WO2024061424A1 - Getriebeeinheit für ein fahrzeug, fahrzeug und verfahren zum erwärmen von getriebeöl - Google Patents

Getriebeeinheit für ein fahrzeug, fahrzeug und verfahren zum erwärmen von getriebeöl Download PDF

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WO2024061424A1
WO2024061424A1 PCT/DE2023/200184 DE2023200184W WO2024061424A1 WO 2024061424 A1 WO2024061424 A1 WO 2024061424A1 DE 2023200184 W DE2023200184 W DE 2023200184W WO 2024061424 A1 WO2024061424 A1 WO 2024061424A1
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transmission
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oil
vehicle
cooling
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PCT/DE2023/200184
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Abudaqqa Naser
René-Christopher WOLLMANN
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Quantron Ag
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    • F16H57/0475Engine and gearing, i.e. joint lubrication or cooling or heating thereof

Definitions

  • the invention relates to a transmission unit, a vehicle and a method for heating transmission oil.
  • the invention relates to a transmission unit with a transmission housing, a gear transmission and at least one electric motor.
  • a gearbox is used to reduce the speed of an electric motor to match the working machine.
  • the gearbox reduces the speed of the motor using gears or worm wheels.
  • a connection between the gearbox and the motor is called a geared motor.
  • the gearbox is usually flanged onto the drive shaft of the engine.
  • the transmission shaft is in turn connected to the working machine.
  • the present invention is based on the object of providing an improvement or an alternative to the prior art.
  • the stated object solves a transmission unit for a vehicle with a transmission housing, the transmission housing having a transmission area and at least one engine area, the transmission area receiving an oil-cooled transmission and the at least one engine area accommodating at least one electric motor, the transmission area and the at least an engine area is connected in a heat-transferring manner via a partition, wherein the partition can optionally have an element made of bimetal
  • a transmission unit is understood here as the combination of at least one electric motor with the transmission. According to the invention, these two elements are accommodated by a common gear housing. This is particularly advantageous because the connection can be designed to save space.
  • the transmission can be a gear transmission or a bevel gear. It is also conceivable that two electric motors are provided. These can run simultaneously or run individually.
  • the electric motors can be connected to one another mechanically or electrically.
  • both rotors have the same or essentially the same angular position of the rotor.
  • both electric motors have a resolver or one of the electric motors has a resolver and is mechanically connected to the other electric motor in such a way that the same angular position is guaranteed.
  • a partition is the spatial separation between the transmission area and the engine area of the transmission housing and accordingly also the transmission unit.
  • This spatial separation ensures that no oil from the transmission's oil cooling system penetrates from the transmission area into the engine area.
  • the gearbox housing is sealed in this area.
  • the transmission area and the engine area can transfer or exchange heat to one another via the partition.
  • the oil from the oil cooling system can Dissipate heat generated by the electric motor and thus contribute to cooling the electric motor.
  • the heat from the electric motor can be used to warm up the oil. This is particularly advantageous for operation in winter or at cooler outside temperatures, as the oil can be more viscous and becomes more liquid due to the heat transferred from the electric motor.
  • the structural design of the gearbox housing thus leads to a synergy between the gearbox and the at least one electric motor.
  • the solution not only saves installation space, but also makes handling easier and is energy efficient because the waste heat from the electric motor can be used.
  • a bimetal is a metal strip that consists of two layers of different metals on top of each other. The two layers are connected to one another in a cohesive or form-fitting material. Due to the different coefficients of thermal expansion of the metals used, one of the layers expands more than the other, causing the strip to bend.
  • Zinc or measurement and steel have proven to be particularly advantageous as bimetals.
  • a bimetal can change shape due to heating or cooling. Accordingly, it is conceivable that by means of a bimetal the flow pattern of the oil changes depending on the temperature difference between the oil and the cooling water.
  • the at least one electric motor has a cooling jacket for water cooling.
  • the cooling jacket is arranged around the electric motor and can either warm it up or cool it down. This is particularly advantageous if the electric motor has been running for a long time or is in use in a warmer region.
  • the water cooling ensures that the electric motor is used in a specified temperature range. As the flow flows through the cooling jacket, it can release the heat to the partition.
  • the water cooling can also absorb the heat from the oil cooling via the partition in order to reduce the temperature of the oil.
  • the transmission area has an oil collection area, wherein the oil collection area is designed to guide the flow of oil along the partition wall on the way to the gear transmission.
  • the oil collection area is in the area of one electric motor or, in the case of several electric motors, at least in the area of one of the electric motors.
  • the term oil collection area means that the incoming oil is briefly collected in order to cover a large area along the partition with oil in order to be able to use the entire or essentially entire area for heat transfer.
  • This oil collection area is placed in the gearbox housing so that the oil runs along the entire length of the bulkhead to get to the gearbox.
