WO2024255965A2 - Multifunktionsgehäuse und elektrischer achsantriebsstrang - Google Patents

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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Definitions

  • the invention relates to a multifunctional housing for accommodating components of an electric axle drive train for a motor vehicle.
  • the invention further relates to an electric axle drive train for a motor vehicle with such a multifunctional housing.
  • This article describes a drive unit for an axle of a vehicle, which includes an electric motor that is arranged concentrically and coaxially to a bevel gear differential, with a switchable 2-speed planetary gear set arranged in the power train between the electric motor and the bevel gear differential, which is also positioned coaxially to the electric motor or the bevel gear differential or spur gear differential.
  • the drive unit is very compact and, thanks to the switchable 2-speed planetary gear set, allows a good compromise between climbing ability, acceleration and energy consumption.
  • Such drive units are also referred to as e-axles or electrically operated axle drive trains.
  • the German patent application DE 10 2018 124 220 A1 discloses an electric pump actuator, in particular for actuating a clutch, in particular in the drive train of a motor vehicle, comprising a pump and an electric motor, wherein the pump and the electric motor are formed in a one-piece housing which has a closable mounting opening on at least one end face.
  • German patent application DE 10 2021 129 917 A1 discloses an exhaust manifold for an engine, comprising: a plurality of exhaust manifold pipes which couple a plurality of cylinder exhaust outlet openings to an exhaust outlet opening, wherein the plurality of exhaust manifold pipes have at least one first exhaust passage and a second exhaust passage at the exhaust outlet opening; an upper cooling jacket positioned vertically above the first exhaust passage; a lower cooling jacket positioned vertically below the one central cooling jacket positioned vertically below the first exhaust passage and vertically above the second exhaust passage.
  • the object of the invention is to simplify the provision of different fluids in an electric axle drive train for a motor vehicle.
  • the task is solved in a multifunctional housing for accommodating components of an electric axle drive train for a motor vehicle in that the multifunctional housing comprises a central housing body in which fluid channels for different fluids are integrated.
  • the electric axle drive train comprises at least one traction machine, power electronics and a transmission.
  • the central housing body with the fluid channels significantly simplifies the implementation of different fluid circuits for supplying the components of the electric axle drive train with different fluids. Bores and labyrinths for representing the fluid circuits are preferably designed as cast geometries. Depending on the required accuracy, for example in the area of valve seats, mechanical, in particular machining, post-processing may be necessary. According to a further aspect, filters required in the fluid circuits are integrated into the fluid channels.
  • the filters are advantageously arranged in the fluid channels in such a way that they can be easily replaced after dismantling peripheral components.
  • the multifunctional housing claimed can be used to create an electric axle drive train that includes cooling and air conditioning components in addition to the traction machine, transmission and power electronics.
  • the different fluids include at least one cooling and/or lubricating medium and another medium that is compressible, at least in certain states.
  • a preferred embodiment of the multifunctional housing is characterized in that the central housing body comprises bearing receptacles for at least two transmission shafts.
  • the central housing body preferably serves to represent design of a transmission housing body.
  • This transmission housing body has a transmission side with which the central housing body can be attached to a transmission housing with a transmission.
  • the central housing body advantageously has a traction machine side facing away from the transmission side, on which the traction machine is attached to the central housing body.
  • the bearing receptacles for the at least two transmission shafts are advantageously supplied with a suitable cooling and/or lubricating medium via the fluid channels.
  • a further preferred embodiment of the multifunctional housing is characterized in that the central housing body comprises fluid channels for a cooling and/or lubricating medium.
  • the cooling and/or lubricating medium is, for example, an oil that is suitable for both lubricating and cooling, in particular of gear components such as bearing components.
  • the fluid can also be water, which is mainly used for cooling.
  • the cooling and/or lubricating medium is preferably an incompressible medium.
  • a further preferred embodiment of the multifunctional housing is characterized in that the central housing body comprises fluid channels for a coolant.
  • the coolant is preferably a medium that is compressible, i.e. in particular gaseous, at least in certain states.
  • the fluid channels for the coolant preferably serve to represent a coolant circuit, for example for an air conditioning system, in the central housing body.
  • a further preferred embodiment of the multifunctional housing is characterized in that the central housing body has an attachment interface for an accumulator and/or a filter device.
  • the accumulator is preferably assigned to the refrigerant circuit of the air conditioning system.
  • the attachment interface for the accumulator is preferably provided on the traction machine side of the central housing body. This simplifies the connection of the accumulator.
  • the attachment interface for the optional filter device is preferably a recess which, for example, is provided for this purpose in an air-conditioning system. id channel or at the end of a fluid channel.
  • the filter device is preferably a line-integrated filter. For this purpose, a seat for this line-integrated filter is advantageously provided in a line to be equipped with the filter.
  • a further preferred embodiment of the multifunctional housing is characterized in that the central housing body has mounting surfaces for at least two valve plates, which in combination with the fluid channels in the central housing body represent fluidically separated fluid circuits for different fluids.
