WO2021069235A2 - Schmiermittelversorgungssystem für eine antriebsvorrichtung eines elektrisch betriebenen fahrzeugs - Google Patents

Schmiermittelversorgungssystem für eine antriebsvorrichtung eines elektrisch betriebenen fahrzeugs Download PDF

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    • F16H57/0457—Splash lubrication

Definitions

  • a generic lubricant supply system for the drive device indicated above is known. Accordingly, a hydraulic circuit is provided for the supply of lubricant, in which a lubricant tank is connected to a pressure pump via a suction line. When the pressure pump is activated, dry sump lubrication takes place, in which the lubricant is fed from the lubricant tank via a gear supply line to a gear lubricant point, for example a gear meshing of the gear stage. The lubricant that drips from the gearbox lubricant point collects in a lubricant sump. From there, the collected lubricant is fed back into the lubricant tank with the help of a return pump via a return line.
  • the internal rotor cooling and the transmission dry sump lubrication are assigned a common pressure pump.
  • the object of the invention is to provide a lubricant supply system which is functionally expanded in a simple manner compared to the prior art.
  • the recirculation pump, the transmission pressure pump and the electric machine pressure pump are designed independently of one another, each with a matching pump delivery rate.
  • the pump delivery rates of the above three pumps can preferably also be designed differently from one another.
  • An essential aspect of the invention is that the transmission supply line is completely decoupled from the electrical machine supply line in terms of flow.
  • the lubricant tank, the return line together with the return pump and the lubricant sump can be common components of both the transmission hydraulic circuit and the electric machine hydraulic circuit.
  • the transmission pressure pump, the recirculation pump and the electric machine pressure pump can have a common drive shaft forming a triple pump.
  • the drive shaft can, for example, be directly connected to the vehicle drive train in a driving manner.
  • the common drive shaft can be in driving connection with an electric motor, which can be controlled via an electronic pump control unit.
  • the pump control unit can be integrated into an electronic driving system of the vehicle.
  • the electronic pump control unit can determine whether there is a need for cooling / lubrication in the transmission arrangement and / or in the electric machine as a function of driving parameters.
  • the lubricant supply system can also perform a gear splash lubrication in addition to dry sump lubrication.
  • the gear splash lubrication can take place when the gear pressure pump is deactivated or in the event of a pump failure or to carry out emergency gear lubrication, in particular in the event that the dry sump lubrication fails.
  • at least one gear of the gear arrangement can dip into the lubricant collected in the lubricant sump.
  • the lubricant can be fed to the gear lubricant points via the rotary movement of the submerged gear and by means of catching or guide elements.
  • the lubricant tank can be arranged geodetically above the lubricant sump by a height offset.
  • the lubricant tank can have a drain opening on the bottom, from which the lubricant can flow under the action of gravity into the lubricant sump.
  • the lubricant drain in the lubricant tank can be permanently open in a regulating or control-technically simple embodiment. In this way, a small volume flow of lubricant flows permanently from the lubricant tank into the lubricant sump.
  • the pump control unit can only activate the gear pump sump lubrication after the switchover, in which the gear pressure pump and the return pump are activated if there is a need for cooling and / or lubrication. It is preferred if an actual lubricant temperature is determined in the transmission Flydrauliknik when determining the switchover time. If the actual lubricant temperature is less than or equal to a limit temperature stored in the pump control unit, gear splash lubrication can take place in which the gear pressure pump and the return pump are deactivated.
  • the pump control unit can only activate dry sump lubrication when the limit temperature is exceeded, with the appropriate control of the gear pressure pump and the return pump.
  • Vehicle axle of a vehicle with assigned lubricant supply system with activated triple pump
  • FIG. 4 is a diagram on the basis of which pump operation is illustrated in the exemplary embodiment shown in FIG. 3.
  • an electrically driven front axle VA of a two-lane vehicle is indicated by way of example.
  • the front axle VA has an electric machine 1, which is axially parallel to the flange shafts 3 led to the vehicle wheels.
  • the rotor shaft 5 of the electric machine 1 is in driving connection with the stub shafts 3 via a gear arrangement 7.
  • the gear arrangement 7 has a dop pelte spur gear stage, in which a first gear stage St1 is arranged on the rotor shaft 5
  • Fixed gear 11 meshes with a fixed gear 15 arranged on an intermediate shaft 13.
  • a further fixed gear 17 is arranged on the intermediate shaft 13, which meshes with an input-side gear 21 of an axle differential 23 to form a second spur gear stage St2.
  • the axle differential 23 drives on both sides of the stub shafts 3 that lead to the vehicle wheels.
  • the electrically driven front axle VA is assigned a lubricant supply system, the structure of which is described below: Accordingly, the lubricant supply system has an electric machine fly hydraulic circuit E and a gear fly hydraulic circuit G.
  • the transmission hydraulic circuit G an oil tank 25 is connected to a transmission pressure pump 29 via a transmission suction line 27.
