WO2015086355A1 - Aufladevorrichtung für einen verbrennungsmotor eines kraftfahrzeugs und verfahren zur herstellung der aufladevorrichtung - Google Patents

Aufladevorrichtung für einen verbrennungsmotor eines kraftfahrzeugs und verfahren zur herstellung der aufladevorrichtung Download PDF

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WO2015086355A1
WO2015086355A1 PCT/EP2014/076049 EP2014076049W WO2015086355A1 WO 2015086355 A1 WO2015086355 A1 WO 2015086355A1 EP 2014076049 W EP2014076049 W EP 2014076049W WO 2015086355 A1 WO2015086355 A1 WO 2015086355A1
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WO
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planetary gear
electric machine
housing
shaft
charging device
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PCT/EP2014/076049
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Jakob Epp
Andreas Schakies
Ingo Schulz
Wolfgang Vitzthum
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Continental Automotive Gmbh
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    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F16H3/727—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously with at least two dynamo electric machines for creating an electric power path inside the gearing, e.g. using generator and motor for a variable power torque path

Definitions

  • a planetary gear mechanism to which both electrical machines are integrally joined ⁇ is preferably on one side of an electrical machine, while the further electrical machine is attached ⁇ arranged on the other side of the electrical machine.
  • the Planetenge ⁇ gear is not provided between the two electric machines.
  • two or more electrical machines of the charging device are located on the same side of the planetary gear.
  • the at least two electric machines are provided on one side of the planetary gear, while a Ver ⁇ dichterrad or a connection for a compressor of the Aufla ⁇ devorides on the other side of the planetary gear is seen before ⁇ .
  • the planetary gear preferably separates the electric machines on the one hand from the compressor wheel on the other hand. This arrangement also has advantages in cooling, since the compressor wheel is thermally acted upon by the internal combustion engine and so the Planetengetrie ⁇ be between the electrical machines (which temperaturemp- are sensitive) separates from the compressor wheel.
  • This constellation can also be expressed by the fact that on one side of the planetary gear the first and the second electric machine and preferably all electric machines of the charging device are provided, while on the other side of the planetary gear
  • Compressor is provided.
  • the relative here Darge ⁇ designed arrangement information or constellations to an axis of the charging device.
  • the arrangements or constellations relate to a representation of a sectional plane in which the axis of the charging device is located, or which is parallel to such an axis.
  • the charging device for an internal combustion engine of a motor vehicle, comprising a planetary gear ⁇ .
  • the charging device includes a first electric machine and a second electrical Maschi ⁇ ne and a compressor wheel.
  • the Aufladevor ⁇ device comprises a combustion engine terminal, for example egg ⁇ NEN flange which is adapted to be connected to a shaft of the internal combustion engine or to another drive shaft which is driven by the internal combustion engine.
  • the engine port is adapted for attachment to a drive shaft of the internal combustion engine.
  • the first electrical machine, which second electrical Maschi ⁇ ne and the compressor are connected via the planetary gear MITEI ⁇ Nander.
  • Such a connection may include a direct connection to the planetary gear or may include a connection comprising a clutch, another transmission, a freewheel, a lock or the like.
  • One of the electrical machines both electrical machines (preferably switchable) and in particular the first electrical ⁇ specific machine can be connected to the output shaft of the Verbrennungsmo ⁇ gate, so that the relevant electrical Ma ⁇ machine and the output shaft of the engine to sit on the same shaft, which leads to the planetary gear.
  • the ⁇ se electric machine (M) and in particular the first elekt ⁇ generic machine may be connected to the output shaft of Verbrennungsmo ⁇ tors to serve on the one hand as a generator, the power combustion engine into electrical power, and can be used on the other hand as a starter, converts the electrical power to these in the form of mechanical power to the internal combustion engine, for example, to its start.
  • the compressor wheel is disposed on a first side of one of the electric machines.
  • the other of the electrical machines is arranged on the opposite side (also relative to the longitudinal axis direction).
  • the compressor wheel may be provided on the first side of the second electrical machine while the first electric machine ⁇ Ma is on the opposite side of the second electrical machine.
  • the compressor wheel may be provided on a first side of the first electric machine, while the second electric machine is on the ge ⁇ opposite side of the first electric machine.
  • the compressor is located on one side of the planetary gear, and on the opposite side of the Pla ⁇ netengetriebes the first electric machine, the second electric machine and preferably both electrical Ma ⁇ machines are located.
  • the zoom drawn to the direction defining the longitudinal axis direction may, alternatively, the rotation axis of the first or the second electric machine of the compressor or the engine port be so ⁇ as an axis of rotation of the planetary gear (sun gear, ring gear or rotation axis of a planetary gear) and / or the axis of rotation of a shaft having a mechanical connection with the planet ⁇ gears provides.
  • the first and second electric machines may be provided in a common module.
  • the planetary gear is provided, preferably including a bearing, through which passes a shaft to which the compressor wheel is attached ⁇
  • the compressor can be seen in a ⁇ third ⁇ module , in particular at the Einsaug Consumer Verbrennungsmo ⁇ gate.
  • the electrical equipment on the one hand and the planetary gear on the other hand provided in different modules.
  • each module may be provided a housing, so that the electric machine on the one hand and the planetary
  • gearboxes are provided in different housings.
  • the housing or module, in which the first and the second electrical machine are provided may have an intermediate wall, which is located between the electrical machines. The intermediate wall can be used to support corresponding shafts to which the respective electrical machines are attached.
  • the first electric machine is connected to a first Wel ⁇ le.
  • the engine port is further provided.
  • the second electric machine is connected to a second shaft.
  • the first and second shafts are concentric with each other.
  • the first shaft is connected to the planetary gear and the second shaft is connected to the planetary gear, preferably along the sel ⁇ ben axis of rotation (in particular according to the longitudinal axis Rich ⁇ tion).
  • the first and second shafts may thus be considered as two out of three arms of the planetary gear, with the third arm leading to the compressor wheel.
  • the second shaft may be a hollow shaft through which the first shaft extends, which is preferably formed as a solid shaft.
  • the first and the second electric machine are arranged.
  • This arrangement definition is a further definition alternative to the above- mentioned arrangement definitions of the electrical machines relative to other components (such as the planetary gear or the compressor wheel or the engine port).
  • This division makes it possible to arrange the electrical machines close to each other.
  • different types of lubrication and cooling of the planetary gear on the one hand and the electrical machines on the other hand can be performed without the electric machines requiring individual cooling or lubrication. Rather, numerous components and functions can be physically combined, since the first and the second electrical machine can be supplied together. NEN.
  • the wiring of the first and second electrical machine is preferably simplified, in particular because the first and the second electric machine can be supplied over the sliding surfaces ⁇ cable channel.
  • the planetary gear can be easily separated in terms of lubrication or is arranged separately from the electrical machines.
  • An immediate juxtaposition comprises an adjacent An ⁇ order without separating body and likewise comprises an adjacent arrangement in which an intermediate wall, both electrical ⁇ specific equipment separated from one another.
  • the additional distance through the intermediate wall is not an essential Benachteili supply ⁇ a compact construction but rather allows an easy storage of the first and / or the second electrical machine.
  • a mechanically effective element may be provided, for example, a coupling element (or a transmission, a clutch, a locking element or a freewheel), for example, to enable different Radio ⁇ th the electrical machines.
  • Such an additional element (as well as the intermediate wall) are housed in the same module as the electric machines. The result is a module in which all electric machines of the charging device are housed, together with associated mechanical unit such as the intermediate wall or as the above-mentioned further mechanically effective components, but in particular without planetary gear.
  • the first electric machine is arranged closer to the engine connection than the second electric machine.
  • the second electric machine is ver ⁇ connected via a hollow shaft with the planetary gear ⁇ .
  • a shaft extends, which extends the first electric machine with the planetary gear. drives connects.
  • the hollow shaft, to which the second electric machine is connected, and the shaft to which the first electric machine is connected, form on a side facing the planetary gear mechanism a mechanical interface , to which one side of the planetary gear can be connected.
  • the first and the second electrical machine can first be together with their shafts mon ⁇ advantage.
  • the planetary gear ⁇ is attached to the so-mounted electric machines and their shafts.
  • a wall can thereby be provided, in particular a housing which preferably encloses both electrical machines or encloses only the first electrical machine.
  • This wall is used for Abtren ⁇ tion of the electrical machinery relative to the planetary gear.
  • a fluid-tight separation can be provided, for example.
  • the electric machines may thus form a module on one side, while the planetary gear and, where appropriate, further ⁇ components can form another module.
  • the two modules (electrical machines on the other hand, tarp ⁇ gear and possibly other components ⁇ other hand) can be connected by simple assembly steps ver ⁇ together.
  • one of the electrical machines in particular the first electric machine (or else the second electric machine) is connected to planetary gears of the planetary gear.
  • the other of the electrical machines, in particular the second electric machine (or the first electrical ⁇ cal machine) is connected to a ring gear of the planetary gear.
  • the second electrical ⁇ specific machine can be connected via a hollow shaft to the planetary gear, while connecting a shaft extending through the hollow shaft therethrough, the first electrical machine with the planetary gear.
  • the first electric machine may be connected to the planetary gear in a hollow shaft, while a shaft, the ver ⁇ binds the second electrical machine with the planetary gear, extending through the hollow shaft therethrough.
  • the second electric machine may be closer to the engine than the first connection elekt ⁇ generic machine, relative to the longitudinal axis direction.
  • the compressor can be connected to a sun gear of Planetengetrie ⁇ bes.
  • the compressor is connected directly to the planetary gear, in particular via a shaft, and / or via a further transmission, that is, in ⁇ direct manner.
  • the connection between the sun gear Plane ⁇ tengetriebes and compressor is located on one side of the planetary gear, while the electric machines on the opposite side of the planetary gear befin ⁇ the.
  • Between compressor wheel and planetary gear ei ⁇ ne wall can be provided that separates the compressor wheel of the plan ⁇ gear drives, particularly fluid-tight.
  • the compressor wheel can thus represent another module which is connected to the module which includes the planetary gear.
  • a thermal separation is provided between the compressor and the planet ⁇ gear, in order to reduce the heat input via the compressor in the planetary gear to redu ⁇ .
  • Such a thermal separation can also be provided between the planetary gear and the first and / or the second electric machine.
  • the planet gears are in mesh with the ring gear of the tarp ⁇ tengetriebes.
  • the ring gear surrounds the planetary gears.
  • the ring gear is rotatable and in particular connected to one of elekt ⁇ generic machines (preferably the second), for example via a hollow shaft.
  • the planetary gears run in ⁇ nerrenz the ring gear.
  • the sun gear is located between the planetary gears.
  • the planetary gears are also provided along a closed line (in particular along a
  • the planet gears, the sun gear and the ring gear may be formed as gears and possibly as (friction) wheels that roll on each other.
  • the first and the second electric machine are located in particular in a motor housing.
  • the motor housing preferably surrounds the electrical machines substantially completely so that the motor housing separates and thus protects the electrical machines from the surroundings of the motor housing.
  • At least one cable duct and / or at least one cooling duct can run through the motor housing.
  • the compressor wheel is located on a shaft section that is outside of the motor housing.
  • the shaft portion befin ⁇ det on one side of the planetary gear ⁇ drive while the motor housing is on the termelie ⁇ constricting side of the planetary gear.
  • ⁇ cut Wellenab This is a portion of a shaft (in particular, a full-wave), which connects the planetary gear to the compressor wheel.
