WO2017071893A1 - Elektrische antriebseinheit für einen antriebsstrang eines fahrzeugs - Google Patents

Elektrische antriebseinheit für einen antriebsstrang eines fahrzeugs Download PDF

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WO2017071893A1
WO2017071893A1 PCT/EP2016/072790 EP2016072790W WO2017071893A1 WO 2017071893 A1 WO2017071893 A1 WO 2017071893A1 EP 2016072790 W EP2016072790 W EP 2016072790W WO 2017071893 A1 WO2017071893 A1 WO 2017071893A1
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WO
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coolant
drive unit
electric drive
line
cooling element
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/072790
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English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Markow
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D27/00—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor
    • F16D27/02—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with electromagnets incorporated in the clutch, i.e. with collecting rings
    • F16D27/04—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with electromagnets incorporated in the clutch, i.e. with collecting rings with axially-movable friction surfaces
    • F16D27/08—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with electromagnets incorporated in the clutch, i.e. with collecting rings with axially-movable friction surfaces with friction surfaces arranged externally to the flux
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2300/00—Special features for couplings or clutches
    • F16D2300/02—Overheat protection, i.e. means for protection against overheating
    • F16D2300/021—Cooling features not provided for in group F16D13/72 or F16D25/123, e.g. heat transfer details

Definitions

  • the invention relates to an electric drive unit for a drive train of a vehicle.
  • EP 2 708 768 A2 discloses a drive unit for a motor vehicle with an electric machine and a clutch.
  • a rotationally fixed connection between an internal combustion engine and the electric machine can be achieved via the coupling.
  • An actuator for detecting or releasing the clutch is controlled by a servomotor.
  • the servomotor is arranged outside a housing of the transmission and operatively connected by means of a shaft and an actuating device with the coupling.
  • An upper limit of the operating temperature of such actuators is about 120 degrees Celsius. When operating above this temperature, in particular, the lifetime of the control electronics of the servomotor decreases sharply. To lower the temperature, the servomotor for this purpose has a cooling element with ribs.
  • the ambient temperatures may be close to or even higher than the recommended maximum temperature. There is the possibility that a sufficient cooling of the control electronics is no longer possible.
  • the electric drive unit for a drive train of a vehicle comprises an electric machine, a drive element and a clutch for producing a rotationally fixed, but detachable connection between the electric machine and the drive element.
  • the electric machine forms a rotor and a stator off.
  • the drive element with a further drive module, in particular an internal combustion engine, operatively connected or can be operatively connected to such a drive module.
  • the electric drive unit comprises a servomotor and an actuator for actuating the clutch. The actuator is driven by the servomotor.
  • the actuator also has control electronics, wherein the control electronics is cooled by a cooling element of the servomotor.
  • control electronics is cooled by a cooling element of the servomotor.
  • An alternative embodiment is disclosed for example in EP2 708 768 A2.
  • EP 2 708 768 A2 with its entire scope of disclosure, is to be seen as the content of this document.
  • the electric drive unit can also be designed in a similar or in another way.
  • the cooling element has a coolant inlet and a coolant outlet, wherein these are connected to one another via a cooling channel.
  • an active cooling can be achieved by means of a coolant, wherein a temperature of the coolant at inflow actively influences the cooling of the control electronics.
  • passive cooling with air.
  • This is particularly dependent on the ambient temperature of the drive train, which can be very high in some cases.
  • the ambient temperature is already higher than the optimum maximum temperature of the control electronics.
  • the life of the control electronics which decreases drastically from a certain temperature limit, can be extended.
  • a first coolant circuit and a second coolant circuit are formed on the vehicle, wherein a line divider removes a fraction of the circulating coolant from the first coolant circuit and the second coolant circuit with the cooling element of the servo motor supplies.
  • a first coolant circuit for another system of the vehicle is advantageously present on the vehicle.
  • the assembly unit including the second coolant circuit for cooling the control electronics coupled.
  • the first coolant circuit may be arranged parallel or in series with each other.
  • the first coolant circuit and the second coolant circuit form in the case of arrangement in series essentially a common coolant circuit.
  • the first coolant circuit essentially forms the first part of the common coolant circuit and the second coolant circuit essentially forms the second part of the common coolant circuit.
  • the first coolant circuit may be, for example, a coolant circuit for an electric drive module, in particular for cooling the stator, or for cooling a battery which serves the electric drive.
  • a coolant circuit for an electric drive module in particular for cooling the stator, or for cooling a battery which serves the electric drive.
  • a servo motor for actuating a clutch usually requires a lower coolant flow rate than another component to be cooled.
  • An arrangement of the coolant circuits in parallel design is therefore preferred, since the coolant flow rates can be adjusted in this arrangement according to the required cooling capacity.
  • a coolant circuit may, for example, also be designed for cooling the servo motor on the vehicle.
  • the line divider is constructed such that only a fraction of the circulating in the entire Kuhlstoff Anlagenlauf coolant removed and fed to the cooling element of the servomotor.
  • a fraction of the circulating in the entire Kuhlstoff Anlagenlauf coolant removed and fed to the cooling element of the servomotor may be spoken by an order of magnitude of 1/5 to 1/6 of the total coolant flow. This may be, for example, a total of 6 liters per minute of water, which is supplied to the servomotor or flows through the cooling element.
  • a division of the volume flow or the coolant flow is in particular derem measures determined by the cross-sectional ratios of the formed on the line divider inflows and outflows.
  • the electric drive unit has coolant lines, in the form of a coolant supply and a coolant discharge line, for connecting the respective line divider to the coolant inlet and the coolant outlet.
  • the coolant lines in this case serve the simple coolant supply and the simple coolant discharge from or to the coolant circuit.
  • the lines can be guided along the outside of a module housing of the drive unit or on another module housing of the drive train. This is particularly advantageous when the servomotor engages from the outside through the module housing of the drive unit into the interior of the electric drive unit.
  • a module may be a component of the drive train, for example, a drive motor, an electric drive unit or a transmission.
  • a nozzle is formed or arranged on the cooling element and / or on the line divider.
  • respective nozzles can be arranged on the line divider and / or on the cooling elements, fixed or integrally formed on these.
  • the neck can be designed, for example, as a plastic part or as a steel part and arranged in a respective opening of the cooling element and / or the line divider, in particular be pressed. This may be, for example, the coolant inlet and / or the coolant outlet.
  • the coolant lines and the connecting piece are fastened to one another in a fluid-tight manner with the aid of an elastic element.
  • the elastic element may be formed, for example, as a connecting tube.
  • This connection hose can, for example, at the corresponding Stub and the corresponding coolant line arranged, in particular be pushed onto this.
  • the elastic element may be secured, for example via a clamping element, in particular a clamp and optionally contribute to the sealing of the connection.
  • a connecting portion is arranged or formed on the coolant line, optionally formed in one piece.
