Begrenzungen für den radialen Kühlmittelleitkanalabschnitt dar. Wenn zudem der Außenlamellenträger einen radialen und einen axialen Abschnitt aufweist, kann der axiale Abschnitt des Außenlamellenträgers als radiale Innenbegrenzung für den axialen Kühlmittelkanalabschnitt verwendet werden, so dass vorzugsweise der sich im Wesentlichen radial erstreckende Kühlmittelkanalabschnitt in den sich im Wesentlichen axial erstreckenden Kühlmittelkanalabschnitt einmünden kann. Der im Wesentlichen axiale Kühlmittelkanalabschnitt kann dann vorteilhafterweise zwischen dem axialen Abschnitt des Außenlamellenträgers und dem Rotor angeordnet sein. Dadurch kann Kühlmittel außerhalb der Kupplung von radial innen nach radial außen geführt werden, so dass das Kühlmittel nicht erst über die verschiedenen Kupplungselemente einen Wärmeeintrag erfährt. Alternativ ist es selbstverständlich auch möglich, den radialen Abschnitt des Außenla- mellenträgers mit einer Kühlmitteleintrittsöffnung auszustatten, durch die Kühlmittel aus dem im Wesentlichen radialen Kühlmittelkanal in einen Lamellenkupplungsinnenraum führbar ist und/oder den axiale Abschnitt des Außenlamellenträgers mit einer Kühlmittelaustrittöffnung auszustatten, durch die Kühlmittel aus einem Lamellenkupplungsinnenraum in den im Wesentlichen axialen Kühlmittelringkanal führbar ist. Da in diesem Fall zusätzliches Kühlmittel zu dem im Kupplungsinnenraum vorhandenen Hydrauliköl zugeführt wird, das mit den Elementen der Kupplungsanordnung im Wesentlichen nicht in Kontakt getreten ist, ist auch in diesem Fall eine verbesserte Kühlung am Rotor erreicht. Ein derartiges Ausführungsbeispiel ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Rotor direkt auf dem Außenlamellenträger montiert ist oder der Rotorträger gleichzeitig die Funktion eines Außenlamellenträgers übernimmt. Vorzugsweise ist dabei die Kühlmittelaustrittsöffnung in der Nähe des radialen Abschnitts des Außenlamellenträgers ausgebildet, so dass das in den Lamellenkupplungsinnenraum eingetragene Kühlmittel möglichst kontaktfrei aus dem Lamellenkupplungsinnenraum wieder abgeführt wird. Auch in diesem Fall ermöglicht das erfindungsgemäße Kühlmittelleitelement einen direkten und schnellen Zugang von Kühlmittel in das Kupplungsinnere und von dort an den Rotor.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist ein Rotorträger vorgesehen, der vorzugsweise drehfest mit dem Außenlamellenträger verbunden ist, wobei der Rotorträger als Kühlmittelleitelement ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass keine zusätzlichen Elemente in der Antriebsanordnung vorgesehen werden müssen, um die erfindungsgemäße Kühlmittelzufuhr zum Rotor zu gewährleisten.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der Rotorträger mit einem axialen und einem radialen Abschnitt ausgestattet, so dass der im Wesentlichen axiale Kühlmittelkanalabschnitt radial außen vom axialen Abschnitt des Rotorträgers begrenzt wird. Da in diesem Fall der Rotor nicht direkt von dem Außenlamellenträger getragen wird, kann zwischen den Bauteilen ein vorzugsweise ringförmiger Spalt verbleiben, der eine besonders gleichmäßige Verteilung von Kühlmittel entlang des Rotors ermöglicht. Um eine noch bessere und direktere Kühlung des Rotors zu ermöglichen, kann zudem der im Wesentlichen axial angeordnete Kühlmittelkanal einen Stauring aufweisen, der vorzugsweise mit einer sich durch den Rotorträger vorzugsweise mittig nach radial außen erstreckende Öffnung zusammenwirkt, so dass Kühlmittel aus dem axialen Kühlmittelkanalabschnitt direkt an den Rotor bzw. an die Blechpakete des Rotors abgegeben werden kann. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn zwischen Rotorträger und den Blechpaketen des Rotors ein Kühlmittelverteilkanal vorgesehen ist, der für einen direkten Eintrag von Kühlmittel an die zu kühlenden Stellen des Rotors sorgt. Die axial mittige Anordnung der Öffnung sorgt dabei für eine gleichmäßige Verteilung in axialer Richtung, so dass Kühlmittel an jede Stelle des Rotors gelangen kann, ohne dass Hotspots entstehen.
