DE102020201120A1

DE102020201120A1 - Elektrische Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug und Fahrzeug

Info

Publication number: DE102020201120A1
Application number: DE102020201120.6A
Authority: DE
Inventors: Philipp Breinlinger; Andreas Wuensch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-01-30
Filing date: 2020-01-30
Publication date: 2021-08-05
Also published as: WO2021151598A1

Abstract

Eine elektrische Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug umfasst eine elektrische Maschine, welche dazu eingerichtet ist, ein Drehmoment an einer um eine Rotationsachse drehbaren Abtriebswelle bereitzustellen, ein Maschinengehäuse mit einem die Rotationsachse umschließenden Mantelabschnitt, welcher einen Kühlbereich mit einem darin ausgebildeten Kühlkanal zur Durchleitung eines Kühlfluids aufweist, wobei die elektrischen Maschine in dem Maschinengehäuse angeordnet ist, ein mit dem Mantelabschnitt des Maschinengehäuses im Kühlbereich verbundenes Parksperrengehäuse und eine Parksperreneinrichtung mit einem in dem Parksperrengehäuse angeordneten elektrischen Parksperrenaktuator, einer in dem Parksperrengehäuse angeordneten elektronischen Parksperrensteuerung zur Steuerung des Parksperrenaktuators und einem mittels des Parksperrenaktuators betätigbaren ersten Sperrglied, welches mit einem kinematisch an die Abtriebswelle gekoppelten zweiten Sperrglied in Eingriff bringbar ist, um die Abtriebswelle in Bezug auf eine Rotation um die Rotationsachse zu sperren.

Description

Stand der Technik
Elektrisch angetriebene Fahrzeuge weisen einen Elektromotor auf, welcher kinematisch an zumindest eine Achse oder an zumindest ein Rad des Fahrzeugs gekoppelt ist, um diese bzw. dieses anzutreiben. Typischerweise ist als elektrische Energiequelle für den Motor ein elektrischer Energiespeicher, z.B. ein Akkumulator, vorgesehen. Häufig wird der Elektromotor über eine Leistungselektronik mit dem Energiespeicher elektrisch verbunden. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass eine Rotorwelle des Elektromotors kinematisch an ein Getriebe gekoppelt ist, um das von der Rotorwelle abgegebene Drehmoment zu über- oder untersetzen und an einer Getriebewelle zum Antrieb der Achse oder des Rads bereitzustellen.
Elektrisch angetriebene Fahrzeuge, welche hierin auch als Elektrofahrzeuge bezeichnet werden, weisen in der Regel Parkbremsen oder Feststellbremsen auf, welche sicherstellen, dass das Fahrzeug nicht ungewollt zu rollen beginnt, z.B. wenn es auf einer geneigten Fahrbahn steht. Parkbremsen von Elektrofahrzeugen weisen in der Regel eine Aktuatoreinrichtung mit einem elektrischen Aktuator und einer elektronischen Steuerung und eine Sperrmechanik auf, welche mittels des Aktuators betätigbar und mit einer Getriebewelle oder einer anderen durch den Elektromotor angetriebenen Welle in Eingriff bringbar ist. Zum Beispiel wird in der DE 20 2009 014 189 U1 eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug beschrieben, wobei ein Elektromotor in einem mit einem Kühlkanal versehenen zylindrischen Gehäuse angeordnet ist. An einer Stirnseite des Gehäuses ist eine Parksperrenanordnung mit einem Parksperrenrad vorgesehen, welches an einen mit einem Rotor des Elektromotors gekoppelten Getriebeteil gekoppelt ist und mittels einer Klinke gegenüber der Stirnseite des Gehäuses festlegbar ist. wird ein Antrieb für ein Elektrofahrzeug beschrieben, welcher einen in einem Gehäuse angeordneten Elektromotor aufweist, wobei in dem Gehäuse ein Kühlkanal ausgebildet ist, und wobei an dem Gehäuse ein Steuerungsgehäuse befestigt ist, in welchem elektronische Steuerkomponenten angeordnet sind. Zur Kühlung des Steuerungsgehäuses weist dieses an einem Gehäuseboden ebenfalls einen Kühlkanal auf, welcher mit dem Kühlkanal des Gehäuses verbunden ist.
