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Title:
ELECTRICALLY OPERABLE AXLE DRIVE TRAIN, AND METHOD FOR MANUFACTURING AN ELECTRICALLY OPERABLE AXLE DRIVE TRAIN
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/179816
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electrically operable axle drive train (1), wherein, in the axle drive train (1), the electric machine (4) that is accommodated in a motor housing (9) is directly adjacent in the axial direction to the power electronics (3) that is accommodated in an inverter housing (8), and an electric interface (7) is formed between the power electronics (3) and the electric machine (4), which interface can be used to establish electrical contact between a first electric contacting means (16), which is electrically conductively coupled to the electric machine (4), and a second electric contacting means (17), which is electrically conductively connected to a low-voltage connection, wherein the motor housing (9) has a first window portion (11) on its peripheral surface (10) and the inverter housing (8) has a second window portion (13) on its peripheral surface (12), wherein, when the axle drive train (1) is assembled, the first window portion (11) and the second window portion (13) define a common assembly window (14), wherein a retaining element (15) for detachably fixing the first electric contacting means (16) is positioned on the motor housing (9) so that the first electric contacting means (16) is held in the retaining element (15) during assembly of the motor housing (9) on the inverter housing (8) and, after assembly of the motor housing (9), can be removed from the retaining element (15) from the outside through the assembly window (14) and can be coupled to the second electric contacting means (17).

Inventors:
BADÁŇ FILIP (SK)
REH VITALI (DE)
BERNÁT JAKUB (SK)
MATTES PHILIPP (DE)
Application Number:
PCT/DE2023/100207
Publication Date:
September 28, 2023
Filing Date:
March 17, 2023
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
H02K5/22; B60L15/00; H02K7/00; H02K11/33
Foreign References:
US20200275571A12020-08-27
US20180290530A12018-10-11
US20090250287A12009-10-08
Other References:
ERIK SCHNEIDER: "Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge, der wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet", ZEITSCHRIFT ATZ, vol. 113, May 2011 (2011-05-01), pages 360 - 365
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Claims:
Ansprüche Elektrisch betreibbarer Achsantriebsstrang (1 ) für ein Kraftfahrzeug (2), umfassend eine durch eine Leistungselektronik (3) bestrombare elektrische Maschine (4), wobei in dem Achsantriebsstrang (1 ) die in einem Motorgehäuse (9) aufgenommene elektrische Maschine (4) in axialer Richtung unmittelbar an die in einem Invertergehäuse (8) aufgenommene Leistungselektronik (3) angrenzt, wobei das Motorgehäuse (9) und das Invertergehäuse (8) eine lösbare bauliche Einheit bilden, und eine elektrische Schnittstelle (7) zwischen der Leistungselektronik (3) und der elektrischen Maschine (4) ausgebildet ist, mittels derer eine elektrische Kontaktierung zwischen einem ersten elektrischen Kontaktierungsmittel (16), welches elektrisch leitend mit der elektrischen Maschine (4) gekoppelt ist, und einem zweiten elektrischen Kontaktierungsmittel (17), welches mit einem Niederspannungsanschluss elektrisch leitend verbunden ist, herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorgehäuse (9) an seiner Mantelfläche (10) einen ersten Fensterabschnitt (11 ) und das Invertergehäuse (8) an seiner Mantelfläche (12) einen zweiten Fensterabschnitt (13) aufweist, wobei im zusammengebauten Zustand des Achsantriebsstrangs (1 ) der erste Fensterabschnitt (11 ) und der zweite Fensterabschnitt (13) ein gemeinsames Montagefenster (14) definieren, wobei ein Halteelement (15) zur lösbaren Fixierung des ersten elektrischen Kontaktierungsmittels (16) an dem Motorgehäuse (9) angeordnet ist, so dass das erste elektrische Kontaktierungsmittel (16) während der Montage des Motorgehäuses (9) an dem Invertergehäuse (8) in dem Halteelement (15) gehalten und nach der Montage des Motorgehäuses (9) aus dem Halteelement (15) von außen durch das Montagefenster (14) entnehmbar und mit dem zweiten elektrischen Kontaktierungsmittel (17) koppelbar ist, oder ein Halteelement (15) zur lösbaren Fixierung des zweiten elektrischen Kontaktierungsmittels (17) an dem Invertergehäuse (8) angeordnet ist, so dass das zweite elektrische Kontaktierungsmittel (17) während der Montage des Motorgehäuses (9) an dem Invertergehäuse (8) in dem Halteelement (15) gehalten und nach der Montage des Motorgehäuses (9) aus dem Halteelement (15) von außen durch das Montagefenster (14) entnehm bar und mit dem ersten elektrischen Kontaktierungsmittel (16) koppelbar ist. Achsantriebsstrang (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fensterabschnitt (11 ) und der zweite Fensterabschnitt (13) in axialer Richtung einen Überlappungsbereich (22) aufweisen Achsantriebsstrang (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (15) einstückig mit dem Motorgehäuse (9) ausgebildet ist. Achsantriebsstrang (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (15) als ein separates, insbesondere aus Kunststoff ausgeformtes Bauteil ausgebildet ist, dass form- und/oder Stoff- und/oder kraftschlüssig mit dem Motorgehäuse (9) oder Invertergehäuse (8) verbunden ist. Achsantriebsstrang (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (15) zur lösbaren Fixierung einer Mehrzahl von elektrischen Kontaktierungsmitteln (16,18) ausgebildet ist. Achsantriebsstrang (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Montagefenster (14) von einem Deckelelement (23) insbesondere lösbar verschlossen ist. Achsantriebsstrang (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste elektrische Kontaktierungsmittel (16) ein insbesondere mehrpoliger Stecker ist, welcher mit einem in die elektrische Maschine (4) hineinführenden Kabel (24) verbunden ist. Achsantriebsstrang (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel (24) auf der dem ersten elektrischen Kontaktierungsmittel (16) abgewandten Ende einen in der elektrischen Maschine (4) angeordneten Sensor (25) elektrisch leitend kontaktiert. Achsantriebsstrang (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Achsantriebsstrang (1 ) eine zweite von der Leistungselektronik (3) bestrom- bare elektrische Maschine (26) umfasst, wobei die Leistungselektronik (3) axial zwischen der ersten elektrischen Maschine (4) und der zweiten elektrischen Maschine (26) positioniert ist. Verfahren zur Herstellung eines elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang (1 ) für ein Kraftfahrzeug (2), umfassend die folgenden Schritte:

