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CN111245161B - 电驱动单元以及用于机动车的变速器 - Google Patents

电驱动单元以及用于机动车的变速器 Download PDF

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CN111245161B CN201911103476.7A CN201911103476A CN111245161B CN 111245161 B CN111245161 B CN 111245161B CN 201911103476 A CN201911103476 A CN 201911103476A CN 111245161 B CN111245161 B CN 111245161B
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Abstract

本发明涉及一种电驱动单元(E)以及一种包括这种电驱动单元的用于机动车的变速器(G)，该电驱动单元包括电动机(EM)和用于操控电动机(EM)的电子控制单元(EE)，其中，电动机(EM)具有定子单元(S)和转子(R)，电子控制单元(EE)固定在电隔离的支承元件(ET)上，支承元件(ET)固定在定子单元(S)上，定子单元(S)具有定子叠片组(SP)，该定子叠片组与电子控制单元(EE)的接地端子(EEG)导电地连接。

Description

电驱动单元以及用于机动车的变速器
技术领域
本发明涉及一种电驱动单元、例如用于驱动泵的电驱动单元。另外，本发明涉及一种包括这种驱动单元的用于机动车的变速器。
背景技术
在现有技术中已知多种电驱动单元。EP 2 623 784 A2例如描述了一种电油泵系统，其包括无刷电动机和集成式电子控制单元。该控制单元固定在电动机的一壳体区段上，其中，该壳体区段由塑料制成。
DE 10 2017 213 412.7描述了一种包括电动机的油泵驱动设备。该电动机的定子至少在部分区段上由塑料材料包围。在塑料材料上可固定有用于控制电动机的电子控制单元。
典型地，电动机按节拍运行，从而在控制单元中通向电动机的电流供应以高频来切换。这可导致电磁干扰信号，所述干扰信号以感性和/或容性的方式被传递到相邻的有导电能力的元件上。在如在现有技术中所呈现的构造中，控制单元与电动机电隔离，从而妨碍了干扰信号至控制单元的电反馈。由此，干扰信号可能传播，并且例如干扰另一个控制单元的功能。这是不期望的。
发明内容
因此，本发明的任务在于提供一种电驱动单元，该电驱动单元的突出之处在于较少地发射干扰信号。
该任务通过权利要求1的特征来解决。有利的设计方案由从属权利要求、说明书以及附图给出。
为了解决该任务提出一种电驱动单元，该电驱动单元具有电动机和用于操控电动机的电子控制单元。电动机具有定子单元和转子。电子控制单元固定在电隔离的支承元件上、例如固定在由塑料制成的电路板承载件上。支承元件固定在电动机的定子单元上。定子单元具有定子叠片组，该定子叠片组与电子控制单元的接地端子导电地连接。
通过这种解决方案可使由于电子控制单元的干扰信号而以容性和/或感性的方式耦合输入到定子叠片组中的电流以短的行程流回至电子控制单元。由此，能以简单的方式减少干扰信号的继续传播。
优选地，设有用于冷却电子控制单元的金属的冷却体。冷却体以导热良好的方式与电子控制单元连接。电子控制单元的接地端子与冷却体导电地连接，从而限定了冷却体相对于电子控制单元的电压状态。
优选地，在定子叠片组与接地端子之间的导电连接延伸经过冷却体。在定子叠片组与冷却体之间的导电连接能简单地且过程可靠地建立。此外，这种解决方案避免了提高电子控制单元的制造和装配耗费。