Die US 5 585 681 B1 beschreibt einen Antrieb für ein Elektrofahrzeug, welcher einen in einem Gehäuse angeordneten Elektromotor aufweist, wobei in dem Gehäuse ein Kühlkanal ausgebildet ist, und wobei an dem Gehäuse ein Steuerungsgehäuse befestigt ist, in welchem elektronische Steuerkomponenten angeordnet sind. Zur Kühlung des Steuerungsgehäuses weist dieses an einem Gehäuseboden ebenfalls einen Kühlkanal auf, welcher mit dem Kühlkanal des Gehäuses verbunden ist.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 und ein Fahrzeug nach Anspruch 10.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine elektrische Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug vorgesehen. Die Antriebsvorrichtung umfasst eine elektrische Maschine, welche dazu eingerichtet ist, ein Drehmoment an einer um eine Rotationsachse drehbaren Abtriebswelle bereitzustellen, ein Maschinengehäuse mit einem die Rotationsachse umschließenden Mantelabschnitt, welcher einen Kühlbereich mit einem darin ausgebildeten Kühlkanal zur Durchleitung eines Kühlfluids aufweist, wobei die elektrischen Maschine in dem Maschinengehäuse angeordnet ist, ein mit dem Mantelabschnitt des Maschinengehäuses im Kühlbereich verbundenes Parksperrengehäuse und eine Parksperreneinrichtung mit einem in dem Parksperrengehäuse angeordneten elektrischen Parksperrenaktuator, einer in dem Parksperrengehäuse angeordneten elektronischen Parksperrensteuerung zur Steuerung des Parksperrenaktuators und einem mittels des Parksperrenaktuators betätigbaren ersten Sperrglied, welches mit einem kinematisch an die Abtriebswelle gekoppelten zweiten Sperrglied in Eingriff bringbar ist, um die Abtriebswelle in Bezug auf eine Rotation um die Rotationsachse zu sperren.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist Fahrzeug, z.B. ein Straßenfahrzeug, wie ein Auto, ein Bus oder ein Lastwagen, mit einer Antriebsvorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung vorgesehen.
Eine der Erfindung zugrundeliegenden Ideen besteht darin, eine Parksperreneinrichtung in einem Parksperrengehäuse unterzubringen, welches wärmeleitend mit einem gekühlten Gehäuse einer elektrischen Maschine verbunden ist. Insbesondere kann eine elektrische Maschine, welche beispielsweise sowohl als Motor als auch als Generator betrieben werden kann, in einem Maschinengehäuse untergebracht sein, welches die elektrische Maschine zumindest mit einem Mantelabschnitt umschließt, wobei in dem Mantelabschnitt ein oder mehrere Kühlkanäle ausgebildet sind, in welchen ein Fluid zur Kühlung der elektrischen Maschine zirkulierbar ist, z.B. mittels einer Kühlmittelpumpe. Beispielsweise kann die elektrische Maschine einen um eine Drehachse drehbaren Rotor und einen konzentrisch zu der Drehachse angeordneten und den Rotor umschließenden Stator aufweisen, wobei der Stator wärmeleitend an den beispielsweise zylindrischen Mantelabschnitt gekoppelt ist.
Das Parksperrengehäuse ist an einer Außenseite des Maschinengehäuses angeordnet und mit diesem verbunden bzw. an diesem befestigt. Insbesondere ist das Parksperrengehäuse im Kühlabschnitt des Mantelabschnitts angeordnet, wobei in dem Kühlabschnitt zumindest ein Kühlkanal vorgesehen ist. In dem Parksperrengehäuse sind ein elektrischer Parksperrenaktuator, z.B. in Form eines Elektromotors, und eine elektronische Steuerung angeordnet, welche elektrisch mit dem Parksperrenaktuator verbunden und dazu eingerichtet ist, den Parksperrenaktuator zu betätigen. Ein erstes Sperrglied, z.B. in Form einer Klinke, ist kinematisch an den Parksperrenaktuator gekoppelt und durch diesen bewegbar, insbesondere zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung. Ein zweites Sperrglied ist kinematisch an die Abtriebswelle gekoppelt, das heißt entweder drehfest mit der Abtriebswelle verbunden oder über weitere Zwischenglieder, wie z.B. Zahnräder oder dergleichen, durch die Abtriebswelle bewegbar. In der ersten Stellung oder Sperrstellung des ersten Sperrglieds steht dieses in Eingriff mit dem zweiten Stellglied und sperrt dadurch eine Bewegung des zweiten Stellglieds. Somit wird eine Drehung der Abtriebswelle in der ersten Stellung des ersten Sperrglieds verhindert. In der zweiten Stellung sind das erste und das zweite Stellglied außer Eingriff, so dass eine Bewegung des zweiten Stellglieds und damit eine Drehung der Abtriebswelle zugelassen wird.
