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Dokumentenidentifikation DE102005011848B4 09.10.2008
Titel Elektromechanisches Hybridfahrzeuggetriebe mit mehreren modularen Motoren/Generatoren, die aus gleichen Komponenten zusammengebaut sind
Anmelder General Motors Corp., Detroit, Mich., US
Erfinder Reed, William S., Greenfield, Ind., US;
Raszkowski, James A., Indianapolis, Ind., US;
Kaiser, Edward L., Rochester Hills, Mich., US;
Mowatt, Joel E., Zionsville, Ind., US
Vertreter Manitz, Finsterwald & Partner GbR, 80336 München
DE-Anmeldedatum 15.03.2005
DE-Aktenzeichen 102005011848
Offenlegungstag 17.11.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 09.10.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.10.2008
IPC-Hauptklasse B60K 17/06(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60K 6/405(2007.10)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektromechanisches Hybridfahrzeuggetriebe mit Motor/Generatormodulen, die aus gleichen Komponenten zusammengebaut sind.

Beispielsweise wird in der US 6,022,287 A ein elektromechanisches Hybridfahrzeuggetriebe mit zwei Motoren/Generatoren beschrieben, die einen modularen Aufbau aufweisen.

Ferner beschreibt die DE 199 44 792 A1 ein verschiedenartig ausführbares Getriebe, welches eine komplette Baueinheit bildet, die nach Art der Modulbauweise in beliebige Gehäuseformen eines Gesamt-Getriebes einsetzbar ist.

Außerdem ist aus der DE 690 25 317 T2 ein Elektromotor/Generator mit einer Stator- und Rotoranordnung bekannt, dessen trommelartig ausgebildetes Modulgehäuse an seinem offenen Ende eine Modulabdeckung aufweist. Das Modulgehäuse kann mittels einer Befestigung an einem Rahmen oder dergleichen angebracht werden.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Elektromechanische Hybridfahrzeuggetriebe mit Dualmotoren nutzten herkömmlicherweise nicht-modulare Motor/Generatoreinheiten mit separaten und unabhängigen elektrischen Verdrahtungsverbindungen für jeden Motor. In dem Bemühen, die Fertigungseffizienz und Produktqualität zu erhöhen, haben Autohersteller modulare Montageprozesse eingeführt. Dieser Prozesstyp ermöglicht, dass Baugruppen bzw. Anordnungen von Teilen andernorts hergestellt, getestet und anschließend zur Montagefabrik versandt werden, wo die modularen Baugruppen bzw. Anordnungen installiert werden. Ein zusätzlicher Gedanke, der bei der Fertigung oft genutzt wird, ist die Wirtschaftlichkeit der Fertigung in großen Stückzahlen. Die Grundvoraussetzung für Wirtschaftlichkeit der Fertigung in großen Stückzahlen besteht darin, dass die Produktion in großen Stückzahlen zu geringeren Stückkosten führen kann. Aus diesem Grund bemühen sich Hersteller, die gleichen Teile innerhalb verschiedener Module oder Baugruppen von Teilen zu nutzen. Durch Verwenden gleicher Teile innerhalb verschiedener Baugruppen von Teilen können geringere Stückkosten erzielt werden, kann die Stückqualität verbessert werden und kann die Verwechslung von Teilen minimiert werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, durch Reduzieren der Anzahl von Komponenten für das erste und zweite Motor/Generatormodul die Kosten, die Komplexität, die Montagezeit, die "Grundfläche" und die Verwechslungsgefahr von Teilen zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein elektromechanisches Hybridfahrzeuggetriebe mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.

Die vorliegende Erfindung liefert somit ein verbessertes elektromechanisches Hybridfahrzeuggetriebe mit Motor/Generatormodulen, die aus gleichen Komponenten zusammengebaut sind. Dies wird erreicht, indem "Ausstanz"-Nasen am Gehäuse der Motor/Generatormodule vorgesehen werden, die ermöglichen, dass das Gehäuse auf entweder dem ersten oder dem zweiten Motor/Generatormodul innerhalb eines elektromechanischen Hybridfahrzeuggetriebes verwendet wird, was folglich ermöglicht, dass gleiche Komponenten innerhalb sowohl des ersten als auch zweiten Motor/Generatormoduls verwendet werden.

Das Modulgehäuse kann durch Abstrecken geformt und die Modulabdeckung durch Stanzen geformt werden. Die Modulabdeckung kann drei Montageglieder aufweisen, die in Schritten von 120 Grad auf dem Umfang der Modulabdeckung radial beabstandet sind und dazu dienen, jeden der Motoren/Generatoren, deren Anzahl zwei betragen kann, innerhalb des Hauptgehäuses des Getriebes zu montieren.

