WO2017071892A1

WO2017071892A1 - Zusammenbaueinheit für eine elektrische antriebseinheit innerhalb eines antriebsstrangs eines fahrzeugs

Info

Publication number: WO2017071892A1
Application number: PCT/EP2016/072789
Authority: WO
Inventors: Alexander Markow
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2016-09-26
Publication date: 2017-05-04
Also published as: DE102015220993A1

Abstract

Zusammenbaueinheit (28) für eine elektrische Antriebseinheit (10) innerhalb eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, umfassend einen Stellmotor (26) zur Betätigung einer Kupplung (22) einer elektrischen Antriebseinheit (10), wobei der Stellmotor (26) eine Steuerelektronik sowie ein Kühlelement (40) aufweist, wobei das Kühlelement (40) der Kühlung der Steuerelektronik dient und einen Kühlmitteleinlass (40b) sowie einen Kühlmittelauslass (40c) aufweist, die über einen an dem Kühlelement (40) ausgebildeten Kühlmittelkanal (40d) miteinander verbunden sind, und Kühlmittelleitungen (32) in Form von einer Kühlmittelzufuhrleitung (32a) und einer Kühlmittelabfuhrleitung (32b) für die Zufuhr und Abfuhr von Kühlmittel zu dem Kühlelement (40), die entsprechend mit dem Kühlmitteleinlass (40b) und dem Kühlmittelauslass (40b) des Kühlelements (40) verbunden sind.

Description

Zusammenbaueinheit für eine elektrische Antriebseinheit innerhalb eines Antriebsstranas eines Fahrzeugs

Die Erfindung betrifft eine Zusammenbaueinheit für eine elektrische Antriebseinheit innerhalb eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs.

In der EP 2 708 768 A2 ist eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine und einer Kupplung offenbart. Dabei kann eine drehfeste Verbindung zwischen einem Verbrennungsmotor und der elektrischen Maschine über die Kupplung gelöst werden. Eine Betätigungsvorrichtung zum Feststellen oder zum Lösen der Kupplung wird hierbei über einen Stellmotor gesteuert. Dabei ist der Stellmotor außerhalb eines Gehäuses des Getriebes angeordnet und mit Hilfe einer Welle und einer Betätigungseinrichtung mit der Kupplung wirkverbunden. Eine Obergrenze der Betriebstemperatur derartiger Stellmotoren liegt bei etwa 120 Grad Celsius. Bei Betrieb oberhalb dieser Temperatur nimmt insbesondere die Lebensdauer der Steuerelektronik des Stellmotors stark ab. Zum Senken der Temperatur weist der Stellmotor hierfür ein Kühlelement mit Rippen auf. Aufgrund der Anordnung des Stellmotors innerhalb des Antriebsstrangs kann jedoch die Umgebungstemperaturen nahe an der empfohlenen Höchsttemperator oder sogar über dieser liegen. Dabei besteht die Möglichkeit, dass eine auseichende Kühlung der Steuerelektronik nicht mehr möglich ist.

Es ist daher Aufgabe einen Stellmotor mit einem Kühlelement bereitzustellen, der auch bei erhöhten Umgebungstemperaturen eine ausreichende Kühlung gewährleistet und zudem einfach herzustellen und zu montieren ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Zusammenbaueinheit gemäß dem Patentanspruch 1 . In den abhängigen Ansprüchen und in den weiteren Ausführungen sind besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Zusammenbaueinheit dargestellt.

Eine solche Zusammenbaueinheit kann beispielsweise vormontiert und als Baugruppe auf einfache und schnelle Weise an dem Antriebsstrang, insbesondere in der Antriebseinheit befestigt oder montiert werden. Dabei kann die Zusammenbaueinheit gegebenenfalls auch ausschließlich für eine elektrische Antriebseinheit innerhalb eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs verwendet werden. Die Zusammenbaueinheit umfasst hierbei insbesondere einen Stellmotor zur Betätigung einer Kupplung einer elektrischen Antriebseinheit. Dabei kann der Stellmotor eine Wirkverbindung zwischen der elektrischen Antriebseinheit und einer weiteren Antriebseinheit, beispielsweise einem Verbrennungsmotor, herstellen oder lösen. Eine mögliche Ausführungsvariante zur Betätigung der Kupplung mithilfe eines Stellmotors ist in der EP 2708768 A2 dargestellt. Die vollständige Offenbarung der EP 2707868 A2 ist als Inhalt dieser Schrift zu betrachten. Die Betätigung der Kupplung der Antriebseinheit kann jedoch auch auf ähnliche oder auf eine andere Weise erfolgen.