  • the gear pressure pump 29 By means of the gear pressure pump 29, the oil 31 coming from the oil tank 25 in a gear supply line 33 to the gear engagement points Z1, Z2 of the gearbox arrangement 7 can be performed in a gearbox dry sump lubrication described later.
  • the oil 31 can drip off from the tooth engagement points Z1, Z2 and collect in an oil sump 33.
  • the oil 31 is fed back into the oil tank 25 in a return line 37 with the aid of a return pump 35.
  • the oil tank 25 is designed to be hermetically sealed to the outside.
  • a vent line 39 is provided, by means of which the tank interior 41 is connected to the outside of the tank above an oil level 43.
  • the return line 37 is connected in FIG. 1 to a vertically upward rising pipe 53 which protrudes beyond the oil level 43 and forms a free overflow at its upper end, via which the returned oil 31 can flow into the oil tank 25 without foam .
  • the lubricant supply system has the electric machine hydraulic circuit E. In the electric machine hydraulic circuit E, according to FIG.
  • the oil 31 is guided in an electric machine supply line 59 to the electric machine 1.
  • the oil 31 flowing off from the electrical machine 1 collects in the lubricant sump 33 and from there is guided back into the oil tank 25 by means of the return pump 35 in the return line 37.
  • the electric motor 63 is in signal connection with an electronic pump control unit 65.
  • the electronic pump control unit 65 has a determination module 69 in which, depending on Fahrbe operating parameters FB is determined whether a cooling / Lubrication requirement B in the transmission arrangement 7 and / or in the electric machine 1 is present.
  • an activation signal SA is generated in a signal generation unit 73, by means of which the triple pump 58 is activated.
  • the oil tank 25 is arranged geodetically above the oil sump 33 by a height offset. At the bottom of the tank, the oil tank 25 has an oil drain 67, from which a low volume flow of oil permanently flows directly into the oil sump 33 under the effect of gravity.
  • Fig. 2 an emergency lubrication operation is illustrated, which drove in Fährbe automatically results in a pump failure.
  • the transmission pressure pump 29, the electric machine pressure pump 57 and the return pump 35 are exemplarily out of operation.
  • the oil level in the oil sump 33 increases, as a result of which the gear wheel 21 of the gear arrangement 7 is immersed in the oil 31 collected in the oil sump 33.
  • the lubricant supply system is shown in FIG. 3.
  • the pump control unit 35 has a further determination module 71 with which it is determined whether an actual oil temperature T ⁇ L is greater than or equal to a limit temperature TG.
  • the two program modules 69, 71 are connected to the signal input of the signal generation unit 73, which controls the pump servomotor 63 with the activation signal SA in order to activate the electric machine hydraulic circuit E and the transmission hydraulic circuit G.
  • the activation signal SA is only generated when there is both a cooling / lubrication requirement B and the actual oil temperature T ⁇ L greater than the limit temperature TG.
  • the above embodiment is particularly useful for very low ambient temperatures.
  • the limit temperature TG can be -15 ° C, for example.
  • the triple pump 58 therefore remains deactivated in a starting phase At (FIG. 4) until a switchover time tu, so that replacement lubrication takes place.
  • the switching time tu is reached and the triple pump 58 is activated, provided that there is a need for cooling / lubrication B. In this case, the transmission dry sump lubrication takes place.
  • Electric machine supply line 61 common drive shaft 63 electric motor

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schmiermittelversorgungssystem für eine Antriebsvorrichtung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs mit zumindest einer Elektromaschine (1), die über eine Getriebeanordnung (7) auf zumindest ein Fahrzeugrad abtreibt, mit einem Getriebe-Hydraulikkreis (G), in dem ein Schmiermitteltank (25) über eine Getriebe-Saugleitung (27) mit einer Getriebe-Druckpumpe (29) verbunden ist, mittels der in einer Trockensumpfschmierung das Schmiermittel (31) in einer Getriebe-Versorgungsleitung (32) zu einer Getriebe-Schmierstelle (Z1, Z2) führbar ist, und das von der Getriebe-Schmierstelle (Z1, Z2) abtropfende Schmiermittel (31) sich in einem Schmiermittelsumpf (33) sammelt und von dort mittels einer Rückführpumpe (35) in einer Rückführleitung (37) zurück in den Schmiermitteltank (25) führbar ist. Erfindungsgemäß weist das Schmiermittelversorgungssystem zusätzlich zum Getriebe-Hydraulikkreis (G) einen Elektromaschinen-Hydraulikkreis (E) auf.

Description

Schmiermittelversorgungssystem für eine Antriebsvorrichtung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft ein Schmiermittelversorgungssystem für eine Antriebs vorrichtung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und nach dem Oberbegriff des Anspruches 7. Bei einem elektrisch betriebenen, zweispurigen Fahrzeug kann beispielhaft eine elektrisch angetriebene Vorderachse eine Elektromaschine aufweisen. Diese kann gegebenenfalls achsparallel zu den, zu den Fahrzeugrädern ge führten Flanschwellen angeordnet sein. In diesem Fall kann die Elektroma schine über eine einfache oder doppelte Stirnrad-Getriebestufe auf ein Vor- derachsdifferenzial und weiter auf die zu den Fahrzeugrädern geführten Flanschwellen der Fahrzeug-Vorderachse abtreiben.
