elektrisch betriebenen Fahrzeugs

BESCHREIBUNG:

Die Erfindung betrifft ein Schmiermittelversorgungssystem für eine Antriebs- vorrichtung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Bei einem elektrisch betriebenen, zweispurigen Fahrzeug kann beispielhaft eine elektrisch angetriebene Vorderachse eine Elektromaschine aufweisen. Diese kann gegebenenfalls achsparallel zu den, zu den Fahrzeugrädern ge- führten Flanschwellen angeordnet sein. In diesem Fall kann die Elektroma- schine über eine einfache oder doppelte Stirnrad-Getriebestufe auf ein Vor- derachsdifferenzial und weiter auf die zu den Fahrzeugrädern geführten Flanschwellen der Fahrzeug-Vorderachse abtreiben.

Aus der DE 10 2016 211 226 B3 ist ein gattungsgemäßes Schmiermittelver- sorgungssystem für die oben angedeutete Antriebsvorrichtung bekannt. Demzufolge ist zur Schmiermittelversorgung ein Hydraulikkreis bereitgestellt, in dem ein Schmiermitteltank über eine Saugleitung mit einer Druckpumpe verbunden ist. Bei aktivierter Druckpumpe erfolgt eine Trockensumpfschmie- rung, bei der das Schmiermittel vom Schmiermitteltank über eine Getriebe- Versorgungsleitung zu einer Getriebe-Schmiermittelstelle, etwa ein Zahnein- griff der Getriebestufe, geführt wird. Das von der Getriebe- Schmiermittelstelle abtropfende Schmiermittel sammelt sich in einem Schmiermittelsumpf. Von dort wird das gesammelte Schmiermittel mit Hilfe einer Rückführpumpe über eine Rückführleitung zurück in den Schmiermittel- tank geführt. Im normalen Fährbetrieb reicht die oben angedeutete Trockensumpfschmie- rung der Getriebe-Schmiermittelstellen aus. Bei einem, im Dauer-Fahrbetrieb zusätzlich auftretenden Hochlastfall (zum Beispiel eine während des Dauer- Fahrbetriebs erfolgende Fahrzeugbeschleunigung) ist jedoch eine zusätzli- che Rotorinnenkühlung erforderlich. Vor diesem Flintergrund ist in der obigen DE 10 2016 211 226 B3 im Hydraulikkreis eine Rotorinnenkühlung einge- bunden, bei der von der Getriebe-Versorgungsleitung eine Teilleitung ab- zweigt, mittels der das Schmiermittel direkt zur Rotorwelle der Elektroma- schine geführt wird und diese durchströmt.

In der DE 10 2016 211 226 B3 erfolgt die Rotorinnenkühlung - zusammen mit der Getriebe-Trockensumpfschmierung - während des gesamten Fahrbe- triebs und nicht nur zu dem oben angegebenen Hochlastfall. Von daher ent- stehen im Fährbetrieb dauerhaft Leistungsverluste aufgrund von Beschleuni- gung des durch die sehr schnell drehende Rotorwelle geführten Schmiermit- telvolumenstroms.

Aus der DE 10 2010 051 041 A1 ist eine Antriebsvorrichtung bekannt, bei der die Schmiermittelversorgung mit Hilfe einer Zahnradpumpe erfolgt. Aus der DE 10 2011 007 255 A1 ist eine Antriebsvorrichtung mit einer kühlbaren Ro- toranordnung bekannt. Aus der EP 1 414 134 B1 ist ein Kühlsystem für einen Kraftfahrzeug-Elektromotor bekannt. Aus der DE 11 2015 002 782 T5 ist eine Fahrzeugantriebsvorrichtung bekannt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Schmiermittelversorgungssys- tem mit einer Rotorinnenkühlung bereitzustellen, die im Vergleich zum Stand der Technik baulich einfach ohne großen Bauteilaufwand realisierbar ist und/oder zielgerichtet nur bei tatsächlichem Rotorinnenkühlung-Bedarf akti viert ist.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart. Erfindungsgemäß sind die Schmiermittelversorgung des Rotors und die Schmiermittelversorgung der Getriebe-Schmiermittelstellen nicht mehr in ei- nem gemeinsamen Hydraulikkreislauf eingebunden. Vielmehr weist gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 das Schmiermittelversor- gungssystem zusätzlich zu dem Getriebe-Hydraulikkreis einen Rotor- Hydraulikkreis für die Rotorinnenkühlung auf. In dem Rotor-Hydraulikkreis kann der Schmiermittelsumpf, die Rückführleitung mitsamt Rückführpumpe, der Schmiermitteltank sowie eine, den Schmiermitteltank mit der Rotorwelle strömungstechnisch verbindende Rotor-Versorgungsleitung eingebunden sein. Demgegenüber können die Saugleitung mitsamt Druckpumpe sowie die Getriebe-Versorgungsleitung ausschließlich dem Getriebe-Hydraulikkreis zugeordnet sein, nicht jedoch im Rotor-Hydraulikkreis eingebunden sein. Die Rückführpumpe ist bevorzugt mit einer größeren Pumpenleistung ausgelegt als die Druckpumpe.

Bevorzugt kann die Getriebe-Versorgungsleitung strömungstechnisch voll- ständig entkoppelt von der Rotor-Versorgungsleitung sein. Im Unterschied zum Stand der Technik kann können der Rotor-Hydraulikkreis und der Ge- triebe-Hydraulikkreis funktionell voneinander unabhängig aktiviert bzw. deak- tiviert werden.

Ein wesentlicher Kern der Erfindung besteht darin, dass die obige Rotorin- nenkühlung bedarfsweise aktiviert oder deaktiviert werden kann. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Rotorinnenkühlung nicht während des ge- samten Fährbetriebs erfolgt, sondern nur zielgerichtet bei einem betriebsbe- dingten Hochlastfall. Dadurch können Leistungsverluste vermieden werden, die sich aufgrund einer nicht erforderlichen Rotorinnenkühlung ergeben.