  • a sealing element is preferably formed on this connecting section, so that it can be arranged or fastened directly, for example, to the coolant inlet, the coolant outlet or the line divider.
  • At least one fastening element is arranged on the coolant line, which serves for fastening the coolant line to a housing of the component of the drive train.
  • Such a coolant line is guided, for example, on the outside of such a housing of a module, for example, a housing of a transmission or on a housing of the electric drive unit.
  • the fastener By the fastener, it is possible to attach the coolant line at the desired location easily and quickly.
  • the fastening element can be arranged or attached to one or more coolant lines at the same time and, in particular, connect a plurality of coolant lines to one another. It is possible to weld the fastener to the coolant line. This is possible in particular when using coolant lines made of plastic or aluminum.
  • the line divider is arranged or fastened to a module housing of the drive train, or the line divider is formed by a module housing of the drive train.
  • the module housing corresponds to the respective housing of the corresponding module of the drive train.
  • the cooling element of the control electronics or with individual components of the control electronics is in heat-conducting contact.
  • the cooling element is formed as an aluminum part.
  • Aluminum in this case has a good thermal conductivity, to which the cooling element can be produced in a simple manner as an aluminum part. In particular, by a casting or die casting process.
  • coolant lines are rigid.
  • Such coolant lines can be made for example of aluminum or plastic.
  • FIG. 1 shows an electrical drive unit for a drive train of a vehicle from the prior art in cross section.
  • FIG. 2 shows a module housing of the electric drive unit with an assembly unit arranged thereon, which comprises a servo motor with a cooling element and coolant lines;
  • Fig. 3 shows the module housing with the assembly unit of Figure 2 in one
  • FIG. 4a shows a section through the module housing along the sectional plane CC from FIG. 4;
  • FIG. 5 shows a further sectional view of the module housing with the assembly unit from FIG. 2;
  • FIG. 8 shows a servomotor of the assembly unit with a cooling element in a perspective exploded view
  • FIG. 10 shows a further illustration of the servomotor with the cooling element in side view with a partial cross section
  • Fig. 1 1 shows a further embodiment of the module housing with the assembly unit
  • FIG. 12 shows a line divider from FIG. 11 in cross section
  • FIG. 13 of the line divider of Figure 1 1 in a further cross-sectional view.
  • FIG. 1 shows an electric drive unit 10 according to EP 2 708 768 A2.
  • the electric drive unit 10 is briefly explained below, wherein further embodiments of the cited document can be found.
  • EP 2 708 768 A2 is to be regarded as the complete content of this application.
  • the electric drive unit 10 in this case has an electric machine 12 with a stator 14 and a rotor 16.
  • the stator 14 is rotatably connected to a module housing 18, shown in the following figures.
  • the rotor 16 is arranged concentrically to the stator 14 and freely rotatably supported relative thereto.
  • the electric drive unit 10 a drive element 20 which is rotatably mounted and concentric with the rotor.
  • the rotor 16 and the drive element 20 via a clutch 22 rotatably but releasably operatively connected to each other.
  • An opening or closing of the clutch 22 takes place via an actuating device 24 which is actuated by a servomotor 26.
  • the drive element 20 is in this case operatively connected to a further drive unit, not shown.
  • the further drive unit may, for example, be a act engine, wherein the drive member 20 forms a rotationally effective connection with a crankshaft of the internal combustion engine in this case.
  • the servo motor 26 can open and close the clutch 22 with the aid of the actuating unit 24, so that an operative connection between the electric machine 12 of the electric drive unit 10 and a further drive unit is made or disconnected.
  • the module housing 18 is shown with an assembly unit 28 in several perspectives.
  • the assembly unit 28 in this case comprises the servo motor 26 with a cooling element 40 and two coolant lines 32a, b in the form of a coolant supply line 32a and a coolant discharge line 32b.
  • the servomotor 26 is in this case arranged at an opening of the module housing 18 and engages from radially outside through the opening in the radially inner region in which the electric drive unit, not shown here, is arranged.
  • the servo motor 26 as can be seen in Fig. 7, a shaft with a profile with which a shaft 27 for operative connection with the actuator 24 is connectable.
  • the servo motor in this case has a flange 26a, with a plurality of openings 26b, which serve to attach the assembly unit 28, in particular the servo motor 26 to the module housing 18.
  • the servomotor 26 is screwed through the openings 26b with the module housing 18, wherein the screws are not shown here.
  • a fastening element 34 is formed.
  • This fastening element 34 is in this case arranged on the coolant lines 32a and 32b, in particular fastened.
  • the coolant lines 32a and 32b may in this case be designed, for example, as a plastic or as aluminum parts, so that the fastening element 34 can be welded thereto.
  • the fastening element 34 also has an opening 34a, which allows attachment to the module housing 18, in this case likewise by screw connection.
  • fastening elements 36 are formed on the module housing 18, which are firmly connected via openings 36a to the module housing 18, in particular by screwing, so that the coolant lines 32a, b between see the fastener 36 and the module housing 18 are fixed.
  • the fastening elements 36 surround the coolant lines 32 a, b on the side of the coolant lines 32 a, b, which are opposite to the module housing 18.
  • the assembling unit 28 is further arranged and fixed to the module housing 18 via connecting portions 38, the connecting portions 38 being formed at one end of the coolant piping 32a and 32b. See Fig. 4a.
  • the connecting sections 38 are hereby arranged on the cooling element 40 opposite end regions of the coolant line 32a or 32b.
  • the connecting portions 38 engage in openings 18a of the module housing 18.
  • the openings 18a of the module housing 18 serve as supply and discharge openings for a cooling medium from a first coolant circuit of the vehicle in a second coolant circuit, which is formed by the assembly unit.
  • the second coolant circuit is in this case formed parallel to the first coolant circuit of the vehicle.
  • the connecting sections 38 in this case have sealing elements 38a, which produce a fluid-tight connection and a fixed arrangement between the coolant lines 32 and the openings 18a.
  • the openings 18a represent connections of line dividers.
  • these line dividers are incorporated into the module housing 18.
  • the first cooling circuit may, for example, have a flow temperature of 65 to 85 degrees.
  • the assembly unit 28 is shown individually.
  • the assembly unit 28 in this case has the servo motor 26, which is connectable via a spline 26c with the actuator 24.
  • the servomotor 26 has a flange 26a for attachment to the module housing 18.
  • the flange 26 is in this case formed on a housing 26 d of the servomotor 26.
  • a cooling element 40 is arranged at the opposite end of the spline 26c end of the servomotor 26. This cooling element 40 closes the servomotor to the outside in a sealing manner.
  • an electronic control unit of the servomotor 26 is disposed within the cooling element 40 to the servo motor 26. This is protected by the cooling element 40 on the one hand against contamination and on the other hand cooled by the cooling element 40. There- in the cooling element 40 can form on its side facing the control electronics several surveys, which are in direct heat-conducting contact with individual components of the control electronics. In this case, advantageously, a thermal compound is used to improve the heat transfer from the control electronics to the cooling element 40.