  • the partition has at least one cooling fin, preferably at least two cooling fins, more preferably at least three cooling fins.
  • the cooling fins increase the surface area for heat transfer. Accordingly, the oil travels a longer distance along the heat transfer wall, so that the heat flow generated can be maximized due to the larger area. It would also be conceivable to increase the mass flow of the oil over a larger area in order to take advantage of the effects of heat transfer or forced convection.
  • the partition wall provides at least one disruptive element for disrupting the oil flow.
  • the interfering elements are arranged in such a way that the oil flowing in the direction of the transmission flows over the interfering elements.
  • the already formed laminar boundary layer is disturbed or torn open and the boundary layer has to form anew, initially forming a turbulent boundary layer along the partition wall.
  • Such a turbulent boundary layer has the advantage that it has better heat transfer properties.
  • the disruptive elements can be, for example, simple cross struts or arrow-shaped or step-shaped elements on the partition. It is also conceivable to provide such disruptive elements on the cooling fins.
  • the partition and/or the at least one cooling fin and/or the at least one interference element is made of bimetal or has a bimetal.
  • a bimetal is a metal strip that consists of two layers of different metals on top of each other. The two layers are connected to one another in a cohesive or form-fitting material. Due to the different coefficients of thermal expansion of the metals used, one of the layers expands more than the other, causing the strip to bend. Zinc or measurement and steel have proven to be particularly advantageous as bimetals.
  • the bimetal can change its shape due to heating or cooling, it is conceivable that by means of a bimetal the flow pattern of the oil also changes with respect to the disruptive element and/or the cooling fin depending on the temperature difference of the oil and the cooling water.
  • the transmission area and/or the engine area have a temperature sensor. This ensures the function of the electric motor.
  • the temperature sensors indicate the temperature range in which the electric motor is located, which allows us to determine whether its functionality is optimal or critical.
  • an oil supply valve in particular an electrically controllable oil supply valve
  • a cooling water supply valve in particular an electrically controllable cooling water supply valve
  • valves allow the quantities to be set easily and simply. If the valves are electrically controllable, they can be easily integrated into a vehicle control or monitoring unit and thus controlled and/or regulated.
  • the interface can pass on data from the electric motors and/or the transmission and receive data for regulating/controlling them.
  • Another aspect of the invention is a vehicle with a vehicle control unit and a transmission unit described above, wherein the vehicle control unit and the transmission unit are connected to each other for data communication via an interface.
  • Data-communicating here means an exchange of a large number of data between the transmission unit and the vehicle control.
  • the data-communicating connection can be wireless, for example via radio or Bluetooth or similar, or cabled.
  • This can be, for example, temperature data for other elements or a performance requirement and so on.
  • the vehicle control unit is designed to control the electric motor and/or the water cooling of the electric motor in such a way that the water of the water cooling reaches a temperature of 25 to 50°C, preferably 30 to 40°C.
  • the flowability of the oil can be increased in an energy-efficient manner without the electric motor and its components having to lose service life.
  • the efficiency of the entire gearbox unit increases.
  • the vehicle control unit is designed to regulate and/or control the oil supply valve and/or the cooling water supply valve. This allows the water cooling and/or oil cooling to be adjusted depending on the operating state of the electric motor or motors. When adjusting the water cooling and/or oil cooling, the mass flow of the medium in question can be adjusted.
  • the object is achieved by a method for heating transmission oil in a vehicle described above with a transmission unit, comprising the following steps:
  • the start-up mode providing for operation above an optimal range up to a water cooling temperature of 25° C. to 50° C., preferably 30° C. to 40° C.,
  • the partition being the thermal connection between the engine area and the transmission area.
  • gear oil collects in an oil collection area before flowing along the partition wall.
  • FIG. 1 is a perspective view of a transmission unit according to the invention
  • FIG. 3 schematic representation of a method for heating transmission oil.
  • the transmission unit 1 shows a transmission unit 1 for a vehicle 2 with a transmission housing 3, the transmission housing 3 having a transmission region 4 and at least one motor. gate area 5, shown.
  • the transmission area 4 takes an oil-cooled transmission 6 and the at least one motor area 5 at least one electric motor? on.
  • the transmission unit 1 provides two electric motors 7, each of which is assigned to a motor region 5.
  • the transmission 6 installed here is a gear transmission 8.
  • the transmission area 4 and the two motor areas 5 are each connected in a heat-transferring manner via a partition wall 9.
  • the electric motors 7 each have a cooling jacket 10 for water cooling.
  • the transmission area 4 has an oil collecting area 11. In the present case, this is arranged between the two electric motors 7 and the two heat transfer walls 9.
  • the oil collecting area 11 is designed to guide the flow of oil along the partition 9 on the way to the gear transmission 8.