  • the shaft portion has an axis of rotation, which corresponds to the Drehach ⁇ se of the electric machines or the connected thereto hollow shaft and shaft.
  • the axis of rotation of the sun gear corresponds to the axis of rotation of the shaft or the hollow shaft, to which the electrical Maschi ⁇ nen are connected.
  • the individual rotation axes of the planetary wheels are preferably arranged concentrically around the said axis of rotation that is concentric with the axis of rotation of Wel ⁇ le and the hollow shaft to which the electric machine are integrally ⁇ closed.
  • the individual axes of rotation of the planetary gears rotate themselves about a common axis of rotation, which corresponds to the rotational ⁇ axis of the shaft and the hollow shaft, which are connected to the electric machines.
  • the center axis of the ring gear also corresponds to the axis of rotation of the shaft and the Hohlwel ⁇ le, to which the electrical machines are connected.
  • the axis of rotation of the compressor wheel corresponds to the rotational ⁇ axis of the hollow shaft and the shaft to which the electrical Ma ⁇ machines are connected. It is preferable for the lathe axes of a plurality, or preferably all of the components of the charging device (possibly apart from optional vorhande ⁇ NEN gears, couplings, or the like).
  • the planetary gear is vorgese ⁇ hen outside the motor housing, in which the electrical machines are located.
  • a control electronics of the electrical machines can vorgese ⁇ hen on an outer side of a housing portion of the motor housing.
  • this housing section is cooled, in particular by at least one cooling channel, which leads through the ⁇ sen housing section.
  • On the inside of the GeHouseab ⁇ section are the first and the second electrical machine, in particular their stators, so that they can be cooled by the housing section.
  • the Gerissauseab ⁇ section may be in one piece or be multi-part, wherein a first subsection of the housing portion between a first portion of the drive electronics and a stator of the electric machines is provided, and another housing subsection between the stator of the other electric machine and another portion of the An horrelekt ⁇ ronik is provided.
  • both subsections are cooled and in particular have at least one cooling channel.
  • the cooling channel may be located in the wall that forms the housing, or it may be located on an outer or inner side of the housing section, in particular between an inner ⁇ side of the motor housing and at least one of the electrical machines or their brackets, as the Subject ⁇ fixed electrical machine with the motor housing.
  • the electric machines each have a stator which engages around a rotor.
  • the respective rotor is connected to the hollow shaft or the shaft, which is connected to the planetary gear.
  • the motor housing may be in one or more parts and may in particular have an intermediate wall which separates the first electric machine from the second electric machine in the longitudinal axis direction of the charging device.
  • the intermediate wall may also serve to support shaft bearings of the shaft or the hollow shaft, to which the electrical Ma ⁇ machines are connected, with respect to the motor housing.
  • the intermediate wall comprises an abutment for rolling ⁇ camp, which store the shaft and the hollow shaft, which are connected to the electrical machines.
  • the intermediate wall rotatably supports the rotors of the electric machines and / or supports the stators (stationary).
  • the motor housing may further comprise a first end face which faces the internal combustion engine port, and may comprise egg ⁇ ne second end face, which faces the planetary gear.
  • the first end face may support a shaft via a roller bearing, in particular the shaft to which the first electric machine is connected or the shaft which provides the internal combustion engine connection.
  • the first end face of the motor housing supports a shaft which extends from the engine port into the motor housing.
  • the second end may also support the shaft to which the second electric motor is connected to the ⁇ special provided for this purpose hollow shaft.
  • a bearing is provided which rotatably supports the second end face relative to the hollow shaft.
  • the end faces store the respective shafts to which the electric machines are connected with two rolling bearings (one per end face), while the Zwi ⁇ wall over two more bearings rotatably supports the two shafts.
  • the intermediate wall provides an abutment for the two rolling bearings which rotatably support the hollow shaft and the shaft which are attracted to the electric machines and in particular to their rotors. This allows a particularly compact design.
  • the second end face may further comprise a fastening connection or an abutment for the module, which comprises the planetary gear, or may support the planetary gear itself.
  • a further wall may be provided, in particular ⁇ special a wall of a gear housing. This wall is located on a front side of the transmission housing, which faces the compressor wheel.
  • the front side of the Getriebegenosu ⁇ ses, which faces the compressor, is provided with a bearing which rotatably supports a shaft which leads from the planetary gear (in particular from the sun gear) to Ver ⁇ dichterrad.
  • the bearing which supports the shaft leading from the planetary gear to the compressor shaft in particular a bearing with high thermal resistance and is in particular of a thermally conductive material to the ⁇ transmitted from the compressor to the shaft heat in the gearbox ⁇ lead.
  • the bearing of the shaft, which connects the gear to the Ver ⁇ dichterrad is in particular en plain bearings.
  • the La ⁇ ger which store the waves or hollow shafts to which the electrical machines are connected, are in particular rolling bearings, preferably ball bearings or roller bearings.
  • the bearings can be designed as outer plain bearings or as floating bushings (which are also referred to as seamless bushings) to be realized.
  • a method for producing a charging device in particular the charging device described here.
  • a step (a) the first and the second electrical machine with the respective shafts are ver ⁇ prevented. These waves correspond to the shaft connecting an electric machine with the planetary gear, and the hollow shaft connecting the other electrical machine with the tarpaulin ⁇ gear drives.
  • step (b) that is performed after step (a), the respective shafts (hollow shaft and extending therethrough wave) are those which are connected to first and second elekt ⁇ generic machine, with the planetary gear ver ⁇ prevented.
  • these waves are connected from one side of the planetary gear with this, wherein the other side of the planetary gear is connected to the compressor wheel, in particular with a housing in which the compressor is located.
  • step (b) are brought forth the respective shafts from the same side of the planetary gear to the tarpaulin ⁇ gear drives.
  • the electrical machines are connected to the planetary gear ⁇ by a simple assembly step.
  • the planetary gear can be connected together with the electric machines already mounted thereon with the compressor wheel.
  • the electrical machines are mounted in the motor housing. From the motor housing are on both sides (in the longitudinal axis direction) waves out, which are preferably first connected to the planetary gear or the Ge ⁇ housing of the planetary gear.
  • the planetary gear is already mounted in the transmission housing.
  • the compressor wheel can be mounted or the charging device can be mounted on the internal combustion engine.
  • the method provides, first to assemble the electric Ma ⁇ machines, including their (connected thereto) waves, after which the waves that are connected to the electric machines are connected to the planetary gear, in particular with the planetary gears and the ring gear.
  • the compressor Before or after connecting the electrical machines with the planetary gear, the compressor can be connected to the Planetenge ⁇ gear, in particular with the sun gear of the planetary gear.
  • the modular structure of the charging device enables a simple manufacturing process.
  • Mo ⁇ dul of the electrical machines (including the shafts) is first prepared, then this module of the electric machines is connected to the module that holds the planetary gear environmentally.
  • the compressor wheel can already be connected to the planetary gear.
  • the compressor can after mounting the module of the planetary gear with the Module of the electric machine can be attached to the module of the Planetenge ⁇ drive.
  • the compaction ⁇ terrad may be provided in a module, preferably including a mounting for a shaft, which leads to the compressor wheel.
  • the module of the compressor can be easily connected to the module of the transmission (before or after the assembly of the module of the electric machines with the module of the planetary gear).
  • the module of elekt ⁇ innovative machines can also be called as the first module; the module of the planetary gear can also be referred to as a second Mo ⁇ dul and the module of the compressor wheel may also be referred to as a third module.
  • Figure 1 shows a symbolic overview here be signed ⁇ charging.
  • the charging device 10 shown in Figure 1 is for an (optional) internal combustion engine 52 which is charged by means of a compressor wheel 40, see dotted arrow, which represents the functional relationship.
  • the charging device 10 comprises a planetary gear 20, a first electric machine 30 and a second electric machine 32. Furthermore, the compressor wheel 40 is part of the charging device.
  • the charging device further comprises a combustion engine port 40, to which an internal combustion engine 52 can be connected via an output shaft 54 of the internal combustion engine.
  • the first electric motor 30 includes a stator 30a and a rotor 30b enclosed by the stator 30a.
  • the second electric machine 32 includes a rotor 32a which engages around a Ro ⁇ gate 32b. While the first electric motor 30 is connected to a shaft Wl leading to the planetary gear 20, the second motor is connected to the planetary gear 20 via a hollow shaft W2. The wave Wl extends in this case through the shaft W2. The first electric motor 30 is connected via the shaft Wl with another arm of the Planetenge ⁇ drive 20, as the second electric machine 32.
  • the second electric motor 32 is connected via the Wel ⁇ le W2 with a ring gear 24 of the planetary gear, while the first electric motor via the shaft Wl with the Pla ⁇ netenvern 22 is connected, which engage in the ring gear 24.
  • a sun gear 26 of the planetary gear 20, which is also in engagement with the planetary gears 22, is connected to the compressor wheel 40 via a shaft W3.
  • the waves W1, W2 and W3 are all along the same axis corresponding to the longitudinal axis direction L of the charging device 10.
  • one side of the planetary gear 20 are the first and the second electric motor 30, 32, while on the opposite side of the planetary gear 20, the compressor 40 is located.
  • the compaction ⁇ terrad 40 is provided on a shaft portion 42 which is located on one side of the planetary gear 20, while ⁇ ing the electrical machines 30, 32 are located on the other side of the planetary gear.
  • the electric machines 30, 32 may be grouped as a first module I which is located on one side of a second module II, which comprises the planetary gear.
  • the compressor wheel may be part of the second module, but may also, as shown in Figure 1, be grouped as a third module III, in particular on the side of the second module II which is opposite that side of the second module II on which the first one Module I is located.
  • the first module I can also be referred to as a motor module, while the module II can be regarded as a transmission module.
  • the third module III can be used as compressor module be ⁇ seeks, wherein the second and third module are also integrated together to form a common module can. It can be seen from Figure 1, that the first module is fixed only on one side with the second module, currency ⁇ rend the opposite side of the second module to buildin ⁇ account the compressor wheel is used in particular of the third module. This results in a particularly simple structure.
  • Each module may include its own housing, wherein the first module I can in this case comprise a motor housing may include a gear housing, the second Mo ⁇ dul II, and III, the third module may include a compressor housing.
  • the planetary gear and the compressor can be provided in the same housing, in particular, an intermediate wall between the planetary gear 20 and the compressor 40 can be seen before ⁇ .
  • the first electric machine 30 and the second electric machine 32 are in a common motor housing 34 angeord ⁇ net, this may be provided in three parts with an end face 34 a, which faces the engine port 50.
  • the motor housing corresponds to the first module or the Ge ⁇ housing of the first module.
  • a second end face 34b of the motor ⁇ housing 34 is located on the opposite side of the motor housing 34, in particular on a side facing the tarpaulin ⁇ gear drives 20 (or the compressor 40) is supplied ⁇ Wandt.
  • a housing shell 34c surrounds the first and second electric motors 30, 32 in the circumferential direction of the motors and connects the first end face 34a with the second end face 34b.
  • the housing sleeve 34c forms, together with the end faces 34a and 34b provides a substantially closed housing 34.
  • An optional intermediate wall 34d divides the inner ⁇ space of the housing 34 in longitudinal direction L into two portions, wherein in each section one of the two electrical ⁇ rule machines 30, 32 is provided.
  • the intermediate wall can also serve as a fastening for one or more bearings, which rotatably support the shaft (s).
  • the cross section of the cylindrical shape may be substantially circular, or polygonal, and in particular rectangular or square, preferably with geêt ⁇ ten corners.
