-
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein rein elektrisch angetriebenes oder ein über einen Hybridantrieb angetriebenes Kraftfahrzeug, wie einen Pkw, Lkw, Bus oder ein sonstiges Nutzfahrzeug, mit einem Gehäuse, einem in einem ersten Gehäusebereich des Gehäuses aufgenommenen Elektromotor, einem in einem zweiten Gehäusebereich des Gehäuses aufgenommenen, schaltbaren oder eine feste Übersetzung aufweisenden Getriebe, wobei das Getriebe eingangsseitig mit dem Elektromotor wirkverbunden ist, einer zur Ansteuerung des Elektromotors ausgebildeten, an dem Gehäuse befestigten Leistungselektronikeinheit, sowie einem Wärmetauscher zur Kühlung eines innerhalb des Gehäuses im Betrieb zirkulierenden Ölstromes.
-
Eine aus dem Stand der Technik bekannte Ausführung ist beispielhaft mit 5 dargestellt. Hierin ist eine Antriebsvorrichtung 1' veranschaulicht. Ein Wärmetauscher 8' ist seitlich eines Gehäuses 2' der Antriebsvorrichtung 1' sowie versetzt zu einer einen Elektromotor 4' ansteuernden Leistungselektronikeinheit 7' angeordnet.
-
Als Nachteil dieser aus dem Stand der Technik bekannten Ausführung hat es sich herausgestellt, dass aufgrund der seitlichen Anordnung des Wärmetauschers relativ viel Bauraum in Anspruch genommen wird. Des Weiteren hat es sich bei Crash-Simulationen gezeigt, dass diese Anordnung Nachteile im Crash-Verhalten mit sich bringt.
-
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere eine Antriebsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die ein hinsichtlich der Crash-Sicherheit sowie des Bauraums optimierten Aufbau aufweist.
-
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Wärmetauscher in einem unmittelbar zwischen dem Gehäuse und der Leistungselektronikeinheit ausgebildeten Aufnahmeraum untergebracht ist.
-
Dadurch ist es möglich, den Wärmetauscher platzsparend zwischen dem Gehäuse und der Leistungselektronikeinheit anzuordnen und sicher vor einem Crash-Fall zu schützen.
-
Weitere vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
-
Ist der Wärmetauscher in einer Einbaulage (wie die Leistungselektronikeinheit) auf / zu einer Oberseite des Gehäuses angebracht, ist die Montage weiter vereinfacht.
-
Ist der Wärmetauscher als ein Flüssigkeit-Flüssigkeit-Wärmetauscher umgesetzt, ist der Wärmetauscher kompakt ausbildbar, während dennoch eine effiziente Kühlung des in dem Gehäuse zirkulierenden Ölstroms im Betrieb der Antriebsvorrichtung gegeben ist.
-
Weist das Gehäuse einen dritten Gehäusebereich auf, in welchem dritten Gehäusebereich ein Differenzial untergebracht ist, ist die Antriebsvorrichtung als eine kompakte Achsantriebseinheit realisiert.
-
Demnach ist es prinzipiell von Vorteil, wenn die Antriebsvorrichtung als ein Hybridgetriebe, d. h. zum Anschluss an eine Verbrennungskraftmaschine, oder als eine rein elektrische Achsantriebseinheit umgesetzt ist.
-
Ist das Gehäuse mehrteilig umgesetzt, wird eine Montage weiter vereinfacht.
-
Hinsichtlich der Anbringung des Wärmetauschers hat es sich als noch robustere Lösung herausgestellt, wenn dieser mittels einer Schraubverbindung an dem Gehäuse befestigt ist.
-
In anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß ein Hybridgetriebe oder eine E-Achse mit einem Wärmetauscher unter einer Leistungselektronik (Leistungselektronikeinheit) vorgesehen. Der Wärmetauscher ist folglich zwischen der Leistungselektronik und einem Gehäuse der hybriden oder elektrischen Antriebseinheit angeordnet. Entsprechende Schnittstellen werden genutzt, um ein Kühlmedium, wie Wasser oder Öl zuzuführen und abzuführen.
-
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
-
Es zeigen:
- 1 eine Seitenansicht einer teilweise im Schnitt dargestellten erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei eine Leistungselektronikeinheit und ein zwischen einem Gehäuse und der Leistungselektronik angeordneter Wärmetauscher gut zu erkennen sind,
- 2 eine perspektivische Darstellung der Antriebsvorrichtung nach 1 in einem ungeschnittenen Zustand,
- 3 eine perspektivische Darstellung der Antriebsvorrichtung nach den 1 und 2 bei abgenommener Leistungselektronikeinheit,
- 4 eine Draufsicht auf die teilweise dargestellte Antriebsvorrichtung nach 3, wobei der Wärmetauscher von oben gut zu erkennen ist, sowie
- 5 eine gemäß dem Stand der Technik ausgebildete Antriebsvorrichtung in perspektivischer Ansicht.