  • One of the valve plates in combination with corresponding fluid channels in the central housing body preferably serves to represent a lubrication and/or cooling circuit in the multifunctional housing.
  • the other valve plate in combination with corresponding fluid channels in the central housing body preferably serves to represent a refrigerant circuit in the multifunctional housing.
  • the valve plates are attached to the central housing body at least fluid-pressure-tight, preferably with the interposition of suitable sealing devices. Different joining techniques, such as screwing, gluing, welding or soldering, can be used to attach the valve plates.
  • the fluid channels preferably extend in a main direction, which is referred to as the longitudinal direction, for example.
  • Cross holes to represent functional circuits are preferably short. All hole openings are preferably part of the respective fluid circuit.
  • the fluid circuit is closed or covered by the aforementioned sealing devices or valve plates. This offers the advantage that separate closure elements and correspondingly precise connection geometries can be omitted.
  • a further preferred embodiment of the multifunctional housing is characterized in that the valve plates have mounting surfaces for a lead frame.
  • connections to the multifunctional housing can advantageously be made in just one single assembly step.
  • the connections advantageously include a large part of the required electrical and/or fluid connections.
  • the connections Connections include supply interfaces, sensor interfaces and line interfaces. All connections are advantageously designed as plug connections.
  • the plug connections are particularly advantageously aligned in one direction. This means that all required electrical contacts and all required fluid connections can be made with and/or on the stressed lead frame in a single assembly step.
  • valve plates and the central housing body have mounting interfaces for valve devices.
  • the valve devices comprise different components.
  • the components are, for example, so-called cartridge valves, holding magnets or other valves or valve elements, in particular check valves.
  • the valve plates and the central housing body advantageously comprise connection interfaces or mounting interfaces for pumps or compressors.
  • the valve devices are preferably integrated into the valve plates. However, it is also possible to connect individual valve devices to the central housing body via a separate interface.
  • a further preferred embodiment of the multifunctional housing is characterized in that the valve plates and the central housing body have connection interfaces for fluid lines. These connection interfaces are preferably standardized.
  • the connection interfaces on the valve plates and the central housing body are advantageously arranged and aligned in such a way that connection is particularly advantageously made possible in just a single assembly step.
  • an electric axle drive train for a motor vehicle with a multifunctional housing as described above.
  • the electric axle drive train preferably comprises at least one electric traction machine, which can be or is connected to at least one wheel of the motor vehicle via a transmission.
  • the transmission and the electric traction machine are arranged at least for cooling and/or lubrication in a fluid system is integrated, which is implemented using the multifunctional housing described above.
  • the claimed electric axle drive train advantageously also includes cooling and air conditioning components with fluid circuits that are integrated into the multifunctional housing.
  • the invention also relates to at least one separately tradable individual part for a multifunctional housing as described above.
  • Figure 1 is a perspective view of a central housing body of a multifunctional housing looking towards a traction machine side;
  • Figure 2 shows the central housing body from Figure 1 with a view towards one side of the gearbox
  • Figure 3 is the same view as in Figure 1, with two valve plates and a lead frame mounted on the central housing body;
  • Figure 4 is the same view as in Figure 2, with the two valve plates and the lead frame mounted on the central housing body;
  • Figure 5 is an enlarged detail of Figure 3 without the ladder frame
  • Figure 6 shows a section through one of the valve plates in Figure 4.
  • Figure 7 is an enlarged view of a mounting surface for one of the valve plates on the central housing body in a plan view.
  • Figures 1 to 6 show a multifunctional housing 10 with a central housing body 1 in different perspectives and views.
  • the multifunctional housing 10 serves to accommodate components of an electric axle drive train 40.
  • the multifunctional housing 10 with the central housing body 1 comprises a traction machine side 29 facing a traction machine, which can be seen in Figures 1 and 3, and a transmission side 30 facing a transmission, which can be seen in Figures 2 and 4.
  • the multifunctional housing 10 is designed in several parts and, in addition to the central housing body 1, comprises two valve plates 2, 3, a ladder frame 4 and an accumulator 5.
  • the valve plate 2, together with the central housing body 1 and the ladder frame 4, serves to represent a labyrinth-like fluid circuit for a hydraulic medium, which is also referred to as oil for short.
  • the corresponding fluid circuit is therefore also referred to as an oil circuit.
  • the valve plate 3 together with the central housing body 1 and the lead frame 4, serves to represent a fluid circuit for a refrigerant that is independent of the oil circuit.
  • This fluid circuit is therefore also referred to as a refrigerant circuit.
  • the oil circuit is fluidically separated from the refrigerant circuit in the central housing body 1.
  • the central housing body 1 has on its traction machine side 29 an attachment interface 20 for the accumulator 5, which in turn is shown in Figure 3.
  • the central housing body 1 has on its traction machine side 29 four attachment elements 6, 7, 8, 9 for the traction machine arranged on a pitch circle.