优选地，在定子叠片组与冷却体之间的导电连接通过专门为该导电连接而设置的电导体来形成。换言之，该导电连接除了建立该导电连接以外不满足其他目的。该连接可例如通过一个或多个固定在定子叠片组和冷却体上的金属的板材条或金属线材区段来形成。
优选地，所述支承元件在空间上设置在冷却体与定子单元之间。
优选地，所述电动机的转子与转子轴连接。转子轴可旋转地支承在驱动单元的金属的支承架中，其中，该支承架与定子叠片组电隔离。通过使支承架与定子叠片组隔离，被感应到定子叠片组中的电流不能流动到支承架中。由此，可减少干扰信号的传播。
根据一种可行的设计方案，所述支承元件与电子控制单元一起设置在定子单元与支承架之间，其中，该电子控制单元优选设置在支承元件的面向支承架的那个端侧上。这种布置导致在电动机与电子控制单元之间更好的热隔离，从而电子控制单元更小程度地被电动机加热。
在这种设计方案中有利的是，将支承架以导热良好的方式与电子控制单元连接。由此，支承架可作为电子控制单元的冷却体起作用；可相应地取消单独的冷却体。
根据一种优选的实施方式，所述定子单元具有电隔离的浇铸材料，该浇铸材料至少部分地包围定子叠片组。支承元件可固定在浇铸材料上、例如通过螺纹连接来固定。这种设计方案能实现没有自身的壳体的电动机的设计。因此，相比于具有自身的壳体的解决方案，电动机可构造得更大。由此，可提高电动机的可实现的最大功率。
在定子叠片组与支承架之间的电隔离可通过浇铸材料实现。替代于此，定子叠片组可通过自身的电隔离的分隔元件与支承架隔离、例如通过在定子单元与支承架之间的塑料盘来隔离。根据另一种替代方案，定子叠片组可通过支承元件与支承架隔离。所有这些变型方案均减少由于干扰信号而耦合输入到定子叠片组中的电流朝支承架方向的传播。
根据一种优选的实施方式，所述电动机构造为内转子电机，其中，定子单元不具有壳体、尤其是不具有金属的壳体。这种设计方案减少电驱动单元的安装空间需求，但在干扰信号的传播方面是不利的。然而通过根据本发明的设计方案可至少部分地补偿所述缺点。
所述电驱动单元可设置为泵驱动装置。电驱动单元可以是用于机动车的变速器的组成部分，例如用于驱动变速器的泵。由于机动车变速器通常具有其他的电气和电子部件，因此对于这种应用特别要重视干扰信号的小的发射。因此，根据本发明的电驱动单元特别适合用于使用在机动车变速器中。
附图说明
下面借助附图详细说明本发明的实施例。附图如下：
图1至图5各示出电驱动单元的一种实施例；以及
图6至图8各示出一种包括电驱动单元的变速器。
具体实施方式
图1示出根据第一实施例的电驱动单元E的剖视图。电驱动单元E具有油泵驱动轴AW、行星齿轮组RS、支承架LT以及电动机EM。行星齿轮组RS具有第一元件E1、第二元件E2和第三元件E3。第一元件E1与行星齿轮组RS的太阳轮相关联。第二元件E2与行星齿轮组RS的行星齿轮架相关联。第三元件E3与行星齿轮组RS的齿圈相关联。多个行星齿轮可旋转地支承在该行星齿轮架上，所述多个行星齿轮不仅与太阳轮啮合而且与齿圈啮合。
第一元件E1、亦即行星齿轮组RS的太阳轮与转子轴RW连接，该转子轴与电动机EM的转子R连接。第二元件E2、亦即行星齿轮组RS的行星齿轮架与油泵驱动轴AW连接。第三元件E3、亦即行星齿轮组RS的齿圈能由位于电驱动单元E之外的驱动源驱动。为此，设有外齿部AV，该外齿部与第三元件E3、亦即行星齿轮组RS的齿圈连接。经由外齿部AV，第三元件E3可从外部被驱动、例如经由齿轮或链来驱动。
行星齿轮组RS为了其支承而配设有支承架LT。在支承架LT上支撑有第一轴承L1，第一元件E1、亦即行星齿轮组RS的太阳轮借助该第一轴承可旋转地支承。在此，太阳轮经由转子轴RW来支承。太阳轮借助第一轴承L1沿径向方向支承。另外，在支承架LT上支撑有另一轴承L3，行星齿轮组RS的齿圈借助该另一轴承支承。支承架LT至少部分地包围行星齿轮组RS。