Aus der DE 10 2016211 226 B3 ist ein gattungsgemäßes Schmiermittelver sorgungssystem für die oben angedeutete Antriebsvorrichtung bekannt. Demzufolge ist zur Schmiermittelversorgung ein Hydraulikkreis bereitgestellt, in dem ein Schmiermitteltank über eine Saugleitung mit einer Druckpumpe verbunden ist. Bei aktivierter Druckpumpe erfolgt eine Trockensumpfschmie rung, bei der das Schmiermittel vom Schmiermitteltank über eine Getriebe- Versorgungsleitung zu einer Getriebe-Schmiermittelstelle, etwa ein Zahnein- griff der Getriebestufe, geführt wird. Das von der Getriebe- Schmiermittelstelle abtropfende Schmiermittel sammelt sich in einem Schmiermittelsumpf. Von dort wird das gesammelte Schmiermittel mit Hilfe einer Rückführpumpe über eine Rückführleitung zurück in den Schmiermittel tank geführt. In der DE 10 2016 211 226 B3 ist der Rotorinnenkühlung und der Getriebe- Trockensumpfschmierung eine gemeinsame Druckpumpe zugeordnet.
Aus der EP 3 181 951 B1 ist eine Not-Schmiervorrichtung mit vereinfachtem Aufbau für ein Hauptleistungs-Übertragungsgetriebe eines Luftfahrzeugs be kannt. Aus der US 10012 305 B2 ist ein weiteres Schmiermittelversorgungs- system bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Schmiermittelversorgungssys tem bereitzustellen, das im Vergleich zum Stand der Technik funktionell in einfacher Weise erweitert ist.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 , des Anspruches 7 und des Anspruches 14 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 weist das Schmiermit telversorgungssystem für eine Kühlung bzw. Schmierung der Elektromaschi- ne zusätzlich zum Getriebe-Hydraulikkreis einen Elektromaschinen- Hydraulikkreis auf. Im Elektromaschinen-Hydraulikkreis ist der Schmiermittel tank direkt oder indirekt über eine Elektromaschinen-Saugleitung mit einer Elektromaschinen-Druckpumpe verbunden. Mit Hilfe der Elektromaschinen- Druckpumpe wird das Schmiermittel in einer Elektromaschinen- Versorgungsleitung bis zur Elektromaschine geführt, um diese zu kühlen bzw. zu schmieren. Das von der Elektromaschine abfließende Schmiermittel sammelt sich im Schmiermittelsumpf und wird von dort mittels der Rückführ pumpe in der Rückführleitung zurück in den Schmiermitteltank geführt.
Bevorzugt ist es, wenn die Rückführpumpe, die Getriebe-Druckpumpe und die Elektromaschinen-Druckpumpe unabhängig voneinander mit jeweils pas sender Pumpen-Förderleistung ausgelegt sind. Die Pumpen- Förderleistungen der obigen drei Pumpen können bevorzugt auch voneinan der unterschiedlich ausgelegt sein. Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, dass die Getriebe- Versorgungsleitung strömungstechnisch vollständig entkoppelt ist von der Elektromaschinen-Versorgungsleitung. Zudem können der Schmiermittel tank, die Rückführleitung mitsamt Rückführpumpe sowie der Schmiermittel sumpf gemeinsame Bestandteile von sowohl dem Getriebe-Hydraulikkreis als auch dem Elektromaschinen-Hydraulikkreis sein.
Im Hinblick auf eine bauteilreduzierte Realisierung können die Getriebe- Druckpumpe, die Rückführpumpe und die Elektromaschinen-Druckpumpe unter Bildung einer Dreifachpumpe eine gemeinsame Antriebswelle aufwei sen. Die Antriebswelle kann beispielhaft unmittelbar mit dem Fahrzeug- Antriebsstrang trieblich verbunden sein. Alternativ dazu kann die gemeinsa me Antriebswelle in trieblicher Verbindung mit einem Elektromotor sein, der über ein elektronisches Pumpen-Steuergerät ansteuerbar ist. Das Pumpen- Steuergerät kann in einem elektronischen Fahrbetriebssystem des Fahr zeugs eingebunden sein. Das elektronische Pumpen-Steuergerät kann in Abhängigkeit von Fahrbetriebsparametern ermitteln, ob ein Kühl- /Schmierbedarf in der Getriebeanordnung und/oder in der Elektromaschine vorliegt. Bei Vorliegen eines Kühl-/Schmierbedarfs in der Getriebeanordnung und/oder in der Elektromaschine kann das elektronische Pumpen- Steuergerät den Getriebe- und/oder Elektromaschinen-Hydraulikkreis aktivie ren. Hierzu kann das elektronische Pumpen-Steuergerät in Signalverbindung mit dem Pumpen-Elektromotor sein, über den die Dreifachpumpe aktivierbar ist.