Durch die Anbringung des Parksperrengehäuses an dem Kühlabschnitt des Mantelabschnitts des Maschinengehäuses wird vorteilhaft eine Kühlung der elektronischen Steuerung und des elektrischen Parksperrenaktuators der Parksperreneinrichtung erzielt. Dies senkt vorteilhaft die thermische Belastung der Parksperreneinrichtung. Dadurch wird einerseits die Ausfallwahrscheinlichkeit der Parksperreneinrichtung vorteilhaft verringert. Weiterhin wird dadurch der Einsatz kostengünstigerer elektronischer Komponenten für die Steuerung erleichtert. Darüber hinaus wird eine effiziente Kühlung sowohl der elektrischen Maschine als auch der Parksperreneinrichtung über einen gemeinsamen Kühlfluidkreislauf, insbesondere über dieselben Kühlkanäle erzielt. Dadurch wird der konstruktive Aufwand für die Kühlung vorteilhaft verringert. Ein weiterer Vorteil der direkten Anbringung des Parksperrengehäuses an dem Maschinengehäuse ist, dass durch die hohe Masse der elektrischen Maschine Vibrationen des Parksperrengehäuses effizient gedämpft werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den auf die unabhängigen Ansprüche rückbezogenen Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung.
Gemäß einer Ausführungsform der Antriebsvorrichtung kann vorgesehen sein, dass der Mantelabschnitt sich entlang der Rotationsachse erstreckt und der Kühlkanal sich spiralförmig um die Rotationsachse erstreckt, so dass ein die Rotationsachse umschließender Kühlbereich ausgebildet ist. Auf diese Weise wird ein durchgehender, relativ langer Kühlkanal gebildet. Dies bietet den Vorteil, dass eine große Oberfläche zur Wärmeübertragung bereitgestellt und damit eine Wärmeübertragung von der elektrischen Maschine und von der Parksperreneinrichtung an das Kühlfluid weiter verbessert wird.
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass das Parksperrengehäuse einstückig mit dem Maschinengehäuse ausgebildet ist. Beispielsweise können Seitenwandungen des Parksperrengehäuses, welche in einer radialen Richtung von einer Außenfläche des Maschinengehäuses vorstehen und einen Innenraum des Parksperrengehäuses zur Aufnahme der Steuerung und des Aktuators definieren, einstückig mit dem Mantelabschnitt des Maschinengehäuses ausgebildet sein. Zum Beispiel kann vorgesehen sein, dass das Maschinengehäuse und das Parksperrengehäuse, insbesondere dessen Seitenwandungen als ein Gussteil ausgebildet sind, z.B. aus einem Metallmaterial. Durch die einstückige Ausbildung wird die Wärmeleitung und damit die Kühlung der Parksperreneinrichtung weiter verbessert.
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass das Parksperrengehäuse mittels Befestigungseinrichtungen an dem Maschinengehäuse befestigt ist. Beispielsweise kann das Parksperrengehäuse ein wannenförmiges Basisteil aufweisen, welches einen Innenraum des Parksperrengehäuses zur Aufnahme der Steuerung und des Aktuators definiert, wobei an dem Basisteil Flansche oder andere Befestigungsstrukturen ausgebildet sind, über welche das Basisteil mittels Schrauben, Nieten, Bolzen oder ähnliche Befestigungseinrichtungen an den Mantelabschnitt des Maschinengehäuses befestigbar ist. Durch die Fixierung des Parksperrengehäuses an dem Maschinengehäuse über Befestigungseinrichtungen wird die Nachrüstung bzw. ein modularer Aufbau der Antriebsvorrichtung erleichtert.
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das zweite Sperrglied drehfest mit einer der folgenden Komponenten verbunden sein: einer mit einem Rotor der elektrischen Maschine verbundenen Rotorwelle, welche die Abtriebswelle bildet, einer kinematisch an die Abtriebswelle gekoppelten Zwischenwelle oder mit einer Getriebewelle, welche über Getriebeglieder kinematisch an die Abtriebswelle gekoppelt ist.
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die Antriebsvorrichtung einen mit dem Mantelabschnitt des Maschinengehäuses im Kühlbereich verbundenen Kühlmittelverdichter aufweisen. Damit wird die im Kühlbereich durch das Kühlfluid bereitgestellte Kühlleistung vorteilhaft weiter ausgenutzt und der Kühlmittelverdichter, welcher z.B. zur Kompression eines Kühlmittels für eine Klimaanlage oder dergleichen verwendet werden kann, kann auf platzsparende und vibrationsarme Weise untergebracht werden.
