(57)【要約】モータハウジング（１８、２２、５８、６４、７６、９２、９４）内に配置されてロータ（１４）及びステータ（３０、７２）を有する電気機械（４、７０）を備える電気駆動ユニット（２、８２、８６）は、変速機ハウジング（５４、６６）内に配置されて電気機械（４、７０）に駆動される変速機（８）を備える。冷却スリーブ（３６、６０、７４、９６）が備わる。冷却スリーブ（３６、６０、７４、９６）が、スパイラル状で周方向の突起部（３８、１００）によって、冷却剤用のキャビティ（５２、９８）を、径方向の外側に冷却スリーブ（３６、６０、７４、９６）と周囲のモータハウジング（１８、２２、５８、６４、７６）との間に構成する。冷却スリーブ（３６、６０、７４、９６）が、更に保持ウェブ（４０、６２、８８、１０２）を備える。保持ウェブ（４０、６２、８８、１０２）が、２つのモータハウジング部分（１８、２２、５８、６４、７６、９２、９４）の間で締め可能に構成されている 。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータハウジング（１８、２２、５８、６４、７６、９２、９４）内に配置されてロータ（１４）及びステータ（３０、７２）を備える電気機械（４、７０）と、変速機ハウジング（５４、６６）内に配置されて前記電気機械（４、７０）に駆動される変速機（８）と、を備える電気駆動ユニット（２、８２、８６）であって、冷却スリーブ（３６、６０、７４、９６）を備え、前記冷却スリーブ（３６、６０、７４、９６）が、スパイラル状で周方向の突起部（３８、１００）によって、冷却剤用のキャビティ（５２、９８）を、径方向の外側に前記冷却スリーブ（３６、６０、７４、９６）と周囲の前記モータハウジング（１８、２２、５８、６４、７６、９２、９４）との間に構成し、前記冷却スリーブ（３６、６０、７４、９６）が保持ウェブ（４０、６２、８８、１０２）を備え、前記保持ウェブ（４０、６２、８８、１０２）が、２つのモータハウジング部分（１８、２２、５８、６４、７６、９２、９４）の間で締め可能に構成されていることを特徴とする電気駆動ユニット（２、８２、８６）。
【請求項２】
請求項１に記載の電気駆動ユニット（８６）であって、前記電気駆動ユニット（８６）が第３モータハウジング部分（７６）を備え、前記第３モータハウジング部分（７６）が、第１フランジ（７８）、及び対向する端部に配置された第２フランジ（８０）を備え、前記第３モータハウジング部分（７６）が、一方では、フランジのうちの１つのフランジ（７８）で第１又は第２モータハウジング部分（１８）に固定され、また他方では、他のフランジ（８０）で、各他のモータハウジング部分（２２）及び前記冷却スリーブ（７４）の前記保持ウェブ（８８）に固定されていることを特徴とする電気駆動ユニット（８６）。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電気駆動ユニット（２、８６）であって、前記保持ウェブ（４０、８８、１０２）が、前記冷却スリーブ（３６、７４）の軸方向の中央領域に配置されていることを特徴とする電気駆動ユニット（２、８６）。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の電気駆動ユニット（２、８２、８６）であって、前記保持ウェブ（４０）が開口部（４８）を備え、前記開口部（４８）が、前記キャビティ（５２、９８）内の冷却剤を、前記冷却スリーブ（３６）の径方向の外側表面において軸方向で前記保持ウェブ（４０）の両側の上に備わる領域の間で、交換可能とすることを特徴とする電気駆動ユニット（２、８２、８６）。
【請求項５】
請求項２〜４の何れか一項に記載の電気駆動ユニット（２、８２、８６）であって、前記モータハウジング（１８、２２、７６、９２、９４）のうちの２つの部分、及び前記冷却スリーブ（３６、７４、９６）の前記保持ウェブ（４０、８８、１０２）が、ねじ結合（４６、８４、９０、１０４）において接続されていることを特徴とする電気駆動ユニット（２、８２、８６）。
【請求項６】
