DE102020203459A1 - Transmission oil filter module - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Getriebeölfiltermodul (1) für ein Elektro-/Hybridfahrzeug (2),- mit einem Gehäuseteil (3) aus Kunststoff,- mit einer von einem Elektromotor (4) angetriebenen Pumpe (5) zum Pumpen von Getriebeöl (6),- mit einem Ölfilter (14),- wobei der Elektromotor (4) einen Rotor (7) und einen Stator (8) aufweist und wobei Statorwicklungen (9) des Stators (8) zumindest teilweise in den Kunststoff des Gehäuseteils (3) eingebettet, insbesondere in diesen eingespritzt, sind,- wobei der Rotor (7) von Getriebeöl (6) umströmt und damit gekühlt ist,- wobei der Rotor (7) einen aus dem Gehäuseteil (3) dicht herausgeführten Wellenstumpf (11) zum Antrieb weiterer Komponenten aufweist.Hierdurch kann ein kompakt bauendes, zusätzliche Funktionen übernehmendes und hinsichtlich seines Wirkungsgrades optimiertes Getriebeölfiltermodul (1) geschaffen werden.The invention relates to a transmission oil filter module (1) for an electric / hybrid vehicle (2), - with a housing part (3) made of plastic, - with a pump (5) driven by an electric motor (4) for pumping transmission oil (6), - With an oil filter (14), - wherein the electric motor (4) has a rotor (7) and a stator (8) and wherein the stator windings (9) of the stator (8) are at least partially embedded in the plastic of the housing part (3), in particular injected into these, - the rotor (7) being surrounded by gear oil (6) and thus cooled, - the rotor (7) having a stub shaft (11) led out tightly from the housing part (3) for driving further components In this way, a compact transmission oil filter module (1) that takes on additional functions and is optimized in terms of its efficiency can be created.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebeölfiltermodul. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, oder ein Getriebe mit einem solchen Getriebeölfiltermodul.The present invention relates to a transmission oil filter module. The invention also relates to a motor vehicle, in particular an electric or hybrid vehicle, or a transmission with such a transmission oil filter module.
Für starke Elektromotoren kann es unter Umständen erforderlich sein, ein zusätzliches Getriebe zu integrieren, um ein Drehmoment übertragen zu können. Für das Getriebe wird dabei üblicherweise eine Schmierung mit Öl vorgesehen. Eine derartige Schmierung umfasst dabei einen Schmierkreislauf mit einem Ölfiltersystem, einem Ölreservoir, einem Wärmeübertrager zur Kühlung des Getriebeöls und einer Pumpe.For powerful electric motors it may be necessary to integrate an additional gearbox in order to be able to transmit a torque. Lubrication with oil is usually provided for the transmission. Such a lubrication includes a lubrication circuit with an oil filter system, an oil reservoir, a heat exchanger for cooling the transmission oil and a pump.
Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Getriebeölfiltermodulen ist, dass für unterschiedliche Komponenten des Getriebeölfiltermoduls jeweils separate Gehäuse vorgesehen sind, woraus eine hohe Teileanzahl und ein großer Bauraumbedarf resultieren.A disadvantage of the transmission oil filter modules known from the prior art is that separate housings are provided for different components of the transmission oil filter module, which results in a large number of parts and a large amount of installation space.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, ein Getriebeölfiltermodul anzugeben, welches sich insbesondere durch eine geringere Bauteilanzahl, eine erhöhte Funktionalität und Leistung sowie eine kompakte Bauweise auszeichnet.The present invention deals with the problem of specifying a transmission oil filter module which is characterized in particular by a smaller number of components, increased functionality and performance, and a compact design.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention, this problem is solved by the subject matter of
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine elektrische Pumpe zum Pumpen von Getriebeöl an/in einem Getriebeölfiltermodul nicht mehr mit einem eigenen Gehäuse auszustatten und am Getriebeölfiltermodul zu befestigen, sondern in einem Gehäuseteil des Getriebeölfiltermoduls bereits eine Aufnahme für die elektrisch angetriebene Pumpe vorzusehen und dabei zudem Statorwicklungen eines Stators eines die Pumpe antreibenden Elektromotors in einen Kunststoff des Gehäuseteils zumindest teilweise einzubetten, insbesondere einzuspritzen. Das erfindungsgemäße Getriebeölfiltermodul für ein Elektro-/Hybridfahrzeug weist dabei zumindest das zuvor beschriebene Gehäuseteil aus Kunststoff auf, welches beispielsweise als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet sein kann, sowie die von dem Elektromotor angetriebene Pumpe zum Pumpen von Getriebeöl. Des Weiteren umfasst das Getriebeölfiltermodul einen Ölfilter, der ebenfalls in dem Gehäuseteil aufgenommen ist und dadurch auch ebenfalls auf ein eigenes Gehäuse verzichten kann. Der Elektromotor der Pumpe besitzt einen Rotor und einen Stator, wobei die Statorwicklungen zumindest teilweise in den Kunststoff des Gehäuseteils eingebettet, insbesondere in diesen eingespritzt, sind, was nicht nur die Montage des Elektromotors deutlich vereinfacht, sondern zugleich auch eine Halterung für die Statorwicklungen bietet und den Verzicht auf ein separates Gehäuse für den Elektromotor ermöglicht. Der Rotor des Elektromotors ist dabei von Getriebeöl umströmt und gekühlt. Zugleich besitzt der Rotor einen aus dem Gehäuseteil dicht herausgeführten Wellenstumpf zum Antrieb weiterer Komponenten. Insgesamt kann so mit dem erfindungsgemäßen Getriebeölfiltermodul ein kompakt bauendes und hinsichtlich der Bauteilanzahl, insbesondere hinsichtlich der Gehäuseteileanzahl, reduziertes Getriebeölfiltermodul erreicht werden, welches zudem Montagevorteile und funktionelle Vorteile bietet, da der Rotor und damit der Elektromotor zum Antrieb der Pumpe vom Getriebeöl gekühlt ist und aufgrund der Kühlung eine höhere Leistungsfähigkeit bereitstellen kann, welche durch den ebenfalls erfindungsgemäß dicht aus dem Gehäuseteil herausgeführten Wellenstumpf zum Antrieb weiterer Komponenten genutzt werden kann. Mit dem erfindungsgemäßen Getriebeölfiltermodul kann somit ein kompakt bauendes, ressourcenschonendes, montagefreundliches und bezüglich Funktionalität und Leistung geschaffen werden, insbesondere aufgrund der Möglichkeit weiterer Komponenten anzutreiben und der Kühlung des Elektromotors durch das Getriebeöl.The present invention is based on the general idea of no longer equipping an electric pump for pumping transmission oil to / in a transmission oil filter module with its own housing and fastening it to the transmission oil filter module, but rather providing a receptacle for the electrically driven pump in a housing part of the transmission oil filter module and in addition, stator windings of a stator of an electric motor driving the pump are at least partially embedded, in particular injected, into a plastic of the housing part. The transmission oil filter module according to the invention for an electric / hybrid vehicle has at least the previously described housing part made of plastic, which can be designed, for example, as a plastic injection-molded part, as well as the pump driven by the electric motor for pumping transmission oil. Furthermore, the transmission oil filter module comprises an oil filter, which is also accommodated in the housing part and can therefore also dispense with its own housing. The electric motor of the pump has a rotor and a stator, the stator windings at least partially embedded in the plastic of the housing part, in particular injected into it, which not only significantly simplifies the assembly of the electric motor, but also provides a holder for the stator windings and at the same time makes it possible to dispense with a separate housing for the electric motor. Gear oil flows around the rotor of the electric motor and is cooled. At the same time, the rotor has a stub shaft that extends tightly out of the housing part for driving additional components. Overall, with the transmission oil filter module according to the invention, a compact transmission oil filter module can be achieved that is compact in terms of the number of components, in particular with regard to the number of housing parts, which also offers assembly advantages and functional advantages, since the rotor and thus the electric motor for driving the pump is cooled by the transmission oil and due to the cooling can provide a higher efficiency, which can be used by the stub shaft also according to the invention tightly out of the housing part to drive further components. With the transmission oil filter module according to the invention, a compact, resource-saving, assembly-friendly and functionality and performance can be created, in particular due to the possibility of driving additional components and the cooling of the electric motor by the transmission oil.