• (a1 ) Bereitstellung einer durch eine Leistungselektronik (3) bestrombaren und in einem Motorgehäuse (9) aufgenommenen elektrischen Maschine (4), wobei das Motorgehäuse (9) an seiner Mantelfläche (10) einen ersten Fensterabschnitt (11 ) aufweist,

• (a2) Bereitstellung einer in einem Invertergehäuse (8) aufgenommenen Leistungselektronik (3), wobei das Invertergehäuse (8) an seiner Mantelfläche (12) einen zweiten Fensterabschnitt (13) aufweist,

• (a3) Bereitstellung einer elektrische Schnittstelle (7) zwischen der Leistungselektronik (3) und der elektrischen Maschine (4), mittels derer eine elektrische Kontaktierung zwischen einem ersten elektrischen Kontaktierungsmittel (16), welches elektrisch leitend mit der elektrischen Maschine (4) gekoppelt ist, und einem zweiten elektrischen Kontaktierungsmittel (17), welches mit der Leistungselektronik (3) elektrisch leitend verbunden ist, herstellbar ist, wobei ein Halteelement (15) zur lösbaren Fixierung des ersten elektrischen Kontaktierungsmittels (16) an dem Motorgehäuse (9) angeordnet ist, so dass das erste elektrische Kontaktierungsmittel (16) während der Montage des Motorgehäuses (9) an dem Invertergehäuse (8) in dem Halteelement (15) gehalten ist,

• (b) Verbinden des Motorgehäuse (9) und des Invertergehäuses (8) zu einer lösbaren baulichen Einheit, so dass die in einem Motorgehäuse (9) aufgenommene elektrische Maschine (4) in axialer Richtung unmittelbar an die in einem Invertergehäuse (8) aufgenommene Leistungselektronik (3) angrenzt und der erste Fensterabschnitt (11 ) und der zweite Fensterabschnitt (13) ein gemeinsames Montagefenster (14) definieren,

• (c) Entnahme des ersten elektrischen Kontaktierungsmittels (16) aus dem Halteelement (15) von außen durch das Montagefenster (14)

Koppeln des ersten elektrischen Kontaktierungsmittels (16) mit dem zweiten elektrischen Kontaktierungsmittel (17).