Die Zusammenbaueinheit weist neben dem Stellmotor auch eine Steuerelektronik zur Steuerung des Stellmotors sowie ein Kühlelement zur Kühlung der Steuerelektronik auf. Dabei kann die Steuerelektronik beispielsweise durch eine Platine mit mehreren elektronischen Bauteilen ausgebildet sein. Das der Kühlung der Steuerelektronik dienende Kühlelement bildet unter anderem einen Kühlmitteleinlass sowie einen Kühlmittelauslass aus. Dabei wird ein Kühlmittel über einen Kühlmitteleinlass dem Kühlelement zugeführt und über einen Kühlmittelauslass abgeführt. Dabei durchströmt das Kühlmittel das Kühlelement. An dem Kühlelement ist weiterhin ein Kühlkanal ausgebildet, insbesondere in dieses eingearbeitet, der den Kühlmitteleinlass und den Kühlmittelauslass miteinander verbindet.

Das Kühlelement ist mit Vorzug wärmeleitend mit der Steuerelektronik wirkverbunden, sodass ein Wärmefluss von der Steuerelektronik auf das Kühlelement mithilfe des Kühlkanals auf das Kühlmittel stattfindet. Das den Kühlmittelkanal durchströmende Kühlmittel nimmt diese Wärme auf und transportiert diese ab. Dabei weist die Zusammenbaueinheit zudem Kühlmittelleitungen in Form von einer Kühlmittelzufuhrleitung und einer Kühlmittelabfuhrleitung, die entsprechend mit dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass des Kühlelements verbunden sind. Mithilfe der Kühlmittelleitung wird eine einfache Zufuhr und Abfuhr von Kühlmittel zu dem Kühlelement ermöglicht. Die Zusammenbaueinheit ist dabei derart ausgebildet, dass eine einfache Vormontage problemlos und vollständig möglich ist. Dadurch kann eine Endmontage der Zusammenbaueinheit an einer Antriebseinheit mit wenigen Handgriffen und somit zeitsparend durchgeführt werden. Weitere Details zum Aufbau der Zusammenbaueinheit sind im Weiteren offenbart. Weiterhin ermöglicht der Stellenmotor in Verbindung mit dem Kühlelement sowie der Kühlmittelleitungen eine verbesserte Kühlung der Steuerelektronik. Hierdurch ist die Lebensdauer der Steuerelektronik und damit die Lebensdauer des gesamten Systems wesentlich verlängert.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist das Kühlelement an einem Gehäuse des Stellmotors angeordnet und schließt dieses dicht ab.

Dabei ist beispielsweise die Steuerelektronik an einem Endabschnitt des Gehäuses angeordnet, wobei das Kühlelement das Gehäuse an dessen Ende dicht, insbesondere fluiddicht, gasdicht oder partikeldicht, abschließt. Hierdurch ist die Steuerelektronik vor Verschmutzung sowie vor Eintritt von Flüssigkeiten geschützt.

Es wird weiter vorgeschlagen, dass das Kühlelement in wärmeleitendem Kontakt mit der Steuerelektronik oder mit zumindest einem Teil einzelnen Bauteile der Steuerelektronik steht.

Dabei kann das Kühlelement an dessen, der Steuerelektronik zuweisenden Seite, entsprechende Erhebungen ausbilden, die die Bauteile der Steuerelektronik wärmeleitend kontaktieren. Die Bauteile stellen hierbei insbesondere elektronische Bauteile dar. Die von den Bauteilen erzeugte Wärme wird dadurch effektiv abgeführt. Dabei besteht die Möglichkeit eine Wärmeleitpaste zu verwenden, die einen Wärmeübertrag von den elektrischen Bauteilen auf das Kühlelement nochmals erhöht.

In einer besonders günstigen Ausführungsvariante ist das Kühlelement als Aluminiumteil ausgebildet.

Hierdurch ist eine leichte sowie kostengünstige Herstellung möglich. Des Weiteren weist Aluminium eine gute Wärmeleiteigenschaft auf. Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass an dem Kühlmitteleinlass und / oder dem Kühlmittelauslass jeweils ein Stutzen zur Befestigung der Kühlmittelleitungen ausgebildet oder angeordnet ist.

Hierbei kann der Stutzen beispielsweise direkt durch das Kühlelement, insbesondere einteilig mit diesem, ausgebildet sein. In einer anderen Ausführungsvariante besteht die Möglichkeit den Stutzen innerhalb des Kühlmitteleinlasses und / oder des Kühlmittelauslasses anzuordnen. Günstigerweise wird der jeweilige Stutzen einzeln in die zugehörige Öffnung, also den Kühlmitteleinlass oder den Kühlmittelauslass, einge- presst. Der Stutzen kann beispielsweise aus Stahl oder aus Kunststoff gefertigt sein. Mit Vorteil ist die jeweilige Kühlmittelleitung an deren zugehörigen Stutzen angeordnet oder an diesem befestigt, insbesondere fluiddicht angeordnet oder befestigt.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass die jeweilige Kühlmittelleitung direkt an dem Kühlmitteleinlass oder dem Kühlmittelauslass fluiddicht angeordnet oder befestigt ist, insbesondere eingepresst ist.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist an einen dem Kühlelement gegenüberliegenden Ende der Kühlmittelleitung ein Leitungsteiler angeordnet oder ausgebildet.