Außerdem kann jedes der mehreren Motor/Generatormodule mehrere Schmier- und Kühleinlassöffnungen und zumindest eine Schmier- und Kühlauslassöffnung aufweisen, die am oberen bzw. unteren Totpunkt des Motor/Generatormoduls zentriert sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine schematische Querschnittansicht eines elektromechanischen Hybridfahrzeuggetriebes mit einem ersten (A) und einem zweiten (B) Motor/Generatormodul;

2 ist ein linksseitige perspektivische Ansicht eines ersten (A) und eines zweiten (B) Motor/Generatormoduls, die die bevorzugte Orientierung veranschaulicht, wenn sie innerhalb des elektromechanischen Hybridfahrzeuggetriebes platziert sind;

3 ist eine rückwärtige perspektivische Ansicht einer Trommel, die das Modulgehäuse mit "Ausstanz"-Nasen veranschaulicht, das mit der vorliegenden Erfindung verträglich ist; und

4 ist eine fragmentarische auseinandergezogene Ansicht eines elektromechanischen Hybridfahrzeuggetriebes, die die Platzierung des zweiten (B) Motor/Generatormoduls darin sowie die Öffnungen für die Stromleitungen des Hauptgehäuses veranschaulicht.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

In 1 ist ein Querschnitt im Seitenriss eines elektromechanischen Hybridfahrzeuggetriebes 10 mit einem ersten Motor/Generatormodul A und einem zweiten Motor/Generatormodul B dargestellt. Die Motor/Generatormodule A und B können in verschiedenen Modi betrieben werden, um das Fahrzeug zu beschleunigen und zu fahren, die Antriebsmaschine bzw. den Motor zu starten, das Fahrzeug zu bremsen und die (nicht dargestellten) Batterien zu laden. Jedes der Motor/Generatormodule A und B umfasst einen Motor/Generator 12A bzw. 12B, der jeweils einen Stator 14A und 14B aufweist, der einen Rotor 16A und 16B umgibt. Die Motor/Generatormodule A und B enthalten auch Motor/Generatorstromverbinder 18A und 18B und Stellungs- und Drehzahlsensoren 20A und 20B für Motoren/Generatoren. Eine Trommel 21A und 21B definiert ein Modulgehäuse 22A und 22B, das dazu dient, den Stator 14A und 14B, den Rotor 16A und 16B, die Motor/Generatorstromverbindung 18A und 18B und den Stellungs- und Drehzahlsensor 20A und 20B für Motoren/Generatoren für jedes des ersten Motor/Generatormoduls A und des zweiten Motor/Generatormoduls B aufzunehmen. In der bevorzugten Ausführungsform ist das Modulgehäuse 22A und 22B abgestreckt. Eine Modulabdeckung 24A und 24B wirkt mit dem Modulgehäuse 22A und 22B zusammen, um die Elemente darin aufzunehmen. In der bevorzugten Ausführungsform wird die Modulabdeckung 24A und 24B aus einem Blechrohling gestanzt.

In 2 ist eine perspektivische Seitenansicht des ersten Motor/Generatormoduls A und des zweiten Motor/Generatormoduls B dargestellt, die die bevorzugte Orientierung veranschaulicht, wenn sie in dem elektromechanischen Hybridfahrzeuggetriebe 10 platziert sind. Die Motor/Generatormodule A und B werden jeweils durch ein Bad eines Getriebefluids geschmiert und gekühlt, das durch mehrere Schmier- und Kühleinlassöffnungen 30A und 30B gelangt, die innerhalb der Trommel 21A bzw. 21B ausgebildet und um ihren oberen Totpunkt zentriert sind. Anschließend gelangt das Getriebefluid über den Stator 14A und 14B und den Rotor 16A und 16B und befördert die abgegebene Wärmeenergie durch die Schmier- und Kühlauslassöffnungen 32A und 32B, die um den unteren Totpunkt der Trommel 21A und 21B zentriert sind.

Wieder auf 1 bezugnehmend sind die Motor/Generatormodule A und B verschiedene Orientierungen gleicher Komponenten. Während die Motor/Generatormodule A und B in entgegengesetzte Richtungen gewandt sind (d. h. sie sind Spiegelbilder voneinander um eine vertikale Mittellinie 26), wird bevorzugt, dass sie einen Zugang für eine gemeinsame elektrische Anschlussbaugruppe 28 des Getriebes zu den Motor/Generatorstromverbindungen 18A und 18B auf einer gemeinsamen Seite des elektromechanischen Hybridfahrzeuggetriebes 10 vorsehen. Eine derartige Ausrichtung ist typischerweise nicht erreichbar mit identischen Motor/Generatormodulen. Das erste Motor/Generatormodul A kann nicht um die vertikale Mittellinie 26 gedreht werden und anschließend "wie eine Uhr gedreht werden" (d. h. teilweise um die Mittelachse des elektromechanischen Hybridfahrzeuggetriebes 10 gedreht werden), so dass die Motor/Generatorstromverbindung 18A in der richtigen Orientierung liegt, um das zweite Motor/Generatormodul B zu schaffen, wie in 2 dargestellt ist. Dieser Vorgang ist verboten, da die mehreren Schmier- und Kühleinlassöffnungen 30A um den oberen Totpunkt der Trommel 21A zentriert gehalten werden müssen und man die Schmier- und Kühlauslassmündungen 32A um den unteren Totpunkt der Trommel 21A zentriert lassen möchte.