  • the attachment elements 6 to 9 serve in particular to center the traction machine in the installed state and to support it during the transmission of torque.
  • the central housing body 1 has a mounting surface 11 for the valve plate 2 at the top.
  • the mounting surface 11 for the valve plate 2 comprises a labyrinth of fluid channels 66 which, together with corresponding fluid channels in the central housing body 1, serve to represent the oil circuit.
  • the oil circuit comprises line connections 12 and 13 on the traction machine side 29 of the central housing body 1.
  • the line connection 12 is, for example, a cooling oil return.
  • the line connection 13 is, for example, a cooling oil inlet.
  • the cooling oil is provided, for example, by a suitable pump. The cooling oil is then fed, for example, to a heat exchanger via the line connection 12.
  • the central housing body 1 has a mounting surface 15 for the valve plate 3.
  • the mounting surface 15 comprises a labyrinth of fluid channels 65 which, together with corresponding fluid channels in the central housing body 1, serve to represent the refrigerant circuit.
  • the central housing body 1 has a power connection 16 at the top in Figure 1.
  • the refrigerant circuit has connection interfaces 21, 22 and 23 on the gear side 30, as can be seen in Figure 2. Between the connection interfaces 21 and 23, a sensor connection 25 is also provided on the gear side 30 of the central housing body 1.
  • the central housing body 1 is equipped with valve seats 17, 18, 19 of valve devices for the refrigerant circuit.
  • Two transmission interfaces 27, 28 serve in the central housing body 1 for passing through transmission shafts, of which a transmission shaft 31 is shown in Figure 3.
  • the transmission shaft 31 is preferably a transmission input shaft.
  • the transmission input shaft serves to represent a drive connection with a rotor of the traction machine.
  • the lead frame 4 comprises a central connection 32.
  • the valve plates 2 and 3 are attached to the central housing body 1 by means of screw connections 34.
  • sealing devices are provided between the valve plates 2, 3 and the central housing body 1, of which a sealing device 60 is shown in section in Figure 6.
  • the sealing device 60 preferably comprises a sealing plate which is combined with a suitable seal.
  • the refrigerant circuit comprises valve devices 35 with holding magnets 36, which are mounted on the valve plate 3 and in the area of the valve seats 18, 19 on the central housing body 1, as can be seen in Figure 3.
  • bearings 37, 38, 39 are installed in the central housing body 1.
  • the bearings 37 and 38 serve to support two gear shafts.
  • the bearing 39 serves to support an intermediate shaft.
  • valve devices 35 and the holding magnets 36 are all contacted in one assembly direction, in Figure 5 from above.
  • connection elements 51 to 54 are mounted in the same assembly direction, i.e. from above in Figure 5.
  • a switching magnet 45 with a contact 47 is contacted in the same assembly direction, in Figure 5 from above. This alignment simplifies assembly, in particular connection, considerably.
  • fluid channels in the valve plate 3 and in the central housing body 1 are represented by means of holes 61 to 63.
  • the holes 62 and 63 are also referred to as longitudinal holes.
  • the hole 61 is referred to as a transverse hole.
  • transverse holes in the multifunctional housing 10 are significantly shorter than longitudinal holes.
  • valve device 35 designed as a switching valve, is combined with a check valve 68 in the multifunctional housing 10.
  • the valve device 35 is arranged in the valve plate 3.
  • the check valve 68 is arranged in the central housing body 1.
  • the mounting surface 11 for the valve plate 2 on the central housing body 1 is shown in a top view alone. In the enlarged view, it can be seen that the mounting surface 11 has a total of nine holes 72 on the outside for a screw connection.
  • the holes 72 for the screw connection are arranged outside a sealing groove 73.
  • several holes 69, an optional blind line 70 and a leakage return 71 in a gear chamber are provided.
  • an optional seat 74 for a filter device is provided within the sealing groove 73.
  • the filter device is a line-integrated filter.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Multifunktionsgehäuse (10) zur Aufnahme von Komponenten eines elektrischen Achsantriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug. Um die Bereitstellung von unterschiedlichen Fluiden in dem elektrischen Achsantriebsstrang für das Kraftfahrzeug zu vereinfachen, umfasst das Multifunktionsgehäuse (10) einen zentralen Gehäusekörper (1 ), in den Fluidkanäle (65,66) für unterschiedliche Fluide integriert sind.

Description

Multifunktionsqehäuse und elektrischer Achsantriebsstranq
Die Erfindung betrifft ein Multifunktionsgehäuse zur Aufnahme von Komponenten eines elektrischen Achsantriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen elektrischen Achsantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Multifunktionsgehäuse.
Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2011 , Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch und koaxial zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist, wobei in dem Leistungsstrang zwischen Elektromotor und Kegelraddifferenzial ein schaltbarer 2- Gang-Planetenradsatz angeordnet ist, der ebenfalls koaxial zu dem E-Motor bzw. dem Kegelraddifferenzial oder Stirnraddifferential positioniert ist. Die Antriebseinheit ist sehr kompakt aufgebaut und erlaubt aufgrund des schaltbaren 2-Gang- Planetenradsatzes einen guten Kompromiss zwischen Steigfähigkeit, Beschleunigung und Energieverbrauch. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibbarer Achsantriebsstrang bezeichnet. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2018 124 220 A1 offenbart einen elektrischen Pumpenaktor, insbesondere zur Betätigung einer Kupplung, insbesondere im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Pumpe und einen Elektromotor, wobei die Pumpe und der Elektromotor in einem einstückigen Gehäuse ausgebildet sind, welches an mindestens einer Stirnseite eine verschließbare Montageöffnung aufweist. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2021 129 917 A1 offenbart einen Abgaskrümmer für einen Motor, umfassend: Eine Vielzahl von Abgaskrümmerrohren, die eine Vielzahl von Zylinderabgasauslassöffnungen an eine Abgasaustrittsöffnung koppelt, wobei die Vielzahl von Abgaskrümmerrohren mindestens einen ersten Abgasdurchlass und einen zweiten Abgasdurchlass an der Abgasaustrittsöffnung bildet; einen oberen Kühlmantel, der vertikal über dem ersten Abgasdurchlass positioniert ist; einen unteren Kühlmantel, der vertikal unter dem einen zentralen Kühlmantel, der vertikal unter dem ersten Abgasdurchlasse und vertikal über dem zweiten Abgasdurchlass positioniert ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Bereitstellung von unterschiedlichen Fluiden in einem elektrischen Achsantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug zu vereinfachen.
Die Aufgabe ist bei einem Multifunktionsgehäuse zur Aufnahme von Komponenten eines elektrischen Achsantriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug, dadurch gelöst, dass das Multifunktionsgehäuse einen zentralen Gehäusekörper umfasst, in den Fluidkanäle für unterschiedliche Fluide integriert sind. Der elektrische Achsantriebsstrang umfasst mindestens eine Traktionsmaschine, eine Leistungselektronik und ein Getriebe. Durch den zentralen Gehäusekörper mit den Fluidkanälen wird die Realisierung von unterschiedlichen Fluidkreisläufen zur Versorgung der Komponenten des elektrischen Achsantriebsstrangs mit unterschiedlichen Fluiden erheblich vereinfacht. Bohrungen und Labyrinthe zur Darstellung der Fluidkreisläufe sind bevorzugt als Gussgeometrien ausgeführt. In Abhängigkeit von einer geforderten Genauigkeit, zum Beispiel im Bereich von Ventilsitzen, kann eine mechanische, insbesondere spanende, Nachbearbeitung nötig sein. Gemäß einem weiteren Aspekt werden in den Fluidkreisläufen benötigte Filter in die Fluidkanäle integriert. Die Filter sind vorteilhaft so in den Fluidkanälen angeordnet, dass sie nach einer Demontage von peripheren Bauteilen einfach ausgetauscht werden können. Mit dem beanspruchten Multifunktionsgehäuse kann ein elektrischer Achsantriebsstrang realisiert werden, der zusätzlich zu der Traktionsmaschine, dem Getriebe und der Leistungselektronik auch noch Kühl- und Klimakomponenten umfasst. Die unterschiedlichen Fluide umfassen mindestens ein Kühl- und/oder Schmiermedium sowie ein weiteres Medium, das, zumindest in gewissen Zuständen, kompressibel ist.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Multifunktionsgehäuses ist dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Gehäusekörper Lageraufnahmen für mindestens zwei Getriebewellen umfasst. Der zentrale Gehäusekörper dient vorzugsweise zur Darstel- lung eines Getriebegehäusekörpers. Dieser Getriebegehäusekörper weist eine Getriebeseite auf, mit welcher der zentrale Gehäusekörper an ein Getriebegehäuse mit einem Getriebe angebaut werden kann. Darüber hinaus weist der zentrale Gehäusekörper vorteilhaft eine der Getriebeseite abgewandte Traktionsmaschinenseite auf, an der die Traktionsmaschine an den zentralen Gehäusekörper angebaut ist. Die Lageraufnahmen für die mindestens zwei Getriebewellen werden vorteilhaft über die Fluidkanäle mit einem geeigneten Kühl- und/oder Schmiermedium versorgt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Multifunktionsgehäuses ist dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Gehäusekörper Fluidkanäle für ein Kühl- und/oder Schmiermedium umfasst. Bei dem Kühl- und/oder Schmiermedium handelt es sich zum Beispiel um ein Öl, das sowohl zum Schmieren als auch zum Kühlen, insbesondere von Getriebekomponenten, wie Lagerkomponenten, geeignet ist. Bei dem Fluid kann es sich aber auch um Wasser handeln, das hauptsächlich zur Kühlung verwendet wird. Bei dem Kühl- und/oder Schmiermedium handelt es sich vorzugsweise um ein inkompressibles Medium.