  • first end face 34a of the motor housing 34 is an opening through which the shaft Wl extending therethrough (from the internal combustion engine terminal starting the interior of the motor ⁇ housing 34 in), wherein the first end face 34a of the Gezzau ⁇ ses 34 via a bearing LI this Welle Wl stores.
  • the intermediate wall 34d also serves as a mounting for a further bearing L2, which has the same wave Wl in the interior of the housing 34 la ⁇ device.
  • the partition wall also serves for fastening a La ⁇ gers L3 which supports the hollow shaft in the interior of the housing 34 for rotation, said hollow shaft W2 is connected to the second elekt ⁇ step machine.
  • Bearings may also be provided in the second end face 34b, for example about the shaft W1 and / or about the shaft W2.
  • the wave Wl extends through the entire motor housing 34 therethrough, starting from the internal combustion engine port 50 (outside of the motor housing 34, on one side of the motor housing 34) to the planet ⁇ gear 20 (on a second side of the motor housing 34, which is opposite to the Combustion engine connection is).
  • the shaft W2 which is designed as a hollow shaft and is connected to the second electric machine, connected to the ring gear 24 of the planetary gear.
  • the wave Wl which is connected to the first electric machine 30 is connected with the planetary gears ⁇ respectively with the axes of Planetenrä the 22nd
  • the shaft W2 extends from the second electrical machine 32, with which it is connected, to the ring gear 24 of the planetary gear.
  • the hollow shaft W2 extends through the second end face 34b. If the planetary gear 20 is provided in a gear housing.
  • the shaft W2 also extends through an end face of the transmission housing, which faces the motor housing or the electrical ⁇ rule machines.
  • the shaft Wl which is connected to the first electric machine 30, extends through the end face of the gear housing, which faces the electric machines.
  • the end face 34b of the motor housing 34 and the Stirnsei ⁇ te of the gear housing, which is facing the electric machine ⁇ identical and are formed by a single wall.
  • the housing shell of the motor housing can extend in the longitudinal axis direction in the direction of the compressor and thus also encompass the planetary gear in the circumferential direction.
  • a bearing L4 rotatably supports the ring gear 24. Further, a bearing L5 supports a shaft W3 connected to the sun gear 26 as well as rotatable.
  • the bearings L4 and L5 may be supported by a housing face which separates the planetary gear 20 from the compressor wheel 40. This end face is in particular a front side of the Geretegeophu ⁇ ses, which is located on the side of the planetary gear 20, which faces away from the electric machines 30, 32. This end face can also be fastened to the housing cover 34c if the housing cover also extends around the planetary gear 20 in the circumferential direction.
  • the compressor wheel 40 may be provided in a compressor housing, as shown in FIG. 1, with the compressor housing being provided separately from the transmission housing.
  • the compressor 40 may be provided in the same housing as the planetary gear 20 pre ⁇ , preferably a (further) intermediate wall, the compressor wheel of the planetary gear in the longitudinal axis direction L separates.
  • Another bearing L6 may be provided in an end face of the compressor housing, in which the compressor is located, said end face is the planetary gear 20 zuge ⁇ wandt .
  • the compressor wheel may be rotatably supported within the housing by a bearing, wherein into ⁇ special case the bearings are L5 and L6 omitted Kgs ⁇ NEN.
  • a bearing L7 rotatably supports the shaft W2 against the end face 34b of the motor housing.
  • a bearing rotatably supports the shaft W2 in relation to the transmission housing, in particular with respect to an end face of the transmission housing facing the electrical machines.
  • the wave W3 26 connects the sun gear of the planetary gear 20 to the compressor wheel 40, is vorzugswei ⁇ se extends through a partition wall between the compressor wheel and the planetary gear, or by an end side of the Geretege ⁇ koruses therethrough which faces the compressor, and / or through an end face of the compressor housing, which faces the planetary gear 20.
  • the shaft ⁇ section 42 of the shaft W3 (which connects the sun gear 26 to the compressor 40) extends. At this shaft portion 42, the compressor 40 is fixed.
  • the motor housing 34 and in particular the housing shell 34c has a housing portion 34 ⁇ , which is cooled.
  • a cooling channel 36 may be provided within the housing shell.
  • 34 ⁇ a cooling housing is provided on the inside of the housing portion. This is ge ⁇ forms by the inner side of the housing portion 34 ⁇ Bezie ⁇ hung fashion provided there pod shell and a buildin ⁇ actuating element 38, through which the first electric motor 30 and / or the second electric motor 32 is in contact with the inside of the motor housing 34 (or the housing portion 34 ⁇ ).
  • the fastening ⁇ tion element 38 having an outer circumferential groove, which forms adeka ⁇ signal together with the inside of the motor housing 34.
  • further connections may be provided to connect the cooling channel outside.
  • a control electronics 60 of the motors 30 and 32 is preferably provided on an outer side of the motor housing, in particular ⁇ special on the outside of the housing shell and preferably on the outside of the housing portion 34 ⁇ .
  • the An horrelektro ⁇ nik 60 is preferably in thermal communication with the housing portion and in particular in physical Kon ⁇ takt with the Genzousebabites 34 so that the An Kunststoff ⁇ electronics 60 can be cooled.
  • the fastener 38 is thermally conductive, preferably so that the electric machines 30, 32 can be cooled by means of theharika ⁇ ducts.
  • the control electronics 60 is provided in an electronics housing, which on the outside of the motor housing 34, ⁇ in particular on the housing cover 34c or on the
  • Housing portion 34 ⁇ is arranged.
  • the electronics housing 62 thus defines an additional interior, which is separated from the interior of the motor housing 34 (via the GeHouseab ⁇ section 34 ⁇ ). Between the control electronics 60 and the interior of the motor housing 34 may extend cables to connect the control electronics 60 with the electric motors 30, 32.
  • 34c the housing sheath to a Publ ⁇ voltage, through lines can extend through it.
  • the electronics housing 62 preferably has an opening through which lines 68 can extend to a plug connection 64, which in turn is located in its own (open) plug housing 66.
  • the Steckerge ⁇ housing 66 is open in a receiving direction of the connector, so that a plug can be inserted.
  • the plug-in Bond 64 includes a plurality of pins or sockets, which are preferably arranged in one or more rows, to allow usually an electrical connector.
  • the control electronics 60 preferably includes townelekt ⁇ ronik, in particular power switches such as MOSFETs, generally transistors, or thyristors, with which the power flow can be controlled to and from the electrical machine.
  • the control electronics may also optionally include control circuitry to control the power switches provided in the drive electronics 60.
  • the electric machines 30 and 32 are preferably foreign, self or permanent magnet excited electrical machines, in particular direct current machines or synchronous machines.
  • the first electric machine can serve as a starter for the Ver ⁇ internal combustion engine 52 and also serve as a generator which is operated by the internal combustion engine 52.
  • the first electric machine is a starter / generator.
  • the second electric machine is preferably a motor with which an additional speed can be generated at the ring gear 24, which adds to the speed of the shaft Wl to drive the compressor wheel 40 at the summed speed.
  • the second electric machine 32 can also be used as Ge ⁇ generator.
  • the first electrical machine can be realized and connected as a motor, as a motor / generator or as genes ⁇ rator, wherein this also applies to the second electrical machine independently of the first electric machine.
  • FIG. 1 shows on sche ⁇ matic manner that the first and the second electric Ma ⁇ machine on another side of the planetary gear vorgese ⁇ hen are like the compressor wheel.
  • FIG. 1 shows only a schematic, simplified construction, wherein optionally present clutches are freewheels or transmissions, which have hitherto not been described with reference to FIG. 1, likewise in the superstructure. devorraum can be provided. However, these other components do not alter the basic configuration provided for both (or generally all or at least two) of the electric machines of the charging device on the same side of the planetary gear.
  • the housing shown in Figure 1 are shown spaced apart in the longitudinal axis direction, in particular for Besse ⁇ ren overview and for better comprehensibility of the modular structure.
  • the housings can immediately contiguous (or merge into each other), in particular end faces, which face each other directly in one piece out ⁇ leads, can be.
  • the ⁇ se housing wall may be a front-side housing wall of Motorge ⁇ housing or the gear housing. Likewise, the
  • This housing wall may be a frontal housing ⁇ sewand of the gear housing or the compressor housing.

Landscapes

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Abstract

Es wird eine Aufladevorrichtung für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs beschrieben, das Planetengetriebe (20), eine erste und eine zweite elektrische Maschine (30, 32), ein Verdichterrad (40) und einen Verbrennungsmotoranschluss (40) eingerichtet zur Befestigung an eine Abtriebswelle (54) des Verbrennungsmotors aufweist. Die erste und die zweite elektrische Maschine (30, 32) sowie das Verdichterrad (40) sind über das Planetengetriebe (20) miteinander verbunden. In einer Längsachsenrichtung (L) der Aufladevorrichtung (10) ist das Verdichterrad (40) auf einer ersten Seite (40a) einer der elektrischen Maschinen angeordnet. Die andere der elektrischen Maschinen ist auf der hierzu gegenüberliegenden zweiten Seite angeordnet. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung einer entsprechenden Aufladevorrichtung beschrieben.

Description

Beschreibung
Aufladevorrichtung für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zur Herstellung der Aufladevorrichtung
Es ist bekannt, zur Erhöhung zur Leistung eines Verbrennungs¬ motors diesen aufzuladen, indem das zu verbrennende Gemisch vor der Zuführung in den Brennraum verdichtet wird. Ferner ist bereits allgemein bekannt, dass zum Verdichten Energie verwendet werden kann, die mittels einer Turbine einem Abgasstrom des Verbrennungsmotors entnommen wird, oder die mittels eines Elektromotors zugeführt wird. Während die erstgenannte Mög¬ lichkeit eine unerwünschte Verzögerung im Ansprechverhalten des Verbrennungsmotors erzeugt, wird im zweitgenannten Fall elektrische Energie einer Bordnetzbatterie des Fahrzeugs ent¬ nommen, wodurch die Batterie bzw. das Bordnetz auf unerwünschte Weise stark belastet werden kann.
In der Druckschrift WO2008/020184 AI ist ein Kraftfahrzeug¬ luftgebläse beschrieben, bei dem mittels eines Planetengetrie¬ bes die Drehzahl eines Verbrennungsmotors zu der Drehzahl ei¬ ner ersten elektrischen Maschine addiert wird, während eine zweite elektrische Maschine ebenso von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird, um für die erste elektrische Maschine elekt¬ rischen Strom zu erzeugen. Das Planetengetriebe addiert die beiden mechanischen Leistungen des Verbrennungsmotors und der ersten elektrischen Maschine, wobei ein Verdichter mit dieser kombinierten mechanischen Leistung bei hoher Drehzahl betrieben wird. Der genannten Druckschrift ist zu entnehmen, dass zwischen den beiden elektrischen Maschinen das Planetengetriebe vorgesehen ist und zudem die beiden elektrischen Maschinen sowie das Planetengetriebe in dem gleichen Gehäuse unterge¬ bracht sind.