Wie in 3 gezeigt ist, schafft die vorliegende Erfindung Modulgehäuse 22, die jeweils zwei "Ausstanz"-Nasen 36 und 36' aufweisen. Diese "Ausstanz"-Nasen 36 und 36' werden während des Formprozesses des Modulgehäuses 22 geformt. Wenn die "Ausstanz"-Nase 36 geformt wird, wird ein erstes Fenster 38 erzeugt, durch das Motor/Generatorstromverbindungen 18A verlaufen werden. Wenn die "Ausstanz"-Nase 36' geformt wird, wird wechselseitig ein zweites Fenster 40 erzeugt, durch das die Motor/Generatorstromverbindungen 18B (dargestellt in 2) verlaufen.

Die "Ausstanz"-Nasen 36 und 36' dienen dazu, die Motor/Generatorstromverbinder 18A und 18B während einer Verbindung mit der (in 1 dargestellten) elektrischen Anschlussbaugruppe 28 anzuordnen und zu stabilisieren.

Das erste Fenster 38 ist oberhalb der horizontalen Achslinie 42 angeordnet, und das zweite Fenster 40 ist unter der horizontalen Achslinie 42 angeordnet, wobei das erste Fenster 38 und das zweite Fenster 40 im Modulgehäuse 22 entlang einer Linie 44 einander gegenüberliegend radial zentriert sind.

Indem man "Ausstanz"-Nasen 36 und 36' auf solch eine Weise verwendet, kann die geeignete Orientierung für die Schmier- und Kühleinlassöffnungen 30A und 30B und die Schmier- und Kühlauslassöffnungen 32A und 32B ungeachtet davon beibehalten werden, ob Motor/Generatorstromverbindungen 18 durch das erste Fenster 38 oder zweite Fenster 40 verlaufen. Dementsprechend wird das Fenster, durch das die Motor/Generatorstromverbindungen 18 durchgehen, bestimmen, ob ein erstes Motor/Generatormodul A oder ein zweites Motor/Generatormodul B geschaffen wird.

Außerdem definiert das Modulgehäuse 22 zwei Fenster 46A und 46B für Sensorverdrahtungen, um eine elektrische Verbindung zwischen dem (nicht dargestellten) Getriebesteuermodul und den Stellungs- und Drehzahlsensoren 20A und 20B der Motor/Generatoren zu ermöglichen. Die Fenster 46A und 46B für Sensorverdrahtungen sind inkongruent angeordnet, so dass, nachdem das erste Motor/Generatormodul A und das zweite Motor/Generatormodul B innerhalb des elektromechanischen Hybridfahrzeuggetriebes 10 angeordnet sind, die Fenster 46A und 46B für Sensorverdrahtungen nicht benachbarte Stellen für Verdrahtungsverbinder 48A und 48B (dargestellt in 2) schaffen. Die Verdrahtungsverbinder 48A und 48B sind die Anschlussenden, die von den Stellungs- und Drehzahlsensoren 20A bzw. 20B ausgehen. Daher können die Verbindungen zu den Verdrahtungsverbindern 48A und 48B auf Fehler geprüft werden, indem verschiedene Zuleitungslängen (nicht dargestellter) Verdrahtungskabelbäume genutzt werden.

Nach 4 sieht die Modulabdeckung 24B drei Montageglieder 50 vor, die in Intervallen von 120 Grad beabstandet sind, um das Motor/Generatormodul B am Hauptgehäuse 52 des Getriebes anzuschrauben. Wie in 2 und 3 dargestellt ist, sieht die Modulabdeckung 24A gleichfalls drei Montageglieder 50 vor, die in Intervallen von 120 Grad beabstandet sind, um das Motor/Generatormodul A am Hauptgehäuse 52 des Getriebes anzuschrauben. Das Hauptgehäuse 52 des Getriebes hat Montagehohlräume 54, um die Montageglieder 50 der Modulabdeckungen aufzunehmen. Außerdem sind die durch das Hauptgehäuse 52 des Getriebes definierten Modulverbindungsöffnungen 56A und 56B auf solch eine Weise beabstandet, dass sie einen Zwischenraum für die Motor/Generatorstromverbindungen 18A und 18B schaffen. Das 120°-Muster der Montagehohlräume 54 richtet sich im Hauptgehäuse 52 des Getriebes mit der ersten und zweiten Öffnung 56A und 56B für die Stromdrähte des Hauptgehäuses so anders aus, dass nur ein erstes Motor/Generatormodul A in der Seite 57. des ersten Moduls des Hauptgehäuses 52 des Getriebes platziert werden kann. Dementsprechend kann nur das zweite Motor/Generatormodul in der Seite 58 des zweiten Moduls des Getriebehauptgehäuses 52 platziert werden, was folglich eine zusätzliche Probe für einen Montagefehler liefert. Obwohl gleiche Komponenten für beide Motor/Generatormodule A und B verwendet werden, unterscheiden eindeutige Positioniermerkmale das erste Motor/Generatormodul A vom zweiten Motor/Generatormodul B.