Alternativ und/oder zusätzlich kann das Schmiermittelversorgungssystem in einem weiteren Erfindungsaspekt neben der Trockensumpfschmierung auch eine Getriebe-Tauchschmierung durchführen. Die Getriebe- Tauchschmierung kann bei deaktivierter Getriebe-Druckpumpe erfolgen bzw. bei einem Pumpenausfall oder zur Durchführung einer Getriebe- Notschmierung, und zwar für den Fall, dass die Trockensumpfschmierung ausfällt. Bei der Getriebe-Tauchschmierung kann zumindest ein Zahnrad der Getrie beanordnung in das im Schmiermittelsumpf gesammelte Schmiermittel ein- tauchen. Das Schmiermittel kann über die Drehbewegung des eingetauchten Zahnrads sowie mittels Fang- oder Leitelemente zu den Getriebe- Schmiermittelstellen geführt werden.
Zur Durchführung der Getriebe-Tauchschmierung kann das Schmiermittel vom Schmiermitteltank direkt in den Schmiermittelsumpf übergeleitet werden (zum Beispiel über einen Tank-Auslass). Auf diese Weise erhöht sich der Schmiermittel-Spiegel im Schmiermittelsumpf, so dass das Zahnrad der Ge triebeanordnung in das im Schmiermittelsumpf gesammelte Schmiermittel eintauchen kann.
Im Hinblick auf eine einfache Überleitung von Schmiermittel in den Schmier mittelsumpf kann der Schmiermitteltank um einen Höhenversatz geodätisch oberhalb des Schmiermittelsumpfes angeordnet sein. In diesem Fall kann der Schmiermitteltank eine bodenseitige Ablauföffnung aufweisen, von der Schmiermittel unter Schwerkraftwirkung in den Schmiermittelsumpf abfließen kann. Der Schmiermittel-Ablauf im Schmiermitteltank kann in einer rege- lungs- oder steuerungstechnisch einfachen Ausführung permanent geöffnet sein. Auf diese Weise fließt permanent ein geringer Schmiermittel- Volumenstrom vom Schmiermitteltank in den Schmiermittelsumpf ab.
Insbesondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen besteht die Problema tik, dass bei einem Fahrzeug-Motorstart das Schmiermittel eine vergleichs weise hohe Viskosität aufweist. Im Hinblick auf eine einwandfreie Förderung des noch kalten (und daher höherviskosen) Schmiermittels im Getriebe- Kreislauf muss daher die Getriebe-Druckpumpe mit einer entsprechend gro ßen Pumpen-Förderleistung ausgelegt sein, was mit höheren Kosten ver bunden ist. Vor diesem Hintergrund ist es erfindungsgemäß bevorzugt, wenn bei einem Fahrzeug-Motorstart, insbesondere bei niedrige Umgebungstem peraturen, in einer Startphase bis zu einem vordefinierten Umschaltzeitpunkt zunächst eine Getriebe-Tauchschmierung erfolgt, bei der das Pumpen- Steuergerät die Getriebe-Druckpumpe und die Rückführpumpe noch deakti- viert hält, und zwar unabhängig davon, ob ein Kühl- und/oder Schmierbedarf vorliegt. Das Pumpen-Steuergerät kann dagegen erst nach dem Umschalt zeitpunkt die Getriebe-Pumpensumpfschmierung aktivieren, bei der die Ge triebe-Druckpumpe und die Rückführpumpe aktiviert sind, sofern ein Kühl- und/oder Schmierbedarf vorliegt. Bevorzugt ist es, wenn bei Ermittlung des Umschaltzeitpunkts eine Ist-Schmiermitteltemperatur im Getriebe- Flydraulikkreis ermittelt. Sofern die Ist-Schmiermitteltemperatur kleiner oder gleich einer im Pumpen-Steuergerät hinterlegten Grenztemperatur ist, kann eine Getriebe-Tauchschmierung erfolgen, bei der die Getriebe-Druckpumpe und die Rückführpumpe deaktiviert sind. Erst mit dem Überschreiten der Grenztemperatur kann das Pumpen-Steuergerät eine Trockensumpfschmie rung aktivieren, und zwar mit entsprechender Ansteuerung der Getriebe- Druckpumpe und der Rückführpumpe. Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefüg ten Figuren beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 in einem Blockschaltdiagramm eine elektrisch angetriebene
Fahrzeugachse eines Fahrzeugs mit zugeordnetem Schmiermittelversorgungssystem bei aktivierter Dreifach pumpe; und
Fig. 2 in einer Ansicht entsprechend der Fig. 1 das Schmiermittel versorgungssystem bei deaktivierter Dreifachpumpe;
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer Ansicht entspre chend der Fig. 1; und
Fig. 4 ein Diagramm, anhand dem ein Pumpenbetrieb in dem in der Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel veranschaulicht ist. In der Fig. 1 ist beispielhaft eine elektrisch angetriebene Vorderachse VA eines zweispurigen Fahrzeugs angedeutet. Die Vorderachse VA weist eine Elektromaschine 1 auf, die achsparallel zu den, zu den Fahrzeugrädern ge führten Flanschwellen 3 angeordnet ist. Die Rotorwelle 5 der Elektromaschi ne 1 ist über eine Getriebeanordnung 7 in trieblicher Verbindung mit den bei den Flanschwellen 3. In der Fig. 1 weist die Getriebeanordnung 7 eine dop pelte Stirnradstufe auf, bei der in einer ersten Zahnradstufe St1 ein auf der Rotorwelle 5 angeordnetes Festzahnrad 11 in Zahneingriff mit einem auf ei ner Zwischenwelle 13 angeordneten Festzahnrad 15 ist. Auf der Zwischen welle 13 ist ein weiteres Festzahnrad 17 angeordnet, das unter Bildung einer zweiten Stirnradstufe St2 mit einem eingangsseitigen Zahnrad 21 eines Achsdifferenzials 23 kämmt. Das Achsdifferenzial 23 treibt beidseitig auf die zu den Fahrzeugrädern geführten Flanschwellen 3 ab.