請求項２〜４の何れか一項に記載の電気駆動ユニット（８２）であって、前記モータハウジング（５８、６４）のうちの２つの部分、前記冷却スリーブ（６０）の前記保持ウェブ（６２）、及び前記変速機ハウジング（６６）が、ねじ結合（６８）において共に固定されていることを特徴とする電気駆動ユニット（８２）。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の電気駆動ユニット（８２）であって、スパイラル状で周方向の前記突起部（３８）が、前記冷却スリーブ（３６）の径方向の外側に配置されていることを特徴とする電気駆動ユニット（８２）。
【請求項８】
請求項１〜６の何れか一項に記載の電気駆動ユニット（８２）であって、スパイラル状で周方向の前記突起部（１００）が、前記モータハウジング部分（９２、９４）の径方向の内側に配置されていることを特徴とする電気駆動ユニット（８２）。
【請求項９】
電気駆動ユニット（２、８２、８６）用の冷却スリーブ（３６、６０、７４）であって、電気機械（４、７０）のステータ（３０、７２）からの熱を前記冷却スリーブ（３６、６０、７４）に伝達可能であるように、前記ステータ（３０、７２）を包囲し、前記冷却スリーブ（３６、６０、７４）の径方向の外側表面に、前記冷却スリーブ（３６、６０、７４）の周りをスパイラル状に回転する突起部（３８）を備え、前記突起部（３８）が、前記電気駆動ユニット（２、８２、８６）において前記冷却スリーブ（３６、６０、７４）を包囲するモータハウジング（１８、２２、５８、６４、７６）と共にキャビティ（５２）を構成し、前記キャビティ（５２）内に冷却液を導入可能であり、前記冷却スリーブ（３６、６０、７４）が保持ウェブ（４０、６２、８８）を備え、前記保持ウェブ（４０、６２、８８）で、前記冷却スリーブ（３６、６０、７４）が前記モータハウジング（１８、２２、５８、６４、７６）に固定されていることを特徴とする冷却スリーブ（３６、６０、７４）。
【請求項１０】
請求項９に記載の冷却スリーブ（３６、７４）であって、前記保持ウェブ（４０，８８）が、前記冷却スリーブ（３６、７４）の軸方向の中央領域に配置されていることを特徴とする冷却スリーブ（３６、７４）。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の冷却スリーブ（３６）であって、前記保持ウェブ（４０）が開口部（４８）を備え、前記開口部（４８）が、冷却剤を、前記冷却スリーブ（３６）の径方向の外側表面において軸方向で前記保持ウェブ（４０）の両側の上に備わる領域の間で、交換可能とすることを特徴とする冷却スリーブ（３６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気駆動ユニットに関する。電気駆動ユニットが、モータハウジング内に配置されてロータ及びステータを備える電気機械と、変速機ハウジング内に配置されて電気機械に駆動される変速機と、そうした電気駆動ユニットにおいて使用される冷却スリーブと、を備える。
【背景技術】
【０００２】
電気駆動ユニットは、エネルギ及び排気に関する技術的視点から、内燃機関駆動に対して大きな利点を提供する。電気駆動ユニットは、通常、ロータ及びステータを備える電気機械、及び変速機部分からなる。変速機部分が、電気機械から供給されるトルクの変換機としての役割を果たし、電気機械の回転数を車両の状況に対して適合させる。ロータ、ステータ、及び変速機部分は、ハウジング内に埋め込まれねばならない。ハウジングが、構造部分のために必要な保持を提供し、部分を機能的に正しく相互に確実に配置し、外付け部品のための取付け可能性を提供し、駆動される車両に対して必要な懸架点を提供する。さらにハウジングは、好適には、熱負荷を受ける構造部分の放熱を助けるべきである。対流又は空冷を介する放熱が不十分であると、冷却液が冷却のためにハウジングに導入される場合が多い。
【０００３】
ドイツ公開特許第１０  ２０１２  １０２  ７９８号は、そうした電気駆動ユニットを例示する。この電気駆動ユニットにおいて、電気機械及び遊星歯車機構、並びにブレーキがハウジング内に収容されている。電気機械は、この場合、電気機械のステータとハウジング内側との間に配置された冷却ジャケットを介して冷却される。