电动机EM具有定子单元S。定子单元S包括定子叠片组SP，该定子叠片组设置用于接纳定子绕组。定子叠片组SP在部分区段上由浇铸材料V包围。在根据图1中的图示的实施方案中，定子叠片组SP部分地裸露、亦即不完全由浇铸材料V包围。定子叠片组SP通过浇铸材料V固定。定子单元S经由浇铸材料V固定在支承架LT上。为此，电驱动单元E具有多个螺钉B，所述螺钉的自由端部具有螺纹。该螺纹与构造在支承架LT中的螺纹共同作用。在浇铸材料V中设置有套筒H，在所述套筒中分别引导其中一个螺钉B。电动机EM的转子R和定子单元S不具有自身的壳体，而是从支承架LT伸出。转子轴RW借助第一轴承L1并且借助第二轴承L2可旋转地支承。第二轴承L2经由轴承套筒支撑在浇铸材料V中。
为了操控电动机EM设有电子控制单元EE，该电子控制单元固定在电隔离的支承元件ET上。支承元件ET固定在定子单元S上、例如通过夹箍连接或螺纹连接来固定。在根据图1的实施例中，支承元件ET固定在浇铸材料V上。为了冷却电子控制单元EE，设置冷却体K，该冷却体以导热良好的方式附接到电子控制单元EE的至少一个部件上。电子控制单元EE的接地端子EEG与冷却体K经由导体X2导电地连接。导体X2和接地端子EEG在图1中仅示意性地示出。导体X2可例如通过弹簧元件来形成，该弹簧元件固定在电子控制单元EE上并且由于其弹簧刚性而接触冷却体K。
电导体X在定子叠片组SP与冷却体K之间建立导电连接。导体X在图1中仅示意性地示出。导体X可例如通过金属线材区段或通过金属板材条来形成。除了建立导电连接以外，导体X不满足其他功能。通过导体X，以感性和/或容性的方式由电子控制单元EE耦合输入到定子叠片组SP中的电流可经由冷却体K和导体X2流回到电子控制单元EE上。由于定子叠片组SP通过浇铸材料V与支承架LT电隔离，因此被耦合输入到定子叠片组SP中的电流不能流动至支承架LT。由于在电子控制单元EE与支承架LT之间的空间上的间距，没有值得一提的电流被耦合输入到支承架LT中。
图2示出根据第二实施例的电驱动单元E，该第二实施例基本上相应于图1中所示出的第一实施例。现在，在定子单元S与支承架LT之间附加地设有电隔离的分隔元件TE。由此可保证，不会例如由于定子单元S上裸露的接线端部或由于爬电而在定子叠片组SP与支承架LT之间形成导电路径。分隔元件TE可例如通过塑料盘形成。
图3示出根据第三实施例的电驱动单元E，该第三实施例基本上相应于图1中所示出的第一实施例。支承元件ET连同电子控制单元EE现在设置在支承架LT与定子单元S之间。与此相应地，支承元件ET和电子控制单元EE构造成盘形的并且设有用于供转子轴RW穿通的中央的自由空间。电子控制单元EE设置在支承元件ET的面向支承架LT的那个端侧上。在这种设计方案中，不需要自身的冷却体以用于冷却电子控制单元EE；而是支承架LT作为冷却体起作用。支承架LT为此与电子控制单元EE导热良好地连接。导体X仅示意性地示出。导体X可例如通过弹簧元件来形成，该弹簧元件固定在电子控制单元EE上并且由于其弹簧刚性而接触定子叠片组SP、例如穿过构造在支承元件ET中的开口来接触。
图4示出根据第四实施例的电驱动单元E，该第四实施例基本上相应于图1中所示出的第一实施例。在该实施例中取消齿轮组RS，从而转子轴RW直接与泵P的泵轮PR连接。泵P设置在泵壳体PG中，该泵壳体与支承架LT连接。定子单元S通过螺钉B经由支承架LT拧紧在泵壳体PG上。
图5示出根据第五实施例的电驱动单元E，该第五实施例基本上相应于图4中所示出的第四实施例。支承架LT现在构造成与泵壳体PG成一件式的。