Bei einer weiteren vorlaufenden Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sind die anderen Komponenten beispielsweise eine Parksperre, ein Verteilergetriebe oder eine Hydraulikpumpe. Bereits diese nicht abschließende Aufzählung lässt erahnen, welch mannigfaltige Möglichkeiten das erfindungsgemäße Getriebeölfiltermodul bietet, um mit dem dort verbauten Elektromotor nicht nur die Pumpe, sondern weitere Komponenten anzutreiben. Hierdurch kann beispielsweise auf separate Antriebseinrichtungen, wie beispielsweise weitere Elektromotoren, verzichtet werden. Durch die Kühlung des Rotors des Elektromotors in dem erfindungsgemäßen Getriebeölfiltermodul kann zudem eine deutlich höhere Leistung des Elektromotors erreicht werden.In a further preliminary embodiment of the solution according to the invention, the other components are, for example, a parking lock, a transfer case or a hydraulic pump. This non-exhaustive list already gives an idea of the diverse possibilities offered by the transmission oil filter module according to the invention for driving not only the pump but also other components with the electric motor installed there. In this way, for example, separate drive devices, such as further electric motors, can be dispensed with. By cooling the rotor of the electric motor in the transmission oil filter module according to the invention, a significantly higher output of the electric motor can also be achieved.
Zweckmäßig ist der Ölfilter druckseitig der Pumpe angeordnet. Eine druckseitige Anordnung bietet dabei den großen Vorteil, dass ein höherer Durchsatz bei gleichzeitig geringerer Leistung der Pumpe erreicht werden kann, was dazu beiträgt, den Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Getriebeölfiltermoduls zu erhöhen.The oil filter is expediently arranged on the pressure side of the pump. An arrangement on the pressure side offers the great advantage that a higher throughput can be achieved with a simultaneously lower pump output, which helps to increase the efficiency of the transmission oil filter module according to the invention.
Bei einer weiteren vorlaufenden Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist druckseitig der Pumpe ein Wärmeübertrager zur Kühlung des Getriebeöls angeordnet. In diesem Zusammenhang ebenfalls vorgesehen ist ein Wärmeübertrager-Bypassventil mit einem Wachsdehnstoffelement, welches in geöffnetem Zustand einen den Wärmeübertrager umgehenden Bypass freigibt. Mittels eines derartigen Wachsdehnstoffelements kann eine vergleichsweise einfache aber äußerst prozesssichere Steuerung und Regelung der Temperatur des Getriebeöls erreicht werden, wobei durch den Wärmeübertrager und die Kühlung des Getriebeöls nicht nur das Getriebe an sich, sondern erfindungsgemäß im vorliegenden Fall auch der Rotor des Elektromotors und dadurch derselbe gekühlt werden können.In a further preceding embodiment of the solution according to the invention, a heat exchanger for cooling the transmission oil is arranged on the pressure side of the pump. In this context, a heat exchanger bypass valve with a wax expansion element is also provided, which, when open, releases a bypass bypassing the heat exchanger. By means of such a wax expansion element, a comparatively simple but extremely reliable control and regulation of the temperature of the gear oil can be achieved, whereby the heat exchanger and the cooling of the gear oil not only the gear itself, but according to the invention in the present case also the rotor of the electric motor and thus the same can be cooled.