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die Antriebsvorrichtung ein mit dem Maschinengehäuse verbundenes Elektronikgehäuse zur Aufnahme einer Leistungselektronik zur Steuerung der elektrischen Maschine aufweisen. Das Elektronikgehäuse kann beispielsweise neben dem Parksperrengehäuse angeordnet sein. Optional kann das Elektronikgehäuse zumindest bereichsweise ebenfalls im Kühlbereich des Mantelabschnitts liegen. Damit kann gleichzeitig vorteilhaft eine Kühlung der Leistungselektronik erfolgen.
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die Antriebsvorrichtung ein mit dem Maschinengehäuse verbundenes Getriebegehäuse und ein in dem Getriebegehäuse angeordnetes Getriebe mit einer Getriebewelle aufweisen, welche über Getriebeglieder kinematisch an die Abtriebswelle der elektrischen Maschine gekoppelt ist. Das Getriebegehäuse und das Maschinengehäuse können beispielsweise einstückig als Gussgehäuse ausgebildet oder aneinander befestigt sein.
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das Kühlfluid Öl, Wasser, ein Wasser-Glykol-Gemisch oder eine andere viskose Flüssigkeit sein. Durch die Verwendung einer Flüssigkeit als Kühlfluid wird die Kühlleistung vorteilhaft weiter gesteigert.
Hierin wird unter „einstückig“, „einteilig“, „integral“ oder „in einem Stück“ ausgebildeten Komponenten allgemein verstanden, dass diese Komponenten als ein einziges, eine Materialeinheit bildendes Teil vorliegen und insbesondere als ein solches hergestellt sind, wobei die eine von der anderen Komponente nicht ohne Aufhebung des Materialzusammenhalts von der anderen lösbar ist.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen erläutert. Von den Figuren zeigen:

1 eine sich bei einem Schnitt entlang einer Rotationsachse ergebende schematische Schnittansicht einer elektrischen Antriebsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine sich bei einem Schnitt senkrecht zur Rotationsachse ergebende schematische Schnittansicht einer elektrischen Antriebsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3 eine sich bei einem Schnitt senkrecht zur Rotationsachse ergebende abgebrochene Schnittansicht einer elektrischen Antriebsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
4 eine sich bei einem Schnitt senkrecht zur Rotationsachse ergebende abgebrochene Schnittansicht einer elektrischen Antriebsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
5 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung als Blockschaltbild.

5 zeigt rein schematisch eine Blockdarstellung eines Fahrzeugs 100, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, wie z.B. ein Elektroauto. Wie in 5 beispielhaft dargestellt, kann das Fahrzeug 100 eine elektrische Antriebseinrichtung 1, einen elektrischen Energiespeicher 105 und eine Antriebsachse oder einen Antriebsstrang 115 auf. Wie in 5 schematisch dargestellt ist, kann die elektrische Antriebseinrichtung 1 eine elektrische Maschine 2, eine optionale Leistungselektronik 110, eine Parksperreneinrichtung 5 und ein optionales Getriebe 6 aufweisen. Die elektrische Maschine 2 kann beispielsweise ein Elektromotor sein, der auch als Generator betrieben werden kann. Die elektrische Maschine 2 kann insbesondere als Drehstrommotor realisiert sein. Auch ist denkbar, dass die elektrische Maschine 2 als Gleichstrommotor realisiert ist. Der Aufbau der elektrischen Maschine 2 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 noch im Detail erläutert. Wie in 5 schematisch dargestellt, wird der elektrischen Maschine 2 über die Leistungselektronik 110 elektrische Energie aus dem Energiespeicher 105 zugeführt. Die elektrische Maschine 2 wandelt die elektrische Energie in kinematische Energie bzw. in ein Drehmoment um, welches direkt oder über das optionale Getriebe 6 an die Antriebsachse 115 abgegeben wird. Um eine unbeabsichtigte Drehung der Antriebsachse 115 zu verhindern, z.B. wenn das Fahrzeug 100 auf einer geneigten Fahrbahn steht, kann mittels der Parksperreneinrichtung 5 eine Drehung einer Abtriebswelle S (in 1 nicht dargestellt) der elektrischen Maschine 2 verhindert werden.
1 zeigt in schematischer Weise und rein beispielhaft eine Schnittansicht einer Antriebseinrichtung 1, wie sie z.B. in dem in 5 beispielhaft dargestellten Fahrzeug 100 verwendet werden kann. Die Antriebseinrichtung 1 weist eine elektrische Maschine 2, ein Maschinengehäuse 3, ein Parksperrengehäuse 4 und eine Parksperreneinrichtung 5 auf. 2 zeigt eine weitere Schnittansicht einer Antriebseinrichtung 1. Wie in 2 beispielhaft gezeigt, kann die Antriebseinrichtung 1 weiterhin ein optionales Getriebegehäuse 9 und ein optionale Getriebe 6 aufweisen. Ebenfalls optional kann ein Elektronikgehäuse 8 vorgesehen sein. Wie in 2 weiterhin beispielhaft dargestellt, kann auch ein optionaler Kältemittelverdichter 7 an der Antriebseinrichtung 1 vorgesehen sein.