In der Fig. 1 ist der elektrisch angetriebenen Vorderachse VA ein Schmier mittelversorgungssystem zugeordnet, dessen Aufbau nachfolgend beschrie ben ist: Demzufolge weist das Schmiermittelversorgungssystem einen Elekt- romaschinen-Flydraulikkreis E und einen Getriebe-Flydraulikkreis G auf. In dem Getriebe-Hydraulikkreis G ist ein Öltank 25 über eine Getriebe- Saugleitung 27 mit einer Getriebe-Druckpumpe 29 verbunden. Mittels der Getriebe-Druckpumpe 29 kann in einer später beschriebenen Getriebe- Trockensumpfschmierung das vom Öltank 25 kommende Öl 31 in einer Ge triebe-Versorgungsleitung 33 zu den Zahneingriffsstellen Z1 , Z2 der Getrie beanordnung 7 geführt werden. Von den Zahneingriffsstellen Z1, Z2 kann das Öl 31 abtropfen und sich in einem Ölsumpf 33 sammeln. Von dort wird das Öl 31 mit Hilfe einer Rückführpumpe 35 in einer Rückführleitung 37 zu rück in den Öltank 25 geführt. Der Öltank 25 ist nach außen hermetisch dicht ausgelegt. Für eine Entlüftung des Öltanks 25 ist eine Entlüftungsleitung 39 vorgesehen, mittels der der Tankinnenraum 41 oberhalb eines Ölspiegels 43 nach tankaußen verbunden ist. Die Rückführleitung 37 ist in der Fig. 1 an einem vertikal nach oben verlaufenden Steigrohr 53 angeschlossen, das den Ölspiegel 43 mit einem Überstand überragt und an seinem oberen Ende ei nen freien Überlauf bildet, über den rückgeführtes Öl 31 schaumfrei in den Öltank 25 einströmen kann. Neben dem Getriebe-Hydraulikkreis G weist das Schmiermittelversorgungs system den Elektromaschinen-Hydraulikkreis E auf. Im Elektromaschinen- Hydraulikkreis E ist gemäß der Fig. 1 der Ölsumpf 33, die Rückführleitung 37 mitsamt Rückführpumpe 35, der Öltank 25 sowie eine von der Getriebe- Saugleitung 27 abzweigende Elektromaschinen-Saugleitung 55 eingebun den, die zu einer Elektromaschinen-Druckpumpe 57 führt. Mittels der Elekt- romaschinen-Druckpumpe 57 wird das Öl 31 in einer Elektromaschinen- Versorgungsleitung 59 bis zur Elektromaschine 1 geführt. Das von der Elekt- romaschine 1 abfließende Öl 31 sammelt sich im Schmiermittelsumpf 33 und wird von dort mittels der Rückführpumpe 35 in der Rückführleitung 37 zurück in den Öltank 25 geführt.
In der Fig. 1 bilden die Getriebe-Druckpumpe 29, die Rückführpumpe 35 und die Elektromaschinen-Druckpumpe 57 eine Dreifachpumpe 58 mit einer ge meinsamen Antriebswelle 61. Die gemeinsame Antriebswelle 61 ist in triebli- cher Verbindung mit einem als Stellmotor wirkenden Elektromotor 63.