-
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
In Verbindung mit den 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung 1 nach einer bevorzugten Ausführung in ihrem prinzipiellen Aufbau gut zu erkennen. Die Antriebsvorrichtung 1 ist in dieser Ausführung als eine E-Achse / elektrische Achsantriebseinheit zum rein elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeuges umgesetzt. In weiteren Ausführungen ist die Antriebsvorrichtung 1 alternativ als ein Hybridgetriebe ausgebildet und somit in Drehmomentübertragungsrichtung zwischen einer Verbrennungskraftmaschine und Abtriebsrädern des Kraftfahrzeuges angeordnet. Die dargestellte Antriebsvorrichtung 1 gemäß der 1 bis 4 ist somit prinzipiell als eine Einheit umgesetzt, die einen Elektromotor 4 in Verbindung mit einem Getriebe 6, wie nachfolgend näher beschrieben, umfasst.
-
Die Antriebsvorrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 auf. Dieses Gehäuse 2 ist in den 3 und 4 gut zu erkennen. Das Gehäuse 2 weist mehrere Gehäusebereiche 3, 5 und 11 im Sinne von Raumbereichen auf, innerhalb derer unterschiedliche Bestandteile der Antriebsvorrichtung 1 angeordnet sind. In einem ersten Gehäusebereich 3 ist ein Elektromotor 4 untergebracht. Der Elektromotor 4 ist, da das Gehäuse 2 von außen dargestellt ist, der Übersichtlichkeit halber lediglich hinsichtlich seiner Position angedeutet. Der Elektromotor 4 weist auf typische Weise einen in dem Gehäuse 2 fest aufgenommenen Stator sowie einen relativ zu dem Stator drehbar gelagerten Rotor auf.
-
Der Rotor des Elektromotors 4 ist drehfest mit einer Eingangswelle eines ebenfalls in dem Gehäuse 2, nämlich in einem zweiten Gehäusebereich 5 des Gehäuses 2, untergebrachten Getriebes 6 rotatorisch gekoppelt. Das Getriebe 6 ist ebenfalls der Übersichtlichkeit halber lediglich hinsichtlich seiner Position angedeutet. Eine Ausgangswelle des Getriebes 6 ist weiter mit einem Differenzial 12 drehgekoppelt.
-
Das Differenzial 12 ist als Stirnraddifferenzial realisiert und in einem dritten Gehäusebereich 11 des Gehäuses 2 untergebracht. Zwei Ausgängen 14 des Differenzials 12, die im Betrieb mit Abtriebsachsen des Kraftfahrzeuges und somit mit den Abtriebsrädern drehverbunden sind, sind in 4 zu erkennen.
-
Wie ebenfalls aus 4 hervorgeht, ist der Elektromotor 4 mit seinem Rotor koaxial zu der Eingangswelle des Getriebes 6 angeordnet. Eine gemeinsame erste Drehachse 19 des Rotors des Elektromotors 4 und der Eingangswelle des Getriebes 6 ist dabei durch eine Linie eingezeichnet. Das Differenzial 12 ist mit seiner zentralen Drehachse (zweite Drehachse 20) parallel zu der ersten Drehachse 19 angeordnet.
-
Des Weiteren ist in den 2 bis 4 zu erkennen, dass das Gehäuse 2 mehrteilig umgesetzt ist. Ein erstes Gehäuseteil 15 des Gehäuses 2 umhaust zumindest teilweise den Elektromotor 4. Ein zweites Gehäuseteil 16 ist im Sinne eines Deckels an dem ersten Gehäuseteil 15 angebracht und schließt den Elektromotor 4 zur Umgebung hin ab. Ein weiteres drittes Gehäuseteil 17 ist auf einer dem zweiten Gehäuseteil 16 abgewandten Seite des ersten Gehäuseteils 15 angebracht und umhaust das Getriebe 6 sowie das Differenzial 12 zumindest teilweise und unter Zusammenwirkung mit dem ersten Gehäuseteil 15.