Wie in 1 schematisch dargestellt ist, kann die elektrische Maschine 2 einen um eine Rotationsachse R drehbaren Rotor 20 und einen koaxial zu diesem angeordneten und diesen umschließenden Stator 22 aufweisen. Eine Abtriebswelle S kann kinematisch an den Rotor 20 gekoppelt sein. Wie in 1 beispielhaft gezeigt ist, kann die Abtriebswelle S z.B. durch eine koaxial zu der Rotationsachse R des Rotors 20 angeordnete und drehfest mit dem Rotor 20 verbundene Rotorwelle 21 gebildet sein. Allgemein ist der Elektromotor 2 dazu eingerichtet, ein Drehmoment an der um eine Rotationsachse R drehbaren Abtriebswelle S bereitzustellen.
Das Motorgehäuse 3 kann einen eine Längsachse L3 definierenden und diese umschließenden Mantelabschnitt 30, einen optionalen ersten Stirnabschnitt 31 und einen optionalen zweiten Stirnabschnitt 32 aufweisen. Der erste Stirnabschnitt 31 erstreckt sich quer zu der Längsachse L3 und ist in Bezug auf die Längsachse L3 an einem ersten Ende des Mantelabschnitts 30 angeordnet. Der zweite Stirnabschnitt 32 erstreckt sich quer ebenfalls quer zu der Längsachse L3 und ist in Bezug auf die Längsachse L3 an einem entgegengesetzt zu dem ersten Ende gelegenen zweiten Ende des Mantelabschnitts 30 angeordnet. Wie in 2 beispielhaft dargestellt ist, kann der Mantelabschnitt 30 einen im Wesentlichen zylindrischen Querschnitt aufweisen.
Wie in den 1 und 2 schematisch dargestellt ist, weist der Mantelabschnitt 30 eine der Längsachse L3 zugewandte Innenfläche 30i und eine entgegengesetzt zu der Innenfläche 30i orientierte Außenfläche 30a auf, wobei zwischen der Innenfläche 30i und die Außenfläche 30a ein Querschnitt des Mantelabschnitts 30 definiert ist. Der Mantelabschnitt 30, insbesondere die Innenfläche 30i definiert einen Innenraum 36. Wie in den 1 und 2 schematisch gezeigt ist, ist in dem Querschnitt des Mantelabschnitts 30 ein Kühlkanal 34 ausgebildet. Der Kühlkanal 34 kann sich beispielsweise spiralförmig um die Längsachse L3 erstrecken, wie dies in den 1 und 2 schematisch dargestellt ist. Der Kühlkanal 34 dient zur Durchleitung eines Kühlfluids, wie beispielsweise von Öl, Wasser oder eines Wasser-Glykol-Gemischs. Ein Bereich des Mantelabschnitts 30, in welchem der Kühlkanal 34 vorgesehen bzw. verläuft ist, bildet einen Kühlbereich 33. Bei dem in 1 beispielhaft gezeigten spiralförmigen Verlauf wird somit ein die Längsachse L3 umschließender Kühlbereich 33 ausgebildet.
Das Maschinengehäuse 3 kann insbesondere aus einem Metallmaterial hergestellt sein, z.B. aus einer Aluminiumlegierung. Da Metallmaterial typischerweise eine hohe Wärmeleitfähigkeit bzw. einen geringen Wärmeleitwiderstand aufweist, kann durch ein in dem Kühlkanal 34 zirkulierendes Kühlfluid eine effiziente Kühlung des Maschinengehäuses 3 erzielt werden. Auch ist denkbar, dass das Motorgehäuse 3 aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist.
Wie in 1 weiterhin schematisch dargestellt ist, kann die elektrische Maschine 2 in dem durch den Mantelabschnitt 30 definierten Innenraum 36 und damit in dem Maschinengehäuse 3 angeordnet. Hierbei ist der Stator 22 an der Innenfläche 30i des Mantelabschnitts 30 angeordnet. Die Rotationsachse R kann hierbei insbesondere koaxial zu der Längsachse L3 des Mantelabschnitts 30 angeordnet sein bzw. mit dieser übereinstimmen.
