DE102022123966A1 - TRANSMISSION UNIT FOR A VEHICLE, VEHICLE AND METHOD FOR HEATING TRANSMISSION OIL - Google Patents

TRANSMISSION UNIT FOR A VEHICLE, VEHICLE AND METHOD FOR HEATING TRANSMISSION OIL Download PDF

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Abudaqqa Naser
René-Christopher Wollmann
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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 Ge-triebebereich (4) und einen Motorbereich (5) aufweist, wobei der Getriebebe-reich (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.Transmission unit (1) for a vehicle (2), the vehicle belonging to the group of commercial vehicles, special vehicles and mobile work machines, with a transmission housing (3), the transmission housing (3) having a transmission area (4) and an engine area ( 5), wherein the transmission area (4) accommodates an oil-cooled transmission (6, 8) and the one motor area (5) accommodates an electric motor (7), the transmission area (4) and the engine area (5) having a partition ( 9), via which the transmission area (4) and the electric motor (7) partition are thermally connected.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinheit, ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Erwärmen von Getriebeöl.The invention relates to a transmission unit, a vehicle and a method for heating transmission oil.

Genauer betrifft die Erfindung eine Getriebeeinheit mit einem Getriebegehäuse, einem Zahnradgetriebe und zumindest einen Elektromotor.More specifically, the invention relates to a transmission unit with a transmission housing, a gear transmission and at least one electric motor.

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.Generally, 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.

Der hier vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Stand der Technik eine Verbesserung oder eine Alternative zur Seite zu stellen.The present invention is based on the object of providing an improvement or an alternative to the prior art.

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.According to a first aspect, 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 to transfer heat via a partition wall.

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.
The following is explained conceptually:
  • It should be expressly pointed out that in the context of the present patent application, indefinite articles and indefinite numbers such as "one...", "two..." etc. should generally be understood as at least information, i.e. as "at least one ...", "at least two..." etc., unless the context or the specific text of a particular passage shows that there is only "exactly one...", "exactly two..." etc. should be meant. Furthermore, all numerical information as well as information on process parameters and/or device parameters are to be understood in the technical sense, that is to say as provided with the usual tolerances. Even from the explicit specification of the restriction “at least” or “at least” or similar, it should not be concluded that the simple use of “a”, i.e. without specifying “at least” or similar, means “exactly one”. " is meant.

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.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.

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.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. For the synchronization of the electric motors, it is advantageous if both rotors have the same or essentially the same angular position of the rotor. For this purpose, it is conceivable that 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.

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.In the sense of the invention, 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. For this purpose, the gearbox housing is sealed in this area. However, the transmission area and the engine area can transfer or exchange heat to one another via the partition. Accordingly, the oil from the oil cooling system can remove the heat generated by the electric motor and thus contribute to cooling the electric motor. Conversely, 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.

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.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.

In der kälteren Jahreszeit oder in kälteren Gebieten wird durch das Aufwärmen des Öls des Getriebes der Wirkungsgrad erhöht.In colder seasons or in colder areas, warming up the transmission oil increases efficiency.

Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass der zumindest eine Elektromotor einen Kühlmantel für eine Wasserkühlung aufweist.Within the scope of the invention, it is conceivable that the at least one electric motor has a cooling jacket for water cooling.

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.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.

Auch kann die Wasserkühlung die Wärme von der Ölkühlung über die Trennwand aufnehmen, um so die Temperatur des Öls zu reduzieren.The water cooling can also absorb the heat from the oil cooling via the partition in order to reduce the temperature of the oil.

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.Furthermore, it is conceivable that the transmission area has an oil collection area, the oil collection area being designed to guide the flow of oil along the partition wall on the way to the gear transmission.

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.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.

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.From a certain level of oil in the oil collection area, the oil flows out of it and is guided along the partition wall due to the structural design of the oil collection area.

Dabei ist dieser Ölsammelbereich so im Getriebegehäuse platziert, dass das Öl entlang der gesamten Länge der Trennwand läuft, um zum Getriebe zu kommen.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.

Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass die Trennwand mindestens eine Kühlrippe, vorzugsweise mindestens zwei Kühlrippen, weiter vorzugsweise mindestens drei Kühlrippen, aufweist.Within the scope of the invention, it is conceivable that the partition has at least one cooling fin, preferably at least two cooling fins, more preferably at least three cooling fins.

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.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.

So ist es beispielsweise denkbar, dass die Trennwand zumindest ein Störelement zum Stören der Ölströmung vorsieht.For example, it is conceivable that the partition wall provides at least one disruptive element for disrupting the oil flow.

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 Trennwand bildet. Eine derartige turbulente Grenzschicht hat den Vorteil, dass sie bessere Wärmeübertragungseigenschaften hat.These have a positive effect on the flow of oil along the partition wall. 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. Such a turbulent boundary layer has the advantage that it has better heat transfer properties.

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.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.

Weiterhin ist es denkbar, dass die Trennwand und/oder die mindestens eine Kühlrippe und/oder das zumindest eine Störelement aus Bimetall ist.Furthermore, it is conceivable that the partition and/or the at least one cooling fin and/or the at least one interference element is made of bimetal.

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.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.

Als besonders vorteilhaft haben sich Zink oder Messung und Stahl als Bimetall gezeigt.Zinc or measurement and steel have proven to be particularly advantageous as bimetals.

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.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.

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.Furthermore, it is conceivable that 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.

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.Within the scope of the invention, it is conceivable that an oil supply valve, in particular an electrically controllable oil supply valve, is provided in the transmission area of the transmission housing and/or a cooling water supply valve, in particular an electrically controllable cooling water supply valve, is provided on the cooling jacket of the electric motor in the engine area of the transmission housing.

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.This allows the exchange and supply of oil or water. The valves make it easy and simple to set the quantities. If the valves are electrically controllable, they can easily be integrated into a vehicle control or monitoring unit and thus controlled and/or regulated.

Es ist weiterhin denkbar, dass eine Schnittstelle zum Austausch von Daten, insbesondere Temperaturdaten, mit einer Fahrzeugkontrolleinheit vorgesehen ist.It is also conceivable that an interface for exchanging data, in particular temperature data, with a vehicle control unit is provided.

Die Schnittstelle kann dabei Daten der Elektromotoren und/oder des Getriebes an weitergeben und Daten zur Regelung/Steuerung dieser empfangen.The interface can pass on data from the electric motors and/or the transmission and receive data for regulating/controlling them.

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.A further aspect of the invention is a vehicle with a vehicle control unit and a transmission unit described above, the vehicle control unit and the transmission unit being connected to one another in a data-communicating manner via an interface.

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.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.

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.This allows simple control or regulation of the transmission unit depending on further data that converges on the vehicle control system. This can be, for example, temperature data for other elements or a performance requirement and so on.

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.It is conceivable that 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.

Dies erlaubt eine Anpassung der Wasserkühlung und/oder Ölkühlung abhängig vom Betriebszustand des Elektromotors bzw. der Elektromotoren.This allows the water cooling and/or oil cooling to be adjusted depending on the operating state of the electric motor or motors.

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.If the water cooling is operated for a short time in the range of 25°C to 50°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. By quickly achieving better flowability of the oil for the gearbox, the efficiency of the entire gearbox unit increases.

Des Weiteren ist es denkbar, dass die Fahrzeugkontrolleinheit ausgelegt ist, das Ölzuführventil und/oder das Kühlwasserzuführventil zu regeln und/oder zu steuern.Furthermore, it is conceivable that the vehicle control unit is designed to regulate and/or control the oil supply valve and/or the cooling water supply valve.

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.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.

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.
In a third aspect, the object is achieved by a method for heating transmission oil in a vehicle described above with a transmission unit, comprising the following steps:
  • - Operation of an electric motor in a motor area 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 gear oil via an oil supply valve into the gear area of the gear unit,
  • - Flowing the transmission oil along the partition, the partition being the thermal connection between the engine area and the transmission area.

Denkbar ist dabei, dass sich das Getriebeöl vor dem Fließen entlang der Trennwand in einem Ölsammelbereich sammelt.It is conceivable that the gear oil collects in an oil collection area before flowing along the partition wall.