Der erfindungsgemäß angeordnete Stauring sorgt dabei dafür, dass das Kühlmittel aus dem axialen Abschnitt des Kühlmittelkanals in den Kühlmittelverteilkanal über die Öffnungen abfließen kann und nicht im Kühlmittelkanal verbleibt.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel können der sich im Wesentlichen axial erstreckende Kühlmittelkanal und/oder der Kühlmittelverteilkanal nach radial außen weisende Öffnungen aufweisen, die axial außerhalb des Rotors angeordnet sind, so dass Kühlmittel alternativ oder zusätzlich an dem Rotor entlang nach radial außen zu einem Stator abfließen kann und auch hier eine Kühlung bereitstellt.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen definiert.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele rein exemplarischer Natur und sollen nicht den Schutzbereich der Anmeldung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
Es zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung; Fig. 2: eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung; und
Fig. 3: eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung.
Im Folgenden werden gleiche bzw. funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung 1 , insbesondere einen Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug, mit einer elektrischen Maschine, von der in dem Ausschnitt der Fig. 1 ein Rotor 2 dargestellt ist. Radial innerhalb des Rotors 2 ist eine Kupplungsanordnung 4 vorgesehen, die als Lamellenkupplung ausgebildet ist und von der in Fig. 1 lediglich der Außenlamellenträger 6 dargestellt ist. In üblicher Weise ist der Außenlamellenträger 6 drehfest mit einer Getriebeeingangswelle 8 verbunden. Der Rotor 2 der elektrischen Maschine ist drehfest mit dem Außenlamellenträger 6 der Kupplungsanordnung 4 über einen Rotorträger 10 verbunden, der mit dem Außenlamellenträger 6 über ein Befestigungselement 12, beispielsweise eine Niet, drehfest verbunden ist. Radial außerhalb des Rotors 2 ist in üblicher weise ein Stator (nicht dargestellt) vorgesehen, der mit dem Rotor 2 zusammenwirkt.
Erfindungsgemäß ist der Rotorträger 10 als Kühlmittelleitelement 14 ausgebildet, das Kühlmittel von radial innen, also der Nähe der Getriebeeingangswelle 8, nach radial außen in Richtung Rotor 2 axial im Wesentlichen außerhalb der Kupplung 4 führt. Dazu kann Kühlmittel, beispielsweise über eine Öldüse an der mit der Bezugsziffer 1 6 bezeichneten Position an das Kühlmittelleitelement 14 bzw. den Rotorträger 10 gebracht werden. Um das Kühlmittel in Richtung Rotor zu führen, weist vorzugsweise das Kühlmittelleitelement 14 eine Einführschräge 18 auf, über die das Kühlmittel entlang eines zwischen dem Kühlmittelleitelement 14 und respektive dem Rotorträger 10 und dem Außenlamellenträger 6 ausgebildeten Kühlmittelkanal 20 nach radial außen in Richtung Rotor 2 geführt wird.
Wie weiterhin Fig. 1 zu entnehmen ist, weisen der Außenlamellenträger 6 und der Rotorträger 10 jeweils radiale Abschnitte 22, 24 und axiale Abschnitte 26, 28 auf, zwischen denen das Kühlmittel entlang des Kühlmittelkanals 20 geführt wird. Dieser weist insbesondere zwischen den radialen Abschnitten 22, 24 einen sich im Wesentlichen in radialer Richtung erstreckenden radialen Kühlmittelkanalabschnitt 30 auf, der in einen sich im Wesentlichen axial erstreckenden, von den axialen Abschnitten 26, 28 gebildeten axialen Kühlmittelkanalabschnitt 32 mündet. Dabei erfolgt die Kühlmittelverteilung über die Fliehkraft, so dass das Kühlmittel nach radial außen und aufgrund der Rotation auch zwischen dem Außenlamellenträger 6 und dem Kühlmittelleitelement 14 umfänglich verteilt wird.