Dabei kann der Leitungsteiler insbesondere einteilig mit der Kühlmittelleitung ausgebildet sein. An dem Fahrzeug kann beispielsweise ein eigener Kühlmittelkreislauf zur Kühlung des Stellmotors ausgebildet sein, oder es ist bereits ein erster Kühlmittelkreislauf für ein anderes System des Fahrzeugs vorhanden, an den die Zusammenbaueinheit als zweiter Kühlmittelkreislauf zur Kühlung der Steuerelektronik angekoppelt. Dieser erste Kühlmittelkreislauf kann beispielsweise ein Kühlmittelkreislauf für ein elektrisches Antriebsmodul, insbesondere zur Kühlung des Stators, oder für die Kühlung einer Batterie, die dem elektrischen Antrieb dient. In einer weiteren Ausführungsvariante ist es auch möglich den Kühlmittelkreislauf eines Verbrennungsmotors zu nutzen, sofern dieser ein Kühlmittel mit ausreichend geringer Temperatur liefert. Der Leitungsteiler kann dabei einteilig an der Kühlmittelleitung ausgebildet sein. In einer anderen Ausführungsvariante kann der Leitungsteiler einen Stutzen aufweisen, über den der Leitungsteiler an der Kühlmittelleitung angeordnet ist. Der Leitungsteiler entnimmt dabei dem ersten Kühlkreislauf einen Anteil der Kühlmittelmenge, wobei die Zusammenbaueinheit einen zweiten Kühlmittelkreislauf ausbildet. Dieses abgezweigte Kühlmittel wird durch das Kühlelement geleitet und dem ersten Kühlmittelkreislauf wieder zugeführt. Zudem ist es möglich, dass der zweite Kühlmittelkreislauf der Zusammenbaueinheit alternativ zu der erläuterten parallelen Anordnung zu dem ersten Kühlmittelkreislauf in Reihe geschaltet ist. Bei Anordnung der Kühlmittelkreisläufe in reihe ist der Leitungsteiler günstigerweise durch einen Leitungsanschluss ersetzt.

Es besteht auch die Möglichkeit, dass der Leitungsteiler an einem Modulgehäuse der elektrischen Antriebseinheit angeordnet oder durch das Modulgehäuse der elektrischen Antriebseinheit ausgebildet ist, wobei die Kühlmittelleitungen mit dem Leitungsteiler fest und fluiddicht verbunden sind bzw. verbindbar sind.

Es wird vorgeschlagen, dass die jeweilige Kühlmittelleitung mithilfe eines elastischen Elements mit dem Leitungsteiler und / oder dem Kühlelement fest verbunden ist.

Das elastische Element ist dabei günstigerweise als Verbindungsschlauch ausgebildet. Dabei verbindet das elastische Element, insbesondere der Verbindungsschlauch, die jeweilige Kühlmittelleitung mit dem jeweiligen Leitungsteiler, insbesondere dessen Stutzen, und / oder dem Kühlelement, insbesondere dessen jeweiligen Stutzen, fest und fluiddicht. Ein Verbindungsschlauch wird dabei günstigerweise über eine Schelle befestigt. Dadurch kann die Zusammenbaueinheit auf einfache Weise vormontiert werden. Zudem ist die Zusammenbaueinheit und insbesondere die Kühlmittelleitungen durch das elastische Element vor Schwingungsanregungen durch Vibrationen geschützt.

Günstigerweise ist an zumindest einer der Kühlmittelleitungen ein Befestigungselement ausgebildet oder angeordnet. Ein Befestigungselement kann beispielsweise dazu verwendet werden, die Kühlmittelleitung an einem Modulgehäuse eines Bauteils des Antriebsstrangs zu befestigen, beispielsweise an einem Modulgehäuse des Antriebsmoduls oder an einem Modulgehäuse eines Getriebes. Hierbei kann ein Befestigungselement an einer oder an mehreren Kühlmittelleitungen gleichzeitig angeordnet oder befestigt sein. Ebenso können mehrere Befestigungselemente entsprechend an einer Kühlmittelleitung oder an mehreren Kühlmittelleitungen gleichzeitig angeordnet oder ausgebildet sein.

Ein Modul kann hierbei eine Komponente des Antriebsstrangs sein, beispielsweise ein Antriebsmotor, eine elektrische Antriebseinheit oder auch ein Getriebe sein. Das Modulgehäuse entspricht dem jeweiligen Gehäuse des entsprechenden Moduls des Antriebsstrangs.

In einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltungsvariante kann an einem Ende der Kühlmittelleitung ein Verbindungsabschnitt mit einem Dichtungselement ausgebildet sein.