Wie in 1 weiterhin schematisch dargestellt ist, kann das Parksperrengehäuse 4 mehrere Seitenwandungen 40 und einen Deckel 41 aufweisen. Die Seitenwandungen 40 definieren einen Parksperrengehäuse-Innenraum 45. Der Deckel 41 kann beispielsweise lösbar an den Seitenwandungen 40 angebracht sein und schließt den Parksperrengehäuse-Innenraum 45 ab. Wie in 1 beispielhaft dargestellt ist, kann das Parksperrengehäuse 4 mit dem Mantelabschnitt 30 des Maschinengehäuses 3 im Kühlbereich 33 verbundenen Parksperrengehäuse 4 verbunden sein. Wie in 1 gezeigt, ist das Parksperrengehäuse 4 an der Außenfläche 30a des Mantelabschnitts 30 angeordnet. Der Kühlkanal 34 verläuft insbesondere im Bereich des Parksperrengehäuses 4, sodass ein Wärmeaustausch zwischen dem Parksperrengehäuse 4, insbesondere dem Parksperrengehäuse-Innenraum 45 und dem im Kühlkanal 34 zirkulierenden Kühlfluid stattfinden kann.
Wie in 3 beispielhaft dargestellt ist, kann das Parksperrengehäuse 4 mittels Befestigungseinrichtungen 46 an dem Mantelabschnitt 30 des Maschinengehäuses 3 befestigt sein. Zum Beispiel kann das Parksperrengehäuse 4 seitlich von den Seitenwandungen 40 vorspringende Flansche 42 aufweisen, wobei die Befestigungseinrichtungen 46, z.B. in Form von Schrauben, die Flansche 42 an dem Mantelabschnitt 30 fixieren. Selbstverständlich können anstatt von Flanschen 42 auch an einem mit den Seitenwandungen 40 verbundenen Boden 43 des Parksperrengehäuses 4 Ausnehmungen (nicht dargestellt) vorgesehen sein, durch welche hindurch sich die Befestigungseinrichtungen 46 erstrecken, um das Parksperrengehäuse 4 mit dem Mantelabschnitt 30 zu verbinden. Wie in 3 beispielhaft dargestellt ist, kann der Boden 43 des Parksperrengehäuses 4 an der Außenfläche 30a des Mantelabschnitts 30 anliegen. Hierdurch wird die Wärmeübertragung weiter verbessert.
In 4 ist schematisch und rein beispielhaft gezeigt, dass das Parksperrengehäuse 4 auch einstückig mit dem Maschinengehäuse 3 ausgebildet sein kann. Insbesondere können die den Parksperrengehäuse-Innenraum 45 definierenden Seitenwandungen 40 einstückig mit dem Mantelabschnitt 30 des Maschinengehäuses 3 ausgebildet sein. Der Boden 43 des Parksperrengehäuses 4 kann hierbei durch einen Abschnitt der Außenfläche 30a des Mantelabschnitts 30 des Maschinengehäuses 3 gebildet sein, z.B. in Form einer Vertiefung, wie dies in 4 beispielhaft dargestellt ist. Durch die einstückige Ausbildung wird der Wärmeleitwiderstand zwischen dem Kühlfluid und dem Parksperrengehäuse 4 vorteilhaft weiter verringert.
Wie in 1 lediglich schematisch dargestellt ist, kann die Parksperreneinrichtung 5 einen elektrischen Parksperrenaktuator 50, z.B. in Form eines Elektromotors, eine elektronische Parksperrensteuerung 51 zur Steuerung des Parksperrenaktuators 50, ein erstes Sperrglied 52A und ein zweites Sperrglied 52B aufweisen. Die Parksperrensteuerung 51 kann beispielsweise durch eine analoge oder digitale elektronische Schaltung ausgebildet sein, welche dazu eingerichtet ist, den Parksperrenaktuator 50 zu betätigen. Die Parksperrensteuerung 51 ist hierzu elektrisch leitend mit dem Parksperrenaktuator 50 verbunden. Wie in 1 schematisch dargestellt, sind die Parksperrensteuerung 51 und der Parksperrenaktuator 50 in dem Parksperrengehäuse 4, insbesondere im Parksperrengehäuse-Innenraum 45 angeordnet. Da das Parksperrengehäuse 4 im Kühlbereich 33 des Mantelabschnitts 30 positioniert ist, erfolgt eine Kühlung der Parksperrensteuerung 51 und des Parksperrenaktuators 50 mithilfe des im Kühlkanal 34 zirkulierenden Kühlfluids, wodurch die thermische Belastung der Parksperrensteuerung 51 und des Parksperrenaktuators 50 vorteilhaft verringert wird.