In der Fig. 1 ist der Elektromotor 63 in Signalverbindung mit einem elektroni schen Pumpen-Steuergerät 65. Das elektronische Pumpen-Steuergerät 65 weist einen Ermittlungs-Baustein 69 auf, in dem in Abhängigkeit von Fahrbe triebsparametern FB ermittelt wird, ob ein Kühl-/Schmierbedarf B in der Ge triebeanordnung 7 und/oder in der Elektromaschine 1 vorliegt. Bei Vorliegen eines Kühl-/Schmierbedarfs B wird in einer Signalerzeugungseinheit 73 ein Aktivierungssignal SA erzeugt, mittels dem die Dreifachpumpe 58 aktiviert wird.
In der Fig. 1 ist der Öltank 25 um einen Höhenversatz geodätisch oberhalb des Ölsumpfes 33 angeordnet. Am Tankboden weist der Öltank 25 einen Öl- Ablauf 67 auf, von dem permanent ein geringer Öl-Volumenstrom unter Schwerkraftwirkung direkt in den Ölsumpf 33 abfließt.
Nachfolgend werden anhand der Fig. 1 bis 4 unterschiedliche Betriebszu stände des Schmiermittelversorgungssystems beschrieben: So betrifft die Fig. 1 einen normalen Fährbetrieb mit aktivierter Dreifachpum pe 58. Demnach erfolgt sowohl im Elektromaschinen-Flydraulikkreis E als auch im Getriebe-Flydraulikkreis G eine Öl-Umwälzung. In dem, in der Fig. 1 gezeigten normalen Fährbetrieb erfolgt daher eine Trockensumpfschmie rung, bei der die Schmiermittelstellen Z1, Z2 über die Getriebe- Versorgungsleitung 32 mit Öl versorgt werden, das anschließend in den Öl sumpf 33 abtropft. In gleicher Weise wird die Elektromaschine 1 über die Elektromaschinen-Versorgungsleitung 67 mit Öl versorgt, das anschließend wieder in den Ölsumpf 33 abtropft.
In der Fig. 2 ist ein Not-Schmierbetrieb veranschaulicht, der sich im Fährbe trieb bei einem Pumpenausfall automatisch ergibt. In diesem Fall sind die Getriebedruckpumpe 29, die Elektromaschinen-Druckpumpe 57 und die Rückführpumpe 35 exemplarisch außer Betrieb. Durch den permanenten geringen Schmiermittel-Volumenstrom aus dem Öl-Ablauf 67 des Öltanks 25 erhöht sich daher der Ölspiegel im Ölsumpf 33, wodurch das Zahnrad 21 der Getriebeanordnung 7 in das im Ölsumpf 33 gesammelte Öl 31 eintaucht. Auf diese Weise ergibt sich eine Getriebe-Tauchschmierung, bei der das Öl 31 über die Drehbewegung des eingetauchten Zahnrads 21 zu den Getriebe- Schmierstellen Z1 , Z2 geführt wird.
In der Fig. 3 ist das Schmiermittelversorgungssystem gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt. Im Unterschied zur Fig. 1 und 2 weist in der Fig. 3 das Pumpen-Steuergerät 35 einen weiteren Ermittlungs-Baustein 71 auf, mit dem ermittelt wird, ob eine Ist-Öltemperatur TÖL größer oder gleich einer Grenztemperatur TG ist. Die beiden Programm-Bausteine 69, 71 sind in mit dem Signaleingang der Signalerzeugungseinheit 73 verbunden, die mit dem Aktivierungssignal SA den Pumpen-Stellmotor 63 ansteuert wird, um den Elektromaschinen-Hydraulikkreis E und den Getriebe-Hydraulikkreis G zu aktivieren. Gemäß der Fig. 3 wird das Aktivierungssignal SA erst dann erzeugt, wenn sowohl ein Kühl-/Schmierbedarf B vorliegt als auch die Ist- Öltemperatur TÖL größer als die Grenztemperatur TG ist. Das obige Ausführungsbeispiel ist insbesondere für sehr geringe Umge bungstemperaturen zweckmäßig. In diesem Fall kann die Grenztemperatur TG beispielhaft bei -15°C liegen. Für den Fall eines Fahrzeug-Motorstarts tstait bei einer Öltemperatur TÖL, die kleiner als die Grenztemperatur TG von - 15°C ist, bleibt daher in einer Startphase At (Fig. 4) bis zu einem Umschalt zeitpunkt tu die Dreifachpumpe 58 deaktiviert, so dass eine Tauschschmie rung erfolgt. Mit dem Überschreiten der Grenztemperatur TG wird der Um schaltzeitpunkt tu erreicht und die Dreifachpumpe 58 aktiviert, sofern ein Kühl-/Schmierbedarfs B vorliegt In diesem Fall erfolgt die Getriebe- Trockensumpfschmierung.