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Multifunktionsgehäuses ist dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Gehäusekörper Fluidkanäle für ein Kältemittel umfasst. Bei dem Kältemittel handelt es sich vorzugsweise um ein Medium, das zumindest in gewissen Zuständen kompressibel, das heißt insbesondere gasförmig, ist. Die Fluidkanäle für das Kältemittel dienen vorzugsweise zur Darstellung eines Kältemittelkreislaufs, zum Beispiel für ein Klimasystem, in dem zentralen Gehäusekörper.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Multifunktionsgehäuses ist dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Gehäusekörper eine Anbauschnittstelle für einen Akkumulator und/oder eine Filtereinrichtung aufweist. Der Akkumulator ist vorzugsweise dem Kältemittelkreislauf des Klimasystems zugeordnet. Die Anbauschnittstelle für den Akkumulator ist vorzugsweise auf der Traktionsmaschinenseite des zentralen Gehäusekörpers vorgesehen. Dadurch wird das Anschließen des Akkumulators vereinfacht. Bei der Anbauschnittstelle für die optionale Filtereinrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine Ausnehmung, die zum Beispiel zu diesem Zweck in einem Flu- idkanal oder am Ende eines Fluidkanals vorgesehen ist. Bei der Filtereinrichtung handelt es sich vorzugsweise um einen leitungsintegrierten Filter. In einer mit dem Filter auszustattenden Leitung ist zu diesem Zweck vorteilhaft ein Sitz für diesen leitungsintegrierten Filter vorgesehen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Multifunktionsgehäuses ist dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Gehäusekörper Anbauflächen für mindestens zwei Ventilplatten aufweist, die in Kombination mit den Fluidkanälen in dem zentralen Gehäusekörper fluidisch voneinander getrennte Fluidkreisläufe für unterschiedliche Fluide darstellen. Eine der Ventilplatten dient in Kombination mit entsprechenden Fluidkanälen in dem zentralen Gehäusekörper vorzugsweise zur Darstellung eines Schmier- und/oder Kühlkreislaufs in dem Multifunktionsgehäuse. Die andere Ventilplatte dient in Kombination mit entsprechenden Fluidkanälen in dem zentralen Gehäusekörper vorzugsweise zur Darstellung eines Kältemittelkreislaufs in dem Multifunktionsgehäuse. Die Ventilplatten werden, vorzugsweise unter Zwischenschaltung von geeigneten Dichteinrichtungen, mindestens fluiddruckdicht an dem zentralen Gehäusekörper befestigt. Zur Befestigung der Ventilplatten können unterschiedliche Fügetechniken, beispielsweise Schrauben, Kleben, Schweißen oder Löten, zur Anwendung kommen. Die Fluidkanäle erstrecken sich vorzugsweise in einer Hauptrichtung, die zum Beispiel als Längsrichtung bezeichnet wird. Querbohrungen zur Darstellung von funktionsfähigen Kreisläufen sind vorzugsweise kurz ausgeführt. Alle Bohrungsöffnungen sind vorzugsweise Bestandteil des jeweiligen Fluidkreislaufs. Der Fluidkreislauf wird durch die genannten Dichteinrichtungen beziehungsweise Ventilplatten verschlossen beziehungsweise abgedeckt. Das liefert den Vorteil, dass separate Verschlusselemente und entsprechend genaue Anschlussgeometrien entfallen können.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Multifunktionsgehäuses ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatten Anbauflächen für einen Leiterrahmen aufweisen. Mit Hilfe des Leiterrahmens, der auch mit dem englischen Begriff Leadframe bezeichnet wird, können Anschlüsse an dem Multifunktionsgehäuse vorteilhaft in nur einem einzigen Montageschritt ausgeführt werden. Die Anschlüsse umfassen vorteilhaft einen Großteil der benötigten elektrischen und/oder fluidischen Anschlüsse. Die An- Schlüsse umfassen Versorgungsschnittstellen, Sensorschnittstellen und Leitungsschnittstellen. Alle Anschlüsse sind vorteilhaft als Steckverbindungen ausgeführt. Die Steckverbindungen sind besonders vorteilhaft in einer Richtung ausgerichtet. So können mit und/oder an dem beanspruchten Leiterrahmen in einem einzigen Montageschritt alle benötigten elektrischen Kontakte und alle benötigten Fluidverbindungen hergestellt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Multifunktionsgehäuses ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatten und der zentrale Gehäusekörper Anbauschnittstellen für Ventileinrichtungen aufweisen. Die Ventileinrichtungen umfassen unterschiedliche Komponenten. Bei den Komponenten handelt es sich zum Beispiel um sogenannte Cartridge-Ventile, Haltemagnete oder sonstige Ventile oder Ventilelemente, insbesondere Rückschlagventile. Darüber hinaus umfassen die Ventilplatten und der zentrale Gehäusekörper vorteilhaft Anschlussschnittstellen oder Anbauschnittstellen für Pumpen oder Kompressoren. Die Ventileinrichtungen sind vorzugsweise in die Ventilplatten integriert. Es ist aber auch möglich, einzelne Ventileinrichtungen über eine separate Schnittstelle an den zentralen Gehäusekörper anzubinden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Multifunktionsgehäuses ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatten und der zentrale Gehäusekörper Anschlussschnittstellen für Fluidleitungen aufweisen. Diese Anschlussschnittstellen sind vorzugsweise genormt. Darüber hinaus sind die Anschlussschnittstellen an den Ventilplatten und dem zentralen Gehäusekörper vorteilhaft so angeordnet und ausgerichtet, dass ein Anschließen besonders vorteilhaft in nur einem einzigen Montageschritt ermöglicht wird.