In einer technischen Umsetzung kann die bedarfsweise Aktivierung der Roto- rinnenkühlung mittels einer elektronischen Steuereinheit erfolgen. Diese kann dem Rotor-Hydraulikkreis zugeordnet sein. Mittels der Steuereinheit wird in Abhängigkeit von aktuellen Fahrbetriebsparametern ermittelt, ob ein Bedarf zur Rotorinnenkühlung vorliegt oder nicht. Die elektronische Steuer- einheit kann in Abhängigkeit davon einen im Rotor-Hydraulikkreis umgewälz- ten Schmiernnittelvolumenstronn steuert, und zwar insbesondere unabhängig vom Getriebe-Hydraulikkreis.

Regelungstechnisch einfach kann die Steuerung des im Rotor-Hydraulikkreis umgewälzten Schmiermittelvolumenstroms als ein zweistufiger Schaltvor- gang erfolgen. Das heißt dass bei Vorliegen eines Rotorinnenkühlung- Bedarfs die Steuereinheit den Rotor-Hydraulikkreis aktiviert und ein erhöhter Schmiermittelvolumenstrom umgewälzt wird. Bei Nichtvorliegen eines Roto- rinnenkühlung-Bedarfs deaktiviert die Steuereinheit den Rotor- Hydraulikkreis, so dass kein oder nur ein reduzierter Schmiemnittelvolumen- strom umgewälzt wird.

Erfindungsgemäß wird die Rotorinnenkühlung dadurch aktiviert, dass im Schmiermitteltank ein Überdruck-Aufbau durchgeführt wird. Mittels des im Schmiermitteltank gebildeten Überdruckes wird das Schmiermittel vom Schmiermitteltank über die Rotor-Versorgungsleitung zur Rotorwelle geführt wird. Dort wird die Rotorwelle vom Schmiermittel zur Rotorinnenkühlung durchströmt. Nach erfolgter Rotorwellen-Durchströmung fließt das Schmier- mittel in den Schmiermittelsumpf ab.

Der Schmiermitteltank kann bevorzugt fluiddicht ausgeführt sein, um den obigen Druckaufbau zu ermöglichen. Im Hinblick auf eine einwandfreie Ge- triebe-Trockensumpfschmierung ist es bevorzugt, dass im Schmiermitteltank eine Entlüftung bzw. ein Druckausgleich erfolgen kann. Hierfür kann dem Schmiermitteltank eine Entlüftungsleitung zugeordnet sein, mittels der der Tank-Innenraum in das Getriebegehäuse entlüftet wird. Das Getriebegehäu- se ist wiederum über die Getriebeentlüftung mit der Umgebung verbunden, jedoch entsteht vom Tank in das Getriebe ein hoher Luftstrom (durch die Rückförderpumpe) und zwischen Getriebe und Umgebung ein sehr geringer Luftstrom (nur durch thermische Ausdehnung). Besonders bevorzugt im Hin- blick auf eine einfache Aktivierung bzw. Deaktivierung der Rotorinnenküh- lung ist es, wenn in der obigen Entlüftungsleitung ein zwischen einer Offen- und Sperrsteilung schaltbares Absperrventil angeordnet ist. Für einen erfor- derlichen Überdruck-Aufbau kann das Absperrventil in seine Sperrsteilung geschaltet werden. Demgegenüber kann im normalen Fährbetrieb, in dem keine Rotorinnenkühlung erforderlich ist, das Absperrventil in seiner Offen- stellung verbleiben, wodurch ein Überdruck-Aufbau im Schmiermitteltank weitgehend vermieden ist.

Bevorzugt kann das Absperrventil in Signalverbindung mit der bereits er- wähnten elektronischen Steuereinheit sein. Wie oben angegeben, kann die elektronische Steuereinheit auf der Grundlage aktueller Fahrbetriebsparame- ter ermitteln, ob ein Rotorinnenkühlung-Bedarf vorliegt oder nicht. Bei Vorlie- gen eines solchen Bedarfs kann die elektronische Steuereinheit ein Sperr- signal generieren und damit das Absperrventil in seine Sperrsteilung schal- ten. In der Sperrsteilung des Absperrventils erfolgt der oben erwähnte Über- druck-Aufbau, der für die Rotorinnenkühlung erforderlich ist.

Zur Begrenzung des im Schmiermitteltank aufgebauten Überdruckes kann ein Druckbegrenzer, zum Beispiel ein federbelastetes Begrenzungsventil, vorgesehen sein. Mit dem Begrenzungsventil kann der Überdruck auf einen vordefinierten oberen Grenzwert (zum Beispiel 200 mbar) begrenzt werden.

Bei der Getriebe-Trockensumpfschmierung wird das sich im Schmiermittel- sumpf gesammelte Schmiermittel von der Rückführpumpe durch die Rück- führleitung in den Schmiermitteltank rückgeführt. Bei der Schmiermittel- Rückführung kann neben dem Schmiermittel auch Luft angesaugt werden und in den Schmiermitteltank gefördert werden. Zur Vermeidung von Schaumbildung bei der Rückführung des Schmiermittels in den Schmiermit- teltank ist es bevorzugt, wenn an einer Schmiermittel-Auslaufstelle der Rück- führleitung ein Luftabscheider ausgebildet ist. In einer Ausführungsvariante kann der Luftabscheider als ein Siebelement oder ein Filtervlies-Element rea- lisiert sein. An diesem Element kann der durch Lufteinleitung unterhalb des Schmiermittel-Spiegels entstehende Schaum wieder in seine Schmiermittel- und Luftbestandteile getrennt werden.

In einer weiteren Ausführungsvariante kann der Luftabscheider ein im Tank- innenraum angeordnetes, vertikal hochgestelltes Steigrohr sein, das mit ei- nem Überstand den Schmiermittel-Spiegel im Schmiermitteltank überragt. An seiner oberen Stirnseite kann das Steigrohr einen freien Überlauf bilden, über den das rückgeführte Schmiermittel sich schaumfrei im Schmiermittel- tank sammeln kann.