图6示出一种用于机动车的变速器G的示意图。变速器G在壳体GG中具有驱动轴GW1、从动轴GW2以及变速器齿轮组GRS。变速器齿轮组GRS设置用于在驱动轴GW1与从动轴GW2之间设定多个不同的传动比。为此，变速器齿轮组GRS的各行星齿轮组与被液压操纵的切换元件共同作用。为了给各切换元件供应压力，变速器G具有泵P，该泵与液压式控制单元HCU连接。液压式控制单元HCU具有多个阀，所述多个阀在图6中未示出。经由液压管路H1、H2，液压式控制单元HCU与变速器齿轮组GRS连接或与位于该变速器齿轮组中的切换元件连接。可设有超过两个液压管路。泵P设置在液压式控制单元HCU之内。通过驱动泵P可将油输送至液压式控制单元HCU的各阀。
变速器G具有根据前三种实施例之中的一种实施例的电驱动单元E，其中，泵P的泵轮PR与油泵驱动轴AW连接。因此，泵P一方面可通过电驱动单元E的电动机EM来驱动，并且另一方面可通过驱动轴GW1来驱动。为此，驱动轴GW1经由链传动装置KT并且经由外齿部AV而与行星齿轮组RS的第三元件E3连接。驱动轴GW1或是借助与驱动轴GW1连接的、在变速器外部的内燃机来驱动或是可选地借助电机EM2来驱动，该电机的转子与驱动轴GW1连接。电机EM2示例性地设置在变速器壳体GG之内。替代于此，电机EM2可设置在变速器壳体GG之外。
如果泵P借助驱动轴GW1来驱动，那么在行星齿轮组RS上可施加支撑力矩，从而可经由行星齿轮组RS传递功率。该支撑力矩可例如经由单向离合器或借助电驱动单元E的电动机EM来提供。
图7示出一种用于机动车的变速器G的示意图，该变速器基本上相应于图6中所示出的变速器。变速器G现在具有分离离合器K0，借助该分离离合器可使变速器G的驱动轴GW1与连接轴AN2可切换地分离。因此，电机EM2可驱动驱动轴GW1，而不拖动与连接轴AN2连接的内燃机。
此外，根据图7的变速器G的区别在于从驱动轴GW1至油泵P的功率传递。替代链传动装置KT，现在设有圆柱齿轮传动装置ST。圆柱齿轮传动装置ST的可旋转地支撑在变速器壳体GG上的中间齿轮一方面与和驱动轴GW1连接的齿轮啮合，并且另一方面与外齿部AV啮合，该外齿部与电驱动单元E的行星齿轮组RS的第三元件E3连接。
图8示出一种用于机动车的变速器G的示意图，该变速器基本上相应于图7中所示出的变速器。变速器G现在具有包括泵侧I和涡轮机侧T的变矩器。泵侧I与驱动轴GW1连接。涡轮机侧T与变速器齿轮组GRS的输入端连接。泵侧I和涡轮机侧T可通过闭合锁止离合器WK相互连接。
变速器G的在图6至图8中所描述的变型方案仅可看作示例性的。每个变型方案也可构造成没有分离离合器K0和/或没有电机EM2。变速器齿轮组GRS可利用多个行星齿轮组和/或一个或多个中间轴系统来形成挡位。电驱动单元E可被使用在不同的变速器结构形式中，例如使用在自动变速器、自动化的变速器中或使用在双离合器变速器中。
附图标记列表
E 电驱动单元
EM 电动机
S 定子单元
SP 定子叠片组
V 浇铸材料
R 转子
RW 转子轴
EE 电子控制单元
ET 支承元件
EEG 接地端子
K 冷却体
X 电导体
X2 电导体
LT 支承架
L1 轴承
L2 轴承
L3 轴承
B 螺钉
H 套筒
TE 分隔元件
P 泵
PG 泵壳体
PR 泵轮
RS 行星齿轮组
E1 第一元件
E2 第二元件
E3 第三元件
AW 油泵驱动轴
AV 外齿部
G 变速器
GW1 驱动轴
GW2 从动轴
GRS 变速器齿轮组
GG 壳体
EM2 第二电机
HCU 液压式控制单元
H1、H2 液压管路
KT 链传动装置
ST 圆柱齿轮传动装置
AN2 连接轴
K0 分离离合器
I 泵侧
T 涡轮机侧
WK 锁止离合器

Claims (19)

1.一种电驱动单元(E)，其包括电动机(EM)和用于控制所述电动机(EM)的电子控制单元(EE)，
其中，所述电动机(EM)具有定子单元(S)和转子(R)，
所述电子控制单元(EE)固定在电隔离的支承元件(ET)上，
所述支承元件(ET)固定在所述定子单元(S)上，并且