In den Fig. 1 bis 3 ist die Elektromaschine 1 als nasslaufende Elektroma- schine realisiert, bei der das Öl 31 nicht nur eine Rotorinnenkühlung bewirkt, sondern zusätzlich auch die Wicklungen der Elektromaschine 1 kühlt.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Elektromaschine
3 Flanschwellen 5 Rotorwelle
7 Getriebeanordnung 11 Festzahnrad 13 Zwischenwelle 15 Festzahnrad 17 Festzahnrad
21 eingangsseitiges Zahnrad 23 Achsdifferenzial 25 Schmiermitteltank 27 Getriebe-Saugleitung 29 Getriebe-Druckpumpe
31 Schmiermittel
32 Getriebe-Versorgungsleitung
33 Schm ierm ittelsum pf 35 Rückführpumpe 37 Rückführleitung
39 Entlüftungsleitung 41 Tankinnenraum 47 Pumpen-Steuergerät 53 Steigrohr 55 Elektromaschinen-Saugleitung
57 Elektromaschinen-Druckpumpe
58 Dreifachpumpe
59 Elektromaschinen-Versorgungsleitung 61 gemeinsame Antriebswelle 63 Elektromotor
67 Schm ierm ittel-Ablauf
69, 71 Ermittlungsbausteine 73 Signalerzeugungseinheit
Z1, Z2 Getriebe-Schmierstellen E Elektromaschinen-Hydraulikkreis
G Getriebe-Hydraulikkreis
TöL Ist-Schmiermitteltemperatur TG Grenztemperatur B Kühl- und/oder Schmierbedarf SA Aktivierungssignal tstart Motorstart
At Startphase tu Umschaltzeitpunkt

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
Schmiermittelversorgungssystem für eine Antriebsvorrichtung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs mit zumindest einer Elektromaschine (1), die über eine Getriebeanordnung (7) auf zumindest ein Fahrzeug rad abtreibt, mit einem Getriebe-Hydraulikkreis (G), in dem ein Schmiermitteltank (25) über eine Getriebe-Saugleitung (27) mit einer Getriebe-Druckpumpe (29) verbunden ist, mittels der in einer Trocken sumpfschmierung das Schmiermittel (31) in einer Getriebe- Versorgungsleitung (32) zu einer Getriebe-Schmierstelle (Z1, Z2) führ bar ist, und das von der Getriebe-Schmierstelle (Z1, Z2) abtropfende Schmiermittel (31) sich in einem Schmiermittelsumpf (33) sammelt und von dort mittels einer Rückführpumpe (35) in einer Rückführleitung (37) zurück in den Schmiermitteltank (25) führbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Kühlung bzw. Schmierung der Elektromaschine (1) das Schmiermittelversorgungssystem zusätzlich zum Getriebe- Hydraulikkreis (G) einen Elektromaschinen-Hydraulikkreis (E) aufweist, in dem der Schmiermitteltank (25) direkt oder indirekt über eine Elekt- romaschinen-Saugleitung (55) mit einer Elektromaschinen-Druckpumpe (57) verbunden ist, mittels der für eine Kühlung bzw. Schmierung der Elektromaschine (1) das Schmiermittel (31) in einer Elektromaschinen- Versorgungsleitung (59) zur Elektromaschine (1) führbar ist, und das von der Elektromaschine (1) abfließende Schmiermittel (31) sich im Schmiermittelsumpf (33) sammelt und von dort mittels der Rückführ pumpe (35) in der Rückführleitung (37) zurück in den Schmiermitteltank (25) führbar ist.
Schmiermittelversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführpumpe (35), die Getriebe-Druckpumpe (29) und die Elektromaschinen-Druckpumpe (57) unabhängig voneinander mit jeweils passenden Pumpen-Förderleistungen ausgelegt sind, die insbesondere voneinander unterschiedlich sind.
3. Schmiermittelversorgungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebe-Versorgungsleitung (32) strö mungstechnisch vollständig entkoppelt von der Elektromaschinen- Versorgungsleitung (59) ist.
4. Schmiermittelversorgungssystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermitteltank (25), die Rückführleitung (37) mitsamt Rückführpumpe (35) sowie der Schmiermittelsumpf (33) gemeinsame Bestandteile von sowohl dem Getriebe-Hydraulikkreis (G) als auch dem Elektromaschinen-Hydraulikkreis (E) sind.
5. Schmiermittelversorgungssystem nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebe-Druckpumpe (29), die Rückführpumpe (35) und die Elektromaschinen-Druckpumpe (57) unter Bildung einer Dreifachpumpe (58) eine gemeinsame An triebswelle (61) aufweisen, und dass insbesondere die gemeinsame Antriebswelle (61) in trieblicher Verbindung mit einem Stellmotor (63) ist. 6. Schmiermittelversorgungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schmiermittelversorgungssystem eine elektroni sche Steuereinheit (47) zugeordnet ist, mittels der in Abhängigkeit von Fahrbetriebsparametern (FB) ermittelbar ist, ob ein Kühl- /Schmierbedarf (B) in der Getriebeanordnung (7) und/oder in der Elekt- romaschine (1) vorliegt, und dass bei Vorliegen eines Kühl-
/Schmierbedarfs (B) in der Getriebeanordnung (7) und/oder in der Elektromaschine (1) die elektronische Steuereinheit (47) den Getriebe- und/oder Elektromaschinen-Hydraulikkreis (G, E) aktiviert, und dass insbesondere die elektronische Steuereinheit (47) in Signalverbindung mit dem Stellmotor (63) ist, über den die Dreifachpumpe (58) aktivierbar ist.