Description:
Elektrisch betreibbarer Achsantriebsstranq und Verfahren zur Herstellung eines elektrisch betreibbaren Achsantriebsstranqs

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine durch eine Leistungselektronik bestrombare elektrische Maschine wobei in dem Achsantriebsstrang die in einem Motorgehäuse aufgenommene elektrische Maschine in axialer Richtung unmittelbar an die in einem Invertergehäuse aufgenommene Leistungselektronik angrenzt, wobei das Motorgehäuse und das Invertergehäuse eine lösbare bauliche Einheit bilden, und eine elektrische Schnittstelle zwischen der Leistungselektronik und der elektrischen Maschine ausgebildet ist, mittels derer eine elektrische Kontaktierung zwischen einem ersten elektrischen Kontaktierungsmittel, welches elektrisch leitend mit der elektrischen Maschine gekoppelt ist, und einem zweiten elektrischen Kontaktierungsmittel, welches mit einem Niederspannungsanschluss elektrisch leitend verbunden ist, herstellbar ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrangs.

Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.

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, der wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet. 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-Planeten- radsatz 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-Planeten- radsatzes einen guten Kompromiss zwischen Steigfähigkeit, Beschleunigung und Energieverbrauch. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibarer Antriebsstrang bezeichnet.

Zunehmend werden in derartigen E-Achsen auch Axialflussmaschinen eingesetzt. Eine Axialflussmaschine bezeichnet eine dynamoelektrische Maschine, bei der der magnetische Fluss zwischen Rotor und Stator parallel zur Drehachse des Rotors verläuft. Häufig sind sowohl Stator als auch Rotor weitgehend scheibenförmig ausgebildet. Axialflussmaschinen sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn der axial zur Verfügung stehende Bauraum in einem gegebenen Anwendungsfall begrenzt ist. Dies ist beispielsweise vielfach beiden eingangs beschriebenen elektrischen Antriebsystemen für Elektrofahrzeuge der Fall. Neben der verkürzten axialen Baulänge liegt ein weiterer Vorteil der Axialflussmaschine in ihrer vergleichsweisen hohen Drehmomentdichte. Ursächlich hierfür ist die im Vergleich zu Radialflussmaschinen größere Luftspaltfläche, die bei einem gegebenen Bauraum zur Verfügung steht. Ferner ist auch ein geringeres Eisenvolumen im Vergleich zu konventionellen Maschinen notwendig, was sich positiv auf den Wirkungsgrad der Maschine auswirkt.

Derartige elektrische Axialfluss-, wie auch Radialflussmaschinen - werden üblicherweise mit einem Leistungselektronik-Modul bestromt, das auch als Inverter bezeichnet wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen elektrischen Achsantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, dessen elektrische Schnittstelle einfach in der Montage und kostengünstig in der Herstellung ist. Ferner soll der elektrische Achsantriebsstrang kompakt sein. Schließlich ist es auch die Aufgabe der Erfindung, ein montagefreundliches Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Achsantriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen. Die Aufgabe wird gelöst durch einen elektrisch betreibbarer Achsantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug umfassend eine durch eine Leistungselektronik bestrombare elektrische Maschine wobei in dem Achsantriebsstrang die in einem Motorgehäuse aufgenommene elektrische Maschine in axialer Richtung unmittelbar an die in einem Invertergehäuse aufgenommene Leistungselektronik angrenzt, wobei das Motorgehäuse und das Invertergehäuse eine lösbare bauliche Einheit bilden, und eine elektrische Schnittstelle zwischen der Leistungselektronik und der elektrischen Maschine ausgebildet ist, mittels derer eine elektrische Kontaktierung zwischen einem ersten elektrischen Kontaktierungsmittel, welches elektrisch leitend mit der elektrischen Maschine gekoppelt ist, und einem zweiten elektrischen Kontaktierungsmittel, welches mit einem Niederspannungsanschluss elektrisch leitend verbunden ist, herstellbar ist, wobei das Motorgehäuse an seiner Mantelfläche einen ersten Fensterabschnitt und das Invertergehäuse an seiner Mantelfläche einen zweiten Fensterabschnitt aufweist, wobei im zusammengebauten Zustand des Achsantriebsstrangs der erste Fensterabschnitt und der zweite Fensterabschnitt ein gemeinsames Montagefenster definieren, wobei ein Halteelement zur lösbaren Fixierung des ersten elektrischen Kontaktierungsmittels an dem Motorgehäuse angeordnet ist, so dass das erste elektrische Kontaktierungsmittel während der Montage des Motorgehäuses an dem Invertergehäuse in dem Halteelement gehalten und nach der Montage des Motorgehäuses aus dem Halteelement von außen durch das Montagefenster entnehmbar und mit dem zweiten elektrischen Kontaktierungsmittel koppelbar ist, oder ein Halteelement zur lösbaren Fixierung des zweiten elektrischen Kontaktierungsmittels an dem Invertergehäuse angeordnet ist, so dass das zweite elektrische Kontaktierungsmittel während der Montage des Motorgehäuses an dem Invertergehäuse in dem Halteelement gehalten und nach der Montage des Motorgehäuses aus dem Halteelement von außen durch das Montagefenster entnehmbar und mit dem ersten elektrischen Kontaktierungsmittel koppelbar ist.

Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass ein besonders montagefreundlicher Achsantriebsstrang bereitgestellt werden kann. Ferner ist die Kontaktierungsstelle für Montage und/oder Demontage leicht zugänglich. Besonders bevorzugt kann zur Sicherstellung der elektrischen Kontaktierung ein Formschluss zwischen den Kontaktierungsmitteln vorgesehen sein, beispielsweise kann ein Formschluss durch mechanische Einrastnasen/ Einrasthaken direkt an den Kontaktierungspartnern/ Steckersätzen erfolgen. Durch die mechanische Verriegelungsmöglichkeit direkt an den Steckersätzen, ist die Kontaktierung prozesssicherer und weniger anfällig für Vibrationen sowie Toleranzen. Des Weiteren besteht eine einfachere Kontrollmöglichkeit einer korrekt ausgeführten Montage, da die Kontaktierungsstelle und die mechanische Verriegelung sichtbar sind, aber auch der Einrastvorgang bei einer händischen Montage für den Monteur hörbar ist.

Ein erfindungsgemäß elektrisch betreibbarer Achsantriebsstrang umfasst eine elektrische Maschine und bevorzugt eine mit der elektrischen Maschine gekoppelte Getriebeanordnung. Die Getriebeanordnung und die elektrische Maschine bilden eine bauliche Einheit. Diese kann beispielsweise mittels eines Antriebsstranggehäuses gebildet sein, in welchem die Getriebeanordnung und die elektrische Maschine gemeinsam aufgenommen sind.

Alternativ ist es möglich, dass die elektrische Maschine ein Motorgehäuse und/oder das Getriebe ein Getriebegehäuse besitzt, wobei die bauliche Einheit dann über eine Fixierung des Getriebes gegenüber der elektrischen Maschine bewirkbar ist.

Die Getriebeanordnung ist insbesondere mit der elektrischen Maschine koppelbar, welche zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments für das Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Bei dem Antriebsdrehmoment handelt es sich besonders bevorzugt um ein Hauptantriebsdrehmoment, sodass das Kraftfahrzeug ausschließlich durch das Antriebsdrehmoment angetrieben wird. Bevorzugt ist die Getriebeanordnung als ein Planetengetriebe ausgebildet, ganz besonders bevorzugt als ein schaltbares, insbesondere zweigängiges Planetengetriebe.

Das Motorgehäuse umhaust die elektrische Maschine. Ein Motorgehäuse kann darüber hinaus auch die Steuer- und Leistungselektronik aufnehmen. Das Motorgehäuse kann darüber hinaus auch Bestandteil eines Kühlsystems für die elektrische Maschine und derart ausgebildet sein, dass Kühlfluid über das Motorgehäuse der elektrischen Maschine zugeführt werden und/oder die Wärme über die Gehäuseflächen nach außen abgeführt werden kann. Darüber hinaus schützt das Motorgehäuse die elektrische Maschine sowie die ggf. vorhandene Elektronik vor äußeren Einflüssen.

Ein Motorgehäuse kann insbesondere aus einem metallischen Material gebildet sein. Vorteilhafter Weise kann das Motorgehäuse aus einem metallischen Gussmaterial, wie zum Beispiel Aluminiumdruckguss, Magnesiumdruckguss, Grauguss oder Stahlguss geformt sein.

Grundsätzlich ist es denkbar, dass das Getriebegehäuse und das Motorgehäuse abschnittsweise oder vollständig einstückig, insbesondere monolithisch, ausgebildet sind. Ferner ist es möglich, um beispielsweise eine besonders hohe System integration zu realisieren, dass ein Teil des Getriebegehäuses als Teil eines Motorgehäuses und/oder ein Teil des Motorgehäuses als Teil des Getriebegehäuses ausgeformt sind/ist.

Die elektrische Maschine dient zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und/oder umgekehrt, und sie umfasst in der Regel einen als Stator, Ständer oder Anker bezeichneten ortsfesten Teil sowie einen als Rotor oder Läufer bezeichneten und gegenüber dem ortsfesten Teil beweglich, insbesondere drehbar, angeordneten Teil.