  • cooling fins 12 are provided on the partition wall 9 in the direction of flow of the oil to the transmission.
  • Interfering elements 13 are provided here both on the partition 9 and on the cooling fins 11. These disrupt the flow and lead to the constant reformation of the boundary layer, which improves heat transfer.
  • one of the cooling fins 12 is made of bimetal. A change in temperature changes the shape or bend of the cooling fin 12 and thus the flow path.
  • the transmission area 4 and the motor area 5 have a temperature sensor 14.
  • the transmission unit 1 sees an electrically controllable oil supply valve 15 in the transmission area 4 of the transmission housing 3 and an electrically controllable cooling water supply valve 16 on the cooling jacket 10 of the electric motor 7 in the engine area 5 of the transmission housing 3.
  • the oil supply valve 15 and the cooling water supply valve 16 can be regulated or controlled by means of an interface 17 for exchanging data, in particular temperature data, with a vehicle control unit 18.
  • FIG. 2 shows a vehicle 1 with a vehicle control unit 18 and a transmission unit 1 from FIG. 1.
  • the vehicle control unit 18 and the transmission unit 1 are connected to one another via the interface 17 for data communication.
  • the vehicle control unit 18 is designed to control the electric motor 7 and the water cooling and the cooling water valve 16 of the electric motor 7 so that the water of the water cooling reaches a temperature of 25 to 50 ° C, preferably 30 to 40 ° C.
  • FIG. 3 shows a method 100 for heating transmission oil in a vehicle 2, as shown in FIG. 2, with a transmission unit 1 according to FIG. 1, comprising the following steps:
  • Operation 110 of an electric motor 7 in a motor area 5 in a start-up mode the start-up mode providing for operation above an optimal range up to a water cooling temperature of 25 ° C to 50 ° C, preferably 30 ° C to 40 ° C, Supplying 120 of gear oil via an oil supply valve 15 into the gear area 4 of the gear unit 1,

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Abstract

Getriebeeinheit (1) für ein Fahrzeug (2), wobei das Fahrzeug der Gruppe von Nutzfahrzeugen, Sonderfahrzeugen und mobilen Arbeitsmaschinen zugehörig ist, mit einem Getriebegehäuse (3), wobei das Getriebegehäuse (3) einen Getriebebereich (4) und einen Motorbereich (5) aufweist, wobei der Getriebebereich (4) ein ölgekühltes Getriebe (6, 8) und der eine Motorbereich (5) einen Elektromotor (7) aufnimmt, wobei der Getriebebereich (4) und der Motorbereich (5) über eine Trennwand (9), über welche der Getriebebereich (4) und den Elektromotor trennt (7) Trennwand thermisch verbunden sind.

Description

GETRIEBEEINHEIT FÜR EIN FAHRZEUG, FAHRZEUG UND VERFAHREN ZUM ERWÄRMEN VON GETRIEBEÖL
Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinheit, ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Erwärmen von Getriebeöl.
Genauer betrifft die Erfindung eine Getriebeeinheit mit einem Getriebegehäuse, einem Zahnradgetriebe und zumindest einen Elektromotor.
Im Allgemeinen wird ein Getriebe eingesetzt, um die Drehzahl eines Elektromotors zu verringern, um sie so an die arbeitende Maschine anzupassen. Mittels Zahnrädern oder Schneckenrädern untersetzt das Getriebe die Drehzahl des Motors. Eine Verbindung zwischen Getriebe und Motor wird Getriebemotor genannt. Dabei wird das Getriebe in der Regel auf die Antriebswelle des Motors geflanscht. Die Getriebewelle wird ihrerseits mit der arbeitenden Maschine verbunden.
Der hier vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Stand der Technik eine Verbesserung oder eine Alternative zur Seite zu stellen.
Nach einem ersten Aspekt löst die gestellte Aufgabe eine Getriebeeinheit für ein Fahrzeug mit einem Getriebegehäuse, wobei das Getriebegehäuse einen Getriebebereich und zumindest einen Motorbereich aufweist, wobei der Getriebebereich ein ölgekühltes Getriebe und der zumindest eine Motorbereich zumindest einen Elektromotor aufnimmt, wobei der Getriebebereich und der zumindest eine Motorbereich über eine Trennwand wärmeübertragend verbunden sind, wobei optional die Trennwand ein Element aus Bimetall aufweisen kann
Begrifflich sei hierzu folgendes erläutert:
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und unbestimmte Zahlenangaben wie „ein...“, „zwei...“ usw. im Regelfall als mindestens-Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein...“, „mindestens zwei...“ usw., sofern sich nicht etwa aus dem Kontext oder dem konkreten Text einer bestimmten Stelle ergibt, dass etwa dort nur „genau ein...“, „genau zwei...“ usw. gemeint sein soll. Weiterhin sind alle Zahlenangaben sowie Angaben zu Verfahrensparametern und/oder Vorrichtungsparametern im technischen Sinne zu verstehen, d.h. als mit den üblichen Toleranzen versehen zu verstehen. Auch aus der expliziten Angabe der Einschränkung „wenigstens“ oder „mindestens“ o.ä. darf nicht geschlossen werden, dass bei der einfachen Verwendung von „ein“, also ohne die Angabe von „wenigstens“ o.ä., ein „genau ein“ gemeint ist.