Es wurde seitens der Erfinder erkannt, dass eine derartige An¬ ordnung einen hohen Herstellungsaufwand insbesondere bei der Montage verursacht, so dass es eine Aufgabe der Erfindung ist, eine Herangehensweise aufzuzeigen, mit der sich eine Auflade¬ vorrichtung auf einfachere Weise realisieren lässt.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Aufladevorrichtung und durch das Verfahren zur Herstellung der Aufladevorrichtung nach den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
Es wurde erkannt, dass bei einer Aufladevorrichtung, die zwei (oder mehr) elektrische Maschinen aufweist, diese elektrischen Maschinen vorzugsweise in axialer Richtung nebeneinander angeordnet werden (d.h. nebeneinander bezogen auf eine Längsachse der Aufladevorrichtung oder der elektrischen Maschinen) . Ein Planetengetriebe, an welches beide elektrische Maschinen ange¬ schlossen sind, liegt vorzugsweise auf einer Seite einer elektrischen Maschine, während auf der anderen Seite der elektrischen Maschine die weitere elektrische Maschine ange¬ ordnet ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Planetenge¬ triebe nicht zwischen den zwei elektrischen Maschinen vorgesehen ist. Mit anderen Worten liegen vorzugsweise zwei oder mehr elektrische Maschinen der Aufladevorrichtung auf der gleichen Seite des Planetengetriebes. Dadurch können die elektrischen Maschinen von der gleichen Seite an das Planetengetriebe ange¬ bracht werden, wodurch sich eine deutlich vereinfachte Konstruktion und Herstellung ergibt.
Weiterhin sind die mindestens zwei elektrischen Maschinen auf einer Seite des Planetengetriebes vorgesehen, während ein Ver¬ dichterrad oder ein Anschluss für ein Verdichterrad der Aufla¬ devorrichtung auf der anderen Seite des Planetengetriebes vor¬ gesehen ist. Mit anderen Worten trennt das Planetengetriebe vorzugsweise die elektrischen Maschinen einerseits von dem Verdichterrad andererseits. Diese Anordnung hat ferner auch Vorzüge bei der Kühlung, da das Verdichterrad thermisch vom Verbrennungsmotor beaufschlagt wird und so das Planetengetrie¬ be zwischen den elektrischen Maschinen (welche temperaturemp- findlich sind) von dem Verdichterrad trennt. Darüber hinaus kann bei der Anbindung des Planetengetriebes an das Verdich¬ terrad auf einfache Weise eine thermische Isolation stattfin¬ den, während bei einem Aufbau, bei dem das Planetengetriebe zwischen elektrischen Maschinen vorgesehen ist, das Verdichterrad in wesentlicher Weise Wärme an zumindest eine der elektrischen Maschinen überträgt und dadurch thermisch beansprucht .
Auf einer Seite einer der elektrischen Maschinen ist somit das Verdichterrad angeordnet, während auf der anderen Seite dieser elektrischen Maschine die weitere elektrische Maschine vorge¬ sehen ist. Diese Konstellation kann auch ausgedrückt werden dadurch, dass auf einer Seite des Planetengetriebes die erste und die zweite elektrische Maschine und vorzugsweise alle elektrischen Maschinen der Aufladevorrichtung vorgesehen sind, während auf der anderen Seite des Planetengetriebes das
Verdichterrad vorgesehen ist.
Soweit nicht in anderer Weise angegeben sind die hier darge¬ legten Anordnungsangaben bzw. Konstellationen auf eine Achse der Aufladevorrichtung bezogen. Die Anordnungen bzw. die Konstellationen beziehen sich auf eine Darstellung einer Schnittebene, in der die Achse der Aufladevorrichtung liegt, oder die parallel zu einer derartigen Achse ist.
Es wird daher eine Aufladevorrichtung für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs beschrieben, die ein Planetenge¬ triebe umfasst. Ferner umfasst die Aufladevorrichtung eine erste elektrische Maschine und eine zweite elektrische Maschi¬ ne sowie ein Verdichterrad. Weiterhin umfasst die Aufladevor¬ richtung einen Verbrennungsmotoranschluss , beispielsweise ei¬ nen Flanschanschluss , der eingerichtet ist, mit einer Welle des Verbrennungsmotors oder mit einer anderen Antriebswelle, die von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird, verbunden zu werden. Der Verbrennungsmotoranschluss ist eingerichtet zur Befestigung an einer Antriebswelle des Verbrennungsmotors. Die erste elektrische Maschine, die zweite elektrische Maschi¬ ne und das Verdichterrad sind über das Planetengetriebe mitei¬ nander verbunden. Eine derartige Verbindung kann eine Direktverbindung mit dem Planetengetriebe umfassen oder kann eine Verbindung umfassen, die eine Kupplung, ein weiteres Getriebe, einen Freilauf, eine Sperre oder ähnliches umfasst.
Eine der elektrischen Maschinen, beide elektrische Maschinen (vorzugsweise schaltbar) und insbesondere die erste elektri¬ sche Maschine kann mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmo¬ tors verbunden sein, so dass die betreffende elektrische Ma¬ schine und die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors an der gleichen Welle sitzen, die zu dem Planetengetriebe führt. Die¬ se elektrische Maschine (M) und insbesondere die erste elekt¬ rische Maschine kann mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmo¬ tors verbunden sein, um zum Einen als Generator zu dienen, der Leistungsverbrennungsmotor in elektrische Leistung umwandelt, und kann zum Anderen als Starter dienen, der elektrische Leistung umwandelt, um diese in Form von mechanischer Leistung dem Verbrennungsmotor zu zuführen, etwa zu dessen Start. Die hierin verwendete Formulierung „über das Planetengetriebe mitei¬ nander verbunden" bedeutet somit nicht, dass sämtliche Kompo¬ nenten, die über das Planetengetriebe miteinander verbunden sind, jeweils an individuellen Wellen des Planetengetriebes vorgesehen sein müssen, sondern es kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Komponenten (insbesondere die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors und die erste elektrische Maschine) mitei¬ nander (starr) gekoppelt sind und die so gekoppelten Komponenten gemeinsam über die gleiche Welle mit dem Planetengetriebe verbunden sind. Vielmehr bedeutet „über das Planetengetriebe miteinander verbunden", dass eine oder mehrere Komponenten an einem Arm des Planetengetriebes vorgesehen sind und alle über das Planetengetriebe verbundene Komponenten (einzeln oder in Untergruppen) an Armen des Planetengetriebes angeordnet sind.
In einer Längsachsenrichtung der Aufladevorrichtung ist das Verdichterrad auf einer ersten Seite einer der elektrischen Maschinen angeordnet. Die andere der elektrischen Maschinen ist auf der hierzu gegenüberliegenden Seite angeordnet (ebenso bezogen auf die Längsachsenrichtung) . Hierbei kann auf der ersten Seite der zweiten elektrischen Maschine das Verdichterrad vorgesehen sein, während sich die erste elektrische Ma¬ schine auf der gegenüberliegenden Seite der zweiten elektrischen Maschine befindet. Alternativ kann das Verdichterrad auf einer ersten Seite der ersten elektrischen Maschine vorgesehen sein, während sich die zweite elektrische Maschine auf der ge¬ genüberliegenden Seite der ersten elektrischen Maschine befindet. Anstelle der vorgenannten Anordnung der elektrischen Maschinen und des Verdichterrads kann auch definiert sein, dass sich auf einer Seite des Planetengetriebes das Verdichterrad befindet, und auf der hierzu entgegengesetzten Seite des Pla¬ netengetriebes sich die erste elektrische Maschine, die zweite elektrische Maschine und vorzugsweise beide elektrische Ma¬ schinen befinden. Insbesondere alle elektrischen Maschinen der Aufladevorrichtung auf der Seite des Planetengetriebes, die derjenigen Seite des Planetengetriebes gegenüberliegt, an der sich das Verdichterrad befindet. Die zur Richtungsdefinition herangezogene Längsachsenrichtung kann alternativ die Drehachse der ersten oder der zweiten elektrischen Maschine, des Verdichterrads oder des Verbrennungsmotoranschlusses sein, so¬ wie eine Drehachse des Planetengetriebes (Sonnenrad, Hohlrad oder Drehachse einer Planetenradgruppe) und/oder die Drehachse einer Welle, die eine mechanische Verbindung mit dem Planeten¬ getriebe vorsieht.
Die erste und die zweite elektrische Maschine können in einem gemeinsamen Modul vorgesehen sein. In einem weiteren, dazu verschiedenen Modul („zweiten Modul") ist das Planetengetriebe vorgesehen, vorzugsweise einschließlich eines Lagers, durch das hindurch eine Welle führt, an der das Verdichterrad ange¬ bracht ist. Das Verdichterrad kann in einem dritten Modul vor¬ gesehen sein, insbesondere am Einsaugtrakt des Verbrennungsmo¬ tors. Somit sind die elektrischen Maschinen einerseits und das Planetengetriebe andererseits in unterschiedlichen Modulen vorgesehen. Für jedes Modul kann ein Gehäuse vorgesehen sein, so dass die elektrischen Maschinen einerseits und das Plane- tengetriebe andererseits in verschiedenen Gehäusen vorgesehen sind. Das Gehäuse beziehungsweise Modul, in dem die erste und die zweite elektrische Maschine vorgesehen sind, kann eine Zwischenwand aufweisen, die sich zwischen den elektrischen Maschinen befindet. Die Zwischenwand kann verwendet werden, um entsprechende Wellen zu stützen, an denen die jeweiligen elektrischen Maschinen befestigt sind.
In einer Ausführungsform der Aufladevorrichtung ist vorgesehen, dass die erste elektrische Maschine mit einer ersten Wel¬ le verbunden ist. An dieser ist ferner der Verbrennungsmotoranschluss vorgesehen. Die zweite elektrische Maschine ist mit einer zweiten Welle verbunden. Die erste und die zweite Welle sind zueinander konzentrisch. Ferner ist die erste Welle mit dem Planetengetriebe verbunden und die zweite Welle ist mit dem Planetengetriebe verbunden, vorzugsweise entlang der sel¬ ben Drehachse (insbesondere entsprechend der Längsachsenrich¬ tung) . Die erste und die zweite Welle können somit als zwei von drei Armen des Planetengetriebes angesehen sein, wobei der dritte Arm zu dem Verdichterrad führt. Die zweite Welle kann eine Hohlwelle sein, durch die hindurch sich die erste Welle erstreckt, welche vorzugsweise als Vollwelle ausgebildet ist.