Die oben angegebene Aufgabe wird auch durch einen elektrischen Achsantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem vorab beschriebenen Multifunktionsgehäuse gelöst. Der elektrische Achsantriebsstrang umfasst vorzugsweise mindestens eine elektrische Traktionsmaschine, die über ein Getriebe antriebsmäßig mit mindestens einem Rad des Kraftfahrzeugs verbindbar oder verbunden ist. Das Getriebe und die elektrische Traktionsmaschine sind zumindest zur Kühlung und/oder Schmierung in ein Fluidsystem eingebunden, das mit Hilfe des vorab beschriebenen Multifunktionsgehäuses realisiert ist. Der beanspruchte elektrische Achsantriebsstrang umfasst vorteilhaft zusätzlich zu der elektrischen Traktionsmaschine, dem Getriebe und der Leistungselektronik auch Kühl- und Klimakomponenten mit Fluidkreisläufen, die in das Multifunktionsgehäuse integriert sind.
Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch mindestens ein separat handelbares Einzelteil für ein vorab beschriebenes Multifunktionsgehäuse.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines zentralen Gehäusekörpers eins Multifunktionsgehäuses mit Blick auf eine Traktionsmaschinenseite;
Figur 2 den zentralen Gehäusekörper aus Figur 1 mit Blick auf eine Getriebeseite;
Figur 3 die gleiche Ansicht wie in Figur 1 , wobei an den zentralen Gehäusekörper zwei Ventilplatten und ein Leiterrahmen angebaut sind;
Figur 4 die gleiche Ansicht wie in Figur 2, wobei auch hier die beiden Ventilplatten und der Leiterrahmen an den zentralen Gehäusekörper angebaut sind;
Figur 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 3 ohne den Leiterrahmen;
Figur 6 die Darstellung eines Schnitts durch eine der Ventilplatten in Figur 4; und
Figur 7 eine vergrößerte Darstellung einer Anbaufläche für eine der Ventilplatten an dem zentralen Gehäusekörper in einer Draufsicht. In den Figuren 1 bis 6 ist ein Multifunktionsgehäuse 10 mit einem zentralen Gehäusekörper 1 in verschiedenen Perspektiven und Ansichten dargestellt. Das Multifunktionsgehäuse 10 dient zur Aufnahme von Komponenten eines elektrischen Achsantriebsstrangs 40.
Das Multifunktionsgehäuse 10 mit dem zentralen Gehäusekörper 1 umfasst eine einer Traktionsmaschine zugewandte Traktionsmaschinenseite 29, die in den Figuren 1 und 3 zu sehen ist, sowie eine einem Getriebe zugewandte Getriebeseite 30, die in den Figuren 2 und 4 zu sehen ist.
Das Multifunktionsgehäuse 10 ist mehrteilig ausgeführt und umfasst zusätzlich zu dem zentralen Gehäusekörper 1 zwei Ventilplatten 2, 3, einen Leiterrahmen 4 und einen Akkumulator 5. Die Ventilplatte 2 dient zusammen mit dem zentralen Gehäusekörper 1 und dem Leiterrahmen 4 zur Darstellung eines labyrinthartigen Fluidkreislaufs für ein Hydraulikmedium, das verkürzt auch als Öl bezeichnet wird. Daher wird der entsprechende Fluidkreislauf auch als Ölkreislauf bezeichnet.
Die Ventilplatte 3 dient zusammen mit dem zentralen Gehäusekörper 1 und dem Leiterrahmen 4 zur Darstellung eines von dem Ölkreislauf unabhängigen Fluidkreislaufs für ein Kältemittel. Daher wird dieser Fluidkreislauf auch als Kältemittelkreislauf bezeichnet. Der Ölkreislauf ist in dem zentralen Gehäusekörper 1 von dem Kältemittelkreislauf fluidisch getrennt.