Eine Getriebeeinheit wird hier als die Kombination zumindest eines Elektromotors mit dem Getriebe verstanden. Diese beiden Elemente werden erfindungsgemäß von einem gemeinsamen Getriebegehäuse aufgenommen. Die ist besonders vorteilhaft, da die Verbindung platzsparend ausgelegt werden kann.
Das Getriebe kann dabei ein Zahnradgetriebe oder ein Kegelradgetriebe sein. Denkbar ist ferner, dass zwei Elektromotoren vorgesehen sind. Diese können dabei gleichzeitig laufen oder einzeln laufen. Dabei können die Elektromotoren mechanisch oder elektrisch miteinander verbunden sein. Für den Gleichlauf der Elektromotoren ist es vorteilhaft, wenn beide Rotoren die gleiche oder im Wesentlichen gleiche Winkellage des Rotors aufweisen. Hierfür ist es denkbar, dass beide Elektromotoren einen Resolver aufweisen oder einer der Elektromotoren einen Resolver aufweist und mit dem anderen Elektromotor so mechanisch verbunden ist, dass die gleiche Winkellage gewährleistet ist.
Im Sinne der Erfindung ist eine Trennwand die räumliche Trennung zwischen dem Getriebebereich und dem Motorbereich des Getriebegehäuses und dementsprechend auch der Getriebeeinheit. Diese räumliche Trennung stellt sicher, dass kein Öl der Ölkühlung des Getriebes aus dem Getriebebereich in den Motorbereich dringt. Hierfür ist das Getriebegehäuse in diesem Bereich abgedichtet. Allerdings können der Getriebebereich und der Motorbereich über die Trennwand einander Wärme übertragen bzw. austauschen. Demnach kann das Öl der Ölkühlung die Wärme, die der Elektromotor erzeugt, abtragen und so zur Kühlung des Elektromotors beitragen. Andersherum, kann die Wärme des Elektromotors zum Aufwärmen des Öls verwendet werden. Dies ist besonders vorteilhaft für den Betrieb im Winter oder bei kühleren Außentemperaturen, da das Öl hier zähflüssiger sein kann und durch die übertragene Wärme des Elektromotors flüssiger wird.
Die konstruktive Gestaltung des Getriebegehäuses führt somit zu einer Synergie zwischen dem Getriebe und dem zumindest einen Elektromotor. Die Lösung spart nicht nur Bauraum, sondern erleichtert das Handling und ist dabei energieeffizient, da die Abwärme des Elektromotors genutzt werden kann.
In der kälteren Jahreszeit oder in kälteren Gebieten wird durch das Aufwärmen des Öls des Getriebes der Wirkungsgrad erhöht.
Ein Bimetall ist ein Metallstreifen, der aus zwei übereinander liegenden Schichten unterschiedlicher Metalle besteht. Die beiden Schichten sind miteinander stoffschlüssig oder durch formschlüssiges Material verbunden. Aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der verwendeten Metalle dehnt sich eine der Schichten stärker aus als die andere, wodurch sich der Streifen biegt.
Als besonders vorteilhaft haben sich Zink oder Messung und Stahl als Bimetall gezeigt.
Ein Bimetall kann aufgrund der Erwärmung oder Abkühlung seine Form ändern. Demnach ist es denkbar, dass mittels eines Bimetalls der Strömungsverlauf des Öls sich in Abhängigkeit des Temperaturunterschieds des Öls und des Kühlwassers ändert.
Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass der zumindest eine Elektromotor einen Kühlmantel für eine Wasserkühlung aufweist. Dabei ist der Kühlmantel um den Elektromotor angeordnet und kann diesen entweder aufwärmen oder abkühlen. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der Elektromotor schon länger läuft oder in einer wärmeren Region im Einsatz ist. Die Wasserkühlung stellt dabei sicher, dass Elektromotor in einem vorgegebenen Temperaturbereich eingesetzt Während der Durchströmung des Kühlmantels kann dieser die Wärme an die Trennwand abgeben.
Auch kann die Wasserkühlung die Wärme von der Ölkühlung über die Trennwand aufnehmen, um so die Temperatur des Öls zu reduzieren.