【０００４】
電気駆動ユニットを大量生産する場合、駆動ユニットの構成及び設計が、大量生産に適し、自動組立をも補助することが必要である。特に、ハウジング内部に電気機械のステータの巻線が存在する実施形態において、これを考慮すべきである。これらの巻線を自動的に製造可能とするためには、ハウジング内の巻線位置への工具アクセスが保証されねばならない。
【０００５】
駆動ユニットが多種多様である場合、更に、特に軸方向の長さに関する設計を容易に調整可能とすべきである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ドイツ公開特許第１０  ２０１２  １０２  ７９８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の課題は、その設計が自動生産に有利であり、その際駆動ユニットの多種多様性をも考慮に入れた、良好に冷却されうる電気機械及び冷却スリーブを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、請求項１に記載の特徴を有する電気機械、及び請求項９に記載の冷却スリーブによって解決される。実施形態は従属請求項の主題である。
【０００９】
本発明による駆動ユニットを組立てる際には、まずステータパッケージを、巻線が無いままで、例えば圧入によって冷却スリーブに導入する。冷却スリーブは、外側表面を備える。冷却剤を、冷却スリーブの外側表面上で、スパイラル状に、突起部で構成された螺旋の形状で、冷却スリーブの周りに導くことができる。冷却スリーブの軸方向の長さは、実質的に、ステータパッケージの軸方向の長さに対応する。そのため、特に、巻線ループを挿入し、また個々の巻線を相互接続するためのステータパッケージの側面は、自由にアクセス可能でありハウジングの影響を受けない。特に、機械で自動的に予め巻かれた巻線コイルがステータ溝に引き込まれる自動で実施される巻線引き込みの際には、ステータの側部領域は、一方では機械がアクセスするために、他方ではステータを保持するために、自由にアクセス可能としなければならない。
【００１０】
巻線をステータパッケージに取付けた後、巻かれたステータパッケージを含む冷却スリーブを、電気機械のモータハウジングに導入する。そのため、スパイラル状で周方向の突起部によって、冷却スリーブの外側とモータハウジングの内側との間に、キャビティが構成される。キャビティは、冷却スリーブとハウジング内壁との間の径方向の間隔によって達成される。キャビティが、螺旋の周方向の突起部によって維持される。電気駆動ユニットを冷却するために、冷却剤が、冷却スリーブと周囲のハウジング壁との間で、冷却スリーブの周りにスパイラル状に流れる。
【００１１】
この場合、有利には、螺旋のスパイラル状で周方向の突起部を、冷却スリーブの径方向の外側に配置できる。これによって、突起部を含む冷却スリーブを、完全な状態で予め製造できる。従って、対応するモータハウジング部分が、容易に、そして内面に高い密封性を有して製造される。代替的ではあるが、同様に有利な実施形態によれば、スパイラル状で周方向の突起部が、モータハウジング部分の径方向の内側に配置されている。このためにモータハウジング部分の製造工程において、突起部を内側に、例えば切削加工又は鋳造できる。両方の選択肢において、スパイラル状で周方向の突起部によって、冷却剤用のキャビティが、径方向の外側に冷却スリーブと周囲のモータハウジングとの間に構成される。
【００１２】
冷却スリーブは、冷却スリーブを周囲のモータハウジングに固定するために、直径が拡大された周方向の保持ウェブを備える。この保持ウェブが、冷却スリーブの軸方向端部に配置されてよく、又は軸方向で両方の端部の間の領域に中央ウェブとして配置されてよい。保持ウェブは、冷却スリーブを、そして冷却スリーブと共にステータをも、より確実にモータハウジングに固定する役割を果たす。同時に、モータハウジングの異なる構成部分が、保持ウェブを介して相互に堅固に接続される。これによって、完全に巻かれたステータを含む冷却スリーブを、一方では第１モータハウジング部分に挿入可能である。