Title:
SYSTEME UND VERFAHREN ZUR SPULENKÜHLUNG
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Es werden Systeme und Verfahren zur Spulenkühlung offenbart. Ein Spulenkühlsystem für ein Fahrzeug kann eine Spulenbaugruppe, die an einem Fahrzeuggetriebegehäuse gesichert ist und einen Kern und eine um den Kern herum gewickelte leitfähige Wicklung beinhaltet, beinhalten. Ein Wärmeübertragungsmaterial (TIM) kann von dem Kern beabstandet sein und mit einem unteren Abschnitt der leitfähigen Wicklung und einer Fläche des Getriebegehäuses in Kontakt stehen. Das TIM kann dazu ausgelegt sein, Wärme aus der leitfähigen Wicklung auf das Getriebegehäuse zu übertragen. Bei dem TIM kann es sich um ein komprimiertes festes Wärmeübertragungsmaterial handeln. Das TIM kann mit mindestens 85 % einer projizierten Oberfläche des unteren Abschnitts der leitfähigen Wicklung in Kontakt stehen. Das TIM kann die leitfähige(n) Wicklung(en) der Spulenbaugruppe passiv kühlen, indem es Wärme von den Wicklungen auf ein Fahrzeuggetriebegehäuse überträgt, das als Wärmesenke fungieren kann. embedded image





Inventors:
Yonak, Serdar Hakki, Mich. (Ann Arbor, US)
Newman, Kevin Lloyd, Mich. (Farmington Hills, US)
Skalski, Vincent, Mich. (Plymouth, US)
Application Number:
DE102017125650A
Publication Date:
05/09/2018
Filing Date:
11/02/2017
Assignee:
Ford Global Technologies, LLC (Mich., Dearborn, US)
International Classes:
H01F27/22; B60K17/00; B60R16/02
Attorney, Agent or Firm:
PATERIS Theobald Elbel Fischer, Patentanwälte, PartmbB, 10117, Berlin, DE
Claims:
Spulenkühlsystem für ein Fahrzeug, umfassend:
eine Spulenbaugruppe, die an einem Fahrzeuggetriebegehäuse gesichert ist und einen Kern und eine um den Kern herum gewickelte leitfähige Wicklung beinhaltet; und
ein Wärmeübertragungsmaterial (TIM), welches von dem Kern beabstandet ist und mit einem unteren Abschnitt der leitfähigen Wicklung und einer Fläche des Getriebegehäuses in Kontakt steht und dazu ausgelegt ist, Wärme aus der leitfähigen Wicklung auf das Getriebegehäuse zu übertragen.

System nach Anspruch 1, wobei das TIM wärmeleitfähig und elektrisch isolierend ist.

System nach Anspruch 1, wobei das TIM eine feste Schicht ist, die eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 10 W·m-1·K-1 aufweist.

System nach Anspruch 3, wobei sich die feste Schicht in einem Zustand der Kompression zwischen dem unteren Abschnitt der leitfähigen Wicklung und der Fläche des Getriebegehäuses befindet.

System nach Anspruch 4, wobei die feste Schicht komprimiert wird, sodass ihre Dicke um mindestens 5 % geringer als eine nicht begrenzte Dicke der festen Schicht ist.

System nach Anspruch 4, wobei die feste Schicht aus einem wärmeleitfähigen Polymerverbundmaterial bestehet.

System nach Anspruch 1, wobei das TIM mit mindestens 75 % einer projizierten Oberfläche des unteren Abschnitts der leitfähigen Wicklung in Kontakt steht.

System nach Anspruch 1, wobei das TIM mit 100 % einer projizierten Oberfläche des unteren Abschnitts der leitfähigen Wicklung in Kontakt steht.

System nach Anspruch 1, wobei das System keinerlei direkte Flüssigkeitskühlung der Spulenbaugruppe beinhaltet.

Fahrzeug, umfassend:
eine Spulenbaugruppe, die an einem Fahrzeuggetriebegehäuse gesichert ist und einen Kern und eine um den Kern herum gewickelte leitfähige Wicklung beinhaltet; und
ein festes Wärmeübertragungsmaterial (TIM), welches von dem Kern beabstandet ist und mit einem unteren Abschnitt der leitfähigen Wicklung und einer wärmeleitfähigen Fläche darunter in Kontakt steht und dazu ausgelegt ist, Wärme aus der leitfähigen Wicklung auf das Getriebegehäuse zu übertragen.

Fahrzeug nach Anspruch 10, wobei das feste TIM wärmeleitfähig und elektrisch isolierend ist.

Fahrzeug nach Anspruch 10, wobei das feste TIM eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 10 W·m-1·K-1 aufweist.

Fahrzeug nach Anspruch 12, wobei sich das feste TIM in einem Zustand der Kompression zwischen dem unteren Abschnitt der leitfähigen Wicklung und der wärmeleitfähigen Fläche befindet.

Fahrzeug nach Anspruch 13, wobei das feste TIM komprimiert wird, sodass seine Dicke um mindestens 5 % geringer als eine nicht begrenzte Dicke des festen TIM ist.

Fahrzeug, umfassend:
eine Spulenbaugruppe, die an einem Fahrzeuggetriebegehäuse gesichert ist und einen Kern und eine um den Kern herum gewickelte leitfähige Wicklung beinhaltet; und
ein komprimiertes festes Wärmeübertragungsmaterial (TIM), welches von dem Kern beabstandet ist und mit einer Wand des Getriebegehäuses und nur einem unteren Abschnitt der leitfähigen Wicklung in Kontakt steht und dazu ausgelegt ist, Wärme aus der leitfähigen Wicklung auf das Getriebegehäuse zu übertragen.

Description:
TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Offenbarung betrifft Systeme und Verfahren zur Spulenkühlung, beispielsweise für Wechselrichterspulen von Hybrid- oder Elektrofahrzeugen.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Im hier verwendeten Sinne schließt der Begriff „Elektrofahrzeug“ Fahrzeuge ein, die eine elektrische Maschine für den Fahrzeugantrieb umfassen, wie etwa Batterieelektrofahrzeuge (Battery Electric Vehicles - BEV), Hybridelektrofahrzeuge (Hybrid Electric Vehicles - HEV) und Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge (Plug-in Hybrid Electric Vehicles - PHEV). Ein BEV beinhaltet eine elektrische Maschine, wobei die Energiequelle für die elektrische Maschine eine Batterie ist, die wiederaufladbar ist, beispielsweise aus einem externen Stromnetz. In einem BEV ist die Batterie die Energiequelle für den Fahrzeugantrieb. Ein HEV beinhaltet einen Verbrennungsmotor und eine oder mehrere elektrische Maschinen, wobei die Energiequelle für den Motor Kraftstoff ist und die Energiequelle für die elektrische Maschine eine Batterie ist. In einem HEV kann der Motor die Hauptenergiequelle für den Fahrzeugantrieb sein, wobei die Batterie ergänzende Energie für den Fahrzeugantrieb bereitstellt (z. B. puffert die Batterie Kraftstoffenergie und gewinnt kinematische Energie in elektrischer Form zurück). Ein PHEV ähnelt einem HEV, dabei kann das PHEV jedoch eine Batterie mit einer größeren Kapazität aufweisen, die aus dem externen Stromnetz wiederaufladbar ist. In einem PHEV kann die Batterie die Hauptenergiequelle für den Fahrzeugantrieb sein, bis die Batterie auf ein niedriges Energieniveau entleert ist; von diesem Zeitpunkt an kann das PHEV für den Fahrzeugantrieb wie ein HEV arbeiten.

Elektrofahrzeuge können einen Spannungswandler (DC/DC-Wandler) beinhalten, der zwischen der Batterie und der elektrischen Maschine verbunden ist. Elektrofahrzeuge, die elektrische AC-Maschinen umfassen, können auch einen Wechselrichter beinhalten, der zwischen dem DC/DC-Wandler und jeder elektrischen Maschine verbunden ist. Ein Spannungswandler kann das Spannungspotential erhöhen („hochsetzen“) oder verringern („tiefsetzen“), um eine Optimierung der Drehmomentleistungsfähigkeit zu ermöglichen. Der DC/DC-Wandler kann eine Spulen(oder Drossel)-Baugruppe, Schalter und Dioden beinhalten.

Eine typische Spulenbaugruppe kann eine leitfähige Wicklung beinhalten, die um einen magnetischen Kern gewickelt ist. Die Spulenbaugruppe erzeugt Wärme, während Strom durch die Spule fließt. Zumindest ein Teil der erzeugten Wärme muss eventuell dissipiert werden, damit die Spule effektiv arbeitet.

KURZDARSTELLUNG

In wenigstens einer Ausführungsform wird ein Spulenkühlsystem für ein Fahrzeug bereitgestellt. Das System kann beinhalten: eine Spulenbaugruppe, die an einem Fahrzeuggetriebegehäuse gesichert ist und einen Kern und eine um den Kern herum gewickelte leitfähige Wicklung beinhaltet; und ein Wärmeübertragungsmaterial (Thermal Interface Material - TIM), welches von dem Kern beabstandet ist und mit einem unteren Abschnitt der leitfähigen Wicklung und einer Fläche des Getriebegehäuses in Kontakt steht und dazu ausgelegt ist, Wärme aus der leitfähigen Wicklung auf das Getriebegehäuse zu übertragen.