7. Schmiermittelversorgungssystem, insbesondere nach einem der vor hergehenden Ansprüche, für eine Antriebsvorrichtung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs mit zumindest einer Elektromaschine (1), die über eine Getriebeanordnung (7) auf zumindest ein Fahrzeugrad ab treibt, mit einem Getriebe-Flydraulikkreis (G), in dem ein Schmiermittel tank (25) über eine Getriebe-Saugleitung (27) mit einer Getriebe- Druckpumpe (29) verbunden ist, mittels der in einer Trockensumpf schmierung das Schmiermittel (31) in einer Getriebe- Versorgungsleitung (32) zu einer Getriebe-Schmierstelle (Z1, Z2) führ bar ist, und das von der Getriebe-Schmierstelle (Z1, Z2) abtropfende Schmiermittel (31) sich in einem Schmiermittelsumpf (33) sammelt und von dort mittels einer Rückführpumpe (35) in einer Rückführleitung (37) zurück in den Schmiermitteltank (33) führbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Schmiermittelversorgungssystems nicht nur die Trockensumpfschmierung, sondern auch eine Getriebe- Tauchschmierung durchführbar ist, und zwar insbesondere bei deakti vierter Getriebe-Druckpumpe (29) bzw. bei einem Pumpenausfall oder zur Durchführung einer Getriebe-Notschmierung für den Fall, dass die Trockensumpfschmierung ausfällt.
Schmiermittelversorgungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Getriebe-Tauchschmierung zumindest ein Zahn rad (21) der Getriebeanordnung (7) in das im Schmiermittelsumpf (33) gesammelte Schmiermittel (31) eingetaucht ist, und das Schmiermittel (31) über die Drehbewegung des eingetauchten Zahnrads (21) zu der Getriebe-Schmierstelle (Z1 , 72) führbar ist.
Schmiermittelversorgungssystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung der Getriebe- Tauchschmierung Schmiermittel (31) vom Schmiermitteltank (25) in den Schmiermittelsumpf (33) überleitbar ist, wodurch sich der Schmiermit tel-Spiegel im Schmiermittelsumpf (33) erhöht und das Zahnrad (21) der Getriebeanordnung (7) in das im Schmiermittelsumpf (33) gesam melte Schmiermittel (31) eintaucht.
10. Schmiermittelversorgungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überleitung von Schmiermittel (31) in den Schmier mittelsumpf (33) der Schmiermitteltank (25) um einen Höhenversatz geodätisch oberhalb des Schmiermittelsumpfes (33) angeordnet ist, und/oder dass der Schmiermitteltank (25) über einen Schmiermittel- Ablauf (67) direkt mit dem Schmiermitteltank (25) verbunden ist, und/oder dass der Schmiermittel-Ablauf (67) bodenseitig im Schmier mitteltank (25) angeordnet ist, so dass unter Schwerkraftwirkung Schmiermittel (31) in den Schmiermittelsumpf (33) abfließt.
11. Schmiermittelversorgungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittel-Ablauf (67) im Schmiermitteltank (25) permanent geöffnet ist, so dass permanent ein geringer Schmiermittel- Volumenstrom abfließt.
12. Schmiermittelversorgungssystem nach einem der vorhergehenden An sprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Fahr- zeug-Motorstart (tstao), insbesondere bei niedrigen Umgebungstempe raturen, in einer Startphase (At) bis zu einem Umschaltzeitpunkt (tu) ei ne Getriebe-Tauchschmierung erfolgt, bei der das Pumpen-Steuergerät (47) die Getriebe-Druckpumpe (29) und die Rückführpumpe (35) deak tiviert hält, und zwar unabhängig davon, ob ein Kühl- und/oder Schmierbedarf (B) vorliegt, und dass eine Getriebe- Trockensumpfschmierung ausgeführt wird, bei der das Pumpen- Steuergerät (47) die Getriebe-Druckpumpe (29) und die Rückführpum pe (35) aktiviert, sofern ein Kühl- und/oder Schmierbedarf (B) vorliegt.
13. Schmiermittelversorgungssystem nach einem der vorhergehenden An sprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpen- Steuergerät (47) eine Ist-Schmiermitteltemperatur (TÖI) im Hydraulik kreis (E, G) mit einer Grenztemperatur (TG)vergleicht, und dass einer Ist-Schmiermitteltemperatur (TÖI) kleiner oder gleich der Grenztempera tur (TG) eine Getriebe-Tauchschmierung erfolgt, und dass mit dem Überschreiten der Grenztemperatur (TG) das Pumpen-Steuergerät (47) eine Trockensumpfschmierung aktiviert.
14. Verfahren zum Betreiben eines Schmiermittelversorgungssystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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