  • An upper operating temperature of the control electronics may be about 120 degrees Celsius. Increasing the temperature of the control electronics above this upper temperature limit, so the life decreases rapidly. A premature failure of the control electronics is thereby possible.
  • the cooling element 40 has substantially a uniform wall thickness, which is slightly curved, in particular spherical or spherical segment-shaped.
  • cooling element 40 is attached to the servomotor, in this case by means of brackets 42.
  • a coolant portion 40a in the form of a structure 40a is formed on the cooling element 40.
  • the coolant section or the structure 40 a is in this case formed in one piece by the cooling element 40.
  • the coolant section 40a allows a flow of coolant for the removal of the heat generated.
  • the structure 40a has a coolant inlet 40b, a coolant outlet 40c and a coolant channel 40d.
  • the coolant inlet 40a, the coolant outlet 40b and the coolant channel 40d are in this case implemented by simple bores.
  • the coolant channel 40d is in this case sealed on the one hand with a stopper 44.
  • the cooling element 40 is preferably formed as an aluminum part. Aluminum is easy to work with good thermal conductivity.
  • the channels of the assembly 40a may also form a more complex shape. Accordingly, the channels of the structure 40a may be formed such that the cooling element 40 is traversed as uniformly as possible and over a large area by a cooling medium.
  • nozzles 46 are arranged at the coolant inlet 40b and the coolant outlet 40c.
  • These sockets are made of plastic or steel, for example, and are preferably in the coolant inlet 40b and the coolant outlet 40c pressed.
  • the plug 44 may also be made of aluminum or plastic and pressed into the cooling channel 40d.
  • the coolant lines 32a and 32b are connected via elastic elements 48 to the coolant inlet 40b and the coolant outlet 40c, in particular via the connecting piece 46.
  • the elastic elements 48 are in this case designed as connecting hoses 48 made of an elastic material, so that they can be easily pushed onto the nozzle 46 and the coolant lines 32a and 32b.
  • the connecting pieces 46, on which the connecting tube 48 is arranged have a radially widened region. This is arranged substantially at its axial end, so that by a clamping element 50, which arranged outside Shen on the connecting tube 48, the connecting tube 48 is fixed and slipping of the connecting tube 48 is prevented.
  • Such a radially widened region in conjunction with a clamping element 50 may also be formed on an end region of the respective coolant line 32a, b, in particular for the secure and fluid-tight attachment of connecting hose 48 to the respective coolant line 32a, b.
  • the clamping element 50 is designed here as a clamp 50.
  • the use of elastic elements 48 is thereby particularly advantageous, since in this way the coolant lines 32a and 32b are isolated from vibrations of the drive train and can only be excited to oscillate with difficulty.
  • the coolant lines 32a and 32b are preferably rigid in this case, so that they are arranged and laid clearly on the module housing.
  • the coolant lines 32a and 32b could be executed here, for example, as an aluminum part or as a plastic part.
  • a fastening element 36 with an opening 36 a is arranged on the coolant lines 32 a and 32 b, which allows for attachment to the module housing 18.
  • the fastening element 36 for example, be firmly connected to the coolant lines 32a and 32b, in particular by welding.
  • the already mentioned in the above-mentioned connecting portions 38 are in this case integrally formed with the coolant lines 32a and 32b.
  • an elastic member 48 may be used according to the previous embodiments.
  • the connection of the coolant lines 32a, b to the cooling element by means of connecting portions according to the connecting portions 38 is possible.
  • the connecting portions 38 of the coolant lines 32a and 32b are further arranged via an alignment member 52 to each other.
  • This alignment element 52 can be embodied, for example, as a plate-shaped element 52 or as a sheet-metal part 52. As can be seen in FIG. 4 and FIG. 4 a, the alignment element 52 serves, inter alia, to position the connection sections 38 relative to each other, so that a simple and rapid mounting to the module housing is made possible.
  • the arrangement of the openings 18a on the housing 18 and the connecting portions 38 to each other is substantially equal.
  • the assembly unit 28 is completely pre-assembled. In addition, the mounting on the module housing is quick and easy.
  • a further variant of the assembly unit 28 is shown on the module housing 18.
  • the line divider for dividing the coolant circuits are not formed by the module housing 18.
  • line splitters 54 are attached to the module housing 18 by means of fastening means, here screws.
  • the line divider 54 is shown again in two cross-sectional views in FIGS. 12 and 13.
  • a seal 56 is arranged on the line divider 54, which allows a fluid-tight connection with the motor housing 18.
  • a connection piece 54a serves to supply or discharge the cooling medium from the first coolant circuit into the second coolant circuit.
  • a nozzle 54b in this case allows a bypass of the coolant to the cooling element 40 of the servomotor 26.
  • the cross section of the nozzle 54 in comparison with the cross section of the nozzle 54a is smaller or smaller.
  • the amount of coolant removed here from the first coolant circuit is essentially determined by the cross-sectional ratio of the socket 54b to the socket 54a. It can also be seen that the nozzles 54a and 54b have areas with radial expansion at the end, so that the aforementioned clamping elements in the form of clamps can also be used.
  • the coolant lines 32a and 32b are in this case connected to the line divider 54 via connecting elements 48. In this case, there is the possibility that the line divider 54 can also be pre-assembled on the assembly unit 28 and merely fastened, in particular screwed, to the drive module.
  • an operating temperature of the control electronics of the servomotor can be substantially reduced.
  • a simple assembly, disassembly and repair is possible.

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Abstract

Elektrische Antriebseinheit (10) für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs umfassend eine elektrischen Maschine (12), ein Antriebselement (20), ein Kupplung (22) zur Herstellung einer lösbar drehfesten Verbindung zwischen der elektrischen Maschine (12) und dem Antriebselement (20), einen Stellmotor (26) für eine Betätigungseinrichtung (24) der elektrischen Antriebseinheit (10) zur Betätigung der Kupplung (22), wobei der Stellmotor (26) eine Steuerelektronik aufweist und wobei die Steuerelektronik durch ein Kühlelement (40) des Stellmotors (26) gekühlt wird, wobei das Kühlelement (40) einen Kühlmitteleinlass (40b) und einen Kühlmittelauslass (40c) aufweist, wobei diese über einen Kühlkanal (40d) miteinander verbunden sind.

Description

Elektrische Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs.