Das erste Sperrglied 52A ist kinematisch an den Parksperrenaktuator 50 gekoppelt und durch diesen bewegbar bzw. betätigbar. In 1 ist das erste Sperrglied 52A lediglich beispielhaft als länglicher Stift dargestellt, welcher wie durch den Pfeil P angedeutet, quer zu der Längsachse L3 bewegbar am Mantelabschnitt 30 gelagert ist. Es ist auch denkbar, dass das erste Sperrglied 52A als schwenkbar gelagerte Klinke oder dergleichen ausgebildet ist.
Das zweite Sperrglied 52B kann beispielsweise als ein Zahnrad ausgebildet sein oder allgemein als eine Hülse, welche an ihrem Außenumfang eine Verriegelungsstruktur aufweist, in welche das erste Sperrglied 51A formschlüssig eingreifen kann. Wie in 1 beispielhaft dargestellt, kann das zweite Sperrglied 52B drehfest mit der Rotorwelle 21 verbunden sein. Selbstverständlich kann das zweite Sperrglied 52B auch mit einer anderen Welle oder einem anderen drehenden Teil verbunden sein, welches kinematisch mit der Abtriebswelle S verbunden ist. Das erste Sperrglied 52A ist mittels des Aktuators 50 zwischen einer ersten Sperrposition, in welcher das erste Sperrglied 52A in die Verriegelungsstruktur oder allgemein in das zweite Sperrglied 52B eingreift, und einer zweiten Freigabeposition bewegbar, in welcher das erste und das zweite Sperrglied 52A, 52B außer Eingriff stehen. 1 zeigt rein beispielhaft und lediglich schematisch, dass das erste Sperrglied 52A in der Sperrposition angeordnet ist. Da das zweite Sperrglied 52B kinematisch an die Abtriebswelle S gekoppelt ist, wird eine Rotation der Abtriebswelle S in der Sperrposition verhindert.
2 zeigt beispielhaft eine Schnittansicht der Antriebseinrichtung 1, die sich bei einem Schnitt senkrecht zur Längsachs L3 bzw. zur Rotationsachse R ergibt. Wie in 2 beispielhaft dargestellt kann die Antriebseinrichtung 1 ein optionales Getriebe 6 aufweisen. Das optionale Getriebe 6 ist in einem Getriebegehäuse 9 angeordnet, welches mit dem Maschinengehäuse 3 verbunden ist und beispielsweise einstückig mit diesem ausgebildet oder lösbar an dem Maschinengehäuse 3 befestigt sein kann. Wie in 2 beispielhaft dargestellt ist, kann das Getriebegehäuse 9 beispielsweise in Bezug auf eine sich quer zur Längsachse L3 erstreckende radiale Richtung seitlich des Mantelabschnitts 30 des Maschinengehäuses 3 gelegen sein. Das Getriebegehäuse 9 definiert einen Innenraum 91, in welchem das Getriebe 6 angeordnet ist.
Das Getriebe 9 kann insbesondere eine Getriebewelle 65 aufweisen, welche über mehrere Getriebeglieder 63 wie Zahnräder oder dergleichen, welche in 2 lediglich symbolisch als Doppelstrichpunktlinien dargestellt sind, kinematisch an die Abtriebswelle S der elektrischen Maschine 3 gekoppelt ist. Beispielsweise kann das Getriebe 6 eine in Bezug auf die radiale Richtung zwischen der Abtriebswelle S und der Getriebewelle 65 gelegene Zwischenwelle 60 aufwiesen, an welcher ein Getriebeglied 63 gelagert ist. Ferner kann an der Rotorwelle 21 bzw. der Abtriebswelle S ein Getriebeglied 63 gelagert sein, z.B. in Form eines Zahnrads, wie dies in 1 beispielhaft dargestellt ist. Die Getriebeglieder 63 stehen in Eingriff, so dass das an der Abtriebswelle S durch die elektrische Maschine bereitgestellte Drehmoment an der Getriebewelle 65 entsprechend der durch die Getriebeglieder 63 definierten Übersetzung abgreifbar ist. Alternativ zu der in 1 beispielhaft gezeigten Kopplung des zweiten Sperrglieds 52A an die Rotorwelle 21 ist auch denkbar, dass das zweite Sperrglied 52B drehfest mit der Zwischenwelle 60 oder der Getriebewelle 65 verbunden ist.
Wie in 2 weiterhin beispielhaft gezeigt ist, kann weiterhin ein mit dem Mantelabschnitt 30 des Maschinengehäuses 3 im Kühlbereich 33 verbundener Kühlmittelverdichter 7 vorgesehen sein. In 2 ist der Kühlmittelverdichter lediglich symbolisch als kreissegmentförmiges Teil dargestellt. Der Kühlmitteverdichter 7 kann beispielsweise als Scroll-Verdichter realisiert sein. Allgemein kann der Kühlmittelverdichter 7 zum Verdichten eines Kühlmittels, z.B. für eine Klimaanlage oder andere Kühlkreisläufe des Fahrzeugs 100 vorgesehen sein.