Die zur Rotorwelle geführte Rotor-Versorgungsleitung mündet mit einer An- schlussöffnung in den Schmiermitteltank. Für eine einwandfreie Rotorinnen- kühlung ist es von Bedeutung, dass, zumindest bei aktivierter Rotorinnen- kühlung, die Anschlussöffnung der Rotor-Versorgungsleitung um einen Hö- henversatz unterhalb des Schmiermittel-Spiegels im Schmiermitteltank posi- tioniert ist. Ansonsten würde die Gefahr bestehen, dass nicht nur das Schmiermittel, sondern zusätzlich auch angesaugte Luft in Richtung der Ro- torwelle geführt wird.

In einer konstruktiv besonders einfachen Ausführungsvariante kann die Druckpumpe und die Rückführpumpe unter Bildung einer Doppelpumpe eine gemeinsame Antriebswelle aufweisen. Die gemeinsame Antriebswelle kann bevorzugt in Antriebsverbindung mit der Antriebsvorrichtung des Fahrzeugs sein. Beispielhaft kann die Antriebswelle ein Antriebszahnrad drehfest tra- gen, das mit einem der Getriebe-Zahnräder in Zahneingriff ist.

Für eine Fahrzeugs-Vorwärtsfahrt dreht die Rotorwelle der Elektromaschine in einer Vorwärtsfahrt-Drehrichtung. Demgegenüber dreht die Rotorwelle der Elektromaschine für eine Fahrzeugs-Rückwärtsfahrt in einer gegensinnigen Rückwärtsfahrt-Drehrichtung. Die Trockensumpfschmierung im Getriebe- Hydraulikkreis kann dabei nur bei in der Vorwärtsfahrt-Drehrichtung betrie- bener Elektromaschine erfolgen. Bei in der gegensinnigen Rückwärtsfahrt- Drehrichtung betriebener Elektromaschine kann dagegen keine Trocken- sumpfschmierung erfolgen, sondern anstelle dessen bevorzugt eine Getrie- be-Tauchschmierung. Bei einer solchen Getriebe-Tauchschmierung kann zumindest ein Zahnrad der Getriebeanordnung in das im Schmiermittelsumpf gesammelte Schmiermittel eingetaucht sein. Das Schmiermittel kann über die Drehbewegung des eingetauchten Zahnrads sowie mittels Fang- oder Leitelemente zu den Getriebe-Schmiermittelstellen geführt werden. Um die oben erwähnte Getriebe-Trockensumpfschmierung (bei Vorwärts- fahrt) und die Getriebe-Tauchschmierung (bei Rückwärtsfahrt) einfach zu realisieren, kann die Rückführpumpe als eine drehrichtungsabhängige Pum- pe ausgebildet sein. Das heißt dass bei in der Vorwärtsfahrt-Drehrichtung betriebener Elektromaschine mittels der Rückführpumpe der Getriebe- Hydraulikkreis aktiviert ist, so dass die Getriebe-Trockensumpfschmierung erfolgt. Im Unterschied dazu ist bei in der Rückwärtsfahrt-Drehrichtung be- triebener Elektromaschine der Getriebe-Hydraulikkreis deaktiviert, so dass keine Getriebe-Tauschmierung erfolgt. Bei in der Rückwärtsfahrt- Drehrichtung betriebener Elektromaschine kann die Rückführpumpe in ge- genläufiger Wirkrichtung arbeiten und das Schmiermittel vom Schmiermittel- tank absaugen und in den Schmiermittelsumpf leiten, um den Schmiermittel- Spiegel im Schmiermittelsumpf für die Getriebe-Tauchschmierung zu erhö- hen.

Das heißt dass in der obigen Konstellation die Getriebe- Trockensumpfschmierung nur bei der Vorwärtsfahrt-Drehrichtung erfolgen kann, während in der gegensinnigen Rückwärtsfahrt-Drehrichtung anstelle dessen eine Getriebe-Tauchschmierung durchgeführt wird.

In einer konkreten technischen Umsetzung kann die Rückführleitung an einer Anschlusseinheit in den Tank-Innenraum einmünden. In der Anschlussein- heit kann die Rückführleitung an einer Verzweigungsstelle in das Steigrohr und in ein Saugrohr aufgezweigt sein. Bei einer Fahrzeug-Rückwärtsfahrt wird das Schmiermittel vom Schmiermitteltank mit Hilfe des Saugrohrs abge- saugt, und zwar bis Erreichen eines Rest-Füllstands. Um einen einwandfrei- en Absaugvorgang zu gewährleisten, kann im Steigrohr ein Rückschlagventil angeordnet sein, das während des Absaugvorgangs sperrt und nur bei einer Rückführung des Schmiermittels in den Schmiermitteltank offen ist. Umge- kehrt kann auch im Saugrohr ein Rückschlagventil angeordnet sein, das während des Absaugvorgangs offen ist und beim Rückführen des Schmier- mittels in den Schmiermitteltank sperrt. Die zur Druckpumpe geführte Saugleitung kann mit einer Säugöffnung in den Schmiermitteltank einmünden. Um eine einwandfreie Getriebe- Tauchschmierung bereitzustellen, ist es bevorzugt, wenn die Säugöffnung der Saugleitung geodätisch unterhalb einer Ansaugöffnung des Saugrohrs positioniert ist, insbesondere direkt am Tankboden des Schmiermitteltanks angeordnet ist.