Die elektrische Maschine des erfindungsgemäßen Achsantriebsstrangs ist bevorzugt als Axialflussmaschine ausgebildet. Der magnetische Fluss in einer elektrischen Axialflussmaschine (AFM) ist im Luftspalt zwischen Stator und Rotor axial zu einer Rotationsrichtung des Rotors der Axialflussmaschine gerichtet. Es gibt unterschiedliche Typen von Axialflussmaschinen. Ein bekannter Typ ist eine sogenannte I-Anordnung, bei der der Rotor axial neben einem Stator oder zwischen zwei Statoren angeordnet ist. Ein anderer bekannter Typ ist eine sogenannte H-Anordnung, bei der zwei Rotoren auf gegenüberliegenden axialen Seiten eines Stators angeordnet sind. Die elektrische Axialflussmaschine ist bevorzugt als I-Typ konfiguriert.

Grundsätzlich ist es auch möglich, dass eine Mehrzahl von Rotor-Stator-Konfigurati- onen als I-Typ und/oder H-Typ axial nebeneinander angeordnet sind. Auch wäre es in diesem Zusammenhang möglich, sowohl eine oder mehrere Rotor-Stator-Konfi- gurationen des I-Typs sowie eine oder mehrere Rotor-Stator-Konfigurationen des H-Typs in axialer Richtung nebeneinander anzuordnen. Insbesondere ist es auch zu bevorzugen, dass die Rotor-Stator-Konfiguration des H-Typs und/oder des I- Typs jeweils im Wesentlichen identisch ausgebildet sind, so dass diese modulartig zu einer Gesamtkonfiguration zusammengefügt werden können. Derartige Rotor- Stator-Konfigurationen können insbesondere koaxial zueinander angeordnet sein sowie mit einer gemeinsamen Rotorwelle oder mit mehrere Rotorwellen verbunden sein.

Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 U/rnin, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/rnin, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/rnin bereitstellt.

Als Kraftfahrzeuge im Sinne dieser Anmeldung gelten Landfahrzeuge, die durch Maschinenkraft bewegt werden, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Ein Kraftfahrzeug kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Personenkraftwagen (PKW), Lastkraftwagen (LKW), Kleinkrafträder, Leichtkraftfahrzeuge, Krafträder, Kraftomnibusse (KOM) oder Zugmaschinen.

Die Leistungselektronik ist ein einem Invertergehäuse aufgenommen. Das Invertergehäuse kann bevorzugt aus einem metallischen Material, insbesondere bevorzugt aus Aluminium, Grauguss oder Stahlguss, insbesondere mittels einem Urformverfahren wie Gießen oder Druckguss geformt sein. Besonders bevorzugt besitzt das Invertergehäuse eine topfartige Raumform. In diesem Zusammenhang ist es besonders zu bevorzugen, dass der Inverterboden in das topfartige Invertergehäuse einsetzbar ist. Alternativ wäre es auch denkbar, dass der Inverterboden auf dem topfartigen Invertergehäuse aufliegt und dessen Öffnung überdeckt. Das Invertergehäuse kann auch Bestandteil des Motorgehäuses sein oder umgekehrt. Dies bedeutet, dass das Invertergehäuse ganz oder teilweise einstückig, insbesondere monolithisch, mit dem Motorgehäuse ausgebildet ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Fensterabschnitt und der zweite Fensterabschnitt in axialer Richtung einen Überlappungsbereich aufweisen. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass hierdurch die Fensterabschnitte übereinander verschachtelt verlaufen können, was montagetechnische Vorteile mit sich bringen kann.

Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das Halteelement einstückig mit dem Motorgehäuse ausgebildet ist, was fertigungstechnisch vorteilhaft sein kann sowie keine zusätzliche Montage des Halteelements erforderlich macht.

Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Halteelement als ein separates, insbesondere aus Kunststoff ausgeformtes Bauteil ausgebildet ist, dass form- und/oder Stoff- und/oder kraftschlüssig mit dem Motorgehäuse oder Invertergehäuse verbunden ist.

Die vorteilhafte Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass das Halteelement besonders preisgünstig herstellbar ist, beispielsweise in einem Kunststoffspritzgussverfahren.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das Halteelement zur lösbaren Fixierung einer Mehrzahl von elektrischen Kontaktierungsmitteln, ausgebildet ist. Hierdurch lässt sich insbesondere der Wirkung erzielen, dass verschiedene Kontaktierungsmittel für unterschiedliche Funktionen an einem Halteelement angeordnet werden können, was einen einfachen und montagefreundlichen Zugang zu diesen Kontaktierungsmitteln erlaubt.

Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass das Montagefenster von einem Deckelelement insbesondere lösbar verschlossen ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass das Montagefenster hierdurch vor unerwünschten mechanischen oder chemischen Einflüssen von außen geschützt ist.

In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass das erste elektrische Kontaktierungsmittel ein insbesondere mehrpoliger Stecker ist, welcher mit einem in die elektrische Maschine hineinführenden Kabel verbunden ist. Hierdurch kann eine besonders einfache Verkabelung und Kontaktierung bewirkt werden. Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass das Kabel auf der dem ersten elektrischen Kontaktierungsmittel abgewandten Ende einen in der elektrischen Maschine angeordneten Sensor elektrisch leitend kontaktiert.

Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass der Achsantriebsstrang eine zweite von der Leistungselektronik bestrombare elektrische Maschine umfasst, wobei die Leistungselektronik axial zwischen der ersten elektrischen Maschine und der zweiten elektrischen Maschine positioniert ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass die beiden Antriebsräder einer Fahrzeugachse jeweils mit einer separaten elektrischen Maschine antreibbar sind.

Schließlich kann die Aufgabe der Erfindung auch gelöst sein durch ein Verfahren zur Herstellung eines elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, umfassend die folgenden Schritte:

(a1 ) Bereitstellung einer durch eine Leistungselektronik bestrombaren und in einem Motorgehäuse aufgenommenen elektrischen Maschine, wobei das Motorgehäuse an seiner Mantelfläche einen ersten Fensterabschnitt aufweist,

(a2) Bereitstellung einer in einem Invertergehäuse aufgenommenen Leistungselektronik, wobei das Invertergehäuse an seiner Mantelfläche einen zweiten Fensterabschnitt aufweist,

(a3) Bereitstellung einer elektrische Schnittstelle zwischen der Leistungselektronik und der elektrischen Maschine, mittels derer eine elektrische Kontaktierung zwischen einem ersten elektrischen Kontaktierungsmittel, welches elektrisch leitend mit der elektrischen Maschine gekoppelt ist, und einem zweiten elektrischen Kontaktierungsmittel, welches mit der Leistungselektronik elektrisch leitend verbunden ist, herstellbar ist, wobei ein Halteelement zur lösbaren Fixierung des ersten elektrischen Kontaktierungsmittels an dem Motorgehäuse angeordnet ist, so dass das erste elektrische Kontaktierungsmittel während der Montage des Motorgehäuses an dem Invertergehäuse in dem Halteelement gehalten ist,

(b) Verbinden des Motorgehäuse und des Invertergehäuses zu einer lösbaren baulichen Einheit, so dass die in einem Motorgehäuse aufgenommene elektrische Maschine in axialer Richtung unmittelbar an die in einem Invertergehäuse aufgenommene Leistungselektronik angrenzt und der erste Fensterabschnitt und der zweite Fensterabschnitt ein gemeinsames Montagefenster definieren,

(c) Entnahme des ersten elektrischen Kontaktierungsmittels aus dem Halteelement von außen durch das Montagefenster und Koppeln des ersten elektrischen Kontaktierungsmittels mit dem zweiten elektrischen Kontaktierungsmittel.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.

Es zeigt:

Figur 1 einen Achsantriebsstrang in drei Montagezuständen in jeweils einer schematischen Blockschaltdarstellung,

Figur 2 eine Aufsicht auf ein Montagefenster des Achsantriebsstrangs in zwei verschiedenen Montagezuständen,

Figur 3 eine Aufsicht auf ein von einem Deckelelement verschlossenes Montagefenster des Achsantriebsstrangs,

Figur 4 ein Halteelement in einer freigestellten perspektivischen Ansicht, Figur 5 Querschnittsansicht auf die elektrische Maschine des Achsantriebsstrangs,

Figur 6 einen Achsantriebsstrang mit zwei elektrischen Maschinen in einer schematischen Blockschaltdarstellung,

Figur 7 ein Kraftfahrzeug mit einem elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang in einer schematischen Blockschaltdarstellung.

Die Figur 1 zeigt einen elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang 1 für ein Kraftfahrzeug 2, wie es exemplarisch auch in der Figur 7 gezeigt ist. Ein derartiger Achsantriebsstrang 1 weist in der Regel auch eine Getriebeanordnung 19 auf, welche mit der elektrischen Maschine 4 gekoppelt ist.