Weiterhin ist es denkbar, dass der Getriebebereich einen Ölsammelbereich aufweist, wobei der Ölsammelbereich ausgelegt ist, die Strömung des Öls auf dem Weg zum Zahnradgetriebe entlang der Trennwand zu führen.
Der Ölsammelbereich ist dabei im Bereich des einen Elektromotors oder, bei mehreren Elektromotoren zumindest in dem Bereich eines der Elektromotoren. Dabei wird unter Ölsammelbereich verstanden, dass das eintretende Öl kurzzeitig angesammelt wird, um eine große Fläche entlang der Trennwand mit Öl zu bedecken, um die gesamte oder die im wesentliche gesamte Fläche zur Wärmeübertragung nutzen zu können.
Ab einem gewissen Level an Öl in dem Ölsammelbereich fließt das Öl aus diesem heraus und wird aufgrund der konstruktiven Gestaltung des Ölsammelbereichs an der Trennwand entlang geführt.
Dabei ist dieser Ölsammelbereich so im Getriebegehäuse platziert, dass das Öl entlang der gesamten Länge der Trennwand läuft, um zum Getriebe zu kommen.
Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass die Trennwand mindestens eine Kühlrippe, vorzugsweise mindestens zwei Kühlrippen, weiter vorzugsweise mindestens drei Kühlrippen, aufweist. Die Kühlrippen vergrößern die Oberfläche zur Wärmeübertragung. Demnach legt das Öl dadurch einen längeren Weg entlang der Wärmeübertagungswand zurück, so dass aufgrund der größeren Fläche der erzeugte Wärmestrom maximiert werden kann. Denkbar wäre bei einer größeren Fläche auch den Massenstrom des Öls zu erhöhen, um die Effekte der Wärmeübertragung bzw. erzwungenen Konvektion zu nutzen.
So ist es beispielsweise denkbar, dass die Trennwand zumindest ein Störelement zum Stören der Ölströmung vorsieht.
Diese beeinflussen die Strömung des Öls entlang der Trennwand positiv. Die Störelemente sind dabei so angeordnet, dass das in Richtung Getriebe strömende Öl über die Störelemente fließt. Dabei wird die bereits ausgebildete laminare Grenzschicht gestört bzw. aufgerissen und die Grenzschicht muss sich neu ausbilden, wobei sie zunächst eine turbulente Grenzschicht entlang der T rennwand bildet. Eine derartige turbulente Grenzschicht hat den Vorteil, dass sie bessere Wärmeübertragungseigenschaften hat.
Bei den Störelementen kann es sich beispielsweise um einfache Querstreben oder pfeilförmige oder stufenförmige Elemente auf der Trennwand handeln. Denkbar ist es auch, derartige Störelemente auf den Kühlrippen vorzusehen.
Weiterhin ist es denkbar, dass die Trennwand und/oder die mindestens eine Kühlrippe und/oder das zumindest eine Störelement aus Bimetall ist oder ein Bimetall aufweist.
Ein Bimetall ist ein Metallstreifen, der aus zwei übereinander liegenden Schichten unterschiedlicher Metalle besteht. Die beiden Schichten sind miteinander stoffschlüssig oder durch formschlüssiges Material verbunden. Aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der verwendeten Metalle dehnt sich eine der Schichten stärker aus als die andere, wodurch sich der Streifen biegt. Als besonders vorteilhaft haben sich Zink oder Messung und Stahl als Bimetall gezeigt.
Da das Bimetall aufgrund der Erwärmung oder Abkühlung seine Form ändern kann, ist es denkbar, dass mittels eines Bimetalls sich der Strömungsverlauf des Öls auch bezüglich des Störelements und/oder der Kählrippe in Abhängigkeit des Temperaturunterschieds des Öls und des Kühlwassers ändert.
Ferner ist es denkbar, dass der Getriebebereich und/oder der Motorbereich ein Temperatursensor aufweisen. Dadurch kann die Funktion des Elektromotors sichergestellt werden. Die Temperatursensoren geben an in welchem Temperaturbereich sich der Elektromotor befindet, wodurch abgeleitet werden kann, ob seine Funktionsweise optimal oder kritisch ist.
Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass ein Ölzufuhrventil, insbesondere ein elektrisch steuerbares Ölzuführventil, im Getriebebereich des Getriebegehäuses und/oder ein Kühlwasserzuführventil, insbesondere ein elektrisch steuerbares Kühlwasserzuführventil, am Kühlmantel des Elektromotors im Motorbereich des Getriebegehäuses vorgesehen ist.
Dies erlaubt den Austausch und Zufuhr von Öl, respektive Wasser. Durch die Ventile können die Mengen leicht und einfach festgelegt werden. Handelt es sich um elektrisch steuerbare Ventile, können diese einfach in eine Fahrzeugsteuerung oder -kontrolleinheit eingebunden und somit gesteuert und/oder geregelt werden.
Es ist weiterhin denkbar, dass eine Schnittstelle zum Austausch von Daten, insbesondere Temperaturdaten, mit einer Fahrzeugkontrolleinheit vorgesehen ist.
Die Schnittstelle kann dabei Daten der Elektromotoren und/oder des Getriebes an weitergeben und Daten zur Regelung/Steuerung dieser empfangen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einer Fahrzeugkontrolleinheit und einer oben beschriebenen Getriebeeinheit, wobei die Fahrzeugkontrolleinheit und die Getriebeeinheit über eine Schnittstelle datenkommunizierend miteinander verbunden sind.
Unter datenkommunizierend wird hier ein Austausch einer Vielzahl von Daten zwischen der Getriebeeinheit und der Fahrzeugsteuerung verstanden. Die datenkommunizierende Verbindung kann dabei kabellos, beispielsweise über Funk oder Bluetooth oder ähnliches, oder kabelbehaftet sein.
Dies erlaubt eine einfache Steuerung oder Regelung der Getriebeeinheit in Abhängigkeit weiterer Daten die an der Fahrzeugsteuerung zusammenlaufen. Dabei kann es sich beispielsweise um Temperaturdaten weiterer Elemente oder eine Leistungsanforderung und so weiter handeln.
Dabei ist es denkbar, dass die Fahrzeugkontrolleinheit ausgelegt ist, den Elektromotor und/oder die Wasserkühlung des Elektromotors so anzusteuern, dass das Wasser der Wasserkühlung eine Temperatur von 25 bis 50°C, vorzugsweise 30 bis 40°C, erreicht.
Dies erlaubt eine Anpassung der Wasserkühlung und/oder Ölkühlung abhängig vom Betriebszustand des Elektromotors bzw. der Elektromotoren.
Wird die Wasserkühlung kurzzeitig in dem Bereich 25°C bis 50°C betrieben, kann dadurch die Fließfähigkeit des Öls energieeffizient gesteigert werden, ohne dass der Elektromotor und seine Komponente an Lebensdauer Einbüßen müssen. Durch ein schnelles erreichen einer besseren Fließfähigkeit des Öls für das Getriebe erhöht sich der Wirkungsgrad der gesamten Getriebeeinheit.
Des Weiteren ist es denkbar, dass die Fahrzeugkontrolleinheit ausgelegt ist, das Ölzuführventil und/oder das Kühlwasserzuführventil zu regeln und/oder zu steuern. Dies erlaubt eine Anpassung der Wasserkühlung und/oder Ölkühlung abhängig vom Betriebszustand des Elektromotors bzw. der Elektromotoren. Bei der Anpassung der Wasserkühlung und/oder Ölkühlung kann dabei der Massenstrom des betreffenden Mediums angepasst werden.
In einem dritten Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Erwärmen von Getriebeöl in einem oben beschriebenen Fahrzeug mit einer Getriebeeinheit, aufweisend die folgenden Schritte:
- Betrieb eines Elektromotors in einem Motorbereich in einem Anfahrmodus, wobei der Anfahrmodus ein Betrieb oberhalb eines optimalen Bereichs bis zu einer Temperatur der Wasserkühlung von 25° C bis 50° C, vorzugsweise 30° C bis 40° C, vorsieht,
- Zuführen von Getriebeöl über ein Ölzuführventil in den Getriebebereich der Getriebeeinheit,
- Fließen des Getriebeöls entlang der Trennwand, wobei die Trennwand die thermische Verbindung zwischen dem Motorbereich und dem Getriebebereich ist.
Denkbar ist dabei, dass sich das Getriebeöl vor dem Fließen entlang der T rennwand in einem Ölsammelbereich sammelt.
Die Erfindung sei nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dort zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäße Getriebeeinheit,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs,
Fig. 3 schematische Darstellung eines Verfahrens zum Erwärmen von Getriebeöl.
In Fig. 1 ist eine Getriebeeinheit 1 für ein Fahrzeug 2 mit einem Getriebegehäuse 3, wobei das Getriebegehäuse 3 einen Getriebebereich 4 und zumindest einen Mo- torbereich 5 aufweist, gezeigt. Im Allgemeinen nimmt der Getriebebereich 4 ein ölgekühltes Getriebe 6 und der zumindest eine Motorbereich 5 zumindest einen Elektromotor ? auf. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sieht die Getriebeeinheit 1 zwei Elektromotoren 7 vor, welche jeweils einem Motorbereich 5 zugeordnet sind. Ferner handelt es sich bei dem hier verbauten Getriebe 6 um ein Zahnradgetriebe 8. Dabei sind der Getriebebereich 4 und die beiden Motorbereiche 5 über jeweils eine Trennwand 9 wärmeübertragend verbunden.