In Längsachsenrichtung sind zwischen dem Verbrennungsmotoranschluss und dem Planetengetriebe die erste und die zweite elektrische Maschine angeordnet. Diese Anordnungsdefinition ist eine weitere Definitionsalternative zu dem vorangehend ge¬ nannten Anordnungsdefinitionen der elektrischen Maschinen relativ zu anderen Komponenten (etwa dem Planetengetriebe bzw. dem Verdichterrad oder dem Verbrennungsmotoranschluss) . Diese Aufteilung ermöglicht es, die elektrischen Maschinen nahe beieinander anzuordnen. Ferner können unterschiedliche Schmie- rungs- und Kühlungsarten des Planetengetriebe einerseits und der elektrischen Maschinen andererseits ausgeführt werden, ohne dass die elektrischen Maschinen individuelle Kühlung oder Schmierung erfordern. Vielmehr können zahlreiche Komponenten und Funktionen physisch zusammengeführt sein, da die erste und die zweite elektrische Maschine gemeinsam versorgt werden kön- nen. Vorzugsweise wird dadurch auch die Verkabelung der erste und zweiten elektrischen Maschine vereinfacht, insbesondere da die erste und die zweite elektrische Maschine über den glei¬ chen Kabelkanal versorgt werden können. Bevorzugt lässt sich das Planetengetriebe hinsichtlich der Schmierung auf einfache Weise abtrennen bzw. ist getrennt von den elektrischen Maschinen angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste und die zweite elektrische Maschine unmittelbar in
Längsachsenrichtung nebeneinander angeordnet sind. Eine unmittelbare Anordnung nebeneinander umfasst eine benachbarte An¬ ordnung ohne Trennkörper und umfasst gleichermaßen eine benachbarte Anordnung, bei der eine Zwischenwand beide elektri¬ sche Maschinen voneinander trennt. Der zusätzliche Abstand durch die Zwischenwand stellt keine wesentliche Benachteili¬ gung einer kompakten Bauweise dar sondern ermöglicht vielmehr eine einfache Lagerung der ersten und/oder der zweiten elektrischen Maschine. Alternativ kann zwischen der ersten und der zweiten elektrischen Maschine auch ein mechanisch wirksames Element vorgesehen sein, beispielsweise ein Kupplungselement (oder auch ein Getriebe, eine Kupplung, ein Sperrelement oder ein Freilauf) , um beispielsweise unterschiedliche Betriebsar¬ ten der elektrischen Maschinen zu ermöglichen. Ein derartiges zusätzliches Element (wie auch die Zwischenwand) sind in dem gleichen Modul untergebracht wie die elektrischen Maschinen. Es ergibt sich ein Modul, in dem alle elektrischen Maschinen der Aufladevorrichtung untergebracht sind, zusammen mit zugeordneter mechanischer Einheit wie der Zwischenwand oder wie die vorangehend genannten weiteren mechanisch wirksamen Komponenten, insbesondere jedoch ohne Planetengetriebe.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die erste elektrische Maschine näher an den Verbrennungsmotoranschluss angeordnet ist, als die zweite elektrische Maschine. Die zweite elektrische Maschine ist über eine Hohlwelle mit dem Planetengetriebe ver¬ bunden. Durch diese Hohlwelle hindurch erstreckt sich eine Welle, die die erste elektrische Maschine mit dem Planetenge- triebe verbindet. Die Hohlwelle, an die die zweite elektrische Maschine angeschlossen ist, und die Welle an die die erste elektrische Maschine angeschlossen ist, bilden auf einer dem Planetengetriebe zugewandten Seite eine mechanische Schnitt¬ stelle, an die eine Seite des Planetengetriebes angeschlossen werden kann. Dadurch vereinfacht sich die Herstellung der Aufladevorrichtung . Insbesondere kann die erste und die zweite elektrische Maschine zusammen mit deren Wellen zunächst mon¬ tiert werden. In einem weiteren Schritt wird das Planetenge¬ triebe an die so montierten elektrischen Maschinen und deren Wellen befestigt. Zwischen dem Planetengetriebe einerseits und den elektrischen Maschinen andererseits kann dadurch eine Wand vorgesehen sein, insbesondere eines Gehäuses das vorzugsweise beide elektrische Maschinen umschließt oder nur die erste elektrische Maschine umschließt. Diese Wand dient zur Abtren¬ nung der elektrischen Maschinen gegenüber dem Planetengetriebe. Dadurch kann etwa eine fluiddichte Trennung vorgesehen werden. Die elektrischen Maschinen können somit auf einer Seite ein Modul bilden, während das Planetengetriebe und gegebe¬ nenfalls weitere Komponenten ein weiteres Modul bilden können. Die beiden Module (elektrische Maschinen andererseits, Plane¬ tengetriebe und gegebenenfalls weitere Komponenten anderer¬ seits) können durch einfache Montageschritte miteinander ver¬ bunden werden.
Weiterhin bevorzugt ist eine der elektrischen Maschinen, insbesondere die erste elektrische Maschine (oder auch die zweite elektrische Maschine) mit Planetenrädern des Planetengetriebes verbunden. Die andere der elektrischen Maschinen, insbesondere die zweite elektrische Maschine (oder auch die erste elektri¬ sche Maschine) ist mit einem Hohlrad des Planetengetriebes verbunden. Wie vorangehend bemerkt, kann die zweite elektri¬ sche Maschine über eine Hohlwelle mit dem Planetengetriebe verbunden sein, während eine Welle, die sich durch die Hohlwelle hindurch erstreckt, die erste elektrische Maschine mit dem Planetengetriebe verbindet. Alternativ kann jedoch auch die erste elektrische Maschine bei einer Hohlwelle mit dem Planetengetriebe verbunden sein, während sich eine Welle, die die zweite elektrische Maschine mit dem Planetengetriebe ver¬ bindet, durch die Hohlwelle hindurch erstreckt. In der letzten genannten Anordnung kann die zweite elektrische Maschine näher an den Verbrennungsmotoranschluss liegen als die erste elekt¬ rische Maschine, bezogen auf die Längsachsenrichtung.
Das Verdichterrad kann mit einem Sonnenrad des Planetengetrie¬ bes verbunden sein. Vorzugsweise ist das Verdichterrad direkt mit dem Planetengetriebe verbunden, insbesondere über eine Welle, und/oder über ein weiteres Getriebe, dass heißt in in¬ direkter Weise. Die Verbindung zwischen Sonnenrad des Plane¬ tengetriebes und Verdichterrad befindet sich auf einer Seite des Planetengetriebes, während sich die elektrischen Maschinen auf der gegenüberliegenden Seite des Planetengetriebes befin¬ den. Auch zwischen Verdichterrad und Planetengetriebe kann ei¬ ne Wand vorgesehen sein, die das Verdichterrad von dem Plane¬ tengetriebe trennt, insbesondere fluiddicht. Das Verdichterrad kann somit ein weiteres Modul darstellen, welches an das Modul angeschlossen ist, welches das Planetengetriebe beinhaltet. Vorzugsweise ist zwischen dem Verdichterrad und dem Planeten¬ getriebe eine thermische Trennung vorgesehen, um den Wärmeeintrag über das Verdichterrad in das Planetengetriebe zu redu¬ zieren. Eine derartige thermische Trennung kann auch zwischen dem Planetengetriebe und der ersten und/oder der zweiten elektrischen Maschine vorgesehen sein.
Die Planetenräder sind in Eingriff mit dem Hohlrad des Plane¬ tengetriebes. Hierbei umgreift das Hohlrad die Planetenräder. Das Hohlrad ist drehbar und insbesondere mit einer der elekt¬ rischen Maschinen (vorzugsweise der zweiten) verbunden, beispielsweise über eine Hohlwelle. Die Planetenräder laufen in¬ nerhalb des Hohlrads. Das Sonnenrad befindet sich zwischen den Planetenrädern. Die Planetenräder sind auch entlang einer geschlossenen Linie vorgesehen (insbesondere entlang einem
Kreis), die das Sonnenrad umgreift. Ebenso umgreift das Hohl¬ rad das Sonnenrad, wobei die Planetenräder zwischen Hohlrad und Sonnenrad liegen. Während das Hohlrad im Eingriff mit den Planetenrädern ist, befindet sich das Sonnenrad im Eingriff mit den Planetenrädern. Die Planetenräder, das Sonnenrad und das Hohlrad können als Zahnräder ausgebildet sein und gegeben- falls auch als (Reib- ) Räder, die aufeinander abrollen.
Die erste und die zweite elektrische Maschine befinden sich insbesondere in einem Motorgehäuse. Das Motorgehäuse umgreift die elektrischen Maschinen vorzugsweise im Wesentlichen vollständig, so dass das Motorgehäuse die elektrischen Maschinen von der Umgebung des Motorgehäuses trennt und somit auch schützt. Durch das Motorgehäuse können zumindest ein Kabelka¬ nal und/oder zumindest ein Kühlkanal hindurch verlaufen. Das Verdichterrad befindet sich auf einem Wellenabschnitt, der sich außerhalb des Motorgehäuses befindet. Insbesondere befin¬ det sich der Wellenabschnitt auf einer Seite des Planetenge¬ triebes, während sich das Motorgehäuse auf der gegenüberlie¬ genden Seite des Planetengetriebes befindet. Dieser Wellenab¬ schnitt ist ein Abschnitt einer Welle (insbesondere einer Vollwelle) , die das Planetengetriebe mit dem Verdichterrad verbindet .
Der Wellenabschnitt weist eine Drehachse auf, die der Drehach¬ se der elektrischen Maschinen beziehungsweise der daran angeschlossenen Hohlwelle und Welle entspricht. Insbesondere die Drehachse des Sonnenrads entspricht der Drehachse der Welle beziehungsweise der Hohlwelle, an die die elektrischen Maschi¬ nen angeschlossen sind. Die einzelnen Drehachsen der Planetenräder sind vorzugsweise konzentrisch um die diese Drehachse angeordnet, dass heißt konzentrisch mit der Drehachse der Wel¬ le und der Hohlwelle, an die die elektrische Maschine ange¬ schlossen sind. Die einzelnen Drehachsen der Planetenräder drehen sich selbst um eine gemeinsame Drehachse, die der Dreh¬ achse der Welle und der Hohlwelle entspricht, die mit den elektrischen Maschinen verbunden sind. Die Mittenachse des Hohlrads entspricht ebenso der Drehachse der Welle und der Hohlwel¬ le, an die die elektrischen Maschinen angeschlossen sind.
Ebenso entspricht die Drehachse des Verdichterrads der Dreh¬ achse der Hohlwelle und der Welle, an die die elektrischen Ma¬ schinen angeschlossen sind. Es fluchten vorzugsweise die Dreh- achsen mehrerer oder vorzugsweise aller Komponenten der Aufladevorrichtung (gegebenenfalls abgesehen von optional vorhande¬ nen Getrieberädern, Kupplungen oder ähnlichem) .
Das Planetengetriebe ist außerhalb des Motorgehäuses vorgese¬ hen, in welchem sich die elektrischen Maschinen befinden. Eine Ansteuerelektronik der elektrischen Maschinen kann an einer Außenseite eines Gehäuseabschnitts des Motorgehäuses vorgese¬ hen sein. Vorzugsweise ist dieser Gehäuseabschnitt gekühlt, insbesondere durch mindestens einen Kühlkanal, der durch die¬ sen Gehäuseabschnitt führt. An der Innenseite des Gehäuseab¬ schnitts befinden sich die erste und die zweite elektrische Maschine, insbesondere deren Statoren, so dass auch diese von dem Gehäuseabschnitt gekühlt werden können. Der Gehäuseab¬ schnitt kann einteilig sein oder mehrteilig sein, wobei ein erster Unterabschnitt des Gehäuseabschnitts zwischen einem ersten Abschnitt der Ansteuerelektronik und einem Stator einer der elektrischen Maschinen vorgesehen ist, und ein weiterer Gehäuseunterabschnitt zwischen dem Stator der anderen elektrischen Maschine und einem weiteren Abschnitt der Ansteuerelekt¬ ronik vorgesehen ist. Vorzugsweise sind beide Unterabschnitte gekühlt und weisen insbesondere zumindest einen Kühlkanal auf. Der Kühlkanal kann sich in der Wand befinden, die das Gehäuse bildet, oder er kann sich an einer Außen- oder Innenseite des Gehäuseabschnitts befinden, insbesondere zwischen einer Innen¬ seite des Motorgehäuses und zumindest einer der elektrischen Maschinen beziehungsweise deren Halterungen, wie die betref¬ fenden elektrische Maschine mit dem Motorgehäuse fixiert.