In der EP 2 708 768 A2 ist eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine und einer Kupplung offenbart. Dabei kann eine drehfeste Verbindung zwischen einem Verbrennungsmotor und der elektrischen Maschine über die Kupplung gelöst werden. Eine Betätigungsvorrichtung zum Feststellen oder zum Lösen der Kupplung wird hierbei über einen Stellmotor gesteuert. Dabei ist der Stellmotor außerhalb eines Gehäuses des Getriebes angeordnet und mit Hilfe einer Welle und einer Betätigungseinrichtung mit der Kupplung wirkverbunden. Eine Obergrenze der Betriebstemperatur derartiger Stellmotoren liegt bei etwa 120 Grad Celsius. Bei Betrieb oberhalb dieser Temperatur nimmt insbesondere die Lebensdauer der Steuerelektronik des Stellmotors stark ab. Zum Senken der Temperatur weist der Stellmotor hierfür ein Kühlelement mit Rippen auf. Aufgrund der Anordnung des Stellmotors innerhalb des Antriebsstrangs kann jedoch die Umgebungstemperaturen nahe an der empfohlenen Höchsttemperator oder sogar über dieser liegen. Dabei besteht die Möglichkeit, dass eine auseichende Kühlung der Steuerelektronik nicht mehr möglich ist.
Es ist daher Aufgabe einen Stellmotor mit einem Kühlelement bereitzustellen, der auch bei erhöhten Umgebungstemperaturen eine ausreichende Kühlung gewährleistet und zudem einfach herzustellen und zu montieren ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Antriebseinheit gemäß Patentanspruch 1 . In den abhängigen Ansprüchen und in den weiteren Ausführungen sind besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Zusammenbaueinheit dargestellt.
Die elektrische Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs umfasst eine elektrische Maschine, ein Antriebselement sowie eine Kupplung zur Herstellung einer drehfeste, jedoch lösbaren Verbindung zwischen der elektrischen Maschine und dem Antriebselement. Die elektrische Maschine bildet hierbei einen Rotor und einen Stator aus. Des Weiteren ist das Antriebselement mit einem weiteren Antriebsmodul, insbesondere einem Verbrennungsmotor, wirkverbunden oder kann mit einem derartigen Antriebsmodul wirkverbunden werden. Hierbei ist es möglich die drehfeste Verbindung zwischen der elektrischen Maschine und dem Antriebselement, insbesondere dem Verbrennungsmotor, über die Kupplung herzustellen bzw. zu trennen. Dabei umfasst die elektrische Antriebseinheit günstigerweise einen Stellmotor sowie eine Betätigungseinrichtung zur Betätigung der Kupplung. Die Betätigungseinrichtung wird hierbei durch den Stellmotor angetrieben. Dabei weist der Stellmotor zudem eine Steuerelektronik auf, wobei die Steuerelektronik durch ein Kühlelement des Stellmotors gekühlt wird. Eine Ausführungsvariante ist beispielsweise in der EP2 708 768 A2 offenbart. Die EP 2 708 768 A2 ist mit deren gesamten Offenbarungsum- fang als Inhalt dieser Schrift zu sehen. Die elektrische Antriebseinheit kann allerdings ebenso auf eine ähnliche oder auch auf andere Weise ausgebildet sein.
Dabei weist das Kühlelement einen Kühlmitteleinlass und einen Kühlmittelauslass auf, wobei diese über einen Kühlkanal miteinander verbunden sind. Hierdurch kann eine aktive Kühlung mithilfe eines Kühlmittels erreicht werden, wobei eine Temperatur des Kühlmittels bei Zufluss aktiv die Kühlung der Steuerelektronik beeinflusst. Gerade dies ist bei einer passiven Kühlung mit Luft nicht möglich. Hierbei ist man insbesondere von der Umgebungstemperatur des Antriebsstrangs abhängig, die teilweise sehr hoch sein kann. Dabei besteht die Möglichkeit, dass die Umgebungstemperatur bereits höher liegt als die optimale Höchsttemperatur der Steuerelektronik. Dabei kann insbesondere die Lebensdauer der Steuerelektronik, die ab einer bestimmten Temperaturgrenze drastisch abnimmt, verlängert werden.
Mit besonderem Vorteil sind an dem Fahrzeug ein erster Kühlmittelkreislauf und ein zweiter Kühlmittelkreislauf ausgebildet, wobei ein Leitungsteiler einen Bruchteil des umlaufenden Kühlmittels aus dem ersten Kühlmittelkreislauf entnimmt und dem zweiten Kühlmittelkreislauf mit dem Kühlelement des Stellmotors zuführt.
An dem Fahrzeug ist mit Vorteil ein erster Kühlmittelkreislauf für ein anderes System des Fahrzeugs vorhanden. An diesen ersten Kühlmittelkreislauf kann die Zusammenbaueinheit inklusive des zweiten Kühlmittelkreislaufs zur Kühlung der Steuer- elektronik angekoppelt. Dabei können der erste Kühlmittelkreislauf Parallel oder in Reihe zueinander angeordnet sein. Der erste Kühlmittelkreislauf und der zweite Kühlmittelkreislauf bilden in dem Fall Anordnung aneinander in Reihe im Wesentlichen einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf aus. Der erste Kühlmittelkreislauf bildet hierbei im Wesentlichen den ersten Teil des gemeinsamen Kühlmittelkreislaufs und der zweite Kühlmittelkreislauf im Wesentlichen den zweiten Teil des gemeinsamen Kühlmittelkreislaufs aus.
Der erste Kühlmittelkreislauf kann beispielsweise ein Kühlmittelkreislauf für ein elektrisches Antriebsmodul, insbesondere zur Kühlung des Stators, oder für die Kühlung einer Batterie, die dem elektrischen Antrieb dient. In einer weiteren Ausführungsvariante ist es auch möglich den Kühlmittelkreislauf eines Verbrennungsmotors zu nutzen, sofern dieser ein Kühlmittel mit ausreichend geringer Temperatur liefert. Hierdurch kann die Ausbildung eines zweiten unabhängigen Kühlmittelkreislaufs eingespart werden.
Ein Stellmotor zur Betätigung einer Kupplung benötigt meist einen geringeren Kühl- mitteldurchfluss als ein weiteres zu kühlendes Bauteil. Eine Anordnung der Kühlmittelkreisläufe in paralleler Bauweise ist daher bevorzugt, da die Kühlmitteldurchflussraten in dieser Anordnung entsprechend auf die benötigte Kühlleistung abgestimmt werden können.
In einer weiteren Ausführungsvariante kann an dem Fahrzeug beispielsweise auch ein Kühlmittelkreislauf eigens zur Kühlung des Stellmotors ausgebildet sein.
Der Leitungsteiler ist dabei derart aufgebaut, dass lediglich ein Bruchteil des in dem gesamten Kuhlmittelkreislauf umlaufenden Kühlmittels entnommen und dem Kühlelement des Stellmotors zugeführt wird. Hierbei kann beispielsweise von einer Größenordnung von 1/5 bis 1/6 des gesamten Kühlmitteldurchflusses gesprochen werden. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Gesamtmenge von 6 Litern pro Minute Wasser handeln, der den Stellmotor zugeführt wird bzw. durch das Kühlelement fließt. Eine Aufteilung des Volumenstroms bzw. des Kühlmittelstroms wird in beson- derem Maße durch die Querschnittsverhältnisse der an dem Leitungsteiler ausgebildeten Zu- und Abflüsse bestimmt.