Hierbei kann der Verbindungsabschnitt fluiddicht in eine Öffnung, insbesondere in den Kühlmitteleinlass oder den Kühlmittelauslass des Kühlelements, eingreifen. Ebenso ist es möglich, dass der Verbindungsabschnitt in einen Leitungsteiler eingreift, insbesondere wenn der Leitungsteiler einteilig an oder in einem Modulgehäuse ausgebildet ist. Dieser Verbindungsabschnitt ist mit Vorteil beidseitig der jeweiligen Kühlmittelleitung oder einseitig der Kühlmittelleitung, insbesondere auf der dem Kühlelement gegenüberliegenden Seite, ausgebildet. Dabei weist der Verbindungsabschnitt günstigerweise ein Dichtungselement auf, die einerseits eine feste Verbindung sowie andererseits eine fluiddichte Verbindung ermöglicht.

In einer besonders vorteilhaften Ausbildungsvariante sind die Kühlmittelleitungen o- der die Verbindungsabschnitte der Kühlmittelleitungen der Zusammenbaueinheit durch ein Ausrichtelement zueinander ausgerichtet.

Dabei kann das Ausrichtelement einteilig mit den Kühlmittelleitungen oder den Verbindungsabschnitten ausgebildet sein. Ebenso kann das Ausrichtelement an den Kühlmittelleitungen oder den Verbindungsabschnitten befestigt oder angeordnet sein. Dabei ist das Ausrichtelement günstigerweise an einem Endbereich der Kühlmittelleitung oder unmittelbar an dem Ausrichtelement angeordnet. Durch das Ausrichtelement wird eine Anordnung oder Positionierung der jeweiligen Verbindungsabschnitte oder der jeweiligen Kühlmittelleitungen erzeugt, die ein einfaches Montieren ermöglichen. Dabei kann das Ausrichtelement beispielsweise durch ein blechförmiges Element mit Aussparungen ausgebildet sein, welche die Verbindungsabschnitte durchgreifen.

Die erfindungsgemäße Zusammenbaueinheit soll im Weiteren beispielhaft anhand mehrerer Figuren dargestellt werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine elektrische Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs aus dem Stand der Technik im Querschnitt;

Fig. 2 ein Modulgehäuse der elektrischen Antriebseinheit mit einer daran angeordneten Zusammenbaueinheit, die einen Stellmotor mit einem Kühlelement sowie Kühlmittelleitungen umfasst;

Fig. 3 das Modulgehäuse mit der Zusammenbaueinheit aus Figur 2 in einer

Frontansicht;

Fig. 4 das Modulgehäuse mit der Zusammenbaueinheit aus Figur 2 in einer

Draufsicht;

Fig. 4a einen Schnitt durch das Modulgehäuse entlang der Schnittebene C-C aus der Figur 4;

Fig. 5 eine weitere Schnittansicht des Modulgehäuses mit der Zusammenbaueinheit aus Figur 2;

Fig. 6 die Zusammenbaueinheit in einer Draufsicht;

Fig. 7 die Zusammenbaueinheit in einer weiteren perspektivischen Ansicht;

Fig. 8 einen Stellmotor der Zusammenbaueinheit mit einem Kühlelement in einer perspektivischen Explosionsdarstellung;

Fig. 9 eine weitere Schnittdarstellung des Stellmotors in Draufsicht;

Fig. 10 eine weitere Darstellung des Stellmotors mit dem Kühlelement in Seitenansicht mit einem Teilquerschnitt; Fig. 1 1 eine weitere Ausführungsvariante des Modulgehäuses mit der Zusammenbaueinheit;

Fig. 12 ein Leitungsteiler aus Figur 1 1 im Querschnitt;

Fig. 13 der Leitungsteiler aus Figur 1 1 in einer weiteren Querschnittsdarstellung.

In der Fig. 1 ist eine elektrische Antriebseinheit 10 gemäß der EP 2 708 768 A2 gezeigt. Die elektrische Antriebseinheit 10 ist im Weiteren kurz erläutert, wobei weitere Ausführungen der genannten Schrift zu entnehmen sind. Die EP 2 708 768 A2 ist als vollständiger Inhalt dieser Anmeldung zu betrachten.