Der zentrale Gehäusekörper 1 weist, wie man unter anderem in Figur 1 sieht, auf seiner Traktionsmaschinenseite 29 eine Anbauschnittstelle 20 für den Akkumulator 5 auf, der wiederum in Figur 3 dargestellt ist. Darüber hinaus weist der zentrale Gehäusekörper 1 auf seiner Traktionsmaschinenseite 29 vier auf einem Teilkreis angeordnete Anbauelemente 6, 7, 8, 9 für die Traktionsmaschine auf. Die Anbauelemente 6 bis 9 dienen insbesondere dazu, die Traktionsmaschine im eingebauten Zustand zu zentrieren und bei der Übertragung von Drehmomenten abzustützen. Der zentrale Gehäusekörper 1 weist oben eine Anbaufläche 11 für die Ventilplatte 2 auf. Die Anbaufläche 11 für die Ventilplatte 2 umfasst ein Labyrinth von Fluidkanälen 66, die zusammen mit entsprechenden Fluidkanälen in dem zentralen Gehäusekörper 1 zur Darstellung des Ölkreislaufs dienen.
Der Ölkreislauf umfasst auf der Traktionsmaschinenseite 29 des zentralen Gehäusekörpers 1 Leitungsanschlüsse 12 und 13. Bei dem Leitungsanschluss 12 handelt es sich zum Beispiel um einen Kühlölrücklauf. Bei dem Leitungsanschluss 13 handelt es sich zum Beispiel um einen Kühlölzulauf. Das Kühlöl wird zum Beispiel von einer geeigneten Pumpe bereitgestellt. Über den Leitungsanschluss 12 wird das Kühlöl dann zum Beispiel einem Wärmetauscher zugeführt.
Darüber hinaus weist der zentrale Gehäusekörper 1 eine Anbaufläche 15 für die Ventilplatte 3 auf. Die Anbaufläche 15 umfasst ein Labyrinth von Fluidkanälen 65, die zusammen mit entsprechenden Fluidkanälen in dem zentralen Gehäusekörper 1 zur Darstellung des Kältemittelkreislaufs dienen.
Der zentrale Gehäusekörper 1 weist in Figur 1 oben einen Leistungsanschluss 16 auf. Darüber hinaus weist der Kältemittelkreislauf Anschlussschnittstellen 21 , 22 und 23 auf der Getriebeseite 30 auf, wie man in Figur 2 sieht. Zwischen den Anschlussschnittstellen 21 und 23 ist darüber hinaus ein Sensoranschluss 25 auf der Getriebeseite 30 des zentralen Gehäusekörpers 1 vorgesehen.
Darüber hinaus ist der zentrale Gehäusekörper 1 mit Ventilsitzen 17, 18, 19 von Ventileinrichtungen für den Kältemittelkreislauf ausgestattet. Zwei Getriebeschnittstellen 27, 28 dienen in dem zentralen Gehäusekörper 1 zum Durchführen von Getriebewellen, von denen in Figur 3 eine Getriebewelle 31 dargestellt ist. Bei der Getriebewelle 31 handelt es sich vorzugsweise um eine Getriebeeingangswelle. Die Getriebeeingangswelle dient zur Darstellung einer antriebsmäßigen Verbindung mit einem Rotor der Traktionsmaschine. Der Leiterrahmen oder Leadframe 4 umfasst einen zentralen Anschluss 32. Die Ventilplatten 2 und 3 sind mit Hilfe von Verschraubungen 34 an dem zentralen Gehäusekörper 1 befestigt. Zur Abdichtung sind zwischen den Ventilplatten 2, 3 und dem zentralen Gehäusekörper 1 Dichteinrichtungen vorgesehen, von denen in Figur 6 eine Dichteinrichtung 60 im Schnitt dargestellt ist. Die Dichteinrichtung 60 umfasst vorzugsweise eine Dichtplatte, die mit einer geeigneten Dichtung kombiniert ist.
Der Kältemittelkreislauf umfasst Ventileinrichtungen 35 mit Haltemagneten 36, die an die Ventilplatte 3 und im Bereich der Ventilsitze 18, 19 an den zentralen Gehäusekörper 1 angebaut sind, wie man in Figur 3 sieht. In den Figuren 3 und 4 sieht man, dass Lager 37, 38, 39 in den zentralen Gehäusekörper 1 eingebaut sind. Die Lager 37 und 38 dienen zur Lagerung von zwei Getriebewellen. Das Lager 39 dient zur Lagerung einer Zwischenwelle.
In Figur 5 sieht man, dass die Ventileinrichtungen 35 und die Haltemagneten 36 alle in einer Montagerichtung, in Figur 5 von oben, kontaktiert werden. Anschlusselemente 51 bis 54 werden, wie man in Figur 5 sieht, in der gleichen Montagerichtung, das heißt in Figur 5 von oben, montiert. Ein Schaltmagnet 45 mit einem Kontakt 47 wird in der gleichen Montagerichtung, in Figur 5 von oben, kontaktiert. Diese Gleichausrichtung vereinfacht die Montage, insbesondere das Anschließen, erheblich.