また他方では、変速機用のハウジングと接続する第２モータハウジング部分を、冷却スリーブ及びステータの第１モータハウジング部分から突出する部分の上に滑らせる。その後、両方のモータハウジング部分を、冷却スリーブの保持ウェブを介して、確実に、アセンブリにおいて相互に接続させる。有利には一実施形態において、更に変速機ハウジングを、同様に第２モータハウジング部分と共に、唯一の結合部分において、冷却スリーブの保持ウェブ及び第１モータハウジング部分に固定できる。理想的には、保持ウェブの周囲に構成されたねじ結合を介して、固定が実施される。モータハウジング部分は、同時に、電気機械のロータの軸受の機能を果たす。
【００１３】
モータハウジングを複数の構造部分に分割することによって、加工性、特に内面を正確に加工する加工性を、より容易に得ることができる。また、モータハウジング部分を、より容易に製造できる。内面を、使用される冷却要素に関連して正確に調整し、冷却要素が、周方向の突起部を有することによって、この場合、高い密封機能が可能となる。高い密封機能により、使用される冷却剤がキャビティ内で突起部の間に維持され、冷却剤が流れる個々の領域の間で、冷却剤が不所望に領域を超えて流出することが防止される。
【００１４】
保持ウェブを、冷却スリーブに、両方の端部の間の領域で配置する際に、好適には、開口部が保持ウェブに備わる。これによって冷却液は、螺旋において、冷却スリーブの一方の側から他方の側に、保持ウェブを通って流れることができる。保持ウェブの周囲で開口部に属さない領域は、発生する冷却剤の横断流を全て集める役割を果たす。横断流を、その後、開口部を通して流路に導くことができる。これによって冷却スリーブは、周囲のハウジングと共に、２つのスパイラル状の冷却螺旋に分割される。２つの冷却螺旋は、開口部を介して接続されている。
【００１５】
さらに保持ウェブによって、冷却液は、モータハウジング部分と冷却スリーブとの間のねじ結合の領域において、冷却スリーブとモータハウジングとの間のキャビティから流出することができない。これによって、冷却スリーブの全周に亘る冷却能力が保証されている。
【００１６】
有利にも、電気駆動ユニットの軸方向の長さは、軸方向でより長いロータ及び軸方向でより長い冷却スリーブが装備されねばならない状況に、適合させることができる。電気機械の軸方向の長さがより長い場合にも、同一のモータハウジング部分を使用可能とするためには、多種多様な駆動ユニットを、出来る限り多くの同一部品でカバーすべきである。そのために、有利な一実施形態において、第３モータハウジング部分を電気駆動ユニットに備える。第３モータハウジング部分は、第１フランジ、及び対向する端部に配置された第２フランジを備える。第３モータハウジング部分が、一方では、１つのフランジで第１又は第２モータハウジング部分のフランジのうちの１つのフランジに固定され、また他方では、他のフランジで、各他のモータハウジング部分及び冷却スリーブの保持ウェブに固定されている。これによって、同一の構造部分を出来る限り使用しつつ、異なる構造的要件に対して適合可能である。第３モータハウジング部分は、第２モータハウジング部分と変速機ハウジングとの共通のねじ結合の構成部分において一体化可能とすることが、有利である。これによって今度は、特にねじ結合である、結合位置の個数が低減される。
【００１７】
本発明を、図面を参照して以下に詳説する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】電気駆動ユニットの概略図である。
【図２】冷却スリーブの図である。
【図３】冷却スリーブの変更配置を示す図である。
【図４】延長されたステータを備える配置を示す図である。
【図５】図１に対する代替配置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、電気駆動ユニット２の概略図を示す。電気駆動ユニット２は、モータとしての電気機械４、及び電気機械４に後置接続された変速機８としての遊星歯車機構６からなる。この場合、遊星歯車機構６の太陽歯車１０は、電気機械４のロータシャフト１２と接続されている。ロータシャフト１２はロータ１４を支持し、一方では第１モータハウジング部分１８において、軸受１６に支承されている。ロータシャフト１２が、他方では、第２モータハウジング部分２２において、軸受２０に支承されている。図示の遊星歯車機構６内では、更に遊星歯車２４が遊星キャリア２６上に配置されている。遊星キャリア２６が、電気駆動ユニット２の出力軸２８をも構成する、又は出力軸２８と接続されている。