In einer besonderen Ausführungsvariante weist die elektrische Antriebseinheit Kühlmittelleitungen, in Form einer Kühlmittelzufuhr und einer Kühlmittelabfuhrleitung, zur Verbindung der jeweiligen Leitungsteiler mit dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmit- telauslass auf.
Die Kühlmittelleitungen dienen hierbei der einfachen Kühlmittelzufuhr und der einfachen Kühlmittelabfuhr von dem bzw. zu dem Kühlmittelkreislauf. Dabei können die Leitungen außen an einem Modulgehäuse der Antriebseinheit oder an einem anderen Modulgehäuse des Antriebsstrangs entlanggeführt werden. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn der Stellmotor von außen durch das Modulgehäuse der Antriebseinheit hindurch in den Innenraum der elektrischen Antriebseinheit eingreift. Ein Modul kann hierbei eine Komponente des Antriebsstrangs sein, beispielsweise ein Antriebsmotor, eine elektrische Antriebseinheit oder auch ein Getriebe sein.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass an dem Kühlelement und / oder an dem Leitungsteiler ein Stutzen ausgebildet oder angeordnet ist.
Dabei können jeweilige Stutzen an dem Leitungsteiler und / oder an den Kühlelementen angeordnet, befestigt oder einteilig an diesen ausgebildet sein. Zudem kann der Stutzen beispielsweise als Kunststoffteil oder als Stahlteil ausgeführt sein und in einer jeweiligen Öffnung des Kühlelementes und / oder des Leitungsteilers angeordnet sein, insbesondere eingepresst sein. Dies kann beispielsweise der Kühlmitteleinlass und / oder der Kühlmittelauslass sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausbildung der elektrischen Antriebseinheit sind die Kühlmittelleitungen und der Stutzen mit Hilfe eines elastischen Elements fluiddicht aneinander befestigt.
Das elastische Element kann beispielsweise als Verbindungsschlauch ausgebildet sein. Dieser Verbindungsschlauch kann beispielsweise an dem entsprechenden Stutzen und der entsprechenden Kühlmittelleitung angeordnet, insbesondere auf diese aufgeschoben sein. Dabei kann das elastische Element beispielsweise über ein Klemmelement, insbesondere eine Klemmschelle gesichert sein und gegebenenfalls zu der Abdichtung der Verbindung beitragen.
Es besteht zudem die Möglichkeit, dass an der Kühlmittelleitung ein Verbindungsabschnitt angeordnet oder ausgebildet ist, gegebenenfalls einteilig ausgebildet ist. An diesem Verbindungsabschnitt ist vorzugsweise ein Dichtungselement ausgebildet, sodass dieser direkt beispielsweise an dem Kühlmitteleinlass, dem Kühlmittelauslass oder dem Leitungsteiler angeordnet oder befestigt sein kann.
Weiter wird vorgeschlagen, dass an der Kühlmittelleitung zumindest ein Befestigungselement angeordnet ist, welches der Befestigung der Kühlmittelleitung an einem Gehäuse des Bauelements des Antriebsstrangs dient.
Eine solche Kühlmittelleitung wird beispielsweise außen an einem derartigen Gehäuse eines Moduls entlang geführt, beispielsweise einem Gehäuse eines Getriebes oder an einem Gehäuse der elektrischen Antriebseinheit. Durch das Befestigungselement ist es möglich die Kühlmittelleitung an der gewünschten Stelle einfach und schnell zu befestigen. Dabei kann das Befestigungselement an einer oder an mehreren Kühlmittelleitungen gleichzeitig angeordnet oder befestigt sein und insbesondere mehrere Kühlmittelleitungen untereinander verbinden. Hierbei ist es möglich das Befestigungselement an die Kühlmittelleitung anzuschweißen. Dies ist insbesondere bei Verwendung von Kühlmittelleitungen aus Kunststoff oder aus Aluminium möglich.
Mit besonderem Vorteil ist der Leitungsteiler an einem Modulgehäuse des Antriebsstrangs angeordnet oder befestigt oder der Leitungsteiler ist durch ein Modulgehäuse des Antriebsstrangs ausgebildet.
Das Modulgehäuse entspricht hierbei dem jeweiligen Gehäuse des entsprechenden Moduls des Antriebsstrangs. Günstigerweise steht das Kühlelement der Steuerelektronik oder mit einzelnen Bauteilen der Steuerelektronik in wärmleitendem Kontakt.
Hierdurch ist eine optimale Wärmeleitung von der Steuerelektronik über das Kühlelement zu dem Kühlmedium gegeben. Mit besonderem Vorteil wird eine Wärmeleitpaste verwendet, so dass der Wärmetransfer möglichst effektiv von statten geht. Dabei können an dem Kühlelement spezielle Pins oder auch Erhebungen in Richtung der Steuerelektronik ausgebildet sein, die einen direkten Kontakt mit einzelnen Bauteilen der Steuerelektronik aufweisen.
Günstigerweise ist das Kühlelement als Aluminiumteil ausgebildet.
Aluminium weist hierbei eine gute Wärmeleitfähigkeit auf, zu dem kann das Kühlelement auf einfache Art und Weise als Aluminiumteil hergestellt werden. Insbesondere durch einen Guss bzw. Druckgussverfahren.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Kühlmittelleitungen starr ausgebildet sind.
Hierdurch sind diese innerhalb des Antriebsstrangs definiert angeordnet. Zudem ist dadurch eine Befestigung der Zusammenbaueinheit einfach zu bewerkstelligen. Derartige Kühlmittelleitungen können beispielsweise aus Aluminium oder aus Kunststoff hergestellt sein.
Fig. 1 eine elektrische Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs aus dem Stand der Technik im Querschnitt;
Fig. 2 ein Modulgehäuse der elektrischen Antriebseinheit mit einer daran angeordneten Zusammenbaueinheit, die einen Stellmotor mit einem Kühlelement sowie Kühlmittelleitungen umfasst;
Fig. 3 das Modulgehäuse mit der Zusammenbaueinheit aus Figur 2 in einer
Frontansicht;
Fig. 4 das Modulgehäuse mit der Zusammenbaueinheit aus Figur 2 in einer
Draufsicht; Fig. 4a einen Schnitt durch das Modulgehäuse entlang der Schnittebene C-C aus der Figur 4;
Fig. 5 eine weitere Schnittansicht des Modulgehäuses mit der Zusammenbaueinheit aus Figur 2;
Fig. 6 die Zusammenbaueinheit in einer Draufsicht;
Fig. 7 die Zusammenbaueinheit in einer weiteren perspektivischen Ansicht;
Fig. 8 einen Stellmotor der Zusammenbaueinheit mit einem Kühlelement in einer perspektivischen Explosionsdarstellung;
Fig. 9 eine weitere Schnittdarstellung des Stellmotors in Draufsicht;
Fig. 10 eine weitere Darstellung des Stellmotors mit dem Kühlelement in Seitenansicht mit einem Teilquerschnitt;
Fig. 1 1 eine weitere Ausführungsvariante des Modulgehäuses mit der Zusammenbaueinheit;
Fig. 12 ein Leitungsteiler aus Figur 1 1 im Querschnitt;
Fig. 13 der Leitungsteiler aus Figur 1 1 in einer weiteren Querschnittsdarstellung.