Die elektrische Antriebseinheit 10 weist hierbei eine elektrische Maschine 12 mit einem Stator 14 und einem Rotor 16 auf. Hierbei ist der Stator 14 drehfest mit einem Modulgehäuse 18, gezeigt in den nachfolgenden Figuren, verbunden. Der Rotor 16 ist konzentrisch zu dem Stator 14 angeordnet und frei drehbar gegenüber diesem gelagert. Dabei weist die elektrische Antriebseinheit 10 ein Antriebselement 20 auf, welches drehbar und konzentrisch zu dem Rotor gelagert ist. Dabei sind der Rotor 16 und das Antriebselement 20 über eine Kupplung 22 drehfest aber lösbar miteinander wirkverbunden. Ein Öffnen oder Schließen der Kupplung 22 erfolgt hierbei über eine Betätigungseinrichtung 24, die von einem Stellmotor 26 betätigt wird. Das Antriebselement 20 ist hierbei mit einer weiteren, nicht dargestellten Antriebseinheit wirkverbunden. Bei der weiteren Antriebeinheit kann es sich beispielsweise um einen Verbrennungsmotor handeln, wobei das Antriebselement 20 in diesem Fall eine drehwirksame Verbindung mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors ausbildet. Der Stellmotor 26 kann die Kupplung 22 mit Hilfe der Betätigungseinheit 24 öffnen sowie schließen, sodass eine Wirkverbindung zwischen der elektrischen Maschine 12 der elektrischen Antriebseinheit 10 sowie einer weiteren Antriebseinheit hergestellt oder getrennt ist.

In den Fig. 2 bis 5 ist das Modulgehäuse 18 mit einer Zusammenbaueinheit 28 in mehreren Perspektiven dargestellt. Die Zusammenbaueinheit 28 umfasst hierbei den Stellmotor 26 mit einem Kühlelement 40 sowie zwei Kühlmittelleitungen 32a, b in Form einer Kühlmittelzufuhrleitung 32a und einer Kühlmittelabfuhrleitung 32b. Der Stellmotor 26 ist hierbei an einer Öffnung des Modulgehäuses 18 angeordnet und greift von radial außen durch die Öffnung in den radial inneren Bereich, in dem die hier nicht dargestellte elektrische Antriebseinheit angeordnet ist, ein. Dabei weist der Stellmotor 26, wie in Fig. 7 zu sehen ist, eine Welle mit einem Profil auf, mit der eine Welle 27 zur Wirkverbindung mit der Betätigungseinrichtung 24 verbindbar ist. Der Stellmotor weist hierbei einen Flansch 26a, mit mehreren Öffnungen 26b auf, die der Befestigung der Zusammenbaueinheit 28, insbesondere des Stellmotors 26 an dem Modulgehäuse 18 dienen. Hierbei ist der Stellmotor 26 über die Öffnungen 26b mit dem Modulgehäuse 18 verschraubt, wobei die Schrauben hierbei nicht dargestellt sind.

Zur weiteren Befestigung der Zusammenbaueinheit 28 ist ein Befestigungselement 34 ausgebildet. Dieses Befestigungselement 34 ist hierbei an den Kühlmittelleitungen 32a und 32b angeordnet, insbesondere befestigt. Die Kühlmittelleitungen 32a und 32b können hierbei beispielsweise als Kunststoff oder als Aluminiumteile ausgeführt sein, so dass das Befestigungselement 34 mit diesem verschweißt sein kann. Das Befestigungselement 34 weist ebenfalls eine Öffnung 34a auf, die der Befestigung an dem Modulgehäuse 18, hierbei ebenfalls durch Schraubverbindung, ermöglicht.

Des Weiteren sind an dem Modulgehäuse 18 weitere Befestigungselemente 36 ausgebildet, die über Öffnungen 36a mit dem Modulgehäuse 18, insbesondere durch Verschraubung, fest verbunden werden, so dass die Kühlmittelleitungen 32a, b zwischen dem Befestigungselement 36 und dem Modulgehäuse 18 festgelegt sind. Dabei umgreifen die Befestigungselemente 36 die Kühlmittelleitungen 32a, b auf der Seite der Kühlmittelleitungen 32a, b, die dem Modulgehäuse 18 gegenüberliegen.

Die Zusammenbaueinheit 28 ist weiterhin über Verbindungsabschnitte 38 an dem Modulgehäuse 18 angeordnet und befestigt, wobei die Verbindungsabschnitte 38 an einem Ende der Kühlmittelleitung 32a und 32b ausgebebildet sind. Siehe hierzu Fig. 4a. Die Verbindungsabschnitte 38 sind hierbei an der dem Kühlelement 40 gegenüberliegenden Endbereichen der Kühlmittelleitung 32a oder 32b angeordnet. Dabei greifen die Verbindungsabschnitte 38 in Öffnungen 18a des Modulgehäuses 18 ein. Die Öffnungen 18a des Modulgehäuses 18 dienen hierbei als Zuführ- und Abführöff- nungen für ein Kühlmedium aus einem ersten Kühlmittelkreislauf des Fahrzeugs in einen zweiten Kühlmittelkreislauf, der durch die Zusammenbaueinheit ausgebildet ist. Der zweite Kühlmittelkreislauf ist hierbei parallel zu dem ersten Kühlmittelkreislauf des Fahrzeugs ausgebildet. Die Verbindungsabschnitte 38 weisen hierbei Dichtungselemente 38a auf, die eine fluiddicht Verbindung sowie eine feste Anordnung zwischen den Kühlmittelleitungen 32 sowie den Öffnungen 18a herstellen. Dabei stellen die Öffnungen 18a Anschlüsse von Leitungsteilern dar. Diese Leitungsteiler sind hierbei in das Modulgehäuse 18 eingearbeitet. Der erste Kühlkreislauf kann beispielsweise eine Vorlauftemperatur von 65 bis 85 Grad aufweisen.