Das TIM kann wärmeleitfähig und elektrisch isolierend sein. In einer Ausführungsform ist das TIM eine feste Schicht, die eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 10 W·m-1·K-1 aufweist. Die feste Schicht kann sich in einem Zustand der Kompression zwischen dem unteren Abschnitt der leitfähigen Wicklung und der Fläche des Getriebegehäuses befinden. Die feste Schicht kann komprimiert werden, sodass ihre Dicke um mindestens 5 % geringer als eine nicht begrenzte Dicke der festen Schicht ist. Die feste Schicht kann aus einem wärmeleitfähigen Polymerverbundmaterial bestehen. In einer Ausführungsform steht das TIM mit mindestens 75 % einer projizierten Oberfläche des unteren Abschnitts der leitfähigen Wicklung in Kontakt. In einer anderen Ausführungsform steht das TIM mit 100 % einer projizierten Oberfläche des unteren Abschnitts der leitfähigen Wicklung in Kontakt. Das System kann keinerlei direkte Flüssigkeitskühlung der Spulenbaugruppe beinhalten.

In wenigstens einer Ausführungsform wird ein Fahrzeug bereitgestellt. Das Fahrzeug kann beinhalten: eine Spulenbaugruppe, die an einem Fahrzeuggetriebegehäuse gesichert ist und einen Kern und eine um den Kern herum gewickelte leitfähige Wicklung beinhaltet; und ein festes Wärmeübertragungsmaterial (TIM), welches von dem Kern beabstandet ist und mit einem unteren Abschnitt der leitfähigen Wicklung und einer wärmeleitfähigen Fläche darunter in Kontakt steht und dazu ausgelegt ist, Wärme aus der leitfähigen Wicklung auf das Getriebegehäuse zu übertragen.

Das feste TIM kann wärmeleitfähig und elektrisch isolierend sein. In einer Ausführungsform weist das feste TIM eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 10 W·m-1·K-1 auf. Das feste TIM kann sich in einem Zustand der Kompression zwischen dem unteren Abschnitt der leitfähigen Wicklung und der wärmeleitfähigen Fläche befinden. In einer Ausführungsform wird das feste TIM komprimiert, sodass seine Dicke um mindestens 5 % geringer als eine nicht begrenzte Dicke des festen TIM ist. Das feste TIM kann aus einem wärmeleitfähigen Polymerverbundmaterial bestehen. In einer Ausführungsform steht das feste TIM mit mindestens 85 % einer projizierten Oberfläche des unteren Abschnitts der leitfähigen Wicklung in Kontakt. In einer anderen Ausführungsform liegt keine direkte Flüssigkeitskühlung der Spulenbaugruppe vor.

In wenigstens einer Ausführungsform wird ein Fahrzeug bereitgestellt. Das Fahrzeug kann beinhalten: eine Spulenbaugruppe, die an einem Fahrzeuggetriebegehäuse gesichert ist und einen Kern und eine um den Kern herum gewickelte leitfähige Wicklung beinhaltet; und ein komprimiertes festes Wärmeübertragungsmaterial (TIM), welches von dem Kern beabstandet ist und mit einer Wand des Getriebegehäuses und nur einem unteren Abschnitt der leitfähigen Wicklung in Kontakt steht und dazu ausgelegt ist, Wärme aus der leitfähigen Wicklung auf das Getriebegehäuse zu übertragen.

In einer Ausführungsform steht das komprimierte feste TIM mit mindestens 85 % einer projizierten Oberfläche des unteren Abschnitts der leitfähigen Wicklung in Kontakt. In einer anderen Ausführungsform liegt keine direkte Flüssigkeitskühlung der Spulenbaugruppe vor.

Figurenliste

  • 1 ist ein schematisches Diagramm eines Plug-in-Hybridelektrofahrzeugs (PHEV) gemäß einer Ausführungsform;
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Spulenbaugruppe gemäß einer Ausführungsform;
  • 3 ist eine Querschnittsansicht der Spulenbaugruppe aus 2;
  • 4 ist eine Draufsicht auf einen oberen Abschnitt eines Spulenkühlsystems gemäß einer Ausführungsform;
  • 5 ist eine Seitenansicht des oberen Abschnitts aus 4;
  • 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Basisabschnitts eines Spulenkühlsystems gemäß einer Ausführungsform;
  • 7 ist eine Draufsicht auf den Basisabschnitt aus 6;
  • 8 ist eine Querschnittsansicht eines Spulenkühlsystems mit zusammengesetztem oberem und Basisabschnitt gemäß einer Ausführungsform;
  • 9 ist eine perspektivische Ansicht eines oberen Abschnitts eines Spulenkühlsystems gemäß einer Ausführungsform;
  • 10A ist eine partiell auseinandergezogene Ansicht des oberen Abschnitts aus 9;
  • 10B ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts von 10A;
  • 11 ist eine perspektivische Ansicht eines Basisabschnitts eines Spulenkühlsystems gemäß einer Ausführungsform;
  • 12 ist eine perspektivische Ansicht eines Spulenkühlsystems mit zusammengesetztem oberem und Basisabschnitt gemäß einer Ausführungsform;
  • 13 ist eine Querschnittsansicht des Spulenkühlsystems aus 12;
  • 14 ist eine Querschnittsansicht eines Kühlmitteleinlassfließwegs des Spulenkühlsystems aus 12 gemäß einer Ausführungsform;
  • 15 ist eine Unteransicht eines oberen Abschnitts eines Spulenkühlsystems gemäß einer Ausführungsform;
  • 16 ist eine Querschnittsansicht eines Spulenkühlsystems mit zusammengesetztem oberem und Basisabschnitt gemäß einer Ausführungsform;
  • 17 ist eine Querschnittsansicht eines anderen Spulenkühlsystems mit zusammengesetztem oberem und Basisabschnitt gemäß einer Ausführungsform.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Je nach Bedarf werden hier detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; dabei versteht es sich, dass die offenbarten Ausführungsformen für die Erfindung, die in verschiedenartigen und alternativen Formen ausgeführt werden kann, lediglich beispielhaft sind. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; manche Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Demnach sind hier offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend, sondern lediglich als eine repräsentative Grundlage dafür zu verstehen, den Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren.

Unter Bezug auf 1 wird ein Getriebe 12 in einem Plug-in-Hybridelektrofahrzeug (PHEV) 16 abgebildet, bei dem es sich um ein Elektrofahrzeug handelt, das durch eine elektrische Maschine 18 mit der Unterstützung durch einen Verbrennungsmotor 20 angetrieben wird und das mit einem externen Leistungsnetz verbindbar ist. Die elektrische Maschine 18 kann ein AC-Elektromotor sein, der in 1 als „Kraftmaschine“ 18 abgebildet ist. Die elektrische Maschine 18 erhält elektrische Leistung und stellt ein Antriebsmoment für den Fahrzeugantrieb bereit. Die elektrische Maschine 18 funktioniert zudem als Generator zum Umwandeln mechanischer Leistung in elektrische Leistung durch Nutzbremsung.

Das Getriebe 12 kann eine Auslegung mit Leistungsverzweigung aufweisen. Das Getriebe 12 beinhaltet die erste elektrische Maschine 18 und eine zweite elektrische Maschine 24. Die zweite elektrische Maschine 24 kann ein AC-Elektromotor sein, der in 1 als „Generator“ 24 abgebildet ist. So wie die erste elektrische Maschine 18 erhält auch die zweite elektrische Maschine 24 elektrische Leistung und stellt ein Abtriebsdrehmoment bereit. Die zweite elektrische Maschine 24 funktioniert zudem als Generator zum Umwandeln mechanischer Leistung in elektrische Leistung und Optimieren des Leistungsflusses durch das Getriebe 12.

Das Getriebe 12 beinhaltet eine Planetengetriebeeinheit 26, welche ein Sonnenrad 28, einen Planetenträger 30 und ein Hohlrad 32 beinhaltet. Das Sonnenrad 28 ist mit einer Abtriebswelle der zweiten elektrischen Maschine 24 zum Erhalten von Generatordrehmoment verbunden. Der Planetenträger 30 ist mit einer Abtriebswelle des Motors 20 zum Erhalten von Motordrehmoment verbunden. Die Planetengetriebeeinheit 26 kombiniert das Generatordrehmoment mit dem Motordrehmoment und stellt ein kombiniertes Abtriebsdrehmoment um das Hohlrad 32 bereit. Die Planetengetriebeeinheit 26 funktioniert als stufenloses Getriebe ohne festgesetzte oder „Stufen-“Verhältnisse.

Das Getriebe 12 kann zudem eine Freilaufkupplung (One-Way Clutch - O.W.C.) und eine Generatorbremse 33 beinhalten. Die O.W.C. ist an die Abtriebswelle des Motors 20 gekoppelt, damit sich die Abtriebswelle nur in eine Richtung drehen kann. Die O.W.C. verhindert, dass das Getriebe 12 den Motor 20 rückwärts antreibt. Die Generatorbremse 33 ist an die Abtriebswelle der zweiten elektrischen Maschine 24 gekoppelt. Die Generatorbremse 33 kann aktiviert werden, um die Drehung der Abtriebswelle der zweiten elektrischen Maschine 24 und des Sonnenrads 28 „abzubremsen“ oder zu verhindern. Alternativ können die O.W.C. und die Generatorbremse 33 entfernt und durch Steuerstrategien für den Motor 20 und die zweite elektrische Maschine 24 ersetzt werden.