Die Erfindung sei nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dort zeigen

  • 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäße Getriebeeinheit,
  • 2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs,
  • 3 schematische Darstellung eines Verfahrens zum Erwärmen von Getriebeöl.
The invention will be explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the drawings. Show there
  • 1 a perspective view of a transmission unit according to the invention,
  • 2 a schematic representation of a vehicle,
  • 3 Schematic representation of a process for heating transmission oil.

In 1 ist eine Getriebeeinheit 1 für ein Fahrzeug 2 mit einem Getriebegehäuse 3, wobei das Getriebegehäuse 3 einen Getriebebereich 4 und zumindest einen Motorbereich 5 aufweist, gezeigt. Im Allgemeinen nimmt der Getriebebereich 4 ein ölgekühltes Getriebe 6 und der zumindest eine Motorbereich 5 zumindest einen Elektromotor 7 auf. Im Ausführungsbeispiel gemäß 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.In 1 is a transmission unit 1 for a vehicle 2 with a transmission housing 3, wherein the transmission housing 3 has a transmission area 4 and at least one engine area 5. In general, the transmission area 4 accommodates an oil-cooled transmission 6 and the at least one motor area 5 accommodates at least one electric motor 7. In the exemplary embodiment according to 1 The transmission unit 1 provides two electric motors 7, each of which is assigned to a motor area 5. Furthermore, the transmission 6 installed here is a gear transmission 8. The transmission area 4 and the two engine areas 5 are above one partition wall 9 is connected in a heat-transferring manner.

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.In order to ensure the temperature control of the electric motor 7 or the existing electric motors 7, the electric motors 7 each have a cooling jacket 10 for water cooling.

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.Furthermore, 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.

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.For increased or optimized heat transfer, 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.

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.To additionally influence the flow path, 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.

Um die Funktion der Elektromotoren 7 sicher zu stellen, weisen der Getriebebereich 4 und der Motorbereich 5 ein Temperatursensor 14 auf.In order to ensure the function of the electric motors 7, the transmission area 4 and the motor area 5 have a temperature sensor 14.

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.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.

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.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.

In 2 ist ein Fahrzeug 1 mit einer Fahrzeugkontrolleinheit 18 und einer Getriebeeinheit 1 aus 1 gezeigt. Dabei sind die Fahrzeugkontrolleinheit 18 und die Getriebeeinheit 1 über die Schnittstelle 17 datenkommunizierend miteinander verbunden.In 2 is a vehicle 1 with a vehicle control unit 18 and a transmission unit 1 1 shown. The vehicle control unit 18 and the transmission unit 1 are connected to one another via the interface 17 for data communication.

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.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.

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.The embodiments shown here represent only examples of the present invention and should therefore not be construed as limiting. Alternative embodiments contemplated by those skilled in the art are equally included within the scope of the present invention.

In 3 ist ein Verfahren 100 zum Erwärmen von Getriebeöl in einem Fahrzeug 2,
wie in 2 dargestellt, mit einer Getriebeeinheit 1 gemäß 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,
In 3 is a method 100 for heating transmission oil in a vehicle 2,
as in 2 shown, with a gear unit 1 according to 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,

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.
Collecting 140 the transmission oil in the oil collection area 11,
  • - Flow 130 of the transmission oil along the partition 9, the partition 9 being the thermal connection between the engine area 5 and the transmission area 4.

Liste der verwendeten BezugszeichenList of reference symbols used

1.1.
GetriebeeinheitGear unit
2.2.
Fahrzeugvehicle
3.3.
GetriebegehäuseGearbox housing
4.4.
GetriebebereichTransmission area
5.5.
MotorbereichEngine area
6.6.
Getriebetransmission
7.7.
ElektromotorElectric motor
8.8th.
ZahnradgetriebeGear transmission
9.9.
Trennwandpartition wall
10.10.
Kühlmantelcooling jacket
11.11.
ÖlsammelbereichOil collection area
12.12.
Kühlrippencooling fins
13.13.
StörelementeInterfering elements
14.14.
TemperatursensorTemperature sensor
15.15.
ÖlzuführventilOil supply valve
16.16.
KühlwasserzuführventilCooling water supply valve
17.17.
Schnittstelleinterface
18.18.
FahrzeugkontrolleinheitVehicle control unit