In den Figuren 6 und 7 ist die Zusammenbaueinheit 28 einzeln dargestellt. Die Zusammenbaueinheit 28 weist hierbei den Stellmotor 26 auf, der über eine Steckverzahnung 26c mit der Betätigungseinrichtung 24 verbindbar ist. Zudem weist der Stellmotor 26 einen Flansch 26a zur Befestigung an dem Modulgehäuse 18 auf. Der Flansch 26 ist hierbei an einem Gehäuse 26d des Stellmotors 26 ausgebildet. An dem der Steckverzahnung 26c gegenüberliegenden Ende des Stellmotors 26 ist ein Kühlelement 40 angeordnet. Dieses Kühlelement 40 schließt den Stellmotor nach au ßen hin dichtend ab.

Dabei ist innerhalb des Kühlelements 40 an dem Stellmotor 26 eine Steuerelektronik des Stellmotors 26 angeordnet. Diese wird durch das Kühlelement 40 einerseits vor Verschmutzung geschützt und andererseits durch das Kühlelement 40 gekühlt. Dabei kann das Kühlelement 40 an dessen der Steuerelektronik zuweisenden Seite mehrere Erhebungen ausbilden, die in direktem wärmeleitenden Kontakt mit einzelnen Bauteilen der Steuerelektronik stehen. Dabei wird günstigerweise eine Wärmeleitpaste verwendet, um den Wärmeübertrag von der Steuerelektronik auf das Kühlelement 40 zu verbessern. Eine obere Betriebstemperatur der Steuerelektronik kann etwa bei 120 Grad Celsius liegen. Erhöht man die Temperatur der Steuerelektronik über diese obere Temperaturgrenze, so sinkt die Lebensdauer rapide ab. Ein vorzeitiger Ausfall der Steuerelektronik ist hierdurch möglich.

Das Kühlelement 40 weist im Wesentlichen eine gleichmäßige Wandstärke auf, die leicht gekrümmt ist, insbesondere kugelförmig oder kugelabschnittsförmig. Dabei ist Kühlelement 40 ist an dem Stellmotor befestigt, hierbei mit Hilfe von Klammern 42. Zudem ist an dem Kühlelement 40 ein Kühlmittelabschnitt 40a in Form eines Aufbaus 40a ausgebildet. Der Kühlmittelabschnitt bzw. der Aufbau 40a ist hierbei einteilig durch das Kühlelement 40 ausgebildet. Dabei ermöglicht der Kühlmittelabschnitt 40a einen Durchfluss von Kühlmittel zum Abtransport der erzeugten Wärme. Eine genauere Darstellung ist insbesondere in den Figuren 8 bis 10 dargestellt.

Dabei sind in den Aufbau 40a mehrere Kanäle eingebracht. Dies kann beispielsweise durch Bohrungen geschehen. Dabei weist der Aufbau 40a einen Kühlmitteleinlass 40b, einen Kühlmittelauslass 40c sowie einen Kühlmittelkanal 40d auf. Der Kühlmitteleinlass 40a, der Kühlmittelauslass 40b und der Kühlmittelkanal 40d sind hierbei durch einfache Bohrungen ausgeführt. Der Kühlmittelkanal 40d ist hierbei einerseits mit einem Stopfen 44 dichtend abgeschlossen. Das Kühlelement 40 ist hierbei vorzugsweise als Aluminiumteil ausgebildet. Aluminium ist leicht zu bearbeiten und weist gute Wärmeleiteigenschaften auf. Die Kanäle des Aufbaus 40a können auch eine komplexere Form ausbilden. Dementsprechend können die Kanäle des Aufbaus 40a derart ausgebildet sein, dass das Kühlelement 40 möglichst gleichmäßig und großflächig von einem Kühlmedium durchflössen wird.

An dem Kühlmitteleinlass 40b und dem Kühlmittelauslass 40c sind Stutzen 46 angeordnet. Diese Stutzen sind beispielsweise aus Kunststoff oder aus Stahl hergestellt und sind vorzugsweise in den Kühlmitteleinlass 40b und dem Kühlmittelauslass 40c eingepresst. Der Stopfen 44 kann ebenfalls aus Aluminium oder Kunststoff hergestellt und in den Kühlkanal 40d eingepresst sein.