Das Getriebe 12 beinhaltet eine Vorgelegewelle mit Zwischenrädern, zu denen ein erstes Rad 34, ein zweites Rad 36 und ein drittes Rad 38 gehören. Ein Planetenabtriebsrad 40 ist mit dem Hohlrad 32 verbunden. Das Planetenabtriebsrad 40 greift in das erste Rad 34 ein, um Drehmoment zwischen der Planetengetriebeeinheit 26 und der Vorgelegewelle zu übertragen. Ein Abtriebsrad 42 ist mit einer Abtriebswelle der ersten elektrischen Maschine 18 verbunden. Das Abtriebsrad 42 greift in das zweite Rad 36 ein, um Drehmoment zwischen der ersten elektrischen Maschine 18 und der Vorgelegewelle zu übertragen. Ein Getriebeabtriebsrad 44 ist mit einem Antriebswelle 46 verbunden. Die Antriebswelle 46 ist über ein Differential 50 an ein Paar angetriebener Räder 48 gekoppelt. Das Getriebeabtriebsrad 44 greift in das dritte Rad 38 ein, um Drehmoment zwischen dem Getriebe 12 und den angetriebenen Rädern 48 zu übertragen. Das Getriebe beinhaltet zudem einen Wärmetauscher oder Automatikgetriebeölkühler 49 zum Kühlen des Getriebeöls.

Das Fahrzeug 16 beinhaltet eine Energiespeichervorrichtung wie etwa eine Batterie 52 zum Speichern elektrischer Energie. Bei der Batterie 52 handelt es sich um eine Hochspannungsbatterie, die in der Lage ist, elektrische Leistung abzugeben, um die erste elektrische Maschine 18 und die zweite elektrische Maschine 24 zu betreiben. Die Batterie 52 erhält zudem elektrische Leistung von der ersten elektrischen Maschine 18 und der zweiten elektrischen Maschine 24, wenn sie als Generatoren arbeiten. Die Batterie 52 ist ein Batteriepack, das aus mehreren (nicht gezeigten) Batteriemodulen besteht, wobei jedes Batteriemodul eine Vielzahl von Batteriezellen enthält (nicht gezeigt). In anderen Ausführungsformen des Fahrzeugs 16 sind andere Arten von Energiespeichervorrichtungen vorgesehen, wie etwa Kondensatoren und Brennstoffzellen (nicht gezeigt), welche die Batterie 52 ergänzen oder ersetzen. Ein Hochspannungsbus verbindet die Batterie 52 elektrisch mit der ersten elektrischen Maschine 18 und mit der zweiten elektrischen Maschine 24.

Das Fahrzeug beinhaltet ein Batterieenergiesteuermodul (Battery Energy Control Module - BECM) 54 zum Steuern der Batterie 52. Das BECM 54 empfängt Eingaben, die auf Fahrzeugbedingungen und Batteriebedingungen hinweisen, wie etwa die Batterietemperatur, - spannung und den Batteriestrom. Das BECM 54 berechnet und schätzt Batterieparameter wie etwa den Batterieladestatus und die Batterieleistungskapazität. Das BECM 54 stellt anderen Fahrzeugsystemen und -steuerungen Ausgaben (BSOC, Pcap) bereit, die auf einen Batterieladestatus (Battery State of Charge - BSOC) und eine Batterieleistungskapazität hinweisen.

Das Getriebe 12 beinhaltet einen DC/DC-Wandler oder Wandler mit veränderlicher Spannung (Variable Voltage Converter - WC) 10 und einen Wechselrichter 56. Der VVC 10 und der Wechselrichter 56 sind elektrisch zwischen der Hauptbatterie 52 und der ersten elektrischen Maschine 18; und zwischen der Batterie 52 und der zweiten elektrischen Maschine 24 verbunden. Der VVC 10 „setzt“ das Spannungspotenzial der elektrischen Leistung „hoch“ oder erhöht es, die von der Batterie 52 bereitgestellt wird. Zudem „setzt“ der VVC 10 das Spannungspotenzial der elektrischen Leistung „tief“ oder verringert es, die von der Batterie 52 bereitgestellt wird. Der Wechselrichter 56 invertiert die DC-Leistung, welche durch die Hauptbatterie 52 (über den VVC 10) zugeführt wird, zum Betrieben der elektrischen Maschinen 18, 24 in AC-Leistung um. Zudem richtet der Wechselrichter 56 AC-Leistung, welche durch die elektrischen Maschinen 18, 24 bereitgestellt wird, in DC gleich, um die Hauptbatterie 52 aufzuladen. Andere Ausführungsformen des Getriebes 12 beinhalten mehrere Wechselrichter (nicht gezeigt), wie etwa einen Wechselrichter, der mit jeder elektrischen Maschine 18, 24 verknüpft ist. Der VVC 10 weist eine Spulenbaugruppe 14 auf.

Das Getriebe 12 weist ein Getriebesteuermodul (Transmission Control Module - TCM) 58 zum Steuern der elektrischen Maschinen 18, 24, des VVC 10 und des Wechselrichters 56 auf. Das TCM 58 ist unter anderem dazu ausgelegt, die Stellung, Drehzahl und den Leistungsverbrauch der elektrischen Maschinen 18, 24 zu überwachen. Das TCM 58 überwacht zudem elektrische Parameter (bspw. Spannung und Strom) an unterschiedlichen Stellen innerhalb des VVC 10 und des Wechselrichters 56. Das TCM 58 stellt anderen Fahrzeugsystemen Ausgangssignale bereit, welche diesen Informationen entsprechen.

Das Fahrzeug 16 beinhaltet eine Fahrzeugsystemsteuerung (Vehicle System Controller - VSC) 60, die mit anderen Fahrzeugsystemen und Steuerungen in Kommunikation steht, um deren Funktion zu koordinieren. Obwohl sie als einzelne Steuerung gezeigt wird, können zu der VSC 60 mehrere Steuerungen gehören, die zum Steuern mehrerer Fahrzeugsysteme gemäß einer Fahrzeuggesamtsteuerlogik oder Software verwendet werden können.

Die Fahrzeugsteuerungen, einschließlich der VSC 60 und des TCM 58, beinhalten im Allgemeinen eine beliebige Anzahl von Mikroprozessoren, ASIC, IC, Speichern (z. B. FLASH, ROM, RAM, EPROM und/oder EEPROM) und Softwarecode, um miteinander zusammenzuwirken, um eine Reihe von Vorgängen auszuführen. Die Steuerungen beinhalten zudem vorgegebene Daten oder „Umsetzungstabellen“, die auf Berechnungen und Testdaten beruhen und in dem Speicher gespeichert sind. Die VSC 60 steht über eine oder mehrere drahtgebundene oder drahtlose Fahrzeugverbindungen unter Verwendung üblicher Busprotokolle (z. B. CAN und LIN) mit anderen Fahrzeugsystemen und Steuerungen (z. B. dem BECM 54 und dem TCM 58) in Kommunikation. Die VSC 60 empfängt eine Eingabe (PRND), die eine aktuelle Stellung des Getriebes 12 (z. B. parken, rückwärts, neutral oder fahren) repräsentiert. Die VSC 60 empfängt zudem eine Eingabe (APP), die eine Stellung des Fahrpedals repräsentiert. Die VSC 60 stellt dem TCM 58 eine Ausgabe, die ein gewünschtes Radmoment, eine gewünschte Motordrehzahl repräsentiert, und einen Generatorbremsbefehl; und dem BECM 54 eine Schützsteuerung bereit.

Das Fahrzeug 16 beinhaltet eine (nicht gezeigte) Bremsanlage, zu der ein Bremspedal, ein Zusatzbeschleuniger, ein Hauptzylinder sowie mechanische Verbindungen mit den angetriebenen Rädern 48 gehören, um ein Reibungsbremsen zu bewirken. Zu der Bremsanlage gehören zudem Stellungssensoren, Drucksensoren oder eine sonstige Kombination daraus, um Informationen wie etwa die Bremspedalstellung (Brake Pedal Position - BPP) bereitzustellen, die einem Bedarf an Bremsmoment seitens des Fahrers entsprechen. Die Bremsanlage beinhaltet auch ein Bremsanlagensteuermodul (Brake System Control Module - BSCM) 62, das mit der VSC 60 in Kommunikation steht, um das Nutzbremsen und Reibungsbremsen zu koordinieren. Das BSCM 62 kann der VSC 60 einen Nutzbremsbefehl bereitstellen.

Das Fahrzeug 16 beinhaltet ein Motorsteuermodul (Engine Control Module - ECM) 64 zum Steuern des Motors 20. Die VSC 60 stellt dem ECM 64 eine Eingabe (gewünschtes Motordrehmoment) bereit, das auf einigen Eingangssignalen einschließlich der APP beruht und einem Bedarf an Fahrzeugantrieb seitens des Fahrers entspricht.