Bei einer weiteren vorlaufenden Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist das Gehäuseteil eine Aufnahme zum Einsetzen des Rotors auf. Die Aufnahme ist dabei zylinderförmig ausgestaltet, wobei in einer Zylinderwandung der Aufnahme bereits die Statorwicklungen eingebettet, insbesondere eingespritzt, sind. Von besonderem Vorteil hierbei ist, dass durch das Einspritzen der Statorwicklungen in den Kunststoff des Gehäuseteils und damit ein Ummanteln der Statorwicklungen mittels Kunststoff die Statorwicklungen an sich bereits geschützt im Gehäuse angeordnet sind, wodurch es möglich ist, dass der Rotor mit Getriebeöl umspült und durch dieses gekühlt wird. Durch das Einspritzen der Statorwicklungen in den Kunststoff des Gehäuseteils kann insbesondere auf eine aufwendige und damit auch teure Abdichtung der Statorwicklungen gegenüber dem Getriebeöl verzichtet werden, was erhebliche Kosten- und Montagevorteile mit sich bringt.In a further preceding embodiment of the solution according to the invention, the housing part has a receptacle for inserting the rotor. The receptacle is designed in the shape of a cylinder, the stator windings already being embedded, in particular injected, in a cylinder wall of the receptacle. A particular advantage here is that by injecting the stator windings into the plastic of the housing part and thus sheathing the stator windings with plastic, the stator windings are already protected in the housing, which makes it possible for the rotor to be flushed with gear oil and through it is cooled. By injecting the stator windings into the plastic of the housing part, it is possible, in particular, to dispense with a complex and thus also expensive sealing of the stator windings against the transmission oil, which brings with it considerable cost and assembly advantages.
Zweckmäßig ist ein Deckel zum dichten Verschließen der Aufnahme bei eingesetztem Rotor vorgesehen. Ein Wellenstumpf des Rotors bzw. einer Antriebswelle des Elektromotors ist dabei durch den Deckel geführt. Der Deckel ist beispielsweise mit einem Rand der Aufnahme verschraubt oder anderweitig dicht verbunden, insbesondere auch verklebt, wodurch einerseits eine vergleichsweise einfache Montage und andererseits dennoch eine vergleichsweise einfache Zugänglichkeit zum Rotor des Elektromotors möglich ist. Gerade bei Pumpen ist dabei unter Umständen ein turnusmäßiger Austausch der Pumpenmechanik, beispielsweise eines Förderrades erforderlich, da dieses durch Kavitation verschleißt und sich dadurch der Wirkungsgrad des Getriebeölfiltermoduls verschlechtern kann. Zu einem Austausch des Förderrades muss bei dem erfindungsgemäßen Getriebeölfiltermodul lediglich der Deckel entfernt, insbesondere abgeschraubt und anschließend der Rotor aus der Aufnahme herausgezogen werden. Zwischen dem Förderrad und den Statorwicklungen ist dabei oftmals noch eine Zwischenscheibe angeordnet. Rein theoretisch ist selbstverständlich auch denkbar, dass die Zwischenscheibe drehbar auf der Rotorwelle und das Förderrad drehfest auf der Rotorwelle angeordnet sind, sodass mit dem Entnehmen des Rotors zugleich auch die Zwischenscheibe und das Förderrad entnommen und dann das Förderrad entsprechend dem vorliegenden Verschleiß ggf. ersetzt werden kann.A cover is expediently provided for tightly closing the receptacle when the rotor is inserted. A stub shaft of the rotor or a drive shaft of the electric motor is guided through the cover. The cover is for example screwed or otherwise tightly connected to an edge of the receptacle, in particular also glued, which on the one hand allows a comparatively simple assembly and on the other hand a comparatively simple accessibility to the rotor of the electric motor. In the case of pumps in particular, it may be necessary to replace the pump mechanics, for example a delivery wheel, at regular intervals, since this wears out due to cavitation and the efficiency of the transmission oil filter module can thereby deteriorate. To replace the feed wheel, in the case of the transmission oil filter module according to the invention, only the cover has to be removed, in particular unscrewed, and then the rotor has to be pulled out of the receptacle. An intermediate disk is often arranged between the feed wheel and the stator windings. In purely theoretical terms, it is of course also conceivable that the intermediate disk is rotatably arranged on the rotor shaft and the conveyor wheel is rotatably mounted on the rotor shaft, so that when the rotor is removed, the intermediate disk and the conveyor wheel are removed at the same time and the conveyor wheel is then replaced, if necessary, depending on the existing wear can.