Die Kühlmittelleitungen 32a und 32b sind hierbei über elastische Elemente 48 mit dem Kühlmitteleinlass 40b und dem Kühlmittelauslass 40c, insbesondere über deren Stutzen 46 verbunden. Dabei sind die elastischen Elemente 48 hierbei als Verbindungsschläuche 48 aus einem elastischen Material ausgeführt, so dass diese einfach auf die Stutzen 46 sowie die Kühlmittelleitungen 32a und 32b aufgeschoben werden können. Hierbei weisen die Stutzen 46, an denen der Verbindungsschlauch 48 angeordnet ist, einen radial aufgeweiteten Bereich auf. Dieser ist im Wesentlichen an deren axialen Ende angeordnet, sodass durch ein Klemmelement 50, welches außen an dem Verbindungsschlauch 48 angeordnet, der Verbindungsschlauch 48 befestigt ist und ein abrutschen des Verbindungsschlauchs 48 verhindert wird. Ein derartiger radial aufgeweiteter Bereich in Verbindung mit einem Klemmelement 50 kann ebenso an einem Endbereich der jeweiligen Kühlmittelleitung 32a, b ausgebildet sein, insbesondere zur sicheren und fluiddichten Befestigung von Verbindungsschlauch 48 an der jeweiligen Kühlmittelleitung 32a, b. Das Klemmelement 50 ist hierbei als Schelle 50 ausgeführt. Dabei ist die Verwendung von elastischen Elementen 48 ist dabei besonders vorteilhaft, da hierdurch die Kühlmittelleitungen 32a und 32b von Vibrationen des Antriebsstrangs isoliert sind und nur schwer zu Schwingungen angeregt werden können.

Die Kühlmittelleitungen 32a und 32b sind hierbei vorzugsweise starr ausgebildet, sodass diese an dem Modulgehäuse eindeutig angeordnet und verlegt sind. Die Kühlmittelleitungen 32a und 32b könnten hier beispielsweise als Aluminiumteil oder als Kunststoff teil ausgeführt sein.

Des Weiteren ist an den Kühlmittelleitungen 32a und 32b ein Befestigungselement 36 mit einer Öffnung 36a angeordnet, die zu der Befestigung an dem Modulgehäuse 18 ermöglicht. Dabei kann das Befestigungselement 36 beispielsweise fest mit den Kühlmittelleitungen 32a und 32b, insbesondere durch schweißen, verbunden sein.

Die bereits im vorigen erwähnten Verbindungsabschnitte 38 sind hierbei einteilig mit den Kühlmittelleitungen 32a und 32b ausgebildet. Anstelle der Verbindungsabschnitte 38 kann beispielsweise auch ein elastisches Element 48 gemäß der vorigen Ausführungen verwendet werden. Ebenso ist auch die Anbindung der Kühlmittelleitungen 32a, b an das Kühlelement mithilfe von Verbindungsabschnitten gemäß der Verbindungsabschnitte 38 möglich.

Die Verbindungsabschnitte 38 der Kühlmittelleitungen 32a und 32b sind weiterhin über ein Ausrichtelement 52 zueinander angeordnet. Dieses Ausrichtelement 52 kann beispielsweise als blechförmiges Element 52 oder als Blechteil 52 ausgeführt sein. Das Ausrichtelement 52 dient, wie in Figur 4 und Figur 4a zu sehen ist, unter anderem der Positionierung der Verbindungsabschnitte 38 zueinander, sodass eine einfache und schnelle Montage an dem Modulgehäuse ermöglicht ist. Die Anordnung der Öffnungen 18a an dem Gehäuse 18 und der Verbindungsabschnitte 38 zueinander ist im Wesentlichen gleich.

Die Zusammenbaueinheit 28 ist vollständig vormontierbar. Zudem ist die Montage an dem Modulgehäuse schnell und einfach.

In der Fig. 1 1 ist eine weitere Variante der Zusammenbaueinheit 28 an dem Modulgehäuse 18 dargestellt. Hierbei sind die Leitungsteiler zum Aufteilen der Kühlmittelkreisläufe nicht durch das Modulgehäuse 18 ausgebildet. Stattdessen sind Leitungsteiler 54 an dem Modulgehäuse 18 mit Hilfe von Befestigungsmitteln, hier Schrauben, befestigt. Der Leitungsteiler 54 ist in den Fig. 12 und 13 nochmals in zwei Querschnittsdarstellungen gezeigt. Dabei ist an dem Leitungsteiler 54 eine Dichtung 56 angeordnet, die eine fluiddichte Verbindung mit dem Motorgehäuse 18 ermöglicht. Dabei dient ein Stutzen 54a der Zufuhr bzw. der Abfuhr des Kühlmediums von dem ersten Kühlmittelkreislauf in den zweiten Kühlmittelkreislauf. Ein Stutzen 54b ermöglicht hierbei einen Bypass des Kühlmittels zu dem Kühlelement 40 des Stellmotors 26. Dabei ist der Querschnitt des Stutzens 54 im Vergleich mit dem Querschnitt des Stutzens 54a geringer oder kleiner. Die hier dem ersten Kühlmittelkreislauf entnommene Kühlmittelmenge ist im Wesentlichen durch das Querschnittsverhältnis des Stutzens 54b mit dem Stutzen 54a bestimmt. Man erkennt zudem, dass die Stutzen 54a und 54b Bereiche mit radialer Aufweitung an deren Ende aufweisen, so dass die zuvor erwähnten Klemmelemente in Form von Schellen ebenfalls verwendet werden können. Die Kühlmittelleitungen 32a und 32b sind hierbei mit dem Leitungsteiler 54 über Verbindungselemente 48 verbunden. Hierbei besteht die Möglichkeit, dass auch die Leitungsteiler 54 an der Zusammenbaueinheit 28 bereits vormontiert werden können und an dem Antriebsmodul lediglich befestigt, insbesondere verschraubt, werden müssen.