Wie oben erwähnt, besteht ein wichtiger Erfindungsaspekt darin, dass die Rotorinnenkühlung lediglich dann aktiviert ist, sofern das Absperrventil sich in seiner Sperrposition befindet. Bevorzugt ist es, wenn insbesondere bei der Vorwärtsfahrt der Schmiermittel-Spiegel im Schmiermitteltank um einen geo- dätischen Höhenunterschied oberhalb der zu kühlenden Rotorwelle positio- niert ist. In diesem Fall kann aufgrund des geodätischen Höhenunterschieds auch ohne Überdruck-Aufbau (oder durch die Druckverluste in der Verbin- dungsleitung Tank-Getriebe durch einen geringen Überdruck im Tank) zu- mindest ein minimaler Schmiermittelvolumenstrom vom Schmiermitteltank zur Rotorwelle fließen und die Rotorwelle durchströmen. Dieser geringe Schmiermittelvolumenstrom wird beispielhaft verwendet, um eine Passver- zahnung und einen Zentriersitz zwischen der Rotorwelle und einer Getriebe- eingangswelle zu schmieren und damit eine Passungsrostung zu vermeiden. Dazu werden in die Rotorwelle und in die Getriebeeingangswelle entspre- chende Strömungsnuten vorgesehen, so dass das Schmiermittel auch bei sehr geringem Volumenstrom sowohl den Zentriersitz als auch die Passver- zahnung erreichen kann.

Die Elektromaschine weist ein Elektromaschinen-Gehäuse auf, in dem die Rotorwelle sowie ein damit zusammenwirkender Stator angeordnet sind. Das Elektromaschinen-Gehäuse kann eine wassergekühlte Gehäusewand auf- weisen, in der Kühlwasser-Kanäle integriert sind. Diese können in einem fahrzeugseitigen Kühlwasserkreislauf eingebunden sein, um bedarfsweise die Elektromaschine zu kühlen.

In einer Ausführungsvariante kann der Schmiermitteltank so in das Elektro- maschinen-Gehäuse integriert sein, dass zumindest eine Seite des Schmiermitteltanks durch die wassergekühlte Gehäusewand gebildet ist, um das Schmiermittel im Schmiermitteltank zu kühlen. In diesem Fall begrenzt die wassergekühlte Gehäusewand zumindest teilweise unmittelbar den In- nenraum des Schmiermitteltanks, um das im Schmiermitteltank befindliche Schmiermittel in thermische Verbindung mit dem fahrzeugseitigen Kühlwas- serkreislauf zu bringen.

Alternativ dazu kann der Rotor-Hydraulikkreis über einen Schmiermittel- Wasser-Wärmetauscher mit einem Kühlwasserkreislauf des Kraftfahrzeugs thermisch verbunden sein, um das Schmiermittel zu kühlen. Der Schmiermit- tel-Wasser-Wärmetauscher kann beispielhaft entweder in der Rotor- Versorgungsleitung oder in der Rückführleitung positioniert sein.

In einer technischen Umsetzung kann ein Innenraum der Elektromaschine trocken, das heißt außer Kontakt mit dem Schmiermittel sein. In diesem Fall ist ein Getriebe-Innenraum über eine Trennwand von dem Elektronnasch i- nen-lnnenraum fluiddicht abgetrennt. In der Trennwand kann eine Lageröff- nung angeordnet sein, durch die die Rotorwelle mit einem Wellen-Überstand aus dem Elektromaschinen-Innenraum herausgeführt ist und in den Getrie- be-lnnenraum einragt. Die Rotorwelle kann unter Zwischenschaltung eines Drehlagers fluiddicht in der Lageröffnung der Trennwand gelagert sein.

Im Hinblick auf eine konstruktiv einfache Rotorinnenkühlung ist es bevorzugt, wenn die Rotorwelle eine Hohlwelle ist, in deren Hohlraum eine rohrförmige Öllanze einragt, die Bestandteil der Rotor-Versorgungsleitung ist. Die Öllan- ze kann zusammen mit der als Hohlwelle ausgebildeten Rotorwelle einen Ringspalt begrenzen. In diesem Fall kann ein Schmiermittel-Volumenstrom durch die Öllanze über eine Überströmöffnung in den Ringspalt geleitet wer- den.

Der Ringspalt zwischen der Öllanze und der Rotorwelle kann entkoppelt vom Elektromaschinen-Innenraum sein. Anstelle dessen kann der Ringspalt über eine radial gerichtete Ausströmöffnung mit dem Getriebe-Innenraum strö- mungstechnisch in Verbindung sein, so dass der Elektromaschinen- Innenraum trocken, das heißt außer Kontakt mit dem Schmiermittel bleibt. Die radial gerichtete Ausströmöffnung kann außerhalb des Elektronnasch i- nen-lnnenraums im Wellen-Überstand der Rotorwelle ausgebildet sein.

In einer konstruktiven Lösung kann die Rotorwelle an ihrem oben erwähnten Wellen-Überstand eine Innenverzahnung aufweisen, in die eine Getriebeein- gangswelle mit ihrer korrespondierenden Außenverzahnung gesteckt ist, und zwar unter Bildung einer kraftübertragenden Passverzahnung, die mit einem geringen Schmiermittelvolumenstrom durchströmbar ist..

Die Außenverzahnung der Getriebeeingangswelle kann in der Axialrichtung in einen durchmesserreduzierten Wellenabschnitt sowie im weiteren Axial- verlauf in einen durchmessergrößeren, stirnseitigen Zentriersitz übergehen. Im stirnseitigen Zentriersitz der Getriebeeingangswelle kann ein axialer Schmiermitteldurchlass ausgebildet sein. Der durchmesserreduzierte Wel- lenabschnitt der Getriebeeingangswelle kann zusammen mit dem Innenum- fang der Rotorwelle eine axiale Strömungsnut begrenzen, die über die rotor- wellenseitige Auslassöffnung nach radial außen offen ist, so dass der Ring- spalt über den im Zentriersitz ausgebildeten axialen Öldurchlass sowie der axialen Strömungsnut und der Auslassöffnung mit dem Getriebe-Innenraum in strömungstechnischer Verbindung ist.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefüg- ten Figuren beschrieben.