In der Fig. 1 ist eine elektrische Antriebseinheit 10 gemäß der EP 2 708 768 A2 gezeigt. Die elektrische Antriebseinheit 10 ist im Weiteren kurz erläutert, wobei weitere Ausführungen der genannten Schrift zu entnehmen sind. Die EP 2 708 768 A2 ist als vollständiger Inhalt dieser Anmeldung zu betrachten.
Die elektrische Antriebseinheit 10 weist hierbei eine elektrische Maschine 12 mit einem Stator 14 und einem Rotor 16 auf. Hierbei ist der Stator 14 drehfest mit einem Modulgehäuse 18, gezeigt in den nachfolgenden Figuren, verbunden. Der Rotor 16 ist konzentrisch zu dem Stator 14 angeordnet und frei drehbar gegenüber diesem gelagert. Dabei weist die elektrische Antriebseinheit 10 ein Antriebselement 20 auf, welches drehbar und konzentrisch zu dem Rotor gelagert ist. Dabei sind der Rotor 16 und das Antriebselement 20 über eine Kupplung 22 drehfest aber lösbar miteinander wirkverbunden. Ein Öffnen oder Schließen der Kupplung 22 erfolgt hierbei über eine Betätigungseinrichtung 24, die von einem Stellmotor 26 betätigt wird. Das Antriebselement 20 ist hierbei mit einer weiteren, nicht dargestellten Antriebseinheit wirkverbunden. Bei der weiteren Antriebeinheit kann es sich beispielsweise um einen Ver- brennungsmotor handeln, wobei das Antriebselement 20 in diesem Fall eine drehwirksame Verbindung mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors ausbildet. Der Stellmotor 26 kann die Kupplung 22 mit Hilfe der Betätigungseinheit 24 öffnen sowie schließen, sodass eine Wirkverbindung zwischen der elektrischen Maschine 12 der elektrischen Antriebseinheit 10 sowie einer weiteren Antriebseinheit hergestellt oder getrennt ist.
In den Fig. 2 bis 5 ist das Modulgehäuse 18 mit einer Zusammenbaueinheit 28 in mehreren Perspektiven dargestellt. Die Zusammenbaueinheit 28 umfasst hierbei den Stellmotor 26 mit einem Kühlelement 40 sowie zwei Kühlmittelleitungen 32a, b in Form einer Kühlmittelzufuhrleitung 32a und einer Kühlmittelabfuhrleitung 32b. Der Stellmotor 26 ist hierbei an einer Öffnung des Modulgehäuses 18 angeordnet und greift von radial außen durch die Öffnung in den radial inneren Bereich, in dem die hier nicht dargestellte elektrische Antriebseinheit angeordnet ist, ein. Dabei weist der Stellmotor 26, wie in Fig. 7 zu sehen ist, eine Welle mit einem Profil auf, mit der eine Welle 27 zur Wirkverbindung mit der Betätigungseinrichtung 24 verbindbar ist. Der Stellmotor weist hierbei einen Flansch 26a, mit mehreren Öffnungen 26b auf, die der Befestigung der Zusammenbaueinheit 28, insbesondere des Stellmotors 26 an dem Modulgehäuse 18 dienen. Hierbei ist der Stellmotor 26 über die Öffnungen 26b mit dem Modulgehäuse 18 verschraubt, wobei die Schrauben hierbei nicht dargestellt sind.
Zur weiteren Befestigung der Zusammenbaueinheit 28 ist ein Befestigungselement 34 ausgebildet. Dieses Befestigungselement 34 ist hierbei an den Kühlmittelleitungen 32a und 32b angeordnet, insbesondere befestigt. Die Kühlmittelleitungen 32a und 32b können hierbei beispielsweise als Kunststoff oder als Aluminiumteile ausgeführt sein, so dass das Befestigungselement 34 mit diesem verschweißt sein kann. Das Befestigungselement 34 weist ebenfalls eine Öffnung 34a auf, die der Befestigung an dem Modulgehäuse 18, hierbei ebenfalls durch Schraubverbindung, ermöglicht.
Des Weiteren sind an dem Modulgehäuse 18 weitere Befestigungselemente 36 ausgebildet, die über Öffnungen 36a mit dem Modulgehäuse 18, insbesondere durch Verschraubung, fest verbunden werden, so dass die Kühlmittelleitungen 32a, b zwi- sehen dem Befestigungselement 36 und dem Modulgehäuse 18 festgelegt sind. Dabei umgreifen die Befestigungselemente 36 die Kühlmittelleitungen 32a, b auf der Seite der Kühlmittelleitungen 32a, b, die dem Modulgehäuse 18 gegenüberliegen.
Die Zusammenbaueinheit 28 ist weiterhin über Verbindungsabschnitte 38 an dem Modulgehäuse 18 angeordnet und befestigt, wobei die Verbindungsabschnitte 38 an einem Ende der Kühlmittelleitung 32a und 32b ausgebebildet sind. Siehe hierzu Fig. 4a. Die Verbindungsabschnitte 38 sind hierbei an der dem Kühlelement 40 gegenüberliegenden Endbereichen der Kühlmittelleitung 32a oder 32b angeordnet. Dabei greifen die Verbindungsabschnitte 38 in Öffnungen 18a des Modulgehäuses 18 ein. Die Öffnungen 18a des Modulgehäuses 18 dienen hierbei als Zuführ- und Abführöffnungen für ein Kühlmedium aus einem ersten Kühlmittelkreislauf des Fahrzeugs in einen zweiten Kühlmittelkreislauf, der durch die Zusammenbaueinheit ausgebildet ist. Der zweite Kühlmittelkreislauf ist hierbei parallel zu dem ersten Kühlmittelkreislauf des Fahrzeugs ausgebildet. Die Verbindungsabschnitte 38 weisen hierbei Dichtungselemente 38a auf, die eine fluiddicht Verbindung sowie eine feste Anordnung zwischen den Kühlmittelleitungen 32 sowie den Öffnungen 18a herstellen. Dabei stellen die Öffnungen 18a Anschlüsse von Leitungsteilern dar. Diese Leitungsteiler sind hierbei in das Modulgehäuse 18 eingearbeitet. Der erste Kühlkreislauf kann beispielsweise eine Vorlauftemperatur von 65 bis 85 Grad aufweisen.