2 zeigt weiterhin beispielhaft, dass ein mit dem Maschinengehäuse 3 verbundenes Elektronikgehäuse 8 zur Aufnahme der optionalen Leistungselektronik 110 des Fahrzeugs 100 vorgesehen sein kann. Das Elektronikgehäuse 8 kann beispielsweise ein wannenförmiges Teil, welches einen Innenraum definiert, und einen lösbar mit dem wannenförmigen Teil verbundenen Deckel aufweisen, welcher den Innenraum abschließt. In dem Innenraum des Elektronikgehäuses 8 kann die Leistungselektronik 110 aufgenommen sein, welche dazu eingerichtet ist, die elektrische Maschine 2 zu steuern.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Insbesondere sind auch Kombinationen der voranstehenden Ausführungsbeispiele denkbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202009014189 U1 [0002]
US 5585681 B1 [0003]

Claims

Elektrische Antriebsvorrichtung (1) für ein Fahrzeug (100), mit: einer elektrischen Maschine (2), welche dazu eingerichtet ist, ein Drehmoment an einer um eine Rotationsachse (R) drehbaren Abtriebswelle (S) bereitzustellen; einem Maschinengehäuse (3) mit einem die Rotationsachse (R) umschließenden Mantelabschnitt (30), welcher einen Kühlbereich (33) mit einem darin ausgebildeten Kühlkanal (34) zur Durchleitung eines Kühlfluids aufweist, wobei die elektrische Maschine (2) in dem Maschinengehäuse (3) angeordnet ist; einem mit dem Mantelabschnitt (30) des Maschinengehäuses (3) im Kühlbereich (33) verbundenen Parksperrengehäuse (4); und einer Parksperreneinrichtung (5) mit einem in dem Parksperrengehäuse (4) angeordneten elektrischen Parksperrenaktuator (50), einer in dem Parksperrengehäuse (4) angeordneten elektronischen Parksperrensteuerung (51) zur Steuerung des Parksperrenaktuators (50) und einem mittels des Parksperrenaktuators (50) betätigbaren ersten Sperrglied (52A), welches mit einem kinematisch an die Abtriebswelle (S) gekoppelten zweiten Sperrglied (52B) in Eingriff bringbar ist, um die Abtriebswelle (S) in Bezug auf eine Rotation um die Rotationsachse (D) zu sperren.
Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der Mantelabschnitt (30) sich entlang der Rotationsachse (R) erstreckt und der Kühlkanal (34) sich spiralförmig um die Rotationsachse (R) erstreckt, so dass ein die Rotationsachse (R) umschließender Kühlbereich (33) ausgebildet ist.
Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Parksperrengehäuse (4) einstückig mit dem Maschinengehäuse (3) ausgebildet ist.
Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Parksperrengehäuse (4) mittels Befestigungseinrichtungen (46) an dem Maschinengehäuse (3) befestigt ist.
Antriebsvorrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das zweite Sperrglied (52B) drehfest mit einer der folgenden Komponenten verbunden ist: einer mit einem Rotor (20) der elektrischen Maschine verbundenen Rotorwelle (21), welche die Abtriebswelle (S) bildet, einer kinematisch an die Abtriebswelle (S) gekoppelten Zwischenwelle (60) oder mit einer Getriebewelle (65), welche über Getriebeglieder (63) kinematisch an die Abtriebswelle (S) gekoppelt ist.
Antriebsvorrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, zusätzlich aufweisend: einen mit dem Mantelabschnitt (30) des Maschinengehäuses (3) im Kühlbereich (33) verbundenen Kühlmittelverdichter (7).
Antriebsvorrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, zusätzlich aufweisend: ein mit dem Maschinengehäuse (3) verbundenes Elektronikgehäuse (8) zur Aufnahme einer Leistungselektronik (110) zur Steuerung der elektrischen Maschine (2).
Antriebsvorrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, zusätzlich aufweisend: ein mit dem Maschinengehäuse (3) verbundenes Getriebegehäuse (9); und ein in dem Getriebegehäuse (9) angeordnetes Getriebe (6) mit einer Getriebewelle (65), welche über Getriebeglieder (63) kinematisch an die Abtriebswelle (S) der elektrischen Maschine (2) gekoppelt ist.
Antriebsvorrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Kühlfluid Öl, Wasser, ein Wasser-Glykol-Gemisch oder eine andere viskose Flüssigkeit ist.
Fahrzeug (100) mit einer Antriebsvorrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche.