DE102011075706A1

DE102011075706A1 - Antriebsmodul mit Differentialgehäuse und darin integrierten Kabelverschraubungen

Info

Publication number: DE102011075706A1
Application number: DE201110075706
Authority: DE
Inventors: Markus Klinger; Tomas Smetana
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-05-12
Filing date: 2011-05-12
Publication date: 2012-09-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Antriebsmodul (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Getriebegehäuse (2) für ein Getriebe, in dem auch ein Elektromotor beherbergbar ist, und mit einem Differentialgehäuse (4) für ein Differential, wobei das Getriebegehäuse (2) mit dem Differentialgehäuse (4) verbunden ist und im Getriebegehäuse (2) eine Durchgangsöffnung für ein den Elektromotor mit Strom versorgendes Bauteil, wie ein Elektrokabel, vorhanden ist, wobei eine Zuführöffnung (6) in dem Differentialgehäuse (4) vorhanden ist, die das den Elektromotor mit Strom versorgende Bauteil zumindest abschnittsweise beherbergt. Die Erfindung betrifft auch einen Antriebsstrang mit einem solchen Antriebsmodul, wobei in dem Differentialgehäuse (4) ein Differential vorhanden ist, in dem Getriebegehäuse (2) ein Getriebe und der Elektromotor beherbergt sind und eine Kupplung auf der dem Differential abgewandten Seite des Getriebegehäuses (2) vorhanden ist und mit dem Getriebe in Wirkkontakt steht.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Antriebsmodul für ein Kraftfahrzeug, mit einem Getriebegehäuse für ein Getriebe, in dem auch ein Elektromotor beherbergbar ist und mit einem Differentialgehäuse für ein Differential, wobei das Getriebegehäuse mit dem Differentialgehäuse verbunden ist und im Getriebegehäuse eine Durchgangsöffnung für ein den Elektromotor mit Strom versorgendes Bauteil, wie ein Elektrokabel, vorhanden ist.
Solche Antriebsmodule werden in Kraftfahrzeugen, wie Hybridkraftfahrzeugen und reinen elektrobetriebenen Kraftfahrzeugen eingesetzt. Insbesondere sind werden diese Module in Kraftfahrzeugen, wie Pkws, Lkws, aber auch anderen land-, sowie luft- oder wassergebundenen Fahrzeugen eingesetzt.
Aufgrund von wirtschaftlichen und gesetzlichen Zwängen, werden immer häufiger Elektromotoren in Kraftfahrzeugen eingesetzt.
Ein Einsatzbereich solcher Elektromotoren ist bspw. ein Achshybrid-Modul. Das Design kann aber auch in anderen Elektroachsen in der gleichen Anordnung, bspw. in einer All-wheel-drive-Anordnung und/oder einer Längsanordnung, eingesetzt werden.
Üblicherweise werden die Elektromotoren, deren von ihnen zur Verfügung gestelltes Drehmoment einem Differential zugeführt wird, mit Strom und Regelimpulsen versorgt. Der Strom und die Regelimpulse werden über Kabel, bspw. über ein Leistungskabel einerseits und Sensorkabel andererseits, bspw. Temperatursensorkabel und Koordinatenwandlerkabel, welche etwa mit einem Resolver in Verbindung stehen, verbunden.
Bisher ist es üblich, das Leistungskabel direkt von außen durch eine Durchgangsöffnung des Getriebegehäuses mit dem Elektromotor zu verbinden. Der Elektromotor wird dadurch mit Strom versorgt. Auch die weiteren Kabel, welche mit Temperatursensoren oder einem Resolver verbunden sind, werden direkt und ohne Umweg über die Durchgangsöffnung des Getriebegehäuses eingeführt. Die Kabel liegen außerhalb des Getriebegehäuses frei und sind dort eventuell auf sie einwirkenden Störgrößen schutzlos ausgeliefert.
Das bisher bei solchen Antriebsmodulen verwendete Differentialgehäuse ist bis auf die Ausgänge für die entsprechenden Wellen geschlossen ausgestaltet.
Allerdings hat sich bei bisherigen Lösungen der Nachteil gezeigt, dass der Bauraum des Antriebsmoduls nicht optimal genutzt wird und die Kabel auf der Außenseite des Getriebegehäuses unter Umständen mit rotierenden Bauteilen in Bewegung kommen, was zu einer Zerstörung der Kabel oder des gesamten Antriebsmoduls führen kann.
Ein bekannter Stand der Technik ist etwa aus der US 7884511 bekannt. Wie schon erläutert, wird auch hier über ein Kupplungselement auf der Außenseite des Getriebegehäuses eine Kabeldurchführung realisiert. Diese Kabeldurchführung ist auf einem von dem Differential beabstandeten Ende des Getriebegehäuses auf der anderen Seite des Elektromotors vorhanden.
Bei dieser Ausgestaltung wird viel Bauraum ungenutzt gelassen und die Abrissgefahr von Kabeln nicht gebannt.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, hier eine Verbesserung zur Verfügung zu stellen.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine Zuführöffnung in dem Differentialgehäuse vorhanden ist, die das den Elektromotor mit Strom versorgende Bauteil zumindest abschnittsweise beherbergt.
Es werden dadurch die einzelnen konstruktiven Details geschützt und ein Kontakt der den Elektromotor mit Strom versorgenden Bauteile, wie einer Vielzahl von Elektrokabeln, mit rotierenden Bauteilen, wie z.B. Steckachsen, unterbunden. Eine Integration einer Kabelverschraubung vor ein Leistungskabel, ein Sensorkabel und ein Resolver-Kabel in das Differentialgehäuse wird dabei erreicht. Der verfügbare Bauraum wird optimal genutzt und die Kabel gleichzeitig möglichst weit entfernt von den Steckachsen angeordnet.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
So ist es von Vorteil, wenn die Zuführöffnung als Schacht ausgebildet ist. Der Schacht kann dann eine Führungsfunktion für das oder die mit Strom versorgende Bauteile zur Verfügung stellen. Ein solches mit Strom versorgende Bauteil ist üblicherweise ein Elektrokabel oder ein Steckelement mit einem Elektrokabel.
Es ist auch von Vorteil, wenn der Schacht auf der Außenseite des Differentialgehäuses mit einem vorzugsweise separaten Deckel verschlossen ist. Der Deckel kann auch in das Differentialgehäuse integriert werden, allerdings ist das separate Vorsehen des Deckels für die Montage vorteilhafter, genauso wie für die Fertigung des Getriebegehäuses. Ein solcher Deckel kann dann einfach auf den Schacht, diesen verschließend geschraubt werden. Die Zugänglichkeit des Deckels bleibt dann gewährleistet, sodass Wartungs- und Reparaturarbeiten einfach durchführbar sind.
Wenn in dem Deckel zumindest ein Steckplatz für einen stromleitenden Stecker vorhanden ist, so lässt sich eine Verbindung des Elektromotors mit den entsprechenden außerhalb des Getriebe- und Differentialgehäuses angebrachten Sensoren und Aggregaten einfach bewerkstelligen.
Um einen optimalen Betrieb des Elektromotors zu gewährleisten, ist es von Vorteil, wenn zumindest fünf Steckplätze vorhanden sind, die mit zumindest einem Leistungskabel, zumindest einem Sensorkabel, wie einem Temperatursensorkabel und/oder zumindest einem Resolver-Kabel verbunden sind.
Das Antriebsmodul lässt sich dann besonders leicht ausgestalten, wenn das Differentialgehäuse und/oder das Getriebegehäuse aus einem Aluminium enthaltenden Werkstoff, wie etwa Aluminiumdruckguss gefertigt ist.
Es ist auch besonders vorteilhaft, wenn der Deckel eine Kabeldurchführung mit einer Kabelverschraubung umfasst.
Die Erfindung betrifft auch einen Antriebsstrang mit einem Antriebsmodul zumindest nach der vorgeschriebenen Art gemäß der Erfindung, wobei in dem Differentialgehäuse ein Differential vorhanden ist, etwa aus Kegelrädern aufgebaut, in dem Getriebegehäuse ein Getriebe vorhanden ist und auch der Elektromotor in dem Getriebegehäuse beherbergt ist sowie eine Kupplung auf der dem Differential abgewandten Seite des Getriebegehäuses vorhanden ist und dieses mit dem Getriebe in Wirkkontakt steht. Auf diese Weise lässt sich ein das Antriebsmodul enthaltender, vorgefertigter Antriebsstrang im Sinne eines Baukastenprinzips weiter verwenden, was die Lagerhaltung reduziert und die Montagezeit reduziert.
Auch ist es von Vorteil, wenn die Kupplung dabei als Hang-on-Kupplung ausgestaltet ist.
Wenn der Elektromotor mit einem Umrichter über zumindest ein Elektrokabel verbunden ist, so lässt sich die Stromversorgung des Elektromotors einfach und effizient gewährleisten.
Die Erfindung wird auch mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert.
Ein erstes Ausführungsbeispiel ist in den Figuren dargestellt.
Es zeigen:
1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsmoduls in einer schematischen, perspektivischen Ansicht,
2 eine Ansicht von vorne nur auf das Differentialgehäuse des in 1 dargestellten Antriebsmoduls und
3 eine Ansicht auf das Differentialgehäuse der 2 von hinten.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente werden mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine erfindungsgemäße erste Variante eines Antriebsmoduls 1 dargestellt. Das Antriebsmodul 1 wird in einem Kraftfahrzeug, wie einem Pkw mit einem Hybridanrieb verwendet. Der Hybridantrieb umfasst eine Verbrennungskraftmaschine und einen Elektromotor.
Das Antriebsmodul 1 umfasst ein Getriebegehäuse 2, welches zwischen einem Kupplungsgehäuse 3 und einem Differentialgehäuse 4 angeordnet ist. Das Getriebegehäuse 2 ist mit dem Kupplungsgehäuse 3 und dem Differentialgehäuse 4 verschraubt. Die Schraubverbindungen sind mit dem Bezugszeichen 5 gekennzeichnet.
Das Differentialgehäuse 4 ermöglicht einen Winkeltrieb innerhalb des Antriebsmoduls 1.
Wie besonders gut in 3 zu erkennen ist, weist das Differentialgehäuse 4 eine Zuführöffnung 6 auf, die als Schacht 7 ausgestaltet ist. Die Zuführöffnung 6, ausgebildet als Schacht 7, ist auf der Außenseite 8 des Differentialgehäuses mit einem Deckel 9 verschlossen.
Der Deckel 9 ist mit nicht dargestellten Schrauben am Differentialgehäuse 4 gesichert.
Die Zuführöffnung 6 geht fluchtend in eine nicht dargestellte Durchgangsöffnung des Getriebegehäuses über. Im Inneren des Getriebegehäuses ist zentrisch eine Getriebewelle bzw. ein Getriebe angeordnet und zumindest teilweise radial davon außerhalb beabstandet ein Elektromotor vorhanden.
Der Elektromotor wird über die Durchführungsöffnung des Getriebegehäuses 2 und die Zuführöffnung 6 mit einem stromversorgenden Bauteil verbunden. Das stromversorgende Bauteil ist ein Elektrokabel, was jedoch in Gänze nicht dargestellt ist. Das Elektrokabel endet an zumindest einem Steckplatz 10, wobei der Steckplatz eine Kabelverschraubung umfasst.
In dem Deckel 9 ist eine Kabelverschraubung angebracht, in der die jeweils notwendigen Kabel geführt sind. Dabei verwendete Verschraubungsabschnitte dienen zur Fixierung und Zugentlastung des Kabels oder der jeweiligen Kabel.
Natürlich können auch Stecker und/oder Steckersysteme hier vorgesehen werden. Gerade im Serienbereich ist dies von Vorteil, da das Achshybrid-Modul dann leichter im Fahrzeug montiert werden kann.
Dabei ist dann ein erstes Steckerteil in den Deckel 9 eingebracht und dort befestigt, welches mit einem entsprechenden Kabel elektrisch leitend mit dem Elektromotor verbunden ist. Ein zweiter Stecker ist in dieser Variante in dem entsprechenden Steckplatz 10 des entsprechenden ersten Steckers einsteckbar, sodass eine Verbindung mit einem externen Aggregat oder einem Sensor herstellbar ist.
Je ein Steckplatz 10, im visualisierten Ausführungsbeispiel lediglich als Kabelverschraubung ausgebildet, steht je einem Leistungskabel zur Verfügung. Im dargestellten Ausführungsbeispiel stehen drei Steckplätze 10 je einem Leistungskabel zur Verfügung, ein weiterer Steckplatz 10 einem Sensorkabel und ein weiterer Steckplatz 10 einem Resolver-Kabel. Das Sensorkabel ist mit einem Temperatursensor verbunden, wohingegen das Resolver-Kabel mit einem Resolver oder einem anderen elektrischen Messinstrument verbunden ist.
Die Kabelzuführung wird also im Bereich des Differentialgehäuses 4, also an den Seiten des eingesetzten Differentials, bewerkstelligt.
Auf diese Weise werden Abnutzungserscheinungen vermieden und der Bauraum optimal genutzt. Insbesondere der Raum, der von den Kegelrädern des Differentials nicht benötigt wird, wird nun anderweitig sinnvoll verwendet.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsmodul
2: Getriebegehäuse
3: Kupplungsgehäuse
4: Differentialgehäuse
5: Schraubverbindung
6: Zuführöffnung
7: Schacht
8: Außenseite
9: Deckel
10: Steckplatz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7884511 [0009]

Claims

Antriebsmodul (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Getriebegehäuse (2) für ein Getriebe, in dem auch ein Elektromotor beherbergbar ist, und mit einem Differentialgehäuse (4) für ein Differential, wobei das Getriebegehäuse (2) mit dem Differentialgehäuse (4) verbunden ist und im Getriebegehäuse (2) eine Durchgangsöffnung für ein den Elektromotor mit Strom versorgendes Bauteil, wie ein Elektrokabel, vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuführöffnung (6) in dem Differentialgehäuse (4) vorhanden ist, die das den Elektromotor mit Strom versorgende Bauteil zumindest abschnittsweise beherbergt.
Antriebsmodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführöffnung (6) als Schacht (7) ausgebildet ist.
Antriebsmodul (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schacht (7) auf der Außenseite (8) des Differentialgehäuses (4) mit einem vorzugsweise separaten Deckel (9) verschlossen ist.
Antriebsmodul (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Deckel (9) zumindest ein Steckplatz (10) für einen stromleitenden Stecker vorhanden ist.
Antriebsmodul (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest fünf Steckplätze (10) vorhanden sind, die mit zumindest einem Leistungskabel, zumindest einem Sensorkabel, wie einem Temperatursensorkabel und/oder zumindest einem Resolver-Kabel verbunden sind.
Antriebsmodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgehäuse (4) und/oder das Getriebegehäuse (2) aus einem Aluminium enthaltenden Werkstoff besteht.
Antriebsmodul (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (9) eine Kabeldurchführung mit einer Kabelverschraubung umfasst.
Antriebsstrang mit einem Antriebsmodul (1) zumindest nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Differentialgehäuse (4) ein Differential vorhanden ist, in dem Getriebegehäuse (2) ein Getriebe und der Elektromotor beherbergt sind, sowie eine Kupplung auf der dem Differential abgewandten Seite des Getriebegehäuses (2) vorhanden ist und mit dem Getriebe in Wirkkontakt steht.
Antriebsstrang nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung als Hang-on-Kupplung ausgestaltet ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor mit einem Umrichter über zumindest ein Elektrokabel verbunden ist.