Im Vergleich mit der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung kann eine Betriebstemperatur der Steuerelektronik des Stellmotors wesentlich verringert werden. Zudem ist eine einfache Montage, Demontage und Reparatur möglich. Bezuqszeichen

Elektrische Antriebseinheit

Elektrische Maschine

Stator

Rotor

Modulgehäuse

Antriebselement

Kupplung

Betätigungseinrichtung

Stellmotor

a Flansch

b Öffnungen

c Steckverzahnung

d Gehäuse

Welle

Zusammenbaueinheit

a,b Kühlmittelleitung

a Kühlmittelzufuhrleitung

b Kühlmittelabfuhrleitung

Befestigungselement

a Öffnung

Befestigungselement

a Öffnung

Verbindungsabschnitt

a Dichtungselement

Kühlelement

a Kühlmittelabschnitt / Aufbau

b Kühlmitteleinlass

c Kühlmittelauslass

d Kühlmittelkanal

Klammer

Stopfen Stutzen

a radial aufgeweiteter Bereich

elastisches Element / Verbindungsschlauch Klemmelement

Ausrichtelement

Leitungsteiler

a,b Stutzen

Dichtung

Claims

Patentansprüche

1. Zusammenbaueinheit (28) für eine elektrische Antriebseinheit (10) innerhalb eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, umfassend

- einen Stellmotor (26) zur Betätigung einer Kupplung (22) einer elektrischen Antriebseinheit (10), wobei

• der Stellmotor (26) eine Steuerelektronik sowie ein Kühlelement (40) aufweist, wobei

• das Kühlelement (40) der Kühlung der Steuerelektronik dient und einen Kühlmitteleinlass (40b) sowie einen Kühlmittelauslass (40c) aufweist, die über einen an dem Kühlelement (40) ausgebildeten Kühlmittelkanal (40d) miteinander verbunden sind, und

- Kühlmittelleitungen (32) in Form von einer Kühlmittelzufuhrleitung (32a) und einer Kühlmittelabfuhrleitung (32b) für die Zufuhr und Abfuhr von Kühlmittel zu dem Kühlelement (40), die entsprechend mit dem Kühlmitteleinlass (40b) und dem Kühlmittelauslass (40b) des Kühlelements (40) verbunden sind.

2. Zusammenbaueinheit (28) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (40) an einem Gehäuse (26d) des Stellmotors (26) angeordnet ist und dieses dicht abschließt.

3. Zusammenbaueinheit (28) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (40) in wärmeleitendem Kontakt mit der Steuerelektronik oder mit zumindest einem Teil der einzelnen Bauteile der Steuerelektronik steht.

4. Zusammenbaueinheit (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (40) als Aluminiumteil ausgebildet ist.

5. Zusammenbaueinheit (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kühlmitteleinlass (40b) und / oder dem Kühlmittelauslass (40b) jeweils ein Stutzen (46) zur Befestigung der Kühlmittelleitungen (32) an dem Kühlelement (40) ausgebildet oder angeordnet ist.

6. Zusammenbaueinheit (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an einem dem Kühlelement (40) gegenüberliegenden Ende der Kühlmittelleitung (32) ein Leitungsteiler (54) angeordnet ist.

7. Zusammenbaueinheit (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Kühlmittelleitung (32) mithilfe eines elastischen Elements (48) mit dem Leitungsteiler (54) und / oder dem Kühlelement (40) fest verbunden ist.

8. Zusammenbaueinheit (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einer der Kühlmitteleitungen (32) ein Befestigungselement (36) ausgebildet oder angeordnet ist.

9. Zusammenbaueinheit (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ende der Kühlmittelleitung (32) ein Verbindungsabschnitt (38) mit einem Dichtungselement (38a) ausgebildet ist.

10. Zusammenbaueinheit (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelleitungen (21 ) oder die Verbindungsabschnitte (38) der Kühlmittelleitungen (32) durch ein Ausrichtelement (52) zueinander ausgerichtet sind.