Es zeigen:

Figur 1 in einem Blockschaltdiagramm eine elektrisch angetriebene

Fahrzeugachse eines Fahrzeugs mit zugeordnetem Schmiermittelversorgungssystem;

Figuren 2 bis 4 jeweils Ansichten entsprechend der Figur 1 , in denen un- terschiedliche Betriebszustände hervorgehoben sind; Figur 5 in einer Teilschnittdarstellung eine Rotorwelle der Elektro- maschine;

Figur 6 eine Ausführungsvariante, bei der der ein Luftabscheider zur Vermeidung von Schaumbildung als ein Sieb- bzw. Fil- tervlies-Element realisiert ist;

Figur 7 eine Ausführungsvariante, bei der die zur Rotorinnenküh- lung erforderliche Öllanze eine Belüftung aufweist; und

Figur 8 eine Teilschnittansicht, bei der eine wassergekühlte Ge- häusewand der Elektromaschine unmittelbar einen Öltank begrenzt. In der Figur 1 ist beispielhaft eine elektrisch angetriebene Vorderachse VA eines zweispurigen Fahrzeugs angedeutet. Die Vorderachse VA weist eine Elektromaschine 1 auf, die achsparallel zu den, zu den Fahrzeugrädern ge- führten Flanschwellen 3 angeordnet ist. Die Rotorwelle 5 der Elektronnasch i- ne 1 ist über eine Getriebeanordnung 7 in trieblicher Verbindung mit den bei- den Flanschwellen 3. In der Figur 1 weist die Getriebeanordnung 7 eine dop- pelte Stirnradstufe auf, bei der in einer ersten Zahnradstufe St1 ein auf der Rotorwelle 5 angeordnetes Festzahnrad 11 in Zahneingriff mit einem auf ei- ner Zwischenwelle 13 angeordneten Festzahnrad 15 ist. Auf der Zwischen- welle 13 ist ein weiteres Festzahnrad 17 angeordnet, das unter Bildung einer zweiten Stirnradstufe St2 mit einem eingangsseitigen Zahnrad 21 eines Achsdifferenzials 23 kämmt. Das Achsdifferenzial 23 treibt beidseitig auf die zu den Fahrzeugrädern geführten Flanschwellen 3 ab.

In den Figuren 1 bis 5 ist im Hinblick auf ein einfacheres Verständnis der Er- findung nicht die tatsächliche Einbaulage des Getriebeanordnung sowie des Schmiermittelversorgungssystems wiedergegeben. Tatsächlich wird das Öl von der Getriebeseite (in den Figuren 1 bis 5 also von links) in die Rotorwelle 5 geführt und läuft auch linksseitig wieder in das Getriebe zurück. Eine kon- krete Realisierung, wie in den Figuren 1 bis 5 dargestellt, ist prinzipiell auch möglich, wäre aber sehr ungünstig und würde zum Beispiel bei hohen (Quer- ) Beschleunigungen Sondermaßnahmen zur Ölrückführung in den Tank 25 erfordern.

In der Figur 1 ist der elektrisch angetriebenen Vorderachse VA ein Schmier- mittelversorgungssystem zugeordnet, dessen Aufbau nachfolgend anhand der Figur 1 beschrieben ist: Demzufolge weist das Schmiermittelversor- gungssystem einen Rotor-Flydraulikkreis R und einen Getriebe- Hydraulikkreis G auf. In dem Getriebe-Flydraulikkreis G ist ein Öltank 25 über eine Saugleitung 27 mit einer Druckpumpe 29 verbunden. Mittels der Druck- pumpe 29 kann in einer später beschriebenen Getriebe- Trockensumpfschmierung das vom Öltank 25 kommende Öl 31 in einer Ge- triebe-Versorgungsleitung 32 zu den Zahneingriffen Z1 , Z2 der Getriebean- ordnung 7 geführt werden. Von den Zahneingriffsstellen Z1 , Z2 kann das Öl 31 abtropfen und sich in einem Ölsumpf 33 sammeln. Von dort wird das Öl 31 mit FHilfe einer Rückführpumpe 35 in einer Rückführleitung 37 zurück in den Öltank 25 geführt.

Der Öltank 25 ist nach außen hermetisch dicht ausgelegt. Für einen Druck- ausgleich bzw. zur Entlüftung des Öltanks 25 ist eine Entlüftungsleitung 39 vorgesehen, mittels der der Tankinnenraum 41 oberhalb einer Öl-Spiegels 43 nach tankaußen verbunden ist. In der Entlüftungsleitung 39 ist ein zum Beispiel elektrisch ansteuerbares Absperrventil 45 vorgesehen, das in Sig- nalverbindung mit einer elektronischen Steuereinheit 47 ist. Mittels der elekt- ronischen Steuereinheit 47 wird in Abhängigkeit von aktuellen Fahrbetriebs- parametern FB ermittelt, ob ein Bedarf zur Rotorinnenkühlung vorliegt oder nicht. Die elektronische Steuereinheit 47 steuert in Abhängigkeit davon einen im Rotor-Flydraulikkreis R umgewälzten Schmiermittelvolumenstrom mm,

ITIR2.