In Figur 6 sieht man, dass Fluidkanäle in der Ventilplatte 3 und in dem zentralen Gehäusekörper 1 mit Hilfe von Bohrungen 61 bis 63 dargestellt sind. Die Bohrungen 62 und 63 werden auch als Längsbohrungen bezeichnet. Analog wird die Bohrung 61 als Querbohrung bezeichnet. Im Allgemeinen sind Querbohrungen in dem Multifunktionsgehäuse 10 deutlich kürzer als Längsbohrungen ausgeführt.
In Figur 6 sieht man, wie in dem Multifunktionsgehäuse 10 die als Schaltventil ausgeführte Ventileinrichtung 35 mit einem Rückschlagventil 68 kombiniert ist. Die Ventileinrichtung 35 ist in der Ventilplatte 3 angeordnet. Das Rückschlagventil 68 ist in dem zentralen Gehäusekörper 1 angeordnet. In Figur 7 ist die Anbaufläche 11 für die Ventilplatte 2 an dem zentralen Gehäusekörper 1 alleine in der Draufsicht dargestellt. In der vergrößerten Darstellung sieht man, dass die Anbaufläche 11 außen insgesamt neun Löcher 72 für eine Verschraubung umfasst. Die Löcher 72 für die Verschraubung sind außerhalb einer Dichtnut 73 ange- ordnet. Innerhalb der Dichtnut 73 sind mehrere Bohrungen 69, eine optionale Blindleitung 70 sowie eine Leckagerückführung 71 in einem Getrieberaum vorgesehen. Darüber hinaus ist innerhalb der Dichtnut 73 ein optionaler Sitz 74 für eine F iltereinrich- tung vorgesehen. Bei der Filtereinrichtung handelt es sich um einen leitungsintegrierten Filter.
Bezuqszeichenliste zentraler Gehäusekörper Ventilplatte Ventilplatte Leiterrahmen Akkumulator Anbauelement Anbauelement Anbauelement Anbauelement Multifunktionsgehäuse Anbaufläche Leitungsanschluss Leitungsanschluss Anbaufläche Leitungsanschluss Ventilsitz Ventilsitz Ventilsitz Anbauschnittstelle Anschlussschnittstelle Anschlussschnittstelle Anschlussschnittstelle Sensoranschluss Getriebeschnittstelle Getriebeschnittstelle Traktionsmaschinenseite Getriebeseite Getriebewelle zentraler Anschluss Verschraubung Ventileinrichtung Haltemagnet Lager Lager Lager elektrischer Achsantriebsstrang Leitungsanschluss Leitungsanschluss Schaltmagnet Kontakt Anschlusselement Anschlusselement Anschlusselement Anschlusselement Dichteinrichtung Bohrung Bohrung Bohrung Fluidkanäle Fluidkanäle Rückschlagventil Bohrungen optionale Blindleitung Leckagerückführung Löcher für eine Verschraubung Dichtnut optionaler Sitz einer Filtereinrichtung

Claims

Patentansprüche
1 . Multifunktionsgehäuse (10) zur Aufnahme von Komponenten eines elektrischen Achsantriebsstrangs (40) für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Multifunktionsgehäuse (10) einen zentralen Gehäusekörper (1 ) umfasst, in den Fluidkanäle (65,66) für unterschiedliche Fluide integriert sind.
2. Multifunktionsgehäuse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Gehäusekörper (1 ) Lageraufnahmen für mindestens zwei Getriebewellen (31 ) umfasst.
3. Multifunktionsgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Gehäusekörper (1 ) Fluidkanäle (66) für ein Kühl- und/oder Schmiermedium umfasst.
4. Multifunktionsgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Gehäusekörper (1 ) Fluidkanäle (65) für ein Kältemittel umfasst.
5. Multifunktionsgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Gehäusekörper (1 ) eine Anbauschnittstelle (20) für einen Akkumulator (5) und/oder eine Filtereinrichtung aufweist.
6. Multifunktionsgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Gehäusekörper (1 ) Anbauflächen (11 , 15) für mindestens zwei Ventilplatten (2,3) aufweist, die in Kombination mit den Fluidkanälen (66,65) in dem zentralen Gehäusekörper (1 ) fluidisch voneinander getrennte Fluidkreisläufe für unterschiedliche Fluide darstellen.
7. Multifunktionsgehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatten (2,3) Anbauflächen für einen Leiterrahmen (4) aufweisen.
8. Multifunktionsgehäuse nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatten (2,3) und der zentrale Gehäusekörper (1 ) Anbauschnittstellen für Ventileinrichtungen (35) aufweisen.
9. Multifunktionsgehäuse nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatten (2,3) und der zentrale Gehäusekörper (1 ) Anschlussschnittstellen (21 bis 23) für Fluidleitungen aufweisen.
10. Elektrischer Achsantriebsstrang (40) für ein Kraftfahrzeug mit einem Multifunk- tionsgehäuse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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