Das Fahrzeug 16 kann als Plug-in-Hybridfahrzeug (PHEV) ausgelegt sein. Die Batterie 52 erhält in regelmäßigen Abständen AC-Energie von einer externen Leistungsversorgung oder einem externen Leistungsnetz über einen Ladeanschluss 66. Das Fahrzeug 16 beinhaltet zudem ein internes Ladegerät 68, das AC-Energie aus dem Ladeanschluss 66 erhält. Bei dem Ladegerät 68 handelt es sich um einen AC/DC-Wandler, welcher die erhaltene AC-Energie in DC-Energie umwandelt, die sich zum Aufladen der Batterie 52 eignet. Das Ladegerät 68 wiederum führt der Batterie 52 während des Aufladens die DC-Energie zu.

Zwar wird der VVC 10 im Zusammenhang mit einem PHEV 16 dargestellt und beschrieben, doch versteht es sich, dass er auch in anderen Elektrofahrzeugarten wie etwa einem HEV oder einem BEV umgesetzt werden kann.

Das Getriebe 12 kann außerdem ein Getriebegehäuse aufweisen. Wie weiter oben beschrieben, können der Motor 20, die Kraftmaschine 18 und der Generator 24 Abtriebsräder aufweisen, die in entsprechende Räder der Planetengetriebeeinheit 26 eingreifen. Diese mechanischen Verbindungen können in einem Innenraum des Getriebegehäuses entstehen. Ein Leistungselektronikgehäuse kann an einer Außenfläche des Getriebes 12 montiert sein. Der Wechselrichter 56 und das TCM 58 können im Inneren eines Leistungselektronikgehäuses montiert sein.

Der VVC 10 ist eine Baugruppe mit Komponenten, die im Innen- und/oder Außenbereich eines Getriebes 12 montiert sein können. Der VVC 10 weist eine Spulenbaugruppe 14 auf. In einer Ausführungsform kann sich die Spulenbaugruppe 14 im Inneren des Getriebegehäuses befinden. In anderen Ausführungsformen kann sich die Spulenbaugruppe 14 außerhalb oder teilweise außerhalb des Getriebes befinden. Der VVC 10 kann auch einige Schalter und Dioden aufweisen, welche in dem Leistungselektronikgehäuse montiert sind, das sich außerhalb des Getriebes 12 befindet, und welche an die Spulenbaugruppe 14 wirkgekoppelt sind.

Unter Bezug auf 2-3 wird eine Spulenbaugruppe 100 gezeigt, bei der es sich um eine Ausführungsform der in 1 gezeigten Spulenbaugruppe 14 handeln kann. Die Spulenbaugruppe 100 kann an unterschiedlichen Stellen an dem Fahrzeug angebracht werden, wie etwa im Inneren des Getriebegehäuses, des Leistungselektronikgehäuses oder an einer sonstigen geeigneten Stelle. Die Spulenbaugruppe 100 weist einen Leiter 102 auf, der in Wicklungen 104 geformt sein kann. In einer Ausführungsform ist der Leiter 102 wie in der Darstellung in zwei benachbarte röhrenförmige Wicklungen 104 geformt. Die Spulenbaugruppe 100 kann zudem einen Kern 106 und einen Isolator 108 aufweisen. Der Leiter 102, wie etwa die Wicklungen 104, kann wie in der Darstellung um den Kern 106 herum gewickelt sein. Die Spulenbaugruppe 100 kann den Isolator 108 aufweisen, der als zweiteilige Halterung ausgebildet sein und den Leiter 102 und den Kern 106 halten kann. Zusätzlich dazu kann der Isolator 108 den Leiter 102 physisch von dem Kern 106 trennen und aus einem elektrisch isolierenden polymeren Material wie etwa Polyphenylensulfid (PPS) ausgebildet sein.

Der Leiter 102 kann aus einem elektrisch leitfähigen Material wie etwa Kupfer oder Aluminium ausgebildet und in zwei benachbarte wendelförmige Wicklungen 104 gewickelt sein. Die Wicklungen 104 können anhand eines Hochkantwickelablaufs unter Verwendung eines rechteckigen (oder flachen) leitfähigen Drahts ausgebildet werden. Eingangs- und Ausgangszuleitungen 110 können sich von dem Leiter 102 erstrecken und sich mit anderen Komponenten verbinden.

In einer Ausführungsform kann der Kern 106 in einer Auslegung eines doppelten „C“ ausgebildet sein, wobei der Kern 106 ein erstes Ende 112 und ein zweites Ende 114 aufweist, die jeweils in einer gekrümmten Form ausgebildet sind. Der Kern 106 kann auch einen ersten Schenkel 116 und einen (nicht gezeigten, dem Schenkel 116 gegenüber befindlichen) zweiten Schenkel 118 zum Verbinden des ersten Endes 112 mit dem zweiten Ende 114 aufweisen, damit sie gemeinsam einen ringförmigen Kern 106 bilden. Jeder Schenkel 116, 118 kann eine Vielzahl von Kernelementen 120 aufweisen, die voneinander beabstandet sind, um Luftspalte 122 zu definieren. Der Kern 106 kann aus einem magnetischen Material wie etwa einem Material oder einer Legierung auf Eisenbasis ausgebildet sein. In einer Ausführungsform kann der Kern 106 aus einem Eisen-Silicium-Legierungspulver ausgebildet sein. Keramikabstandhalter 124 können zwischen den Kernelementen 120 angebracht sein, um die Luftspalte 122 zu bewahren. Auf den Kern 106 kann ein Klebstoff aufgetragen werden, um die Enden 112, 114 und die Schenkel 116, 118 einschließlich der Kernelemente 120 und Abstandhalter 124 in Position zu halten. Alternativ kann ein (nicht gezeigtes) Band um einen Außenumfang des Kerns 106 gesichert werden, um die Enden 112, 114 und die Schenkel 116, 118 in Position zu halten.

Unter Bezug auf 4-8 wird eine Ausführungsform eines Spulenkühlsystems 200 gezeigt. 4 und 5 zeigen eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht eines oberen Abschnitts 202 des Systems 200, zu dem die Spulenbaugruppe 100 gehört. 6 und 7 zeigen eine perspektivische Ansicht bzw. eine Draufsicht eines Basisabschnitts oder unteren Abschnitts 204 des Systems 200. 8 zeigt einen Querschnitt des Systems 200.

In der Darstellung in 4 und 5 ist die Spulenbaugruppe 100 in einen oberen Abschnitt 202 des Kühlsystems 200 eingebaut. Der obere Abschnitt 202 kann an einen unteren oder Basisabschnitt 204 gekoppelt sein, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben. Zwar wird das System 200 als einen oberen und unteren Abschnitt umfassend beschrieben, doch sind Komponenten, die als Bestandteil des einen oder anderen beschrieben werden, nicht auf diese Auslegung begrenzt. Zusätzlich dazu können mehr oder weniger Abschnitte (bspw. 1, 3, 4 usw.) vorliegen. Die Spulenbaugruppe 100 kann an einer Außenkante oder einem Rand zumindest teilweise von einem Flansch 206 umschlossen sein. In einer Ausführungsform kann der Flansch 206 die gesamte Spulenbaugruppe 100 umschließen. Der Flansch 206 kann parallel zu dem Spulenkern 106 verlaufen. Der Flansch 206 kann beispielsweise mittels Spritzgießen auf die Spulenbaugruppe 100 gegossen werden. In anderen Ausführungsformen kann der Flansch 206 durch andere Mittel, wie etwa anhand eines Klebstoffs oder mechanischen Befestigungselements (z. B. Schrauben, Nieten usw.) an der Spulenbaugruppe angebracht werden. Eine andere Alternative besteht darin, dass der Flansch 206 aus zwei (oder mehr) Teilen ausgebildet ist, die zusammenwirken, um eine Kapsel um den Flansch 206 auszubilden (bspw. zwei Hälften, die zusammenwirken).

Der obere Abschnitt 202 kann einen oder mehrere Befestigungsabschnitte 208 aufweisen, die auch als Haltevorsprünge bezeichnet werden können. Die Befestigungsabschnitte 208 können einen Durchlass oder eine Bohrung 210 aufweisen, der bzw. die zum Aufnehmen eines Befestigungselements wie etwa eines Bolzens oder einer Schraube ausgelegt ist. Je nach dem, welche Art Befestigungselement verwendet wird, kann die Bohrung 210 ein Gewinde aufweisen oder glatt sein. Der bzw. die Befestigungsabschnitt(e) 208 kann bzw. können integral (bspw. als einzelnes Stück) mit dem Flansch 206 ausgebildet sein, oder sie können separat ausgebildet sein und unter Verwendung jedes beliebigen geeigneten Verfahrens (bspw. Klebstoffe oder mechanische Befestigungselemente) angebracht werden. In der gezeigten Ausführungsform liegen zwei Befestigungsabschnitte 208 vor, und zwar einer an jedem Ende des oberen Abschnitts 202 oder der Spulenbaugruppe 100 (bspw. auf der Längsachse). Gleichwohl kann bzw. können sich der bzw. die Befestigungsabschnitt(e) 208 an jeder beliebigen geeigneten Stelle befinden, und es können mehr oder weniger als zwei davon vorhanden sein. Beispielsweise können sich auf der Kurzachse zwei Befestigungsabschnitte 208 jeweils auf einer Seite befinden, oder jeweils ein Befestigungsabschnitt 208 kann sich auf jeder Seite befinden. In einer Ausführungsform kann sich der bzw. können sich die Befestigungsabschnitt(e) 208 von dem Flansch 206 nach oben, jedoch nicht von dem Flansch 206 nach unten erstrecken. In einer anderen Ausführungsform kann der bzw. können die Befestigungsabschnitt(e) 208 eine im Allgemeinen hohle zylindrische Form aufweisen, in deren Mitte sich die Bohrung 210 befindet. Der bzw. die Befestigungsabschnitt(e) 208 kann bzw. können dazu ausgelegt sein, es zu ermöglichen, dass der obere Abschnitt 202 an dem unteren oder Basisabschnitt 204 des Kühlsystems 200 angebracht oder gesichert wird.