Bevorzugt weisen die elektrischen Maschinen jeweils einen Stator auf, der einen Rotor umgreift. Der jeweilige Rotor ist mit der Hohlwelle beziehungsweise der Welle verbunden, welche mit dem Planetengetriebe verbunden ist. Das Motorgehäuse einteilig oder mehrteilig sein und kann insbesondere eine Zwischenwand aufweisen, die die erste elektrische Maschine von der zweiten elektrischen Maschine in Längsachsenrichtung der Aufladevorrichtung trennt. Die Zwischenwand kann ferner dazu dienen, Wellenlager der Welle beziehungsweise der Hohlwelle, an die die elektrischen Ma¬ schinen angeschlossen sind, gegenüber dem Motorgehäuse lagern. Insbesondere umfasst die Zwischenwand ein Gegenlager für Wälz¬ lager, welche die Welle und die Hohlwelle lagern, die mit den elektrischen Maschinen verbunden sind. Somit lagert die Zwischenwand die Rotoren der elektrischen Maschinen in drehbarer weise und/oder lagert die Statoren (ortsfest) .
Das Motorgehäuse kann ferner eine erste Stirnseite aufweisen, die dem Verbrennungsmotoranschluss zugewandt ist, und kann ei¬ ne zweite Stirnseite aufweisen, welche dem Planetengetriebe zugewandt ist. Die erste Stirnseite kann über ein Wälzlager eine Welle lagern, insbesondere die Welle, an die die erste elektrische Maschine angeschlossen ist beziehungsweise die Welle, die den Verbrennungsmotoranschluss vorsieht. Dadurch lagert die erste Stirnseite des Motorgehäuses eine Welle, die sich vom Verbrennungsmotoranschluss in das Motorgehäuse hinein erstreckt. Die zweite Stirnseite kann ebenso die Welle lagern, an die die zweite elektrische Maschine angeschlossen ist, ins¬ besondere hierzu vorgesehene Hohlwelle. Hierzu ist an Lager vorgesehen, das die zweite Stirnseite gegenüber der Hohlwelle drehbar lagert. Die Stirnseiten lagern die jeweiligen Wellen, an die die elektrischen Maschinen angeschlossen sind mit zwei Wälzlagern (jeweils eine pro Stirnseite), während die Zwi¬ schenwand über weitere zwei Wälzlager die beiden Wellen drehbar lagert.
Die Zwischenwand bietet ein Gegenlager für die zwei Wälzlager, welche die Hohlwelle und die Welle drehbar lagern, die an die elektrischen Maschinen und insbesondere an deren Rotoren angerschlossen sind. Dies ermöglicht einen besonders kompakten Aufbau. Die zweite Stirnseite kann ferner einen Befestigungs- anschluss oder ein Gegenlager für das Modul aufweisen, welches das Planetengetriebe umfasst, oder kann das Planetengetriebe selbst lagern. Zwischen dem Planetengetriebe und dem Verdichterrad kann ferner eine weitere Wand vorgesehen sein, insbe¬ sondere eine Wand eines Getriebegehäuses. Diese Wand befindet sich auf einer Stirnseite des Getriebegehäuses, welches dem Verdichterrad zugewandt ist. Die Stirnseite des Getriebegehäu¬ ses, welches dem Verdichterrad zugewandt ist, ist mit einem Lager vorgesehen, welches eine Welle drehbar lagert, die von dem Planetengetriebe (insbesondere von dem Sonnenrad) zum Ver¬ dichterrad führt. Das Lager, welches die vom Planetengetriebe zum Verdichterrad führende Welle lagert, ist insbesondere ein Lager mit hoher thermischer Festigkeit und ist insbesondere aus einem wärmeleitenden Werkstoff, um die vom Verdichterrad auf die Welle übertragene Wärme in das Getriebegehäuse abzu¬ führen. Das Lager der Welle, welche das Getriebe mit dem Ver¬ dichterrad verbindet, ist insbesondere en Gleitlager. Die La¬ ger, welche die Wellen beziehungsweise Hohlwellen lagern, an die die elektrischen Maschinen angeschlossen sind, sind insbesondere Wälzlager, vorzugsweise Kugellager oder Rollenlager. Ferner können die Lager als äußere Gleitlager ausgeführt sein bzw. als Schwimmbuchsen (die auch als nahtlose Buchsen bezeichnet werden) realisiert sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung einer Aufladevorrichtung, insbesondere der hier beschriebenen Aufladevorrichtung . In einem Schritt (a) werden die erste und die zweite elektrische Maschine mit den jeweiligen Wellen ver¬ bunden. Diese Wellen entsprechen der Welle, die eine elektrische Maschine mit dem Planetengetriebe verbindet, sowie der Hohlwelle, die die andere elektrische Maschine mit dem Plane¬ tengetriebe verbindet.
In einem Schritt (b) , der nach dem Schritt (a) ausgeführt wird, werden die jeweiligen Wellen (Hohlwelle und sich dadurch erstreckende Welle) mit denen die erste und die zweite elekt¬ rische Maschine verbunden sind, mit dem Planetengetriebe ver¬ bunden. Hierbei werden diese Wellen von einer Seite des Planetengetriebes aus mit diesem verbunden, wobei die andere Seite des Planetengetriebes mit dem Verdichterrad verbunden wird, insbesondere mit einem Gehäuse, in dem sich das Verdichterrad befindet . Zum Ausführen des Schrittes (b) werden die jeweiligen Wellen von der gleichen Seite des Planetengetriebes her an das Plane¬ tengetriebe herangeführt. Dadurch werden durch einen einfachen Montageschritt die elektrischen Maschinen mit dem Planetenge¬ triebe verbunden. In einem weiteren Montageschritt kann das Planetengetriebe zusammen mit den daran bereits montierten elektrischen Maschinen mit dem Verdichterrad verbunden werden.
Vorzugsweise werden zunächst die elektrischen Maschinen in dem Motorgehäuse montiert. Aus dem Motorgehäuse stehen zu beiden Seiten (in Längsachsenrichtung) Wellen heraus, die vorzugsweise zunächst mit dem Planetengetriebe beziehungsweise dem Ge¬ häuse des Planetengetriebes verbunden werden. Vorzugsweise ist hierbei das Planetengetriebe bereits in dem Getriebegehäuse montiert. Nachdem das Planetengetriebe beziehungsweise dessen Gehäuse mit dem Motorgehäuse und den elektrischen Maschinen verbunden wurde, kann das Verdichterrad angebracht werden oder es kann die Aufladevorrichtung an den Verbrennungsmotor montiert werden.
Somit sieht das Verfahren vor, zunächst die elektrischen Ma¬ schinen zu montieren, inklusive deren (daran angeschlossenen) Wellen, wobei danach die Wellen, die mit den elektrischen Maschinen verbunden sind, mit dem Planetengetriebe verbunden werden, insbesondere mit den Planetenrädern und dem Hohlrad. Vor oder nach dem Verbinden der elektrischen Maschinen mit dem Planetengetriebe kann das Verdichterrad mit dem Planetenge¬ triebe verbunden werden, insbesondere mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes .
Somit ermöglicht der modulare Aufbau der Aufladevorrichtung einen einfachen Herstellungsprozess . Es wird zunächst das Mo¬ dul der elektrischen Maschinen (inklusive der Wellen) hergestellt, wobei danach dieses Modul der elektrischen Maschinen mit dem Modul verbunden wird, welches das Planetengetriebe um- fasst. Hierbei kann bereits das Verdichterrad an das Planeten¬ getriebe angeschlossen werden. Alternativ kann das Verdichterrad nach der Montage des Moduls des Planetengetriebes mit dem Modul der elektrischen Maschine an das Modul des Planetenge¬ triebes befestigt werden. Insbesondere kann auch das Verdich¬ terrad in einem Modul vorgesehen sein, vorzugsweise einschließlich einer Lagerung für eine Welle, die zu dem Verdichterrad führt. Hierbei kann das Modul des Verdichterrads auf einfache Weise an das Modul des Getriebes angeschlossen werden (vor oder nach der Montage des Moduls der elektrischen Maschinen mit dem Modul des Planetengetriebes) . Das Modul der elekt¬ rischen Maschinen kann auch als erstes Modul bezeichnet werden; das Modul des Planetengetriebes kann auch als zweites Mo¬ dul bezeichnet werden und das Modul des Verdichterrads kann auch als drittes Modul bezeichnet werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Figur 1 zeigt eine symbolhafte Übersicht über die hier be¬ schriebene Aufladevorrichtung .
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
Die in Figur 1 dargestellte Aufladevorrichtung 10 ist für einen (optionalen) Verbrennungsmotor 52 vorgesehen, der mittels eines Verdichterrads 40 aufgeladen wird, siehe gepunkteter Pfeil, der den funktionalen Zusammenhang darstellt. Die Aufladevorrichtung 10 umfasst ein Planetengetriebe 20 eine erste elektrische Maschine 30 sowie eine zweite elektrische Maschine 32. Ferner ist das Verdichterrad 40 Teil der Aufladevorrichtung. Die Aufladevorrichtung umfasst ferner einen Verbren- nungsmotoranschluss 40, an den ein Verbrennungsmotor 52 über eine Abtriebswelle 54 des Verbrennungsmotors anschließbar ist.
Der erste Elektromotor 30 umfasst einen Stator 30a sowie einen von dem Stator 30a umschlossenen Rotor 30b. Auch die zweite elektrische Maschine 32 umfasst einen Rotor 32a, der einen Ro¬ tor 32b umgreift. Während der erste elektrische Motor 30 an eine Welle Wl angeschlossen ist, die zum Planetengetriebe 20 führt, ist der zweite Motor über eine Hohlwelle W2 mit dem Planetengetriebe 20 verbunden. Die Welle Wl erstreckt sich hierbei durch die Welle W2 hindurch. Der erste Elektromotor 30 ist über die Welle Wl mit einem anderen Arm des Planetenge¬ triebes 20 verbunden, als die zweite elektrische Maschine 32. Insbesondere ist der zweite elektrische Motor 32 über die Wel¬ le W2 mit einem Hohlrad 24 des Planetengetriebes verbunden, während der erste Elektromotor über die Welle Wl mit den Pla¬ netenrädern 22 verbunden ist, die in das Hohlrad 24 eingreifen. Ein Sonnenrad 26 des Planetengetriebes 20, welches sich ebenso in Eingriff mit den Planetenrädern 22 befindet, ist über eine Welle W3 mit dem Verdichterrad 40 verbunden. Die Wellen Wl, W2 und W3 befinden sich alle entlang der gleichen Achse, die der Längsachsenrichtung L der Aufladevorrichtung 10 entspricht .
Auf der (in Längsachsenrichtung L) einen Seite des Planetengetriebes 20 befinden sich der erste und der zweite Elektromotor 30, 32, während sich auf der gegenüberliegenden Seite des Planetengetriebes 20 das Verdichterrad 40 befindet. Das Verdich¬ terrad 40 ist auf einem Wellenabschnitt 42 vorgesehen, die sich auf einer Seite des Planetengetriebes 20 befindet, wäh¬ rend sich auf der anderen Seite des Planetengetriebes die elektrischen Maschinen 30, 32 befinden.
Die elektrischen Maschinen 30, 32 können als ein erstes Modul I gruppiert sein, welche sich auf einer Seite eines zweiten Moduls II befindet, welches das Planetengetriebe umfasst. Das Verdichterrad kann Teil des zweiten Moduls sein, kann jedoch auch, wie in Figur 1 dargestellt, als ein drittes Modul III gruppiert sein, insbesondere auf der Seite des zweiten Moduls II, die derjenigen Seite des zweiten Moduls II gegenüberliegt, auf der sich das erste Modul I befindet.