Der sich im Wesentlichen axial erstreckende Kühlmittelkanalabschnitt 32 ist axial end- seitig mittels eines Staurings 34 im Wesentlichen dichtend abgeschlossen, so dass Kühlmittel durch mindestens eine im Rotorträger 10 angeordnete Öffnung 36 in einen Kühlmittelverteilkanal 38 geführt werden kann, der Kühlmittel direkt an die Blechpakete 40 des Rotors 2 führt. Dadurch kann eine besonders effektive Kühlung des Rotors 2 bereitgestellt werden, die sogar ermöglicht, auf eine temperaturresistente Ausbildung der Rotorelemente zu verzichten. Wie weiter unten in Bezug auf Fig. 2 noch genauer beschrieben, kann alternativ auch auf den Kühlmittelverteilkanal 38 verzichtet werden. Der axiale Kühlmittelkanalabschnitt 32 weist dann direkt vorzugsweise endseitige Öffnungen 42 auf, die für eine Kühlmittelführung an den Stator sorgen.
Des Weiteren ist Fig. 1 zu entnehmen, dass sich der Kühlmittelverteilkanal 38 axial über die gesamte axiale Länge des Rotors 2 hinaus erstreckt, so dass axial neben dem Rotor 2 Öffnungen 42 im Kühlmittelverteilkanal 38 ausgebildet sind, durch die Kühlmittel nach radial außen in Richtung Stator führbar ist (siehe Pfeil).
Alternativ zu dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel kann selbstverständlich auch der Rotor 2 direkt auf dem Lamellenträger 26 befestigt sein, beispielsweise über eine Wellenverzahnung, wobei die axialen Abschnitte des Kühlmittelkanals 32 dann in das Material des Außenlamellenträgers 6 und/oder in die Blechpakete des Rotors 2 einarbeitbar oder dort eingeformt sind. Da dann direkt eine Kühlung der Rotorelemente über den axialen Abschnitt des Kühlmittelkanals 32 erfolgt, kann auf einen zusätzlichen Kühlmittelverteilkanal 38 verzichtet werden. In diesem Ausführungsbeispiel weist, wie erwähnt, der sich im Wesentlichen axial erstreckende Kühlmittelkanal 32 die Öffnungen 42 auf, so dass das Kühlmittel aus dem axialen Kühlmittelkanalabschnitt 32 nach radial außen in Richtung Stator abfließen kann. Eine derartige Ausgestaltung ist in Fig. 2 dargestellt, wobei der Kühlmittelstrom über Pfeile dargestellt ist. Wie Fig. 2 weiter zu entnehmen ist, erfolgt trotzdem die Kühlmittelverteilung außerhalb der Kupplungsanordnung 4, so dass ein möglichst geringer Wärmeeintrag von den Kupplungselementen auf das Kühlmittel erfolgt, wodurch eine besonders effektive Kühlung des Rotors erreicht werden kann.
Fig. 3 zeigt ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung, wobei ebenfalls wieder ein Rotorträger 10 als Kühlmittelleitelement 14 eingesetzt wird. Dabei erfolgt ebenfalls wiederum die Kühlmittelverteilung nach radial außen zwischen dem Außenlamellenträger 6, insbesondere dem radialen Abschnitt 22, und dem Rotorträger 10. Unterschiedlich zu den in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen ist jedoch, dass der Außenlamellenträger 6 in seinem radialen Abschnitt 22 eine Kühlmittelfluideintrittsöffnung 44 aufweist, durch die Kühlmittel in den Kupplungsinnenraum gelangen kann. Dabei ist jedoch, wie Fig. 3 zu entnehmen, die Öffnung 44 radial außerhalb eines Druckraumes einer Druckmittelzylinderbetätigungs- anordnung vorgesehen, welcher von einem Abschnitt des Außenlamellenträgers 6 und von einem in dessen Innenraum geführten Kupplungsbetätigungskolben 45 gebildet wird. Somit wird das in den Kupplungsinnenraum strömende Kühlmittel außerhalb des Lamellenpakets 48 geführt und kommt dadurch mit vergleichsweise wenig Kupplungselementen in Berührung. Gleichzeitig ist, wie ebenfalls Fig. 3 zu entnehmen, am axialen Abschnitt 26 des Außenlamellenträgers 6 eine Kühlmittelaustrittsöffnung 46 vorgesehen, durch die Kühlmittel in den im Wesentlichen axial angeordneten Kühlmittelkanal 32 gelangt, der direkt mit den Rotorblechpaketen 40 in thermischem Kontakt steht. Vorzugsweise ist dabei die Kühlmittelaustrittsöffnung 46 derart am Außenlamellenträger 6 angeordnet, dass das Kühlmittel nicht durch ein Lamellenpaket 48 geführt werden muss, um durch die Kühlmittelaustrittsöffnung 46 aus dem Kupplungsinnenraum auszutreten. Dadurch wird wiederum sichergestellt, dass der Kühlmittelstrom keinen zu großen Wärmeeintrag von den Kupplungselementen erfährt.