【００２０】
電気機械４の内部では、ロータ１４が、回転軸３２を中心にステータ３０に対して回転する。ステータ３０の軸方向端部では、ステータ３０を通過する巻線の巻線ヘッド３４を認識できる。ステータ３０は、径方向の外側で冷却スリーブ３６に包囲される。冷却スリーブ３６は、軸方向で、ステータ３０と実質的に同一に延在する。冷却スリーブ３６は、その径方向の内側表面で、ステータ３０の径方向の外側表面と堅固に接続されている。そのため、ステータ３０と冷却スリーブとの間で、確実な熱伝達を達成できる。冷却スリーブ３６の径方向の外側表面上には、突起部３８が備わる。突起部３８が、冷却スリーブ３６の周りをスパイラル状に回転する。冷却スリーブの軸方向の中央領域には、保持ウェブ４０が備わる。保持ウェブ４０は、径方向で、突起部３８よりも長く延在する。保持ウェブ４０が、フランジ４２と共に第１モータハウジング部分１８において、又フランジ４４と共に第２モータハウジング部分２２において、ねじ結合４６を構成する。ねじ結合４６が、モータハウジング部分１８及び２２、並びに冷却スリーブ３６を、密封状態で結合させる。ねじ結合４６によっては、冷却スリーブ３６に対しても、モータハウジングにおけるより確実な配置が保証される。
【００２１】
突起部３８を備える冷却スリーブ３６の径方向の外側表面と、モータハウジング部分１８及び２２の内側表面との間に、キャビティ５２が構成される。キャビティ５２内には、電気機械４を冷却する冷却液が存在する。この場合、冷却液がキャビティ５２内でステータ３０全体の周りを流れる。その際、突起部３８はモータハウジング部分１８及び２２の内側表面に、密封状態で当接している。そのため、冷却液は突起部３８を超えて流出できず、冷却液のステータ３０全体の周りの流れが保証されている。後置接続された変速機８は、変速機ハウジング５４を備える。変速機ハウジング５４が、遊星歯車機構６を完全に包囲する。変速機ハウジング５４は、更なるねじ結合５６によって、第２モータハウジング部分２２に固定されている。
【００２２】
図２は、冷却スリーブ３６のより正確な図を示す。径方向の外側表面上では、スパイラル状で周方向の突起部３８を認識可能である。突起部３８が、開口部４８で、冷却スリーブ３６の軸方向中央に配置された保持ウェブ４０に到達する。保持ウェブ４０は、径方向の外側表面を２つの領域に分割する。開口部４８において、１つの領域から他の領域への冷却液の移行が可能である。保持ウェブ４０の周囲には、開口部５０が分散されて装備されている。ねじ結合４６を構成するための図示に無いねじを、開口部５０を通して導入できる。
【００２３】
図３は、図１の配置と比較して変更されたハウジング部分を備える、電気駆動ユニット８２の更なる実施形態を示す。図３において、第１モータハウジング部分５８は、その軸方向の延在全体で、ステータ３０を覆っている。ここで使用する冷却スリーブ６０は、冷却スリーブ６０の軸方向端部のうちの一方の軸方向端部に、保持ウェブ６２を備える。第２モータハウジング部分６４は、電気機械４の領域を閉鎖する。遊星歯車機構６は、後置接続された変速機８において、変速機ハウジング６６に包囲される。変速機ハウジング６６、第１モータハウジング部分５８、第２モータハウジング部分６４、及び保持ウェブ６２は、唯一のねじ結合６８において、相互に接続されている。これによって、電気駆動ユニット８２の組立工程が単純化される。なぜなら、周囲に装備された唯一のねじ結合６８の、ねじのみを組立てればよいためである。
【００２４】