Das erste Modul I kann auch als Motormodul bezeichnet werden, während das Modul II als Getriebemodul betrachtet werden kann. Weiterhin kann das dritte Modul III als Verdichtermodul be¬ trachtet werden, wobei das zweite und das dritte Modul auch zusammen zu einem gemeinsamen Modul integriert seien können. Es ist anhand der Figur 1 zu erkennen, dass das erste Modul nur auf einer Seite mit dem zweiten Modul befestigt ist, wäh¬ rend die gegenüberliegende Seite des zweiten Moduls zur Befes¬ tigung des Verdichterrads insbesondere des dritten Moduls dient. Es ergibt sich dadurch ein besonders einfacher Aufbau.
Jedes Modul kann ein eigenes Gehäuse umfassen, wobei das erste Modul I hierbei ein Motorgehäuse umfassen kann, das zweite Mo¬ dul II ein Getriebegehäuse umfassen kann, und das dritte Modul III ein Verdichtergehäuse umfassen kann. Wie bereits bemerkt, können das Planetengetriebe und das Verdichterrad im gleichen Gehäuse vorgesehen sein, wobei insbesondere eine Zwischenwand zwischen dem Planetengetriebe 20 und dem Verdichterrad 40 vor¬ gesehen sein kann.
Die erste elektrische Maschine 30 und die zweite elektrische Maschine 32 sind in einem gemeinsamen Motorgehäuse 34 angeord¬ net, dieses kann dreiteilig vorgesehen sein mit einer Stirnseite 34a, die dem Verbrennungsmotoranschluss 50 zugewandt ist. Das Motorgehäuse entspricht dem ersten Modul bzw. dem Ge¬ häuse des ersten Moduls. Eine zweite Stirnseite 34b des Motor¬ gehäuses 34 befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite des Motorgehäuses 34, insbesondere an einer Seite, die dem Plane¬ tengetriebe 20 (beziehungsweise dem Verdichterrad 40) zuge¬ wandt ist. Eine Gehäusehülle 34c umgreift den ersten und den zweiten elektrischen Motor 30, 32 in Umfangsrichtung der Motoren und verbindet die erste Stirnseite 34a mit der zweiten Stirnseite 34b. Die Gehäusehülle 34c bildet zusammen mit den Stirnseiten 34a und 34b einen im Wesentlichen geschlossenes Gehäuse 34. Eine optionale Zwischenwand 34d teilt den Innen¬ raum des Gehäuses 34 in Längsachsenrichtung L in zwei Abschnitte, wobei in jedem Abschnitt eine der beiden elektri¬ schen Maschinen 30, 32 vorgesehen ist.
Die Zwischenwand kann ferner als Befestigung für ein oder mehrere Lager dienen, die die Welle (n) drehbar lagern. Die Gehäusehülle und die Stirnseiten, die diese abschließen, bilden eine im Wesentlichen zylindrische Form (abgesehen von der im Weiteren beschriebenen Elektronik und dem zugehörigen Gehäuseabschnitt) . Der Querschnitt der zylindrischen Form kann im Wesentlichen kreisförmig sein, oder auch polygonal und insbesondere rechteckig oder quadratisch mit vorzugsweise gerunde¬ ten Ecken.
In der ersten Stirnseite 34a des Motorgehäuses 34 ist eine Öffnung, durch die sich die Welle Wl hindurch erstreckt (von dem Verbrennungsmotoranschluss ausgehend ins Innere des Motor¬ gehäuses 34 hinein) , wobei die erste Stirnseite 34a des Gehäu¬ ses 34 über ein Lager LI diese Welle Wl lagert. Die Zwischenwand 34d dient ferner als Befestigung für ein weiteres Lager L2, das die gleiche Welle Wl im Innenraum des Gehäuses 34 la¬ gert. Die Zwischenwand dient ferner zur Befestigung eines La¬ gers L3, welches die Hohlwelle im Innenraum des Gehäuses 34 drehbar lagert, wobei die Hohlwelle W2 mit der zweiten elekt¬ rischen Maschine verbunden ist. Auch in der zweiten Stirnseite 34b können Lager vorgesehen sein, etwa um die Welle Wl und/oder um die Welle W2 zu lagern. Die Welle Wl erstreckt sich durch das gesamte Motorgehäuse 34 hindurch, ausgehend von dem Verbrennungsmotoranschluss 50 (außerhalb des Motorgehäuses 34, auf einer Seite des Motorgehäuses 34) bis zu dem Planeten¬ getriebe 20 (auf einer zweiten Seite des Motorgehäuses 34, der entgegengesetzt zu dem Verbrennungsmotoranschluss ist) .
Auf der Seite des Motorgehäuses 34, das den Verbrennungsmotor¬ anschluss 50 entgegengesetzt ist, befindet sich das zweite Mo¬ dul II und insbesondere das Planetengetriebe 20. Hierbei ist die Welle W2, welche als Hohlwelle ausgebildet ist und mit der zweiten elektrischen Maschine verbunden ist, mit dem Hohlrad 24 des Planetengetriebes verbunden. Die Welle Wl, welche mit der ersten elektrischen Maschine 30 verbunden ist, ist mit den Planetenrädern beziehungsweise mit den Achsen der Planetenrä¬ der 22 verbunden. Die Welle W2 erstreckt sich von der zweiten elektrischen Maschine 32, mit der diese verbunden wird, bis zu dem Hohlrad 24 des Planetengetriebes. Hierbei erstreckt sich die Hohlwelle W2 durch die zweite Stirnseite 34b hindurch. Falls das Planetengetriebe 20 in einem Getriebegehäuse vorge- sehen ist, wie in Figur 1 dargestellt ist, dann erstreckt sich die Welle W2 auch durch eine Stirnseite des Getriebegehäuses hindurch, die dem Motorgehäuse beziehungsweise den elektri¬ schen Maschinen zugewandt ist. In gleicher Weise erstreckt sich die Welle Wl, welche mit der ersten elektrischen Maschine 30 verbunden ist, durch die Stirnseite des Getriebegehäuses hindurch, die den elektrischen Maschinen zugewandt ist. Vorzugsweise grenzen die den elektrischen Maschinen zugewandte Stirnseite des Getriebegehäuses und die Stirnseite 34b des Mo¬ torgehäuses, welche dem Planetengetriebe 20 zugewandt ist, un¬ mittelbar aneinander. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Stirnseite 34b des Motorgehäuses 34 und die Stirnsei¬ te des Getriebegehäuses, welche der elektrischen Maschine zu¬ gewandt ist, identisch und werden von einer einzigen Wand ausgebildet. Ferner kann die Gehäusehülle des Motorgehäuses sich in Längsachsenrichtung weiter in Richtung Verdichter erstrecken und somit auch das Planetengetriebe in Umfangsrichtung umgreifen .
Ein Lager L4 lagert das Hohlrad 24 in drehbarer Weise. Ferner lagert ein Lager L5 eine Welle W3, welche an das Sonnenrad 26 angeschlossen ist, ebenso in drehbarer Weise. Die Lager L4 und L5 können von einer Gehäusestirnseite gestützt werden, welche das Planetengetriebe 20 von dem Verdichterrad 40 trennt. Diese Stirnseite ist insbesondere eine Stirnseite des Getriebegehäu¬ ses, die sich auf der Seite des Planetengetriebes 20 befindet, die den elektrischen Maschinen 30, 32 abgewandt ist. Diese Stirnseite kann ferner an der Gehäusehülle 34c befestigt sein, falls sich die Gehäusehülle in Umfangsrichtung auch um das Planetengetriebe 20 herum erstreckt. Das Verdichterrad 40 kann in einem Verdichtergehäuse vorgesehen sein, wie es in Figur 1 dargestellt ist, wobei das Verdichtergehäuse getrennt von dem Getriebegehäuse vorgesehen ist. Jedoch kann das Verdichterrad 40 in dem gleichen Gehäuse wie das Planetengetriebe 20 vorge¬ sehen sein, wobei vorzugsweise eine (weitere) Zwischenwand das Verdichterrad von dem Planetengetriebe in Längsachsenrichtung L trennt. Ein weiteres Lager L6 kann in einer Stirnseite des Verdichtergehäuses vorgesehen sein, in welchem sich das Verdichterrad befindet, wobei diese Stirnseite dem Planetengetriebe 20 zuge¬ wandt ist. Ferner kann das Lager L6, welches sich in einer Stirnseite des Verdichtergehäuses befindet, das Lager L5 er¬ setzen, welches sich in einer Stirnseite des Getriebegehäuses vorgesehen ist. Ferner kann das Verdichterrad auch innerhalb des Gehäuses von einem Lager drehbar gelagert sein, wobei ins¬ besondere hierbei die Lager L5 und L6 weggelassen werden kön¬ nen .
Ein Lager L7 lagert die Welle W2 drehbar gegenüber der Stirnseite 34b des Motorgehäuses. Alternativ lagert ein Lager die Welle W2 drehbar gegenüber dem Getriebegehäuse, insbesondere gegenüber einer den elektrischen Maschinen zugewandten Stirnseite Getriebegehäuses.
Die Welle W3, welche das Sonnenrad 26 des Planetengetriebes 20 mit dem Verdichterrad 40 verbindet, erstreckt sich vorzugswei¬ se durch eine Zwischenwand zwischen dem Verdichterrad und dem Planetengetriebe, oder durch eine Stirnseite des Getriebege¬ häuses hindurch, die dem Verdichterrad zugewandt ist, und/oder durch eine Stirnseite des Verdichtergehäuses hindurch, die dem Planetengetriebe 20 zugewandt ist. Innerhalb des Getriebgehäu¬ ses beziehungsweise innerhalb eines Gehäuseabschnittes, in dem sich das Verdichterrad 40 befindet, erstreckt sich der Wellen¬ abschnitt 42 der Welle W3 (welche das Sonnenrad 26 mit dem Verdichterrad 40 verbindet) . An diesem Wellenabschnitt 42 ist das Verdichterrad 40 befestigt.
Das Motorgehäuse 34 und insbesondere die Gehäusehülle 34c weist einen Gehäuseabschnitt 34 λ auf, der gekühlt ist. Hierbei kann innerhalb der Gehäusehülle (mindestens) ein Kühlkanal 36 vorgesehen sein. Alternativ ist an der Innenseite des Gehäuseabschnitts 34 λ ein Kühlgehäuse vorgesehen. Dieser wird ge¬ bildet durch die Innenseite des Gehäuseabschnitts 34 λ bezie¬ hungsweise der dort vorgesehenen Gehäusehülle und einem Befes¬ tigungselement 38, über das der erste elektrische Motor 30 und/oder der zweite elektrische Motor 32 mit der Innenseite des Motorgehäuses 34 (beziehungsweise des Gehäuseabschnitts 34 λ) in Kontakt ist. Hierbei kann beispielsweise das Befesti¬ gungselement 38 eine außen umlaufende Nut aufweisen, welche zusammen mit der Innenseite des Motorgehäuses 34 einen Kühlka¬ nal bildet. In dem Gehäuse können ferner Anschlüsse vorgesehen sein, um den Kühlkanal außen anzubinden.
Eine Ansteuerelektronik 60 der Motoren 30 und 32 ist vorzugsweise an einer Außenseite des Motorgehäuses vorgesehen, insbe¬ sondere an der Außenseite der Gehäusehülle und vorzugsweise an der Außenseite des Gehäuseabschnitts 34 λ . Die Ansteuerelektro¬ nik 60 befindet sich vorzugsweise in thermischer Verbindung mit dem Gehäuseabschnitt und insbesondere im körperlichen Kon¬ takt mit dem Gehäusebabschnitt 34 damit auch die Ansteuer¬ elektronik 60 gekühlt werden kann. Es sei bemerkt, dass auch das Befestigungselement 38 vorzugsweise thermisch leitend ist, so dass die elektrischen Maschinen 30, 32 mittels der Kühlka¬ näle gekühlt werden kann.