Wie aus der Figur 1 weiter hervorgeht, mündet die Rückführleitung 37 an einer Anschlusseinheit 49 in den Tank-Innenraum 41. In der Anschlussein- heit 49 wird die Rückführleitung 37 an einer Verzweigungsstelle 51 in ein vertikal nach oben abragendes Steigrohr 53 und in ein vertikal nach unten abragendes Saugrohr 55 aufgezweigt. Das Steigrohr 53 der Anschlussein- heit 49 überragt den Öl-Spiegel 43 mit einem Überstand Ahi und bildet an seiner oberen Stirnseite einen freien Überlauf 57, über den in einer Rückführ- richtung I (Figur 2) rückgeführtes Öl 31 schaumfrei (das heißt ohne Schaum- bildung) in den Öltank 25 einströmt. Im Steigrohr 53 ist ein erstes Rück- schlagventil 59 angeordnet, das bei einem später beschriebenen Absaug- vorgang in einer Saugrichtung II (Figur 3) sperrt und bei einem Öl- Rückführvorgang in der Rückführrichtung I (Figur 2) offen ist. In gleicher Weise ist auch im Saugrohr 55 ein zweites Rückschlagventil 61 positioniert, das bei dem Absaugvorgang in Saugrichtung II (Figur 3) offen ist und beim Öl-Rückführen in der Rückführrichtung I sperrt. Gemäß der Figur 1 weist das Saugrohr 55 an seiner, dem Öltank-Boden 63 zugewandten Stirnseite eine Öl-Ansaugstelle 65 auf, die um einen Flöhenversatz unterhalb des in der Fi- gur 1 gezeigten Öl-Spiegels 43 angeordnet ist, sowie um einen weiteren Hö- henversatz Ah2 (Figur 2) oberhalb des Tankbodens 63 positioniert ist.

Neben dem oben beschriebenen Getriebe-Flydraulikkreis G weist das Schmiermittelversorgungssystem speziell für eine Rotorinnenkühlung einen Rotor-Flydraulikkreis R auf. In dem Rotor-Flydraulikkreis R ist gemäß der Fi- gur 1 der Ölsumpf 33, die Rückführleitung 37 mitsamt Rückführpumpe 35, der Öltank 25 sowie eine den Öltank 25 mit der Rotorwelle 5 strömungstech- nisch verbindende Rotor-Versorgungsleitung 67 eingebunden. Es ist hervor- zuheben, dass im obigen Rotor-Flydraulikkreis R die Saugleitung 27 mitsamt Druckpumpe 29 sowie die Getriebe-Versorgungsleitung 32 nicht eingebun- den sind. Diese Komponenten sind ausschließlich Bestandteil des Getriebe- Flydraulikkreises G.

In der Figur 1 mündet die Rotor-Versorgungsleitung 67 mit einer Anschluss- Öffnung 69 in den Öltank 25. Die Anschlussöffnung 69 der Rotor- Versorgungsleitung ist um einen Flöhenversatz unterhalb des Öl-Spiegels 43 im Öltank 25 positioniert.

Zudem bilden die Druckpumpe 29 und die Rückführpumpe 35 eine soge- nannte Doppelpumpe mit einer gemeinsamen Antriebswelle 71. Die gemein- same Antriebswelle 71 trägt ein Festzahnrad 71 , das in Zahneingriff 72 (strichpunktiert angedeutet) mit dem eingangsseitigen Differenzial-Zahnrad 21 ist.

Gemäß der Figur 1 ist der Rotor-Flydraulikkreis R über einen Schmiermittel- Wasser-Wärmetauscher 89 mit einem Kühlwasserkreislauf des Fahrzeugs thermisch verbunden. Der in den Figuren 1 bis 4 nur gestrichelt angedeutete Wärmetauscher 89 kann entweder in der Rotor-Versorgungsleitung 67 oder in der Rückführleitung 37 des Rotor-Hydraulikkreises R angeordnet sein.

In der Figur 2 ist das Schmiermittelversorgungssystem bei einem normalen Fährbetrieb in Vorwärtsfahrt angedeutet. In diesem Fall ermittelt die elektro- nische Steuereinheit 47 auf der Grundlage aktueller Fahrbetriebsparameter FB, dass kein Bedarf für eine gesteigerte Rotorinnenkühlung vorliegt. Ent- sprechend wird in der Steuereinheit 47 kein Sperrsignal generiert, so dass das Absperrventil 45 in der Entlüftungsleitung 39 stromlos in seiner Offen- stellung verbleibt.

In diesem Fall bleibt der Rotor-Hydraulikkreis R deaktiviert und ist alleine der Getriebe-Hydraulikkreis G aktiviert. Die in den aktivierten Getriebe- Hydraulikkreis G eingebundenen Ölleitungen sind in der Figur 2 durch Fett- druck hervorgehoben. Bei aktiviertem Getriebe-Hydraulikkreis G erfolgt eine Getriebe-Trockensumpfschmierung, bei der ein das Öl vom Ölsumpf 25 in einer Rückführrichtung I zunächst in den Öltank 25 geleitet wird und von dort ein Ölvolumenstrom ITIG (Figur 2) über die Druckpumpe 29 zu den Zahnein- griffsstellen Z1 , Z2 geleitet wird. Von dort tropft das Öl in den Ölsumpf 33 ab und wird dort gesammelt sowie mit Hilfe der Rückführpumpe 35 zurück in den Öltank 25 geführt.

Da in der Figur 2 die Entlüftungsleitung 39 geöffnet ist, entsteht im Öltank 25 kein oder nur ein sehr geringer Überdruck. Es ergibt sich daher lediglich ein äußerst geringer Minimal-Ölvolumenstrom mm (Figur 2) aufgrund des geodä- tischen Höhenunterschieds h _g (Figur 2) zwischen dem Öl-Spiegel 43 im Öltank 25 und der Rotorwelle 5 sowie des geringen Überdrucks, der gege- benenfalls auch durch geeignete Maßnahmen, wie zum Beispiel eine Blende in der Leitung 39, erzeugt werden kann. Dieser geringe Minimal- Ölvolumenstrom mm wird verwendet, um - auch bei deaktiviertem Rotor- Hydraulikkreis R - eine Passverzahnung 75 (Figur 5) sowie einen Zentriersitz 77 zwischen der Rotorwelle 5 und einer Getriebeeingangswelle 6 (Figur 5) zu schmieren und damit einen Passungsrost zu vermeiden. Dazu sind in der Rotorwelle 5 und in der Getriebeeingangswelle 6 entsprechende Strömungs- nuten 79 vorgesehen, so dass das Öl auch bei sehr geringem Volumenstrom mm sowohl den Zentriersitz 77 als auch die Passverzahnung 75 erreicht.

In der Figur 2 dreht die Rotorwelle 5 der Elektromaschine 1 in einer Vor- wärtsfahrt-Drehrichtung D1 (Figur 2). Sowohl die Rückführpumpe 35 als auch die Druckpumpe 29 sind konstruktiv einfach drehrichtungsabhängig ausgelegt. Von daher ist ausschließlich bei der Vorwärtsfahrt-Drehrichtung D1 die oben dargelegte Getriebe-Trockensumpfschmierung durchführbar. Im Unterschied zur Figur 2 ist in der Figur 3 ein normaler Fährbetrieb gezeigt, bei dem das Fahrzeug nicht in Vorwärtsfahrt, sondern in Rückwärtsfahrt be- trieben ist. Bei der Rückwärtsfahrt erfolgt nicht mehr die in der Figur 2 ange- deutete Getriebe-Trockensumpfschmierung, sondern vielmehr eine Getriebe- Tauchschmierung. Die dabei im Getriebe-Hydraulikkreis G öldurchströmte Rückführ-Leitung 37 ist in der Figur 3 durch Fettdruck hervorgehoben.

Für eine solche Rückwärtsfahrt dreht die Rotorwelle 5 der Elektromaschine 1 in der Figur 3 in einer gegensinnigen Rückwärtsfahrt-Drehrichtung D2. Ent- sprechend arbeitet nunmehr die Rückführpumpe 35 (als drehrichtungsab- hängige Pumpe) in einer entgegengesetzten Wirkrichtung, wodurch das Öl 31 in der Absaugrichtung II (Figur 3) über die Öl-Ansaugstelle 65 des Saug- rohrs 55 zurück in den Ölsumpf 33 gesaugt wird. Dieser Absaugvorgang er- folgt bis zum Erreichen eines in der Figur 3 angedeuteten Rest-Füllstands fm Gleichzeitig wird ein Öl-Spiegel 79 im Ölsumpf 33 für eine Getriebe- Tauchschmierung erhöht. Bei der Getriebe-Tauchschmierung (Figur 3) ist der Ölsumpf-Spiegel 79 so weit erhöht, dass das zumindest eingangsseitige Differenzial-Zahnrad 21 in das Öl eingetaucht ist. Durch die Drehbewegung des eingetauchten Zahnrads 21 sowie durch nicht näher dargestellte Fang- oder Leitelemente wird das Öl vom Ölsumpf 33 zu den Getriebe-Ölstellen Z1 , Z2 geführt und tropft dort wieder ab in den Ölsumpf 33.

Es ist hervorzuheben, dass in der Figur 3 der Massenstrom mm gleich 0 ist bzw. dieser sich umkehrt und im Wesentlichen aus Luft besteht.

In der Figur 4 ist die Fahrzeugachse VA in einem normalen Vorwärtsfahrt- Betrieb gezeigt, und zwar in einem Hochlastfall, bei dem nicht nur der Ge- triebe-Hydraulikkreis G, sondern auch der Rotor-Hydraulikkreis R (das heißt die Rotorinnenkühlung) aktiviert ist. Bei der aktivierten Rotorinnenkühlung wird die mit Fettdruck hervorgehobene Rotor-Versorgungsleitung 67 mit ei- nem gesteigerten Ölvolumenstrom nriR2 (Figur 4) durchströmt. Entsprechend hat in der Figur 4 die elektronische Steuereinheit 47 auf der Grundlage der Fahrbetriebsparameter FB ermittelt, dass ein Bedarf zur Rotorinnenkühlung vorliegt. Die elektronische Steuereinheit 47 generiert daher in der Figur 4 ein Sperrsignal S, mit dem das Absperrventil 45 in seine Sperrsteilung geschal- tet wird, um die Rotorinnenkühlung zu ermöglichen.

Bei gesperrtem Absperrventil 45 erfolgt im Öltank 25 ein Überdruck-Aufbau. Der sich im Öltank 25 aufbauende Überdruck po (Figur 4) wird durch ein fe- derbelastetes Begrenzungsventil 81 begrenzt. Mit Hilfe des Überdruckes po wird ein gesteigerter Ölvolumenstrom nriR2 vom Öltank 25 bis zur Rotorwelle 5 geführt. Das Öl durchströmt die Rotorwelle 5 und fließt dann in den Öl- sumpf 33 ab.

In der Figur 5 ist die Rotorwelle 5 in teilweiser Schnittdarstellung gezeigt. Die Rotorwelle 5 ist als Hohlwelle realisiert, die an ihrer in der Figur 5 linken Sei- te eine nicht gezeigte Innenverzahnung aufweist, in die die Getriebeein- gangswelle 6 mit ihrer korrespondierenden Außenverzahnung gesteckt ist, und zwar unter Bildung einer kraftübertragenden Passverzahnung 75. Die Getriebeeingangswelle 6 trägt das Festzahnrad 11 der ersten Stirnradstufe St1. Die Außenverzahnung der Getriebeeingangswelle 6 geht in Axialrich- tung in einen durchmesserreduzierten Wellenabschnitt 85 sowie im weiteren Axialverlauf in einen durchmessergrößeren, stirnseitigen Zentriersitz 77 über. Im stirnseitigen Zentriersitz 77 der Getriebeeingangswelle 6 ist ein axialer Öldurchlass 87 ausgebildet. Der durchmesserreduzierte Wellenabschnitt 85 der Getriebeeingangswelle 6 begrenzt zusammen mit dem Innenumfang der Rotorwelle 5 die axiale Strömungsnut 79, die über eine radial ausgerichtete Auslassöffnung 89 in der Rotorwelle 5 nach radial außen offen ist.

Wie aus dem Halbschnitt der Figur 5 weiter hervorgeht, ist in der Rotorwelle 5 eine öldurchströmte rohrförmige Öllanze 91 drehfest angeordnet, die Be- standteil der in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Rotor-Versorgungsleitung 67 ist. Die Öllanze 91 begrenzt zusammen mit der Rotorwelle 5 einen öldurch- strömten Ringspalt 93. Zudem weist die Öllanze 91 an ihrem stirnseitigen (in der Figur 5 rechten) Ende im Außenumfang eine Überströmöffnung 95 auf.

Der Ringspalt 93 ist über den axialen Öldurchlass 87, die axiale Strömungs- nut 79 und die Auslassöffnung 89 strömungstechnisch mit der radial äußeren Umgebung der Rotorwelle 5 verbunden.

Im Fährbetrieb strömt in der Figur 5 in Pfeilrichtung der Ölvolumenstrom mm, nriR2 zunächst zentral entlang einer Rotor-Drehachse in der drehfest ange- ordneten Öllanze 91 und anschließend durch die Öllanzen-Überströmöffnung

95 in den Ringspalt 93 ein. Von dort fließt der Ölvolumenstrom mm, nriR2 über die axialen Öldurchlässe 88, 89 zur Passverzahnung 75 bzw. wird der Ölvo- lumenstrom ITIRI , ITIR2 über die Auslassöffnung 89 und/oder über das Ver- zahnungsspiel der Passungsverzahnung 75 nach außen in den Getriebe- Innenraum 90 geleitet.

In dem Halbschnitt der Figur 5 ist der Getriebe-Innenraum 90 über eine Trennwand 92 von einem Innenraum 94 eines in der Figur 8 angedeuteten Elektromaschinen-Gehäuses 83 fluiddicht abgetrennt. Die Rotorwelle 5 ist durch eine in der Trennwand 92 gebildete Lageröffnung 96 geführt und über- ragt diese mit einem Überstand 98 in den Getriebe-Innenraum 90 hinein. Die Rotorwelle 5 ist unter Zwischenlage eines Drehlagers 86 in der Lageröffnung

96 der Trennwand 92 drehgelagert. Sowohl die Rotorwellen-Auslassöffnung 89 als auch das, in der Axialrichtung betrachtet, getriebeseitige Ende der Passverzahnung 75 sind in der Figur 5 im Getriebe-Innenraum 90 positio- niert. Bei der Beölung der Rotorwelle 5 kommt daher nur deren Innenumfang in Kontakt mit dem Öl, das nach der Rotor-Durchströmung wieder zurück in den Getriebe-Innenraum 90 fließt und von dort in den Ölsumpf 33 abtropft. Der Innenraum 94 des Elektromaschinen-Gehäuses 83 bleibt dagegen tro- cken, das heißt außer Kontakt mit dem Öl.

Für eine öldichte Trennung des Elektromaschinen-Innenraums 94 vom Ge- triebe-lnnenraum 90 ist in der Figur 5 dem Drehlager 86 ein nicht gezeigter Wellendichtring zugeordnet. Alternativ dazu kann in einem weiteren Ausfüh- rungsbeispiel auf eine solche öldichte Trennung des Elektromaschinen- Innenraums 94 vom Getriebe-Innenraum 90 verzichtet werden. In diesem Fall ist der Ölkreislauf also auch für eine„nasse“ Elektromaschine 1 geeig- net, also mit Öl zur Kühlung der Wicklungen im Elektromaschinen-Innenraum 94. Dann könnte der Ölstrom, der in der Figur 5 nur durch die Rotorwelle 5 fließt, erhöht werden und ein Teil abgezweigt und zur Kühlung der Wicklung der Elektromaschine 1 verwendet werden.

Bei dem in der Figur 5 skizzierten Öl-Strömungsweg kann sich im Ringspalt 93 eine Saugwirkung ergeben, bei der der Ölvolumenstrom mm, ITIFS mit ei- nem Saugdruck von dem Öllanzen-Innenraum in den Ringspalt 93 gezogen wird. In diesem Fall erfolgt die Ölförderung zur Rotorwelle 5 nicht nur mittels des im Öltank 25 ausgebildeten Überdruckes po, sondern auch durch den obigen Saugdruck, so dass gegebenenfalls eine übermäßig große Ölmenge zur Rotorwelle 5 gefördert wird.

Der oben erwähnte Saugeffekt kann mittels der in der Fig. 7 gezeigten Öllan ze 91 vermieden werden. Demzufolge ist der Öllanzen-Innenraum aufgeteilt in einen Belüftungskanal 96, der über eine Belüftungsöffnung 98 mit dem Ringspalt 93 verbunden ist, und in einem Ölführungskanal 97, durch den der Ölvolumenstrom mm, nriR2 durch die Überströmöffnung 95 in den Ringspalt 93 gelangt. In der Figur 8 ist in einer vergrößerten Teilschnittdarstellung ausschnittswei- se ein Elektromaschinen-Gehäuse 83 gezeigt, in dem der Stator 2 mit der damit zusammenwirkenden Rotorwelle 5 angeordnet ist. Das Elektronnasch i- nen-Gehäuse 83 weist eine wassergekühlte Gehäusewand 85 auf, in der Kühlwasser-Kanäle 87 integriert sind. Diese sind in einem fahrzeugseitigen Kühlwasserkreislauf K eingebunden, um die Elektromaschine 1 zu kühlen. In der Figur 8 ist der Schmiermitteltank 25 so in das Elektromaschinen- Gehäuse 83 integriert, dass zumindest eine Seite des Schmiermitteltanks 25 unmittelbar durch die wassergekühlte Gehäusewand 85 gebildet ist, um das Schmiermittel 31 zu kühlen. In der Figur 8 begrenzt daher die wassergekühl- te Gehäusewand 85 unmittelbar den Innenraum 41 des Schmiermitteltanks 25 begrenzt, so dass das Schmiermittel im Schmiermitteltank 25 in thermi- schen Kontakt gebracht ist mit dem fahrzeugseitigen Kühlwasserkreislauf K.