Unter Bezug auf 6 und 7 werden Ausführungsformen eines unteren oder Basisabschnitts 204 des Kühlsystems 200 gezeigt. In einer Ausführungsform kann der Basisabschnitt 204 an einem Getriebegehäuse 212 ausgebildet sein. Der Basisabschnitt 204 kann eine Spulenabdichtwand 214 aufweisen, die sich von einer Wand, Fläche oder einem Abschnitt des Getriebegehäuses 212 erstreckt. Die Spulenabdichtwand 214 kann eine obere Abdichtfläche 216 umfassen, die zum Abdichten mit dem Flansch 206 des oberen Abschnitts 202 ausgelegt ist. Wie in 8 gezeigt, kann die Abdichtfläche 216 eine(n) darin ausgebildeten Kanal, Nut oder Aussparung 218 umfassen, der bzw. die eine Dichtung oder Abdichtung 220 aufnehmen kann. Die Dichtung 220 kann aus einem verformbaren oder anpassbaren Material bestehen, das eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen dem Flansch 206 und der Abdichtfläche 216 ausbilden kann, wenn der obere und untere Abschnitt des Kühlsystems 200 verbunden und zusammengesetzt werden.

Die Spulenabdichtwand 214 kann einen Außenrand aufweisen, der einen inneren Hohlraum oder Kühlraum 222 definiert. Die Abdichtwand 214 kann integral mit dem Getriebegehäuse 212 ausgebildet sein, sodass sie einstückig und aus ein und demselben Material ausgebildet sind. Wenn beispielsweise das Getriebegehäuse 212 durch Gießen ausgebildet wird, kann die Abdichtwand 214 integral mit dem Getriebegehäuse 212 als Teil des Gießvorgangs ausgebildet werden. Alternativ kann die Abdichtwand 214 separat von dem Getriebegehäuse 212 ausgebildet sein und zu einem späteren Zeitpunkt an eine Wand, Fläche oder einen Abschnitt des Getriebegehäuses 212 angebracht werden. Beispielsweise kann die Abdichtwand 214 durch Schweißen, Hartlöten, Klebstoffe, mechanische Befestigung oder andere geeignete Anbringungsverfahren an dem Getriebegehäuse angebracht werden. Die Abdichtwand 214 und das Getriebegehäuse 212, ob integral ausgebildet oder später aneinander angebracht, können den Hohlraum 222 ausbilden, wobei das Getriebegehäuse 212 die untere Wand des Hohlraums 222 ausbildet und die Abdichtwand 214 die Seitenwand bereitstellt. Wenn der obere und untere Abschnitt 202, 204 des Kühlsystems kombiniert und zusammengesetzt werden, können die Spulenbaugruppe 100 und der Flansch 206 die obere Wand des Hohlraums 222 ausbilden, der mit Ausnahme eines Einlasses 224 und eines Auslasses 226 für ein Kühlmittel Flüssigkeit gegenüber dicht sein kann.

Der Einlass 224 und Auslass 226 kann es ermöglichen, dass ein Kühlmittel wie etwa Automatikgetriebeöl (Automatic Transmission Fluid - ATF) in den Hohlraum 222 eintritt bzw. aus diesem austritt. Der Einlass 224 und/oder Auslass 226 können integral mit der Spulenabdichtwand 214 ausgebildet oder unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Verfahrens (wie etwa der oben beschriebenen) daran angebracht werden. In Ausführungsformen, in denen der Einlass 224 und/oder Auslass 226 als Bestandteil des Getriebegehäuses gegossen wird, können auch die Kanäle darin eingegossen oder nach dem Gießen maschinell in dem Einlass 224 und/oder Auslass 226 gefertigt werden. Gleiches kann für beliebige andere eingegossene Komponenten gelten, die hier offenbart werden und in denen eine Bohrung, ein Kanal, ein Durchtritt usw. ausgebildet ist. Der Einlass 224 und Auslass 226 können mit dem Getriebegehäuse 212 in Kontakt stehen und es ermöglichen, dass das Kühlmittel durch eine Wand davon fließt. In den Ausführungsformen, welche in 6-8 gezeigt werden, ist der Einlass 224 integral mit einer Seite der Abdichtwand 214 ausgebildet. Wie gezeigt, kann der Einlass 224 eine im Allgemeinen zylindrische Form aufweisen und eine zentrale Bohrung oder Weite darin umfassen, um das Kühlmittel zu transportieren. Allerdings kann der Einlass 224 jede beliebige geeignete Form aufweisen, die es ermöglicht, dass Kühlmittel von einer äußeren Quelle in den Hohlraum 222 fließt. Der Einlass 224 kann sich von der Abdichtwand 214 (bspw. dem Außenrand) zu einer Wand oder Fläche des Getriebegehäuses 212 erstrecken. Der Einlass 224 kann senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zu der Wand oder Fläche des Getriebegehäuses 212 verlaufen. Die Bohrung/Weite/der Durchtritt in den Einlass 224 kann sich durch die Wand/Fläche des Getriebegehäuses 212 erstrecken (oder an einer Öffnung in der Wand anliegen) und dazu ausgelegt sein, Kühlmittel aus einem Rohr, Schlauch oder einer anderen Leitung aufzunehmen. Beispielsweise kann eine Leitung Kühlmittel aus einem Tank oder Behälter befördern, das unter Verwendung einer Pumpe (z. B. einer Verdrängerpumpe) unter Druck zu dem Einlass 224 gepumpt werden kann.

Der Auslass 226 kann als Bestandteil der Abdichtwand 214 ausgebildet sein und sich zu einer Wand oder Fläche des Getriebegehäuses erstrecken, zum Beispiel zu einer Wand/Fläche, die im Allgemeinen parallel zu dem Flansch 206 und/oder senkrecht zu der Wand/Fläche verläuft, an welcher der Einlass 224 in Kontakt mit der Spulenbaugruppe 100 steht, oder entgegengesetzt davon. Der Auslass 226 kann eine Bohrung/einen Durchtritt/Kanal darin aufweisen, der sich durch die Wand erstreckt oder an einer Öffnung in der Wand anliegt. Der Auslass 226 kann dazu ausgelegt sein, Kühlmittel aus dem Hohlraum 222 in ein Rohr, einen Schlauch oder eine andere Leitung zu übertragen. Beispielsweise kann eine Leitung das Kühlmittel von dem Auslass 226 zu einem Tank oder Behälter befördern, bei dem es sich um den gleichen Tank/Behälter handeln kann, der mit dem Einlass 224 verbunden ist, oder um einen anderen. Eine Pumpe kann in das System einbezogen werden, um das Kühlmittel unter Druck zu dem Tank/Behälter zu pumpen. Dementsprechend kann das Kühlmittel durch den Einlass 224 in den Hohlraum 222 gepumpt werden, den Hohlraum 222 passieren und dann durch den Auslass 226 aus dem Hohlraum 222 austreten. Das Kühlmittel kann einen geschlossenen Kreislauf bilden (bspw. zu dem gleichen Tank zurückfließen, nachdem es herausgepumpt wurde), oder es kann zu einer anderen Stelle gepumpt werden (offener Kreislauf). Ein oder mehrere Wärmetauscher (z. B. Heizer) können in dem Kühlmittelkreislauf angeordnet sein, um Wärme aus dem Kühlmittel abzuführen und es dadurch zu ermöglichen, dass es zu dem Hohlraum 222 umgewälzt wird.

In einer Ausführungsform können der Einlass 224 und der Auslass 226 beabstandet oder an entgegengesetzten Enden der Abdichtwand 214 oder des Hohlraums 222 angeordnet sein. In der in 6-8 gezeigten Ausführungsform wird der Einlass 224 beispielsweise auf der rechten Seite der Abdichtwand 214 gezeigt, und der Auslass 226 wird auf der linken Seite gezeigt. Dies kann das Kühlmittel dazu zwingen, über den Hohlraum 222 und über die Wicklungen 104 der Spulenbaugruppe 100 hinweg zu fließen (nachfolgend ausführlicher beschrieben). Der Einlass 224 und Auslass 226 können sich an oder in der Nähe von jedem Ende der Längsachse der Abdichtwand 214 befinden.