Die Ansteuerelektronik 60 ist in einem Elektronikgehäuse vorgesehen, welches auf der Außenseite des Motorgehäuses 34, ins¬ besondere an der Gehäusehülle 34c beziehungsweise an dem
Gehäuseabschnitt 34 λ angeordnet ist. Das Elektronikgehäuse 62 definiert somit einen zusätzlichen Innenraum, der von dem Innenraum des Motorgehäuses 34 getrennt ist (über den Gehäuseab¬ schnitt 34 λ) . Zwischen der Ansteuerelektronik 60 und dem Innenraum des Motorgehäuses 34 können sich Kabel erstrecken, um die Ansteuerelektronik 60 mit den Elektromotoren 30, 32 zu verbinden. Insbesondere weist die Gehäusehülle 34c eine Öff¬ nung auf, durch die hindurch sich Leitungen erstrecken können.
Auch das Elektronikgehäuse 62 weist vorzugsweise eine Öffnung auf, durch die hindurch sich Leitungen 68 zu einem Steckan- schluss 64 erstrecken können, welcher sich wiederum in einem eigenen (offenen) Steckergehäuse 66 befindet. Das Steckerge¬ häuse 66 ist in einer Aufnahmerichtung der Steckverbindung offen, damit ein Stecker eingesteckt werden kann. Die Steckver- bindung 64 umfasst eine Vielzahl von Pins oder Buchsen, die vorzugsweise in ein oder mehreren Zeilen angeordnet sind, um üblicherweise eine elektrische Steckverbindung zu ermöglichen.
Die Ansteuerelektronik 60 umfasst vorzugsweise Leistungselekt¬ ronik, insbesondere Leistungsschalter wie MOSFETs, allgemein Transistoren oder auch Thyristoren, mit denen der Leistungs- fluss zu und von den elektrischen Maschinen gesteuert werden kann. Die Ansteuerelektronik kann ferner optional Steuerschaltkreise umfassen, um die in der Ansteuerelektronik 60 vorgesehenen Leistungsschalter zu steuern.
Die elektrischen Maschinen 30 und 32 sind vorzugsweise fremd-, selbst- oder permanentmagneterregte elektrische Maschinen, insbesondere Gleichstrommaschinen oder auch Synchronmaschinen.
Die erste elektrische Maschine kann als Starter für den Ver¬ brennungsmotor 52 dienen und auch als Generator dienen, der von dem Verbrennungsmotor 52 betrieben wird. Somit ist die erste elektrische Maschine ein Starter-/Generator . Die zweite elektrische Maschine ist vorzugsweise ein Motor mit dem sich eine zusätzliche Drehzahl an dem Hohlrad 24 erzeugen lässt, das sich zu der Drehzahl der Welle Wl hinzuaddiert, um mit der summierten Drehzahl das Verdichterrad 40 anzutreiben. Gegebenenfalls kann die zweite elektrische Maschine 32 auch als Ge¬ nerator verwendet werden. Grundsätzlich kann die erste elektrische Maschine als Motor, als Motor/Generator oder als Gene¬ rator realisiert und angeschlossen sein, wobei dies auch für die zweite elektrische Maschine unabhängig von der ersten elektrischen Maschine gilt.
Die in Figur 1 dargestellte Aufladevorrichtung zeigt auf sche¬ matische Weise, dass die erste und die zweite elektrische Ma¬ schine auf einer anderen Seite des Planetengetriebes vorgese¬ hen sind wie das Verdichterrad. Die Figur 1 zeigt nur einen schematischen, vereinfachten Aufbau, wobei gegebenenfalls vorliegende Kupplungen Freiläufe oder Getriebe, welche anhand von Figur 1 bislang nicht beschrieben wurden, ebenso in der Aufla- devorrichtung vorgesehen sein können. Diese weiteren Komponenten ändern jedoch nichts an der grundlegenden Ausgestaltung, der gemäß beide (oder allgemein alle oder mindestens zwei) der elektrischen Maschinen der Aufladevorrichtung auf der gleichen Seite des Planetengetriebes vorgesehen sind.
Die in Figur 1 dargestellten Gehäuse sind in Längsachsenrichtung einander beabstandet dargestellt, insbesondere zur besse¬ ren Übersicht und zur besseren Erfassbarkeit des modularen Aufbaus. Die Gehäuse können unmittelbar aneinandergrenzen (oder in einander übergehen) , wobei insbesondere Stirnseiten, die unmittelbar einander zugewandt sind, auch einteilig ausge¬ führt sein können. Etwa die Stirnseite 34b und die Stirnseite des Getriebegehäuses, das den elektrischen Maschinen zugewandt ist, kann durch eine einzige Gehäusewand realisiert sein. Die¬ se Gehäusewand kann eine stirnseitige Gehäusewand des Motorge¬ häuses oder des Getriebegehäuses sein. Ebenso können die
Stirnseiten des Getriebegehäuses und des Verdichtergehäuses, die einander zugewandt sind, als eine einzige Gehäusewand rea¬ lisiert sein. Diese Gehäusewand kann eine stirnseitige Gehäu¬ sewand des Getriebegehäuses oder des Verdichtergehäuses sein.
Bezugs zeichenliste
10 Aufladevorrichtung
20 Planetengetriebe
22 Planetenräder
24 Hohlrad
26 Sonnenrad
30, 32 erste, zweite elektrische Maschine
30a, 32a Stator der ersten / der zweiten elektr. Maschine 30b, 32b Rotor der ersten /der zweiten elektr. Maschine
34 Motorgehäuse
34 λ Gehäuseabschnitt des Motorgehäuses
34a Stirnseite des Motorgehäuses 34, dem Verbrennungsmo¬ tor bzw. dem Verbrennungsmotoranschluss zugewandt 34b Stirnseite des Motorgehäuses 34, dem Planetengetriebe
20 zugewandt
36 Kühlkanäle in oder an dem Motorgehäuse
38 Befestigungselement zur Befestigung der elektrischen
Maschinen mit dem Motorgehäuse
40 Verdichterrad
42 Wellenabschnitt, befestigt an dem Verdichterrad 40
50 Verbrennungsmotoranschluss
52 Verbrennungsmotor
54 Abtriebswelle des Verbrennungsmotors 52
60 Ansteuerelektronik
62 Elektronikgehäuse
64 Steckverbindung
66 Steckverbindungsgehäuse
68 Leitungen
LI - L7 Lager für Wellen Wl bis W3 bzw. für Hohlrad 24
Wl Welle, befestigt an der ersten el. Maschine
W2 Hohlwelle, befestigt an der zweiten el. Maschine
W3 Welle, Sonnenrad 26 mit Verdichterrad 40 verbindet
I erstes Modul beziehungsweise Motormodul
II zweites Modul beziehungsweise Getriebemodul
III drittes Modul beziehungsweise Verdichtermodul
L Längsachsenrichtung beziehungsweise Drehachse der
Wellen Wl, W2 und W3

Claims

Patentansprüche
Aufladevorrichtung (10) für einen Verbrennungsmotor (52) eines Kraftfahrzeugs mit:
- einem Planetengetriebe (20)
- einer ersten elektrischen Maschine (30)
- einer zweiten elektrischen Maschine (32)
- einem Verdichterrad (40) und
- einem Verbrennungsmotoranschluss (50) eingerichtet zur Befestigung an eine Abtriebswelle (54) des Verbrennungsmotors (52)
wobei die erste elektrische Maschine (30), die zweite elektrische Maschine (32) und das Verdichterrad (40) über das Planetengetriebe (20) miteinander verbunden sind, da¬ durch gekennzeichnet, dass die in einer Längsachsenrichtung (L) der Aufladevorrichtung (10) das Verdichterrad (40) auf einer ersten Seite (40a) einer der elektrischen Maschinen angeordnet ist und die andere der elektrischen Maschinen auf der hierzu gegenüberliegenden zweiten Seite angeordnet ist.
Aufladevorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die erste elektrische Maschine mit einer ersten Welle (Wl) verbun¬ den ist, welche ferner den Verbrennungsmotoranschluss (50) aufweist und die zweite elektrische Maschine (32) mit einer zweiten Welle (W2) verbunden ist, wobei sich die erste und die zweite Welle konzentrisch zueinander erstrecken und mit dem Planetengetriebe verbunden sind.
Aufladevorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei in Längsachsenrichtung (L) zwischen dem Verbrennungsmotoranschluss (50) und dem Planetengetriebe (20) die erste und die zweite elektrische Maschine (30, 32) angeordnet sind.
Aufladevorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüchen, wobei die erste und die zweite elektrische Maschine (30, 32) unmittelbar in Längsachsenrichtung (L) nebeneinander angeordnet sind oder ein Kupplungselement zwischen der ersten und der zweiten elektrischen Maschine (30, 32) angeordnet ist.
Aufladevorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste elektrische Maschine (30) näher an dem Verbrennungsmotoranschluss (50) vorgesehen ist als die zweite elektrische Maschine (32), wobei die zweite elektrische Maschine (32) über eine Hohlwelle (W2) mit dem Planetengetriebe (20) verbunden ist, durch die sich hindurch eine Welle (Wl) erstreckt, die die erste elekt¬ rische Maschine (30) mit dem Planetengetriebe (20) ver¬ bindet .
Aufladevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine der elektrischen Maschinen (30, 32), insbesondere die erste elektrische Maschine (30), mit Planetenrä¬ dern (22) des Planetengetriebes (20) verbunden ist, und die andere der elektrischen Maschinen (32,30), insbesondere die zweite elektrische Maschine (32), mit einem
Hohlrad (24) des Planetengetriebes verbunden ist.
Aufladevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verdichterrad (40) mit einem Sonnenrad (26) des Planetengetriebes (20) verbunden ist, vorzugsweise direkt oder insbesondere über ein weiteres Getriebe.
Aufladevorrichtung, wobei sich die erste und die zweite elektrische Maschine (30, 32) in einem Motorgehäuse (34) befinden und sich das Verdichterrad (40) auf einem Wel¬ lenabschnitt (42) befindet, der außerhalb des Motorgehäu¬ ses (34) vorgesehen ist.
Aufladevorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Planetengetriebe (20) außerhalb des Motorgehäuses (34) vorgesehen ist, während insbesondere eine Ansteuerelektronik (60) der elektrischen Maschinen (30, 32) an einer Außenseite eines vorzugsweise gekühlten Gehäuseabschnitts (34 λ) des Motorgehäuses (34) vorgesehen ist, an dessen Innenseite sich die erste und die zweite elektrische Maschine befin¬ den .
Verfahren zur Herstellung einer Aufladevorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüchen, wobei
ein Schritt (a) umfasst:
Verbinden der ersten und der zweiten elektrischen Maschine (30, 32) mit jeweiligen Wellen (Wl, W2) und ein Schritt (b) , der nach dem Schritt (a) ausgeführt wird, umfasst:
Verbinden der jeweiligen Wellen (Wl, W2), mit denen die erste und die zweite elektrische Maschine ((30, 32) verbunden sind, mit dem Planetengetriebe (20), wobei zum Ausführen des Schritts (b) die jeweiligen Wel¬ len (Wl, W2) von der gleichen Seite des Planetengetriebes (20) her an das Planetengetriebe (20) herangeführt wer¬ den .
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