Der Achsantriebsstrang 1 besitzt eine durch eine Leistungselektronik 3 bestrombare elektrische Maschine 4. In dem Achsantriebsstrang 1 grenzt die in einem Motorgehäuse 9 aufgenommene elektrische Maschine 4 in axialer Richtung unmittelbar an die in einem Invertergehäuse 8 aufgenommene Leistungselektronik 3 an, wobei das Motorgehäuse 9 und das Invertergehäuse 8 eine lösbare bauliche Einheit bilden.

Eine elektrische Schnittstelle 7 ist zwischen der Leistungselektronik 3 und der elektrischen Maschine 4 ausgebildet, mittels derer eine elektrische Kontaktierung zwischen einem ersten elektrischen Kontaktierungsmittel 16, welches elektrisch leitend mit der elektrischen Maschine 4 gekoppelt ist, und einem zweiten elektrischen Kontaktierungsmittel 17, welches mit einem Niederspannungsanschluss elektrisch leitend verbunden ist, herstellbar ist. Dabei ist der Niederspannungsanschluss in bzw. an der Leistungselektronik vorgesehen und/oder in dem Invertergehäuse 8 angeordnet.

Das Motorgehäuse 9 weist an seiner Mantelfläche 10 einen ersten Fensterabschnitt 11 und das Invertergehäuse 8 an seiner Mantelfläche 12 einen zweiten Fensterabschnitt 13 auf, wobei im zusammengebauten Zustand des Achsantriebsstrangs 1 der erste Fensterabschnitt 11 und der zweite Fensterabschnitt 13 ein gemeinsames Montagefenster 14 definieren, was sich gut aus der Figur 1 ersehen lässt.

Dabei ragt der zweite Fensterabschnitt 13 axial aus dem Invertergehäuse 8 heraus und greift beim Ineinanderfügen von Leistungselektronik 3 und Motorgehäuse 9 unterhalb oder oberhalb des ersten Fensterabschnitts 11 in das Motorgehäuse 9 ein, was sich gut aus der Zusammenschau der Abbildungen 1 a und 1 b der Figur 1 erkennen lässt.

Ferner ist ein Halteelement 15 zur lösbaren Fixierung des ersten elektrischen Kontaktierungsmittels 16 an dem Motorgehäuse 9 angeordnet, so dass das erste elektrische Kontaktierungsmittel 16 während der Montage des Motorgehäuses 9 an dem Invertergehäuse 8 in dem Halteelement 15 gehalten und nach der Montage des Motorgehäuses 9 aus dem Halteelement 15 von außen durch das Montagefenster 14 entnehmbar und mit dem zweiten elektrischen Kontaktierungsmittel 17 koppelbar ist, was sich gut aus den Abbildungen 1 b und 1 c der Figur 1 oder auch der Figur 2 nachvollziehen lässt.

Obwohl in dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 nicht gezeigt, wäre es natürlich auch möglich, ein Halteelement 15 zur lösbaren Fixierung des zweiten elektrischen Kontaktierungsmittels 17 an dem Invertergehäuse 8 anzuordnen, so dass das zweite elektrische Kontaktierungsmittel 17 während der Montage des Motorgehäuses 9 an dem Invertergehäuse 8 in dem Halteelement 15 gehalten und nach der Montage des Motorgehäuses 9 aus dem Halteelement 15 von außen durch das Montagefenster 14 entnehmbar und mit dem ersten elektrischen Kontaktierungsmittel 16 koppelbar ist. Das erste elektrische Kontaktierungsmittel 16 und das zweite elektrische Kontaktierungsmittel 18 sind jeweils als ein mehrpoliger Stecker ausgebildet, welcher mit einem in die elektrische Maschine 4 hineinführenden Kabel 24 verbunden ist. Das Montagefenster 14 kann nach der Montage der Kontaktierungsmittel 17 von einem Deckelelement 23, insbesondere lösbar, verschlossen werden, wie es in der Figur 3 skizziert ist.

Aus der Figur 2 ist ersichtlich, dass der erste Fensterabschnitt 11 und der zweite Fensterabschnitt 13 in axialer Richtung einen Überlappungsbereich 22 aufweisen, der dadurch zustande kommt, dass die Fensterabschnitte 11 auf unterschiedlichen Ebenen übereinander verlaufen, was sich auch aus der Figur 1 ersehen lässt.