Der Basisabschnitt 204 des Kühlsystems 200 kann einen oder mehrere Befestigungsabschnitte 228 aufweisen, welche den Befestigungsabschnitten 208 des oberen Abschnitts 202 des Kühlsystems 200 ähnlich sein (und auch als Haltevorsprünge bezeichnet werden) können. Die Befestigungsabschnitte 228 können einen Durchlass oder eine Bohrung 230 aufweisen, der bzw. die zum Aufnehmen eines Befestigungselements wie etwa eines Bolzens oder einer Schraube ausgelegt ist. Je nach dem, welche Art Befestigungselement verwendet wird, kann die Bohrung 230 ein Gewinde aufweisen oder glatt sein. Der bzw. die Befestigungsabschnitt(e) 228 kann bzw. können integral (bspw. als einzelnes Stück) mit der Abdichtwand 214 ausgebildet sein, oder sie können separat ausgebildet sein und unter Verwendung jedes beliebigen geeigneten Verfahrens (bspw. Klebstoffe oder mechanische Befestigungselemente) angebracht werden. Alternativ können die Befestigungsabschnitte 228 von der Abdichtwand 214 separat sein. In der gezeigten Ausführungsform liegen zwei Befestigungsabschnitte 228 vor, und zwar einer an jedem Ende des Basisabschnitts 204 (bspw. auf der Längsachse). Gleichwohl kann bzw. können sich der bzw. die Befestigungsabschnitt(e) 228 an jeder beliebigen geeigneten Stelle befinden, und es können mehr oder weniger als zwei davon vorhanden sein. Beispielsweise können sich auf der Kurzachse zwei Befestigungsabschnitte 228 jeweils auf einer Seite befinden, oder jeweils ein Befestigungsabschnitt 228 kann sich auf jeder Seite befinden. In einer Ausführungsform kann sich der bzw. können sich die Befestigungsabschnitt(e) 228 von einer Wand des Getriebegehäuses 212 nach oben erstrecken. In einer anderen Ausführungsform kann der bzw. können die Befestigungsabschnitt(e) 228 eine im Allgemeinen hohle zylindrische Form aufweisen, in deren Mitte sich die Bohrung 230 befindet.

Der bzw. die Befestigungsabschnitt(e) 228 des Basisabschnitts 204 kann bzw. können dazu ausgelegt sein, sich auf den bzw. die Befestigungsabschnitt(e) 208 des oberen Abschnitts 202 des Kühlsystems 200 auszurichten. Der bzw. die Befestigungsabschnitt(e) 228 des Basisabschnitts 204 kann bzw. können als Stützen oder Träger zum Halten und Aufnehmen des bzw. der Befestigungsabschnitt(e) 208 des oberen Abschnitts 202 fungieren. In dem oberen und Basisabschnitt kann eine äquivalente Anzahl zusammenwirkender Befestigungsabschnitte vorhanden sein. Die Befestigungsabschnitte können derart ausgelegt sein, dass ein einzelnes Befestigungselement mit einem Befestigungsabschnitt 208 und einem Befestigungsabschnitt 228 in Eingriff steht oder damit zusammenwirkt, um den oberen Abschnitt 202 an den Basisabschnitt 204 zu sichern. Wenn in jedem von dem oberen Abschnitt 202 und dem Basisabschnitt 204 zwei Befestigungsabschnitte vorhanden sind, können dementsprechend zwei Befestigungselemente den oberen und den Basisabschnitt aneinander sichern.

Unter Bezug auf 8 wird eine Querschnittsansicht des Kühlsystems 200 gezeigt, bei welchem der obere Abschnitt 202 an dem Basisabschnitt 204 gesichert ist. Wie gezeigt, kann die Abdichtfläche 216 der Abdichtwand 214 einen Kanal, eine Nut oder eine Aussparung 218 umfassen, worin eine Dichtung oder Abdichtung 220 angeordnet sein kann. Alternativ dazu kann der Kanal/die Nut/Aussparung im Boden des Flanschs 206 ausgebildet sein, oder sowohl der Flansch 206 als auch die Abdichtfläche 216 können einen Kanal/eine Nut/Aussparung aufweisen, um die Dichtung 220 aufzunehmen. Die Dichtung 220 kann eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen dem Flansch 206 und der Abdichtfläche 216 ausbilden, wenn der obere und untere Abschnitt des Kühlsystems 200 verbunden und zusammengesetzt werden.

Wenn der obere Abschnitt 202 an dem Basisabschnitt 204 gesichert ist, kann der Hohlraum 222 mit Ausnahme des Einlasses 224 und Auslasses 226 verschlossen/abgedichtet sein. Ein unterer Abschnitt 232 (bspw. nur der untere Abschnitt) des Leiters 102, als ein Paar Wicklungen 104 gezeigt, der Spulenbaugruppe 100 kann im Inneren des Hohlraums 222 angeordnet werden, wenn das System 200 zusammengesetzt wird. Ein oberer Abschnitt 234 des Leiters 102 kann außerhalb des Hohlraums 222 angeordnet werden. Der Flansch 206 kann das Trennelement zwischen dem oberen und unteren Abschnitt sein. Wie weiter oben beschrieben, kann ein Kühlmittel, wie etwa ATF, andere Öle, Wasser-Glykol-Gemische usw., durch einen Einlass 224 in den Hohlraum 222 gepumpt werden und durch einen Auslass 226 aus dem Hohlraum 222 austreten. Dementsprechend kann das Kühlmittel in dem/durch den Hohlraum 222 zirkuliert werden. Damit, dass der untere Abschnitt 232 des Leiters 102 (z. B. der Wicklungen 104) in dem Hohlraum 222 angeordnet ist, kann das Kühlmittel dazu ausgelegt sein, direkt mit dem unteren Teil der Wicklungen in Kontakt zu treten, dadurch Wärme aus den Wicklungen zu absorbieren und sie abzuführen, während das Kühlmittel aus dem Hohlraum 222 austritt. Das Kühlmittel kann die absorbierte Wärme dann bei einem Wärmetauscher abführen, nachdem es durch den Auslass 226 ausgetreten ist. Das Kühlmittel kann kontinuierlich durch den Hohlraum und über die Wicklungen 104 gepumpt/zirkuliert werden, um Wärme aus den Wicklungen abzuführen. In einer Ausführungsform kann das Kühlmittel kontinuierlich gepumpt/zirkuliert werden, während die Spulenbaugruppe 100 in Betrieb (z. B. im Zirkuliermodus) ist. Ist die Spulenbaugruppe 100 nicht in Betrieb, so kann das Kühlmittel nicht gepumpt werden. Während dieser Zeit kann sich das Kühlmittel in dem Hohlraum 222 ansammeln (z. B. im Ansammelmodus). Das angesammelte Kühlmittel kann Wärme aus den Wicklungen 104 auf das Getriebegehäuse 212 übertragen und dadurch eine passive Kühlung bereitstellen. In manchen Ausführungsformen jedoch kann das Kühlmittel ungeachtet dessen, ob die Spulenbaugruppe 100 arbeitet, kontinuierlich gepumpt werden.

Während der untere Abschnitt 232 des Leiters/der Wicklungen direkt mit dem Kühlmittel in Kontakt stehen kann, kann der untere Abschnitt 234 dem Kühlmittel gegenüber abgedichtet werden. In einer Ausführungsform kann der obere Abschnitt 234 des Leiters gegenüber der Umgebung im Allgemeinen abgedichtet werden, beispielsweise durch Übergießen. Dies kann den oberen Abschnitt 234 vor Verunreinigung oder vor möglicher Beschädigung schützen. Da allerdings der Leiter/die Wicklungen 104 aus einem wärmeleitfähigen Material bestehen, kann in dem oberen Abschnitt 234 erzeugte Wärme dennoch durch das Kühlmittel in dem Hohlraum 222 abgeführt werden. Während die Wärme aus dem unteren Abschnitt 232 des Leiters abgeführt wird, wird das Temperaturgefälle in dem Leiter bewirken, dass Wärme aus dem oberen Abschnitt 234 in den unteren Abschnitt 232 gezogen/geleitet wird. Diese Wärme kann dann gleichermaßen durch das Kühlmittel abgeführt werden, während es den Hohlraum 222 passiert.

Dementsprechend kann zu dem in 6-8 gezeigten Kühlsystem 200 eine Spulenbaugruppe gehören, die an einer oder mehreren Wänden/Flächen eines Getriebegehäuses angebracht ist.

Ein Hohlraum wird zwischen dem Getriebegehäuse und der Spulenbaugruppe ausgebildet, beispielsweise durch eine Abdichtwand, die integral mit dem Getriebegehäuse und einem Flansch ausgebildet ist, der auf die Spulenbaugruppe gegossen ist. Der untere Abschnitt der Spulenbaugruppe kann sich in den Hohlraum erstrecken, wenn die Spulenbaugruppe eingerichtet ist. Ein Kühlmittel, wie etwa ATF, kann durch einen Einlass in der Getriebegehäusewand in den Hohlraum gepumpt/zirkuliert werden und direkt mit Wicklungen der Spulenbaugruppe in Kontakt treten, um Wärme daraus abzuführen. Das Kühlmittel kann den Hohlraum passieren und durch einen Auslass in der Getriebegehäusewand austreten, woraufhin es abgekühlt werden kann (bspw. anhand eines Wärmetauschers), sodass es erneut verwendet werden kann. Der zwischen der Spulenbaugruppe und dem Getriebegehäuse ausgebildete verschlossene Hohlraum kann ein kontinuierliches, direktes Kühlen der Spulenwicklungen ermöglichen, während die Spule arbeitet. Das Kühlsystem kann die Beseitigung von Vergussmasse ermöglichen, die in herkömmlichen Systemen verwendet werden kann, um die Wicklungen und den Kern der Spule zu ummanteln oder zu umhüllen. Stattdessen können die Spulenwicklungen (oder zumindest ein Teil davon) direkt von dem Kühlmittel gekühlt werden.