In den Figuren 6 und 7 ist die Zusammenbaueinheit 28 einzeln dargestellt. Die Zusammenbaueinheit 28 weist hierbei den Stellmotor 26 auf, der über eine Steckverzahnung 26c mit der Betätigungseinrichtung 24 verbindbar ist. Zudem weist der Stellmotor 26 einen Flansch 26a zur Befestigung an dem Modulgehäuse 18 auf. Der Flansch 26 ist hierbei an einem Gehäuse 26d des Stellmotors 26 ausgebildet. An dem der Steckverzahnung 26c gegenüberliegenden Ende des Stellmotors 26 ist ein Kühlelement 40 angeordnet. Dieses Kühlelement 40 schließt den Stellmotor nach au ßen hin dichtend ab.
Dabei ist innerhalb des Kühlelements 40 an dem Stellmotor 26 eine Steuerelektronik des Stellmotors 26 angeordnet. Diese wird durch das Kühlelement 40 einerseits vor Verschmutzung geschützt und andererseits durch das Kühlelement 40 gekühlt. Da- bei kann das Kühlelement 40 an dessen der Steuerelektronik zuweisenden Seite mehrere Erhebungen ausbilden, die in direktem wärmeleitenden Kontakt mit einzelnen Bauteilen der Steuerelektronik stehen. Dabei wird günstigerweise eine Wärmeleitpaste verwendet, um den Wärmeübertrag von der Steuerelektronik auf das Kühlelement 40 zu verbessern. Eine obere Betriebstemperatur der Steuerelektronik kann etwa bei 120 Grad Celsius liegen. Erhöht man die Temperatur der Steuerelektronik über diese obere Temperaturgrenze, so sinkt die Lebensdauer rapide ab. Ein vorzeitiger Ausfall der Steuerelektronik ist hierdurch möglich.
Das Kühlelement 40 weist im Wesentlichen eine gleichmäßige Wandstärke auf, die leicht gekrümmt ist, insbesondere kugelförmig oder kugelabschnittsförmig. Dabei ist Kühlelement 40 ist an dem Stellmotor befestigt, hierbei mit Hilfe von Klammern 42. Zudem ist an dem Kühlelement 40 ein Kühlmittelabschnitt 40a in Form eines Aufbaus 40a ausgebildet. Der Kühlmittelabschnitt bzw. der Aufbau 40a ist hierbei einteilig durch das Kühlelement 40 ausgebildet. Dabei ermöglicht der Kühlmittelabschnitt 40a einen Durchfluss von Kühlmittel zum Abtransport der erzeugten Wärme. Eine genauere Darstellung ist insbesondere in den Figuren 8 bis 10 dargestellt.
Dabei sind in den Aufbau 40a mehrere Kanäle eingebracht. Dies kann beispielsweise durch Bohrungen geschehen. Dabei weist der Aufbau 40a einen Kühlmitteleinlass 40b, einen Kühlmittelauslass 40c sowie einen Kühlmittelkanal 40d auf. Der Kühlmitteleinlass 40a, der Kühlmittelauslass 40b und der Kühlmittelkanal 40d sind hierbei durch einfache Bohrungen ausgeführt. Der Kühlmittelkanal 40d ist hierbei einerseits mit einem Stopfen 44 dichtend abgeschlossen. Das Kühlelement 40 ist hierbei vorzugsweise als Aluminiumteil ausgebildet. Aluminium ist leicht zu bearbeiten und weist gute Wärmeleiteigenschaften auf. Die Kanäle des Aufbaus 40a können auch eine komplexere Form ausbilden. Dementsprechend können die Kanäle des Aufbaus 40a derart ausgebildet sein, dass das Kühlelement 40 möglichst gleichmäßig und großflächig von einem Kühlmedium durchflössen wird.
An dem Kühlmitteleinlass 40b und dem Kühlmittelauslass 40c sind Stutzen 46 angeordnet. Diese Stutzen sind beispielsweise aus Kunststoff oder aus Stahl hergestellt und sind vorzugsweise in den Kühlmitteleinlass 40b und dem Kühlmittelauslass 40c eingepresst. Der Stopfen 44 kann ebenfalls aus Aluminium oder Kunststoff hergestellt und in den Kühlkanal 40d eingepresst sein.
Die Kühlmittelleitungen 32a und 32b sind hierbei über elastische Elemente 48 mit dem Kühlmitteleinlass 40b und dem Kühlmittelauslass 40c, insbesondere über deren Stutzen 46 verbunden. Dabei sind die elastischen Elemente 48 hierbei als Verbindungsschläuche 48 aus einem elastischen Material ausgeführt, so dass diese einfach auf die Stutzen 46 sowie die Kühlmittelleitungen 32a und 32b aufgeschoben werden können. Hierbei weisen die Stutzen 46, an denen der Verbindungsschlauch 48 angeordnet ist, einen radial aufgeweiteten Bereich auf. Dieser ist im Wesentlichen an deren axialen Ende angeordnet, sodass durch ein Klemmelement 50, welches au ßen an dem Verbindungsschlauch 48 angeordnet, der Verbindungsschlauch 48 befestigt ist und ein abrutschen des Verbindungsschlauchs 48 verhindert wird. Ein derartiger radial aufgeweiteter Bereich in Verbindung mit einem Klemmelement 50 kann ebenso an einem Endbereich der jeweiligen Kühlmittelleitung 32a, b ausgebildet sein, insbesondere zur sicheren und fluiddichten Befestigung von Verbindungsschlauch 48 an der jeweiligen Kühlmittelleitung 32a, b. Das Klemmelement 50 ist hierbei als Schelle 50 ausgeführt. Dabei ist die Verwendung von elastischen Elementen 48 ist dabei besonders vorteilhaft, da hierdurch die Kühlmittelleitungen 32a und 32b von Vibrationen des Antriebsstrangs isoliert sind und nur schwer zu Schwingungen angeregt werden können.
Die Kühlmittelleitungen 32a und 32b sind hierbei vorzugsweise starr ausgebildet, sodass diese an dem Modulgehäuse eindeutig angeordnet und verlegt sind. Die Kühlmittelleitungen 32a und 32b könnten hier beispielsweise als Aluminiumteil oder als Kunststoff teil ausgeführt sein.
Des Weiteren ist an den Kühlmittelleitungen 32a und 32b ein Befestigungselement 36 mit einer Öffnung 36a angeordnet, die zu der Befestigung an dem Modulgehäuse 18 ermöglicht. Dabei kann das Befestigungselement 36 beispielsweise fest mit den Kühlmittelleitungen 32a und 32b, insbesondere durch schweißen, verbunden sein. Die bereits im vorigen erwähnten Verbindungsabschnitte 38 sind hierbei einteilig mit den Kühlmittelleitungen 32a und 32b ausgebildet. Anstelle der Verbindungsabschnitte 38 kann beispielsweise auch ein elastisches Element 48 gemäß der vorigen Ausführungen verwendet werden. Ebenso ist auch die Anbindung der Kühlmittelleitungen 32a, b an das Kühlelement mithilfe von Verbindungsabschnitten gemäß der Verbindungsabschnitte 38 möglich.