Das Halteelement 15 kann einstückig mit dem Motorgehäuse 9 ausgebildet sein oder, wie es in der Figur 4 gezeigt ist, als ein separates, insbesondere aus Kunststoff ausgeformtes Bauteil, dass form- und/oder Stoff- und/oder kraftschlüssig mit dem Motorgehäuse 9 oder Invertergehäuse 8 verbunden ist. Das Halteelement 15 ist hierbei zur lösbaren Fixierung von zwei elektrischen Kontaktierungsmitteln 16,18 ausgebildet.

Aus der Zusammenschau der Figur 1 und der Figur 5 wird gut ersichtlich, dass das Kabel 24 auf der dem ersten elektrischen Kontaktierungsmittel 16 abgewandten Ende einen in der elektrischen Maschine 4 angeordneten Sensor 25 elektrisch leitend kontaktiert.

Figur 6 zeigt eine Ausführungsform des Achsantriebsstrangs 1 bei dem eine zweite von der Leistungselektronik 3 bestrombare elektrische Maschine 26 vorhanden ist, wobei die Leistungselektronik 3 axial zwischen der ersten elektrischen Maschine 4 und der zweiten elektrischen Maschine 26 positioniert wird. Eine solcher Achsantriebsstrang 1 wird gelegentlich auch als Twin-Drive bezeichnet.

Anhand der Figuren 1 -2 kann insbesondere auch noch einmal gut das Verfahren zur Herstellung eines elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrangs 1 für ein Kraftfahrzeug 2, erläutert werden. Es umfasst die folgenden Schritte:

Zunächst erfolgt die Bereitstellung einer durch eine Leistungselektronik 3 bestrom- baren und in einem Motorgehäuse 9 aufgenommenen elektrischen Maschine 4, wobei das Motorgehäuse 9 an seiner Mantelfläche 10 einen ersten Fensterabschnitt

11 aufweist, sowie die Bereitstellung einer in einem Invertergehäuse 8 aufgenommenen Leistungselektronik 3, wobei das Invertergehäuse 8 an seiner Mantelfläche

12 einen zweiten Fensterabschnitt 13 aufweist, und die Bereitstellung einer elektrische Schnittstelle 7 zwischen der Leistungselektronik 3 und der elektrischen Maschine 4, mittels derer eine elektrische Kontaktierung zwischen einem ersten elektrischen Kontaktierungsmittel 16, welches elektrisch leitend mit der elektrischen Maschine 4 gekoppelt ist, und einem zweiten elektrischen Kontaktierungsmittel 17, welches mit der Leistungselektronik 3 elektrisch leitend verbunden ist, herstellbar ist, wobei ein Halteelement 15 zur lösbaren Fixierung des ersten elektrischen Kontaktierungsmittels 16 an dem Motorgehäuse 9 angeordnet ist, so dass das erste elektrische Kontaktierungsmittel 16 während der Montage des Motorgehäuses 9 an dem Invertergehäuse 8 in dem Halteelement 15 gehalten ist.

Es folgt das Verbinden des Motorgehäuse 9 und des Invertergehäuses 8 zu einer lösbaren baulichen Einheit, so dass die in einem Motorgehäuse 9 aufgenommene elektrische Maschine 4 in axialer Richtung unmittelbar an die in einem Invertergehäuse 8 aufgenommene Leistungselektronik 3 angrenzt und der erste Fensterabschnitt 11 und der zweite Fensterabschnitt 13 ein gemeinsames Montagefenster 14 definieren. Dieser Montagezustand ist in der Abbildung 1 b der Figur 1 gezeigt.

Danach erfolgt die Entnahme des ersten elektrischen Kontaktierungsmittels 16 aus dem Halteelement 15 von außen durch das Montagefenster 14 und das Koppeln des ersten elektrischen Kontaktierungsmittels 16 mit dem zweiten elektrischen Kontaktierungsmittel 17, was sich gut aus der Zusammenschau der Abbildungen 1 b und 1c der Figur 1 nachvollziehen lässt.

Bezuqszeichenliste

1 Achsantriebsstrang

2 Kraftfahrzeug

3 Leistungselektronik

4 elektrische Maschine

7 Schnittstelle

8 Invertergehäuse

9 Motorgehäuse

10 Mantelfläche

11 Fensterabschnitt

12 Mantelfläche

13 Fensterabschnitt

14 Montagefenster

15 Halteelement

16 Kontaktierungsmittel

17 Kontaktierungsmittel

18 Kontaktierungsmittel

19 Getriebeanordnung

22 Überlappungsbereich

23 Deckelelement

24 Kabel

25 Sensor

26 elektrische Maschine