Die vorliegende Erfindung ruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Elektro- oder Hybridfahrzeug mit dem in den vorigen Absätzen beschriebenen Getriebeölfiltermodul auszustatten und dadurch die bereits zuvor erwähnten Vorteile des erfindungsgemäßen Getriebeölfiltermoduls auf das Elektro- oder Hybridfahrzeug zu übertragen. Bei den Vorteilen handelt es sich dabei um ein kompakt bauendes Getriebeölfiltermodul, welches insbesondere in modernen Kraftfahrzeugen mit begrenztem Bauraumangebot einen großen Vorteil darstellt. Zudem kann durch die Möglichkeit, mit dem erfindungsgemäßen Getriebeölfiltermodul nicht nur eine Pumpe anzutreiben, sondern auch weitere Komponenten, auf weitere separate Elektromotoren verzichten werden, wodurch eine Gewichtsreduzierung und damit eine Reichweitensteigerung des Elektro- oder Hybridfahrzeugs erreicht werden können. Durch die Kühlung des Elektromotors des erfindungsgemäßen Getriebeölfiltermoduls kann dieser in einem für die Leistung optimalen Temperaturfenster gehalten werden, wodurch der Wirkungsgrad gesteigert werden kann.The present invention is also based on the general idea of equipping an electric or hybrid vehicle with the transmission oil filter module described in the previous paragraphs and thereby transferring the aforementioned advantages of the transmission oil filter module according to the invention to the electric or hybrid vehicle. The advantages are a compact transmission oil filter module, which is a great advantage especially in modern motor vehicles with limited installation space. In addition, the possibility of driving not only a pump with the transmission oil filter module according to the invention, but also other components, can dispense with further separate electric motors, whereby a weight reduction and thus an increase in the range of the electric or hybrid vehicle can be achieved. By cooling the electric motor of the transmission oil filter module according to the invention, it can be kept in a temperature window that is optimal for the performance, whereby the efficiency can be increased.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures on the basis of the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference symbols referring to the same or similar or functionally identical components.
Es zeigen, jeweils schematisch,
-
1 eine Schemadarstellung eines erfindungsgemäßen Getriebeölfiltermoduls, -
2 eine Ansicht auf das erfindungsgemäße Getriebeölfiltermodul mit einem in Explosionsdarstellung gezeichneten Elektromotor, -
3 eine teilweise geschnittene Ansicht durch das erfindungsgemäße Getriebeölfi ltermodul, -
4 eine Darstellung wie in3 , jedoch bei einer anderen Schnittebene.
-
1 a schematic representation of a transmission oil filter module according to the invention, -
2 a view of the transmission oil filter module according to the invention with an electric motor drawn in an exploded view, -
3 a partially sectioned view through the transmission oil filter module according to the invention, -
4th a representation as in3 , but with a different cutting plane.
Entsprechend den
Hierzu weist der Rotor
Betrachtet man die
Generell unter Schutz gestellt werden soll mit der vorliegenden Erfindung selbstverständlich nicht nur das Getriebeölfiltermodul
Betrachtet man die
Alles in allem kann mit dem erfindungsgemäßen Getriebeölfiltermodul
Claims (9)
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