-
Was in 2 auch deutlich wird, ist, dass auf dem Gehäuse 2 eine Leistungselektronikeinheit 7 in Form eines Leistungsmoduls angebracht ist. Die Leistungselektronikeinheit 7 weist auf typische Weise verschiedene der Übersichtlichkeit halber nicht detailliert dargestellte Elektronikbauteile, wie Umrichter und Kondensatoren, auf und bildet gesamtheitlich eine Einheit zum Ansteuern und zum Betrieb des Elektromotors 4. Die Leistungselektronikeinheit 7 ist vorzugsweise mit dem Stator des Elektromotors 4 elektronisch verbunden. In weiteren Ausführungen sind gar mehrere Elektromotoren in dem Gehäuse 2 untergebracht, wobei die Leistungselektronikeinheit 7 zum Ansteuern aller dieser Elektromotoren ausgebildet und angeschlossen ist. Ein Elektronikgehäuse 18 der Leistungselektronikeinheit 7 ist auf einer Oberseite 10 des Gehäuses 2 angebracht. Jene Oberseite 10 des Gehäuses 2 ist eine in der beabsichtigten Einbaulage nach oben, d. h. entgegen der bestehenden Schwerkraft, gerichtete Seite.
-
Erfindungsgemäß ist ein Wärmetauscher 8 in einem Aufnahmeraum 9 unmittelbar zwischen dem Gehäuse 2 und der Leistungselektronikeinheit 7 / dem Elektronikgehäuse 18 untergebracht. Der Wärmetauscher 8, wie er ohne die Darstellung der Leistungselektronikeinheit 7 in den 3 und 4 zu erkennen ist, ist unmittelbar an dem Gehäuse 2, nämlich an dem ersten Gehäuseteil 15, befestigt. Hierzu dient eine Schraubverbindung 13 (1).
-
Der Wärmetauscher 8 ist als ein Flüssigkeit-Flüssigkeit-Wärmetauscher aufgebaut. Der Wärmetauscher 8 weist somit hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellte erste Anschlüsse (Aus- und Eingänge) auf, die mit einem internen Kühlmittelkreislauf der Antriebsvorrichtung 1 verbunden sind, sowie zweite Anschlüsse (Ein- und Ausgänge) auf, die an einen externen Kühlmittelkreislauf der Antriebsvorrichtung 1 anschließbar sind. Somit wird der Wärmetauscher 8 im Betrieb auf typische Weise zum Kühlen eines in der Antriebsvorrichtung 1 zirkulierenden Ölstroms eingesetzt. Der interne Kühlmittelkreislauf der Antriebsvorrichtung 1 weist auf typische Weise eine hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellte Pumpe auf, die den zirkulierenden Ölstrom aufbaut und aufrecht erhält. Dadurch werden Bestandteile, wie der Elektromotor 4, Lager und Wellen des Getriebes 6 / der Antriebsvorrichtung 1 ölgekühlt.
-
In anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß eine Antriebsvorrichtung 1 in Form eines Hybridgetriebes oder einer E-Achse mit platzsparender Anordnung des Wärmetauschers 8 zwischen Getriebegehäuse 2 und Leistungselektronik 7 angeordnet. Das mit den 1 bis 4 dargestellte erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel lässt erkennen, dass ein Hybridgetriebe 1 ein oder mehrere Gehäuse (Gehäuseteile 15, 16, 17 aufweist, auf die eine Leistungselektronik 7 zur Ansteuerung einer oder mehrerer E-Maschinen 4 aufgesetzt und fest oder flexibel verbunden ist. Der Wärmetauscher 8 ist platzsparend zwischen der Leistungselektronik 7 und einem der Gehäuse 15, 16, 17 eingebaut. Über nicht näher beschriebene Schnittstellen / Anschlüsse erfolgt die Zu- bzw. Abfuhr von Öl und Wasser. Der somit nicht mehr vorhandene Überstand bzw. äußere Anbau reduziert Bauraum und verbessert das Crashverhalten.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Antriebsvorrichtung
- 2
- Gehäuse
- 3
- erster Gehäusebereich
- 4
- Elektromotor
- 5
- zweiter Gehäusebereich
- 6
- Getriebe
- 7
- Leistungselektronikeinheit
- 8
- Wärmetauscher
- 9
- Aufnahmeraum
- 10
- Oberseite
- 11
- dritter Gehäusebereich
- 12
- Differenzial
- 13
- Schraubverbindung
- 14
- Ausgang
- 15
- erstes Gehäuseteil
- 16
- zweites Gehäuseteil
- 17
- drittes Gehäuseteil
- 18
- Elektronikgehäuse
- 19
- erste Drehachse
- 20
- zweite Drehachse