Wie weiterhin Fig. 3 zu entnehmen, weist der axiale Kühlmittelkanalabschnitt 32 axial Öffnungen 42 auf, durch die Kühlmittel aus dem Kühlmittelkanal 32 austreten kann und sich nach radial außen in Richtung eines Stators 50 zu dessen Kühlung verteilen kann. Wie ebenfalls schon in Bezug auf die vorhergehenden Figuren erwähnt, ist es auch in diesem Fall möglich, dass das Kühlmittelleitelement 14 nicht integral als Rotorträger 10 ausgebildet ist, sondern über ein extra Element ausgebildet wird. Dabei kann wiederum der Rotor 2 direkt mit dem Außenlamellenträger 6 verbunden sein bzw. der Rotorträger 10 als Außenlamellenträger 6 ausgebildet sein. Die sich im Wesentlichen axial erstreckenden Kühlmittelkanalabschnitte 32 können dann wiederum in analoger Weise im Außenlamellenträger 6 bzw. den Blechpaketen des Rotors 2 ausgebildet sein.
Insgesamt ermöglicht das erfindungsgemäße Kühlmittelleitelement 14 eine Kühlmittelführung außerhalb der Kupplungsanordnung 4 , wodurch eine besonders effektive Kühlung des Rotors 2 gewährleistet werden kann, so dass die Rotorelemente, insbesondere die Permanentmagnete des Rotors 2 nicht mehr aus temperaturresistentem Material gebildet werden müssen. Dadurch kann der Rotor 2 insgesamt kostengünstiger gefertigt werden.
Bezuqszeichen Antriebsanordnung
Rotor
Kupplungsanordnung
Außenlamellenträger
Getriebeeingangswelle
Rotorträger
Befestigungselement
Kühlmittelleitelement
Kühlmitteleintrag
Einführschräge
Kühlmittelkanal
radialer Abschnitt des Außenlamellenträgers radialer Abschnitt des Rotorträgers
axialer Abschnitt des Au ßenlamellenträgers axialer Abschnitt des Rotorträgers
radialer Kühlmittelkanalabschnitt
axialer Kühlmittelkanalabschnitt
Stauring
Kühlmittelaustrittsöffnung
Kühlmittelverteilkanal
Blechpaket des Rotors
Öffnung im Kühlmittelkanal
Kühlmitteleintrittsöffnung in Lamellenkupplung Kupplungsbetätigungskolben
Kühlmittelaustrittsöffnung aus Lamellenkupplung Lamellenpaket
Stator

Claims

Patentansprüche
1 . Antriebsanordnung (1 ), insbesondere Hybridantriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einer elektrischen Maschine und einer Kupplungsanordnung (4), wobei die elektrischen Maschine radial außerhalb der Kupplungsanordnung (4) angeordnet ist und einen vorzugsweise drehfest mit der Kupplungsanordnung (4) verbundenen Rotor (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein Kühlmittelleitelement (14) vorgesehen ist, das sich zumindest teilweise im Wesentlichen radial erstreckt und axial derart neben der Kupplungsanordnung (4) angeordnet ist, dass ein Kühlmittel axial zumindest teilweise außerhalb der Kupplungsanordnung (4) von radial innen nach radial außen an der Rotor (2) führbar ist.
2. Antriebsanordnung (1 ) nach Anspruch 1 , wobei das Kühlmittelleitelement (14) drehfest mit dem Rotor (2) verbunden ist, wobei vorzugsweise der Rotorträger (10) als Kühlmittelleitelement (14) ausgebildet ist.
3. Antriebsanordnung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei radial außerhalb der Kupplungsanordnung (4) und radial innerhalb des Rotors (2) ein sich im Wesentlichen axial entlang des Rotors erstreckender Kühlmittelkanalabschnitt (32) vorgesehen ist.
4. Antriebsanordnung (1 ) nach Anspruch 3, wobei der axiale Kühlmittelkanalabschnitt (32) mit dem Kühlmittelleitelement (14) derart zusammenwirkt, dass Kühlmittel von radial innen nach radial außen in den axialen Kühlmittelkanalabschnitt (32) führbar ist.
5. Antriebsanordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kupplungsanordnung (4) als Lamellenkupplungsanordnung mit zumindest einem Au- ßenlamellenträger (6) und einem Innenlamellenträger ausgebildet ist, wobei das Kühlmittelleitelement (14) und der Außenlamellenträger (6) derart zueinander ausgebildet sind, dass zwischen ihnen ein sich im Wesentlichen radial erstreckender Kühlmittelkanalabschnitt ausgebildet ist, in dem Kühlmittel in Richtung Rotor (2) führbar ist.
6. Antriebsanordnung (1 ) nach Anspruch 5, wobei der sich im Wesentlichen radial erstreckende Kühlmittelkanalabschnitt (30) in den sich im Wesentlichen axial erstreckenden Kühlmittelkanalabschnitt (32) mündet.
7. Antriebsanordnung (1 ) nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Außenlamellenträger (6) einen radialen (22) und eine axialen (26) Abschnitt aufweist, wobei zwischen dem radialen Abschnitt (22) und dem Kühlmittelleitelement (14) der im Wesentlichen radiale Kühlmittelkanalabschnitt (30) verläuft und zwischen dem axialen Abschnitt (26) und dem Rotor (2) der im Wesentlichen axiale Kühlmittelkanalabschnitt (32) angeordnet ist.
8. Antriebsanordnung (1 ) nach Anspruch 7, wobei der radiale Abschnitt (22) des Außenlamellenträgers (6) eine Kühlmitteleintrittsöffnung (44) aufweist, durch die Kühlmittel aus dem im Wesentlichen radialen Kühlmittelkanalabschnitt (30) in einen Lamellenkupplungsinnenraum führbar ist, und/oder der axiale Abschnitt (26) des Außenlamellenträgers (6) eine Kühlmittelaustrittöffnung (46) aufweist, durch die Kühlmittel aus einem Lamellenkupplungsinnenraum in den im Wesentlichen axialen Kühlmittelkanalabschnitt (32) führbar ist, wobei vorzugsweise die Kühlmitteleintrittsöffnung (44) radial außerhalb eines Betätigungskolbens der Lamellenkupplung (4) angeordnet ist, und/oder vorzugsweise die Kühlmittelaustrittsöffnung (46) axial neben dem radialen Abschnitt (22) des Außenlamellenträgers (6) angeordnet ist.
9. Antriebsanordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kühlmittelleitelement (14) ein Rotorträger (10) ist, wobei der Rotorträger (10) vorzugsweise drehfest mit dem Außenlamellenträger (6) verbunden ist.
10. Antriebsanordnung (1 ) nach Anspruch 9 und einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei der Rotorträger (10) einen radialen (24) und einen axialen (28) Abschnitt aufweist, und der im Wesentlichen axiale Kühlmittelkanalabschnitt (32) radial außen vom dem axialen Abschnitt (28) des Rotorträgers (10) begrenzt wird.
1 1 . Antriebsanordnung (1 ) nach Anspruch 10, wobei der im Wesentlichen axiale Kühlmittelkanalabschnitt (32) axial von einem Stauring (34) dichtend abgeschlossen ist.
12. Antriebsanordnung (1 ) nach Anspruch 10 oder 1 1 , wobei zwischen dem axialen Abschnitt (28) des Rotorträges (10) und einem Blechpaket des Rotors (2) ein Kühlmittelverteilkanal (38) vorgesehen ist, entlang dessen Kühlmittel an den Rotor (2) führbar ist.
13. Antriebsanordnung (1 ) nach Anspruch 12, wobei in dem axialen Abschnitt (24) des Rotorträgers (10) eine vorzugsweise axial mittig angeordnete Kühlmitteldurchgangsöffnung (36) bereitgestellt ist, die eine fluidische Verbindung zwischen dem axialen Kühlmittelkanalabschnitt (32) und dem Kühlmittelverteilkanal (38) ausbildet.
14. Antriebsanordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich der Kühlmittelverteilkanal (38) oder der axiale Kühlmittelkanalabschnitt (32) axial über die gesamte axiale Länge des Rotors (2) hinaus erstreckt, so dass ein Kühlmittel axial neben dem Rotor (2) nach radial außen in Richtung eines radial außerhalb des Rotors (2) angeordneten Stators (50) der elektrischen Maschine leitbar ist.
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