Durch Reduzieren der Anzahl von Komponenten, die für das erste und zweite Motor/Generatormodul A und B eindeutig sind, können die Kosten, Komplexität, Montagezeit, "Grundfläche" und Verwechslungsgefahr von Teilen reduziert werden, während die Qualität der Teile sich erhöhen kann.


Anspruch[de]
Elektromechanisches Hybridfahrzeuggetriebe (10), mit:

einem Hauptgehäuse (52) des Getriebes (10), das dafür ausgelegt ist, mehrere Motor/Generatormodule (A, B) aufzunehmen, wobei jedes der mehreren Motor/Generatormodule (A, B) aufweist:

einen Elektromotor/Generator (12A, 12B) mit einer Stator- und Rotoranordnung (14A, 14B; 16A, 16B);

einen elektrischen Verbinder (18A, 18B) in elektrischer Verbindung mit dem Motor/Generator (12A, 12B);

eine Trommel (21A, 21B) mit einem Modulgehäuse (22A, 22B), das dazu dient, einen der Elektromotoren (12A, 12B) aufzunehmen, und einer Modulabdeckung (24A, 24B), die an einem offenen Ende des Modulgehäuses (22A, 22B) angeordnet ist,

und um eine Befestigung am Hauptgehäuse (52) des Getriebes (10) vorzusehen; und

mehrere "Ausstanz"-Nasen (36, 36'), die einteilig mit dem Modulgehäuse (22A, 22B) geformt sind und dazu dienen, Fenster (38, 40) zu schaffen, durch die die elektrischen Verbindungen (18A, 18B) verlaufen können, wobei die mehreren "Ausstanz"-Nasen (36, 36') dazu dienen, den elektrischen Verbinder (18A, 18B) zu positionieren und zu stabilisieren.
Elektromechanisches Hybridfahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, wobei das Modulgehäuse (22A, 22B) durch Abstrecken geformt ist. Elektromechanisches Hybridfahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, wobei die Modulabdeckung (24A, 24B) durch Stanzen geformt ist. Elektromechanisches Hybridfahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, wobei eine Modulabdeckung (24A, 24B) drei Montageglieder (50) aufweist, die in Schritten von 120 Grad auf dem Umfang der Modulabdeckung (24A, 24B) radial beabstandet sind und dazu dienen, jeden der Motoren/Generatoren (12A, 12B) innerhalb des Getriebehauptgehäuses (52) zu montieren. Elektromechanisches Hybridfahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, wobei die Anzahl der Motor/Generatormodule (A, B) zwei beträgt. Elektromechanisches Hybridfahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, wobei jedes der mehreren Motor/Generatormodule (A, B) mehrere Schmier- und Kühleinlassöffnungen (30A, 30B) und zumindest eine Schmier- und Kühlauslaßöffnung (32A, 32B) aufweist, die am oberen Totpunkt bzw. unteren Totpunkt des Motor/Generatormoduls (A, B) zentriert sind. Elektromechanisches Hybridfahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, wobei das Hauptgehäuse (52) eine erste und eine zweite Modulseite aufweist, um jeweils eines von zwei Motor/Generatormodulen (A, B) aufzunehmen und wobei die Trommel (21A, 21B) jedes Motor/Generatormoduls (A, B) einen Motor/Generator (12A, 12B) aufnimmt, und einen Modulabdeckteil (24A, 24B) aufweist, der mit einem Montagemuster gestaltet ist, das sich im Hauptgehäuse (52) mit der elektrischen Verbindung (18) eines Moduls (A) in Bezug auf die erste Modulseite des Hauptgehäuses (52) anders ausrichtet als mit der elektrischen Verbindung (18B) des anderen Moduls (B) in Bezug auf die zweite Seite des Hauptgehäuses (52), so dass nur ein Modul (A) in der ersten Modulseite des Hauptgehäuses (52) platziert werden kann und nur das andere Modul (B) in der zweiten Modulseite des Hauptgehäuses (52) platziert werden kann.






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