所述定子单元(S)具有定子叠片组(SP)，该定子叠片组与所述电子控制单元(EE)的接地端子(EEG)导电地连接。
2.根据权利要求1所述的电驱动单元(E)，其特征在于，设有用于冷却所述电子控制单元(EE)的金属的冷却体(K)，所述接地端子(EEG)与所述冷却体(K)导电地连接。
3.根据权利要求2所述的电驱动单元(E)，其特征在于，在所述定子叠片组(SP)与所述接地端子(EEG)之间的导电连接延伸经过所述冷却体(K)。
4.根据权利要求3所述的电驱动单元(E)，其特征在于，在所述定子叠片组(SP)与所述冷却体(K)之间的导电连接通过专门为该导电连接而设置的电导体(X)形成。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的电驱动单元(E)，其特征在于，在所述定子叠片组(SP)与所述冷却体(K)之间的导电连接通过至少一个金属的板材条或通过金属线材区段形成。
6.根据权利要求2至4中任一项所述的电驱动单元(E)，其特征在于，所述支承元件(ET)设置在所述冷却体(K)与所述定子单元(S)之间。
7.根据权利要求1所述的电驱动单元(E)，其特征在于，所述电动机(EM)的转子(R)与转子轴(RW)连接，该转子轴可旋转地支承在所述驱动单元(E)的金属的支承架(LT)中，所述支承架(LT)与所述定子叠片组(SP)电隔离。
8.根据权利要求7所述的电驱动单元(E)，其特征在于，所述支承元件(ET)与所述电子控制单元(EE)一起设置在所述定子单元(S)与所述支承架(LT)之间。
9.根据权利要求8所述的电驱动单元(E)，其特征在于，所述电子控制单元(EE)设置在所述支承元件(ET)的面向所述支承架(LT)的那个端侧上。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的电驱动单元(E)，其特征在于，所述支承架(LT)与所述电子控制单元(EE)导热良好地连接。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的电驱动单元(E)，其特征在于，所述定子单元(S)具有电隔离的浇铸材料(V)，该浇铸材料至少部分地包围所述定子叠片组(SP)。
12.根据权利要求11所述的电驱动单元(E)，其特征在于，所述支承元件(ET)固定在所述浇铸材料(V)上。
13.根据权利要求12所述的电驱动单元(E)，其特征在于，所述电动机(EM)的转子(R)与转子轴(RW)连接，该转子轴可旋转地支承在所述驱动单元(E)的金属的支承架(LT)中，所述支承架(LT)与所述定子叠片组(SP)电隔离，所述定子叠片组(SP)通过所述浇铸材料(V)与所述支承架(LT)电隔离。
14.根据权利要求7所述的电驱动单元(E)，其特征在于，所述定子叠片组(SP)通过自身的电隔离的分隔元件(TE)与所述支承架(LT)隔离。
15.根据权利要求7所述的电驱动单元(E)，其特征在于，所述定子叠片组(SP)通过所述支承元件(ET)与所述支承架(LT)隔离。
16.根据权利要求1至4中任一项所述的电驱动单元(E)，其特征在于，所述电动机(EM)构造为内转子电机，所述定子单元(S)不具有壳体。
17.一种泵驱动装置，其特征在于设有根据权利要求1至16中任一项所述的电驱动单元(E)。
18.一种用于机动车的变速器(G)，其特征在于设有用于驱动所述变速器(G)的泵(P)的根据权利要求1至16中任一项所述的电驱动单元(E)。
19.根据权利要求18所述的变速器(G)，其特征在于，所述电驱动单元(E)的转子(R)直接地或经由行星齿轮组(RS)与所述泵(P)的泵轮(PR)连接。
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