図４は、電気駆動ユニット８６の更なる実施形態を示す。この場合、図１と同一の第１モータハウジング部分１８において、軸方向でより長い電気機械７０が使用される。これによって、より長い電気機械７０のステータ７２は、軸方向でより長い冷却スリーブ７４を必要とする。冷却スリーブ７４が、ステータ７２と共に、第１モータハウジング部分１８から更に突出する。図１と同一の第２モータハウジング部分２２を使用可能とし、それによって同一のモータハウジング部分１８及び２２で、電気駆動ユニットの多数の変形を製造可能とするためには、モータハウジング部分の間隙において、軸方向の差異を補償しなければならない。そのために、第１モータハウジング部分１８と第２モータハウジング部分２２との間に、第３モータハウジング部分７６が導入され、同様に冷却スリーブ７４が包囲される。第３モータハウジング部分７６は、その両方の軸方向端部に、フランジ７８及び８０を備える。フランジ７８は、フランジ４２と共に第１モータハウジング部分１８で、第１ねじ結合８４を構成する。第２フランジ８０は、フランジ４４と共に第２モータハウジング部分２２で、及び保持ウェブ８８と共に冷却スリーブ７４で、第２ねじ結合９０を構成する。変速機ハウジング５４は、図１に対応して、第２モータハウジング部分２２で、更なるねじ結合５６に含まれている。
【００２５】
ロータが軸方向でより長い場合に、モータハウジング部分５８及び６４、並びに変速機ハウジング６６を図３の配置に従って使用すべきである場合、同様に、図４に従って軸方向で長さを調整できる。これによっても、ねじ結合を省略可能である。
【００２６】
図５は、図１に対する代替的な配置を示す。図５において 、一方でモータハウジング部分９２及び９４と、他方で冷却スリーブ９６との間に、図１と同様に発生するキャビティ９８が構成されている。しかしながら、この場合、径方向に伸びる円周上の突起部１００は、径方向の外側で冷却スリーブ９６に配置されておらず、径方向の内側でモータハウジング部分９２及び９４に、例えば切削加工で構成されている。図１の配置と同様に、この場合でも、突起部１００が冷却スリーブ９６に、密封状態で当接している。そのため、キャビティ９８内に存在する冷却剤は突起部１００を超えて流出できず、冷却螺旋の冷却機能が保証されている。冷却スリーブには、図１と同様に、保持ウェブ１０２が備わる。保持ウェブ１０２を、ねじ結合１０４において、両方のモータハウジング部分９２及び９４と接続できる。ハウジング部分は、同様に、図３及び図４による実施形態に適合させることができる。
【符号の説明】
【００２７】
２  電気駆動ユニット
４  電気機械
６  遊星歯車機構
８  変速機
１０  太陽歯車
１２  ロータシャフト
１４  ロータ
１６  軸受
１８  モータハウジング部分
２０  軸受
２２  モータハウジング部分
２４  遊星歯車
２６  遊星キャリア
２８  出力軸
３０  ステータ
３２  回転軸
３４  巻線ヘッド
３６  冷却スリーブ
３８  突起部
４０  保持ウェブ
４２  フランジ
４４  フランジ
４６  ねじ結合
４８  開口部
５０  開口部
５２  キャビティ
５４  変速機ハウジング
５６  ねじ結合
５８  モータハウジング部分
６０  冷却スリーブ
６２  保持ウェブ
６４  モータハウジング部分
６６  変速機ハウジング
６８  ねじ結合
７０  電気機械
７２  ステータ
７４  冷却スリーブ
７６  モータハウジング部分
７８  フランジ
８０  フランジ
８２  電気駆動ユニット
８４  ねじ結合
８６  電気駆動ユニット
８８  保持ウェブ
９０  ねじ結合
９２  モータハウジング部分
９４  モータハウジング部分
９６  冷却スリーブ
９８  キャビティ
１００  突起部
１０２  保持ウェブ
１０４  ねじ結合
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2019533412.tif 000007
【国際調査報告】
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2019533412.tif 000009
2019533412.tif 000010
2019533412.tif 000011
2019533412.tif 000012
2019533412.tif 000013