Unter Bezug auf 9-14 wird eine Ausführungsform eines Spulenkühlsystems 300 gezeigt. 9 und 10 zeigen eine perspektivische Ansicht bzw. eine partiell auseinandergezogene Ansicht eines oberen Abschnitts 302 des Systems 300, zu dem die Spulenbaugruppe 100 gehört. 11 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Basisabschnitts oder unteren Abschnitts 304 des Systems 300. 12-14 zeigen mehrere Ansichten des oberen und Basisabschnitts des Systems 300, nachdem sie gesichert und eingerichtet worden sind. Die Elemente, die den Systemen 200 und 300 gemein sind, wurden mit den gleichen Bezugszeichen versehen und müssen nicht erneut im Detail beschrieben werden.

Unter Bezug auf 9, 10A und 10B wird der obere Abschnitt 302 des Kühlsystems 300 gezeigt. Ähnlich wie bei System 200 kann zu dem System 300 eine Spulenbaugruppe 100 gehören, die zumindest teilweise von einem Flansch 206 umschlossen sein kann. Der obere Abschnitt 302 kann zudem einen oder einen oder mehrere Befestigungsabschnitte 208 aufweisen, die auch als Haltevorsprünge bezeichnet werden können. Die Befestigungsabschnitte 208 können einen Durchlass oder eine Bohrung 210 aufweisen, der bzw. die zum Aufnehmen eines Befestigungselements wie etwa eines Bolzens oder einer Schraube ausgelegt ist. Je nach dem, welche Art Befestigungselement verwendet wird, kann die Bohrung 210 ein Gewinde aufweisen oder glatt sein. Der bzw. die Befestigungsabschnitt(e) 208 kann bzw. können integral (bspw. als einzelnes Stück) mit dem Flansch 206 ausgebildet sein, oder sie können separat ausgebildet sein und unter Verwendung jedes beliebigen geeigneten Verfahrens (bspw. Klebstoffe oder mechanische Befestigungselemente) angebracht werden. In der gezeigten Ausführungsform liegen zwei Befestigungsabschnitte 208 vor, und zwar einer an jedem Ende des oberen Abschnitts 302 oder der Spulenbaugruppe 100 (bspw. auf der Längsachse). Gleichwohl kann sich der bzw. können sich die Befestigungsabschnitt(e) 208 an jeder beliebigen geeigneten Stelle befinden, und es können mehr oder weniger als zwei davon vorhanden sein. Beispielsweise können sich auf der Kurzachse zwei Befestigungsabschnitte 208 jeweils auf einer Seite befinden, oder jeweils ein Befestigungsabschnitt 208 kann sich auf jeder Seite befinden. In einer Ausführungsform kann sich der bzw. können sich die Befestigungsabschnitt(e) 208 von dem Flansch 206 nach oben, jedoch nicht von dem Flansch 206 nach unten erstrecken. In einer anderen Ausführungsform kann der bzw. können die Befestigungsabschnitt(e) 208 eine im Allgemeinen hohle zylindrische Form aufweisen, in deren Mitte sich die Bohrung 210 befindet. Der bzw. die Befestigungsabschnitt(e) 208 kann bzw. können dazu ausgelegt sein, es zu ermöglichen, dass der obere Abschnitt 302 an dem unteren oder Basisabschnitt 304 des Kühlsystems 300 angebracht oder gesichert wird.

Zu dem Kühlsystem 300 kann eine Spulenabdeckung oder ein Spulengehäuse 306 gehören, die bzw. das einen Hohlraum 308 um den unteren Abschnitt 232 des Leiters ausbildet. Dies ist anders als bei dem Kühlsystem 200, bei welchem der Hohlraum 222 um den unteren Abschnitt 232 des Leiters zwischen der Spulenbaugruppe 100 und dem Getriebegehäuse 212 ausgebildet wird. Die Abdeckung 306 kann aus jedem beliebigen geeigneten Material ausgebildet sein, beispielsweise aus einem wärmeleitfähigen Material (bspw. einem Metall wie etwa A1 oder Cu). Allerdings kann die Abdeckung 306 auch aus einem nicht wärmeleitfähigen Material wie etwa einem Polymer bestehen. Die Abdeckung 306 kann eine Abdichtfläche 310 umfassen (die der Abdichtfläche 216 ähnlich ist), die dazu ausgelegt ist, mit dem Flansch 206 in Kontakt zu treten und gegenüber diesem eine Abdichtung zu schaffen. Eines oder beide von dem Flansch 206 und der Abdichtfläche 310 können eine(n) darin ausgebildete(n) Kanal, Nut oder Aussparung 312 umfassen, der bzw. die eine Dichtung oder Abdichtung 220 aufnehmen kann. Die Dichtung 220 kann aus einem verformbaren oder anpassbaren Material bestehen, das eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen dem Flansch 206 und der Abdichtfläche 310 ausbilden kann, wenn die Abdeckung 306 an den Rest des oberen Abschnitts 302 angebracht wird. Die Dichtung 220 kann (bspw. anhand eines Klebstoffs) an eines von der Abdeckung 306 und dem Flansch 206 angebracht werden, bevor die Abdeckung 306 an den Flansch 206 gesichert wird. In dem in 10, 13 und 14 gezeigten Beispiel ist die Dichtung 220 an dem Flansch 206 angebracht und die Abdichtfläche 310 weist die Aussparung 312 auf. Wenn die beiden Komponenten aneinander gesichert werden, dann wird eine flüssigkeitsdichte Abdichtung ausgebildet.

Der Flansch 206 in dem System 300 kann dahingehend von dem Flansch in dem System 200 abweichen, dass er eine darin ausgebildete Aussparung 314 aufweisen kann, um es zu ermöglichen, dass Kühlmittel in den Hohlraum 308 fließt. Die Aussparung 314 kann dazu ausgelegt sein, einer Öffnung oder einem Durchlass 316 in der Abdeckung 306 zu entsprechen, diesen zu überragen oder anderweitig damit in Kommunikation zu stehen. Die Öffnung 316 kann in der Abdichtfläche 310 der Abdeckung 306 angeordnet oder definiert sein. Die Abdeckung 306 kann einen Durchtritt 318 aufweisen, welcher mit der Aussparung 314 und dem Hohlraum 308 in Kommunikation steht. Gemeinsam können die Aussparung 314, die Öffnung 316 und der Durchtritt 318 einen Einlassfließweg 320 bilden, der es ermöglichen kann, dass das Kühlmittel von dem Basisabschnitt 304 des Systems 300 in den Hohlraum 308 eintritt. Das Kühlmittel kann anfänglich durch die Öffnungen 316 (bspw. den Basisabschnitt 304) aufgenommen werden und anschließend in der Aussparung 314 in dem Flansch 206 eintreten. Von der Aussparung kann das Kühlmittel durch den Durchtritt 318 und in den Hohlraum 308 fließen. Ein Beispiel für den Fließweg 320 und die Komponenten, die ihn bilden, wird in 10A, 10B, 13 und 14 gezeigt.

Der Flansch 206 und die Abdeckung 306 können eine ähnliche Struktur aufweisen, um einen Austrittsfließweg 322 zu bilden, durch welchen das Kühlmittel aus dem Hohlraum 308 austritt. Beispielsweise kann der Flansch 206 eine darin ausgebildete Aussparung 324 aufweisen, um es zu ermöglichen, dass das Kühlmittel aus dem Hohlraum 308 heraus fließt. Die Aussparung 324 kann dazu ausgelegt sein, einer Öffnung oder einem Durchlass 326 in der Abdeckung 306 zu entsprechen, diesen zu überragen oder anderweitig damit in Kommunikation zu stehen. Die Öffnung 326 kann in der Abdichtfläche 310 der Abdeckung 306 angeordnet oder definiert sein. Die Abdeckung 306 kann einen Durchtritt 328 aufweisen, welcher mit der Aussparung 324 und dem Hohlraum 308 in Kommunikation steht. Nachdem es aus dem Durchtritt 308 in den Hohlraum 318 eingetreten ist, kann das Kühlmittel den Hohlraum passieren und dabei die Wicklungen 104 kühlen. Das Kühlmittel kann anschließend in den Durchlass 328 eintreten und in die Aussparung 324 fließen. Von der Aussparung 324 kann das Kühlmittel durch die Öffnung 326 und aus dem oberen Abschnitt 302 des Systems 300 heraus fließen.