Die Verbindungsabschnitte 38 der Kühlmittelleitungen 32a und 32b sind weiterhin über ein Ausrichtelement 52 zueinander angeordnet. Dieses Ausrichtelement 52 kann beispielsweise als blechförmiges Element 52 oder als Blechteil 52 ausgeführt sein. Das Ausrichtelement 52 dient, wie in Figur 4 und Figur 4a zu sehen ist, unter anderem der Positionierung der Verbindungsabschnitte 38 zueinander, sodass eine einfache und schnelle Montage an dem Modulgehäuse ermöglicht ist. Die Anordnung der Öffnungen 18a an dem Gehäuse 18 und der Verbindungsabschnitte 38 zueinander ist im Wesentlichen gleich.
Die Zusammenbaueinheit 28 ist vollständig vormontierbar. Zudem ist die Montage an dem Modulgehäuse schnell und einfach.
In der Fig. 1 1 ist eine weitere Variante der Zusammenbaueinheit 28 an dem Modulgehäuse 18 dargestellt. Hierbei sind die Leitungsteiler zum Aufteilen der Kühlmittelkreisläufe nicht durch das Modulgehäuse 18 ausgebildet. Stattdessen sind Leitungsteiler 54 an dem Modulgehäuse 18 mit Hilfe von Befestigungsmitteln, hier Schrauben, befestigt. Der Leitungsteiler 54 ist in den Fig. 12 und 13 nochmals in zwei Querschnittsdarstellungen gezeigt. Dabei ist an dem Leitungsteiler 54 eine Dichtung 56 angeordnet, die eine fluiddichte Verbindung mit dem Motorgehäuse 18 ermöglicht. Dabei dient ein Stutzen 54a der Zufuhr bzw. der Abfuhr des Kühlmediums von dem ersten Kühlmittelkreislauf in den zweiten Kühlmittelkreislauf. Ein Stutzen 54b ermöglicht hierbei einen Bypass des Kühlmittels zu dem Kühlelement 40 des Stellmotors 26. Dabei ist der Querschnitt des Stutzens 54 im Vergleich mit dem Querschnitt des Stutzens 54a geringer oder kleiner. Die hier dem ersten Kühlmittelkreislauf entnommene Kühlmittelmenge ist im Wesentlichen durch das Querschnittsverhältnis des Stutzens 54b mit dem Stutzen 54a bestimmt. Man erkennt zudem, dass die Stutzen 54a und 54b Bereiche mit radialer Aufweitung an deren Ende aufweisen, so dass die zuvor erwähnten Klemmelemente in Form von Schellen ebenfalls verwendet werden können. Die Kühlmittelleitungen 32a und 32b sind hierbei mit dem Leitungsteiler 54 über Verbindungselemente 48 verbunden. Hierbei besteht die Möglichkeit, dass auch die Leitungsteiler 54 an der Zusammenbaueinheit 28 bereits vormontiert werden können und an dem Antriebsmodul lediglich befestigt, insbesondere verschraubt, werden müssen.
Im Vergleich mit der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung kann eine Betriebstemperatur der Steuerelektronik des Stellmotors wesentlich verringert werden. Zudem ist eine einfache Montage, Demontage und Reparatur möglich.
Bezuqszeichen
Elektrische Antriebseinheit
Elektrische Maschine
Stator
Rotor
Modulgehäuse
Antriebselement
Kupplung
Betätigungseinrichtung
Stellmotor
a Flansch
b Öffnungen
c Steckverzahnung
d Gehäuse
Welle
Zusammenbaueinheit
a,b Kühlmittelleitung
a Kühlmittelzufuhrleitung
b Kühlmittelabfuhrleitung
Befestigungselement
a Öffnung
Befestigungselement
a Öffnung
Verbindungsabschnitt
a Dichtungselement
Kühlelement
a Kühlmittelabschnitt / Aufbau
b Kühlmitteleinlass
c Kühlmittelauslass
d Kühlmittelkanal
Klammer
Stopfen Stutzen
a radial aufgeweiteter Bereich
elastisches Element / Verbindungsschlauch Klemmelement
Ausrichtelement
Leitungsteiler
a,b Stutzen
Dichtung

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Antriebseinheit (10) für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs umfassend
- eine elektrischen Maschine (12),
- ein Antriebselement (20),
- ein Kupplung (22) zur Herstellung einer lösbar drehfesten Verbindung zwischen der elektrischen Maschine (12) und dem Antriebselement (20),
- einen Stellmotor (26) für eine Betätigungseinrichtung (24) der elektrischen Antriebseinheit (10) zur Betätigung der Kupplung (22),
- wobei der Stellmotor (26) eine Steuerelektronik aufweist und
- wobei die Steuerelektronik durch ein Kühlelement (40) des Stellmotors (26) gekühlt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (40) einen Kühlmitteleinlass (40b) und einen Kühlmittelauslass (40c) aufweist, wobei diese über einen Kühlkanal (40d) miteinander verbunden sind.
2. Elektrische Antriebseinheit (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass an dem Fahrzeug ein erster Kühlmittelkreislauf und ein zweiter Kühlmittelkreislauf ausgebildet ist, wobei ein Leitungsteiler (54) einen Bruchteil des umlaufenden Kühlmittels aus dem ersten Kühlmittelkreislauf entnimmt und zweiten Kühlmittelkreislauf mit dem Kühlelement (40) des Stellmotors (26) zuführt.
3. Elektrische Antriebseinheit (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebseinheit (10) Kühlmittelleitungen (32), in Form einer Kühlmittelzufuhrleitung (32a) und einer Kühlmittelabfuhrleitung (32b), zur Verbindung der jeweiligen Leitungsteiler (54) mit dem Kühlmitteleinlass (40b) und dem Kühlmittelauslass (40c) aufweist.
4. Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kühlelement (40) und / oder an dem Leitungsteiler (54) ein Stutzen (46) ausgebildet oder angeordnet ist.
5. Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelleitung (32) und der Stutzen (46) durch ein elastisches Element (48) fluiddicht miteinander verbunden sind.
6. Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kühlmittelleitung (32) zumindest ein Befestigungselement (34) angeordnet ist, welches der Befestigung der Kühlmittelleitung (32) an einem Modulgehäuse (18) eines Bauelements des Antriebsstrangs dient.
7. Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitungsteiler (54) an einem Modulgehäuse (18) des Antriebsstrangs angeordnet oder befestigt ist oder durch ein Modulgehäuse (18) des Antriebsstrangs ausgebildet ist.
8. Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (40) mit der Steuerelektronik oder mit einzelnen Bauteilen der Steuerelektronik in wärmeleitendem Kontakt steht.
9. Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (40) als Aluminiumteil ausgebildet ist.
10. Elektrische Antriebseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelleitungen (32) starr ausgebildet sind.
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