Um die Temperierung des Elektromotors 7 bzw. vorliegende der Elektromotoren 7 sicher zu stellen, weisen die Elektromotoren 7 jeweils einen Kühlmantel 10 für eine Wasserkühlung auf.
Des Weiteren weist der Getriebebereich 4 einen Ölsammelbereich 11 auf. Dieser ist vorliegend zwischen den beiden Elektromotoren 7 bzw. den beiden Wärmeübertragungswänden 9 angeordnet. Dabei ist der Ölsammelbereich 11 ausgelegt, die Strömung des Öls auf dem Weg zum Zahnradgetriebe 8 entlang der Trennwand 9 zu führen.
Für eine erhöhte bzw. optimierte Wärmeübertragung sind in Strömungsrichtung des Öls zum Getriebe Kühlrippen 12 an der Trennwand 9 vorgesehen. Dabei sind hier sowohl an der Trennwand 9 als auch an den Kühlrippen 11 Störelemente 13 vorgesehen. Diese stören die Strömung und führen zu einem ständigen Neubilden der Grenzschicht, wodurch die Wärmeübertragung verbessert wird.
Für eine zusätzliche Beeinflussung des Strömungswegs ist hier eine der Kühlrippen 12 aus Bimetall. Durch eine Änderung der Temperatur ändert sich die Form bzw. Biegung der Kühlrippe 12 und somit der Strömungsweg.
Um die Funktion der Elektromotoren 7 sicher zu stellen, weisen der Getriebebereich 4 und der Motorbereich 5 ein Temperatursensor 14 auf. Die Getriebeeinheit 1 sieht ein elektrisch steuerbares Ölzuführventil 15 im Getriebebereich 4 des Getriebegehäuses 3 und ein elektrisch steuerbares Kühlwasserzuführventil 16 am Kühlmantel 10 des Elektromotors 7 im Motorbereich 5 des Getriebegehäuses 3 vorgesehen ist.
Das Ölzufuhrventil 15 und das Kühlwasserzuführventil 16 können mittels einer Schnittstelle 17 zum Austausch von Daten, insbesondere Temperaturdaten, mit einer Fahrzeugkontrolleinheit 18 geregelt bzw. gesteuert werden.
In Fig. 2 ist ein Fahrzeug 1 mit einer Fahrzeugkontrolleinheit 18 und einer Getriebeeinheit 1 aus Fig. 1 gezeigt. Dabei sind die Fahrzeugkontrolleinheit 18 und die Getriebeeinheit 1 über die Schnittstelle 17 datenkommunizierend miteinander verbunden.
Dabei ist die Fahrzeugkontrolleinheit 18 ausgelegt, den Elektromotor 7 und die Wasserkühlung und das Kühlwasserventil 16 des Elektromotors 7 so anzusteuern, dass das Wasser der Wasserkühlung eine Temperatur von 25 bis 50°C, vorzugsweise 30 bis 40°C, erreicht.
Die hier gezeigten Ausführungsformen stellen nur Beispiele für die vorliegende Erfindung dar und dürfen daher nicht einschränkend verstanden werden. Alternative durch den Fachmann in Erwägung gezogene Ausführungsformen sind gleichermaßen vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst.
In Fig. 3 ist ein Verfahren 100 zum Erwärmen von Getriebeöl in einem Fahrzeug 2, wie in Fig. 2 dargestellt, mit einer Getriebeeinheit 1 gemäß Fig. 1 , aufweisend die folgenden Schritte:
Betrieb 110 eines Elektromotors 7 in einem Motorbereich 5 in einem Anfahrmodus, wobei der Anfahrmodus ein Betrieb oberhalb eines optimalen Bereichs bis zu einer Temperatur der Wasserkühlung von 25° C bis 50° C, vorzugsweise 30° C bis 40° C, vorsieht, Zuführen 120 von Getriebeöl über ein Ölzuführventil 15 in den Getriebebereich 4 der Getriebeeinheit 1 ,
Sammeln 140 des Getriebeöls in dem Ölsammelbereich 11 ,
Fließen 130 des Getriebeöls entlang der Trennwand 9, wobei die Trennwand 9 die thermische Verbindung zwischen dem Motorbereich 5 und dem Getriebebereich 4 ist.
Liste der verwendeten Bezugszeichen
1 . Getriebeeinheit
2. Fahrzeug
3. Getriebegehäuse
4. Getriebebereich
5. Motorbereich
6. Getriebe
7. Elektromotor
8. Zahnradgetriebe
9. Trennwand
10. Kühlmantel
11 . Ölsammelbereich
12. Kühlrippen
13. Störelemente
14. Temperatursensor
15. Ölzuführventil
16. Kühlwasserzuführventil
17. Schnittstelle
18. Fahrzeugkontrolleinheit

Claims

Patentansprüche
1. Getriebeeinheit (1 ) für ein Fahrzeug (2), wobei das Fahrzeug der Gruppe von Nutzfahrzeugen, Sonderfahrzeugen und mobilen Arbeitsmaschinen zugehörig ist, mit einem Getriebegehäuse (3), wobei das Getriebegehäuse (3) einen Getriebebereich (4) und einen Motorbereich (5) aufweist, wobei der Getriebebereich (4) ein ölgekühltes Getriebe (6,8) und der eine Motorbereich (5) einen Elektromotor (7) aufnimmt, wobei der Getriebebereich (4) und der Motorbereich (5) über eine Trennwand (9), über welche der Getriebebereich (4) und den Elektromotor trennt (7) Trennwand thermisch verbunden sind, wobei optional die Trennwand (9) ein Element aus Bimetall aufweisen kann.
2. Getriebeeinheit (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (7) einen Kühlmantel (10) für eine Wasserkühlung aufweist.
3. Getriebeeinheit (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebebereich (4) einen Ölsammelbereich (11 ) aufweist, wobei der Ölsammelbereich (11 ) ausgelegt ist, die Strömung des Öls auf dem Weg zum Getriebe (6, 8) entlang der Trennwand (9) zu führen.
4. Getriebeeinheit (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (9) mindestens eine Kühlrippe (12), vorzugsweise mindestens zwei Kühlrippen (12), weiter vorzugsweise mindestens drei Kühlrippen (12), aufweist.
5. Getriebeeinheit (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (9) ein Störelement (13) zum Stören der Ölströmung vorsieht.
6. Getriebeeinheit (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (9) und/oder die Kühlrippe (12) und/oder das Störelement (13) ein Element aus Bimetall aufweist. Getriebeeinheit (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebebereich (4) und/oder der Motorbereich (5) einen Temperatursensor (14) aufweisen. Getriebeeinheit (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ölzufuhrventil (15), insbesondere ein elektrisch steuerbares Ölzuführventil (15), im Getriebebereich (4) des Getriebegehäuses (3) und/oder ein Kühlwasserzuführventil (16), insbesondere ein elektrisch steuerbares Kühlwasserzuführventil (16), am Kühlmantel (10) des Elektromotors (7) im Motorbereich (5) des Getriebegehäuses (3) vorgesehen ist. Getriebeeinheit (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schnittstelle (17) zum Austausch von Daten, insbesondere Temperaturdaten, mit einer Fahrzeugkontrolleinheit (18) vorgesehen ist. Fahrzeug (2), wobei das Fahrzeug der Gruppe von Nutzfahrzeugen, Sonderfahrzeugen und mobilen Arbeitsmaschinen zugehörig ist, mit einer Fahrzeugkontrolleinheit (18) und einer Getriebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Fahrzeugkontrolleinheit (18) und die Getriebeeinheit (1 ) über eine Schnittstelle (17) datenkommunizierend miteinander verbunden sind. Fahrzeug (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugkontrolleinheit (18) ausgelegt ist, den Elektromotor (7) und/oder die Wasserkühlung des Elektromotors (7) und/oder das Kühlwasserzuführventil (16) so anzusteuern, dass das Wasser der Wasserkühlung eine Temperatur von 25° C bis 50° C, vorzugsweise 30° C bis 40° C, erreicht. Fahrzeug (2) nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugkontrolleinheit (18) ausgelegt ist, das Ölzuführventil (15) und/oder das Kühlwasserzuführventil (16) zu regeln und/oder zu steuern.
13. Verfahren (100) zum Erwärmen von Getriebeöl in einem Fahrzeug (2), wobei das Fahrzeug der Gruppe von Nutzfahrzeugen, Sonderfahrzeugen und mobilen Arbeitsmaschinen zugehörig ist, gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12 mit einer Getriebeeinheit (1 ) gemäß der Ansprüche 1 bis 9, aufweisend die folgenden Schritte:
- Betreiben (110) eines Elektromotors (7) in einem Motorbereich (5) in einem Anfahrmodus, wobei der Anfahrmodus ein Betrieb oberhalb eines optimalen Bereichs bis zu einer Temperatur der Wasserkühlung von 25° C bis 50° C, vorzugsweise 30° C bis 40° C, vorsieht, - Zuführen (120) von Getriebeöl über ein Ölzuführventil (15) in den Getriebebereich (4) der Getriebeeinheit (1 ),
- Fließen (130) des Getriebeöls entlang der Trennwand (9), wobei die Trennwand (9) die thermische Verbindung zwischen dem Motorbereich (5) und dem Getriebebereich (4) ist. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Getriebeöl vor dem Fließen (130) in einem Ölsammelbereich sammelt (140).
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