Claims (14)

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.Transmission unit (1) for a vehicle (2), the vehicle belonging to the group of commercial vehicles, special vehicles and mobile work machines, with a transmission housing (3), the transmission housing (3) having a transmission area (4) and an engine area (5) has, wherein the transmission area (4) accommodates an oil-cooled transmission (6,8) and one motor area (5) accommodates an electric motor (7), the transmission area (4) and the engine area (5) having a partition (9). which separates the transmission area (4) and the electric motor (7) partition wall are thermally connected. Getriebeeinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (7) einen Kühlmantel (10) für eine Wasserkühlung aufweist.Gear unit (1). Claim 1 , characterized in that the electric motor (7) has a cooling jacket (10) for water cooling. 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.Transmission unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission area (4) has an oil collection area (11), the oil collection area (11) being designed to flow along the flow of the oil on the way to the transmission (6, 8). the partition (9). 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.Gear unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the partition (9) has at least one cooling fin (12), preferably at least two cooling fins (12), more preferably at least three cooling fins (12). Getriebeeinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (9) ein Störelement (13) zum Stören der Ölströmung vorsieht.Gear unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the partition (9) provides a disrupting element (13) for disrupting the oil flow. Getriebeeinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (9) und/oder die Kühlrippe (12) und/oder das Störelement (13) aus Bimetall ist.Gear unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the partition (9) and/or the cooling fin (12) and/or the interference element (13) is made of bimetal. Getriebeeinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebebereich (4) und/oder der Motorbereich (5) ein Temperatursensor (14) aufweisen.Transmission unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission region (4) and/or the motor region (5) have a temperature sensor (14). 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.Transmission unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that an oil supply valve (15), in particular an electrically controllable oil supply valve (15), in the transmission area (4) of the transmission housing (3) and / or a cooling water supply valve (16), in particular a electrically controllable cooling water supply valve (16), is provided on the cooling jacket (10) of the electric motor (7) in the motor area (5) of the transmission housing (3). 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.Transmission unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that an interface (17) for exchanging data, in particular temperature data, with a vehicle control unit (18) is provided. 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.Vehicle (2), the vehicle belonging to the group of commercial vehicles, special vehicles and mobile work machines, with a vehicle control unit (18) and a transmission unit according to one of the Claims 1 until 9 , wherein the vehicle control unit (18) and the transmission unit (1) are connected to each other for data communication via an interface (17). 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.vehicle (2). Claim 10 , characterized in that the vehicle control unit (18) is designed to control the electric motor (7) and / or the water cooling of the electric motor (7) and / or the cooling water supply valve (16) so that the water of the water cooling has a temperature of 25 ° C to 50 ° C, preferably 30 ° C to 40 ° C. 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.vehicle (2). Claim 10 or 11 , characterized in that the vehicle control unit (18) is designed to regulate and/or control the oil supply valve (15) and/or the cooling water supply valve (16). 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.Method (100) for heating transmission oil in a vehicle (2), the vehicle belonging to the group of commercial vehicles, special vehicles and mobile work machines, according to one of Claims 10 until 12 with a gear unit (1) according to Claims 1 until 9 , comprising the following steps: - operating (110) an electric motor (7) in a motor area (5) in a start-up mode, the start-up mode being operation above an optimal range up to a water cooling temperature of 25 ° C to 50 ° C, preferably 30 ° C to 40 ° C, - supply (120) of gear oil via an oil supply valve (15) into the gear area (4) of the gear unit (1), - flow (130) of the gear oil along the partition (9), wherein the partition (9) is the thermal connection between the engine area (5) and the transmission area (4). Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Getriebeöl vor dem Fließen (130) in einem Ölsammelbereich sammelt (140).Procedure according to Claim 13 , characterized in that the transmission oil collects in an oil collection area (140) before flowing (130).
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