Der Basisabschnitt 304 des Systems 300 kann einen oder mehrere Befestigungsabschnitte 228 aufweisen, welche den Befestigungsabschnitten 208 des oberen Abschnitts 202 des Kühlsystems 200 ähnlich sein (und auch als Haltevorsprünge, Stützen oder Träger bezeichnet werden) können. Die Befestigungsabschnitte 228 können einen Durchlass oder eine Bohrung 230 aufweisen, der bzw. die zum Aufnehmen eines Befestigungselements wie etwa eines Bolzens oder einer Schraube ausgelegt ist. Je nach dem, welche Art Befestigungselement verwendet wird, kann die Bohrung 230 ein Gewinde aufweisen oder glatt sein. Der bzw. die Befestigungsabschnitt(e) 228 kann bzw. können integral (bspw. als einzelnes Stück) mit dem Getriebegehäuse 212 ausgebildet sein, oder sie können separat ausgebildet sein und unter Verwendung jedes beliebigen geeigneten Verfahrens (bspw. Klebstoffe oder mechanische Befestigungselemente) angebracht werden. In der gezeigten Ausführungsform liegen zwei Befestigungsabschnitte 228 vor, und zwar einer an jedem Ende des Basisabschnitts 304 (bspw. auf der Längsachse). Gleichwohl kann bzw. können sich der bzw. die Befestigungsabschnitt(e) 228 an jeder beliebigen geeigneten Stelle befinden, und es können mehr oder weniger als zwei davon vorhanden sein. Beispielsweise können sich auf der Kurzachse zwei Befestigungsabschnitte 228 jeweils auf einer Seite befinden, oder jeweils ein Befestigungsabschnitt 228 kann sich auf jeder Seite befinden. In einer Ausführungsform kann sich der bzw. können sich die Befestigungsabschnitt(e) 228 von einer Wand des Getriebegehäuses 212 nach oben erstrecken. In einer anderen Ausführungsform kann der bzw. können die Befestigungsabschnitt(e) 228 eine im Allgemeinen hohle zylindrische Form aufweisen, in deren Mitte sich die Bohrung 230 befindet.

Der bzw. die Befestigungsabschnitt(e) 228 des Basisabschnitts 304 kann bzw. können dazu ausgelegt sein, sich auf den bzw. die Befestigungsabschnitt(e) 208 des oberen Abschnitts 302 des Kühlsystems 300 auszurichten. In dem oberen und Basisabschnitt kann eine äquivalente Anzahl zusammenwirkender Befestigungsabschnitte vorhanden sein. Die Befestigungsabschnitte können derart ausgelegt sein, dass ein einzelnes Befestigungselement mit einem Befestigungsabschnitt 208 und einem Befestigungsabschnitt 228 in Eingriff steht oder damit zusammenwirkt, um den oberen Abschnitt 302 an den Basisabschnitt 304 zu sichern. Wenn in jedem von dem oberen Abschnitt 302 und dem Basisabschnitt 304 zwei Befestigungsabschnitte vorhanden sind, können dementsprechend zwei Befestigungselemente den oberen und den Basisabschnitt aneinander sichern.

Der Basisabschnitt 304 kann auch einen Kühlmitteleinlass 330 aufweisen, welcher dazu ausgelegt sein kann, Kühlmittel von außerhalb des Getriebegehäuses 212 aufzunehmen und es in den Hohlraum 308 bereitzustellen. Ähnlich den Befestigungsabschnitten 228 kann der Kühlmitteleinlass 330 integral mit dem Getriebegehäuse ausgebildet sein, oder er kann separat ausgebildet sein und unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Verfahrens (z. B. anhand von Klebstoffen oder mechanischen Befestigungselementen) angebracht werden. Der Kühlmitteleinlass 330 kann auch, wie gezeigt, integral mit einem Befestigungsabschnitt 228 ausgebildet sein. In einer Ausführungsform kann der Kühlmitteleinlass 330 als Teil des Getriebegehäuses gegossen werden. Wie in 11-14 gezeigt, kann der Kühlmitteleinlass 330 einen ersten Abschnitt 332 aufweisen, der sich von einer Wand/Fläche des Getriebegehäuses 212 erstreckt, und einen zweiten Abschnitt 334, welcher im Allgemeinen senkrecht zu dem ersten Abschnitt 332 verlaufen und sich von einer anderen Wand/Fläche des Getriebegehäuses 212 erstrecken kann. Jeder Abschnitt kann eine(n) darin definierte(n) Kanal oder Bohrung 336 aufweisen, und die Kanäle 336 können miteinander in Flüssigkommunikation stehen, um einen Kühlmitteleinlasspfad 338 auszubilden. Wie in Bezug auf das System 200 beschrieben, kann der Kühlmitteleinlass 330 Kühlmittel aus einer Leitung aufnehmen, die das Kühlmittel über eine Pumpe aus einem Behälter oder Tank auf das System 300 übertragen kann. In Ausführungsformen, in denen der Kühlmitteleinlass 330 als Bestandteil des Getriebegehäuses gegossen ist, können auch die Bohrungen 336 eingegossen oder nach dem Gießen maschinell in dem Kühlmitteleinlass 330 gefertigt werden. Gleiches kann für beliebige andere eingegossene Komponenten gelten, die hier offenbart werden und in denen eine Bohrung, ein Kanal, ein Durchtritt usw. ausgebildet ist.

Der Basisabschnitt 304 kann ferner einen Kühlmittelauslass 340 aufweisen, der dazu ausgelegt sein kann, Kühlmittel aus dem Hohlraum 308 (bspw. durch den Durchtritt 328) aufzunehmen und es zu ermöglichen, dass es aus dem Getriebegehäuse 212 zu dem Tank oder Behälter zurückfließt, aus dem es kam, oder zu einer separaten Stelle. Ähnlich dem Einlass 330 kann der Kühlmittelauslass 340 integral mit dem Getriebegehäuse ausgebildet sein, oder er kann separat ausgebildet sein und unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Verfahrens (z. B. anhand von Klebstoffen oder mechanischen Befestigungselementen) angebracht werden. Der Kühlmittelauslass 340 kann auch, wie gezeigt, integral mit einem Befestigungsabschnitt 228 ausgebildet sein. In einer Ausführungsform kann der Kühlmittelauslass 340 als Teil des Getriebegehäuses gegossen werden. Wie in 11-14 gezeigt, kann sich der Kühlmittelauslass 340 von einer Wand des Getriebegehäuses 212 erstrecken. Der Kühlmittelauslass 340 kann einen darin definierten Kanal oder eine darin definierte Bohrung 342 aufweisen, der bzw. die einen Kühlmittelauslasspfad 344 ausbilden kann.

Die Abdeckung 306 kann mit dem Kühlmitteleinlass 330 und dem Kühlmittelauslass 340 in Kontakt stehen und eine Abdichtung damit bilden. Ähnlich der Abdichtung zwischen dem Flansch 206 und der Abdeckung 306 kann der Kühlmitteleinlass 330 eine Abdichtfläche 346 aufweisen, die eine(n) darin ausgebildete(n) Kanal, Nut oder Aussparung 348 umfassen kann. Eine Dichtung oder Abdichtung 350 kann in der Aussparung 348 angeordnet sein, um eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen dem Kühlmitteleinlass 330 und der Abdeckung 306 zu schaffen. In einer Ausführungsform können die Aussparung 348 und die Dichtung 350 die Öffnung 316 in der Abdeckung 306 umschließen, wie in 10A, 10B, 13 und 14 gezeigt. Alternativ dazu kann der Kanal/die Nut/Aussparung im Boden der Abdeckung 306 ausgebildet sein, oder sowohl die Abdeckung 306 als auch die Abdichtfläche 346 können einen Kanal/eine Nut/Aussparung aufweisen, um die Dichtung 350 aufzunehmen. Die Dichtung 350 kann eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen der Abdeckung 306 und der Abdichtfläche 346 ausbilden, wenn der obere und untere Abschnitt des Kühlsystems 300 verbunden und zusammengesetzt werden. Die Abdeckung 306 kann auf ähnliche Weise mit dem Kühlmittelauslass 340 in Kontakt stehen und eine Abdichtung damit bilden, weshalb die gleichen Bezugszeichen verwendet werden.

Wenn das Kühlsystem 300 in Betrieb ist, kann Kühlmittel in den Hohlraum 308 eintreten und den Leiter kühlen, auf eine ähnliche Weise, wie sie weiter oben in Bezug auf das Kühlsystem 200 beschrieben wurde. Wenn der obere Abschnitt 302 an dem Basisabschnitt 304 gesichert ist, kann der Hohlraum 308 mit Ausnahme des Einlasses 330 und Auslasses 340 verschlossen/abgedichtet sein. Ein unterer Abschnitt 232 (bspw. nur ein unterer Abschnitt) des Leiters 102, als ein Paar Wicklungen 104 gezeigt, der Spulenbaugruppe 100 kann im Inneren des Hohlraums 308 angeordnet werden, wenn das System 300 zusammengesetzt wird. Ein oberer Abschnitt 234 des Leiters 102 kann außerhalb des Hohlraums 308 angeordnet werden. Der Flansch 206 kann das Trennelement zwischen dem oberen und unteren Abschnitt sein. Wie weiter oben beschrieben, kann ein Kühlmittel, wie etwa ATF, andere Öle, Wasser-Glykol-Gemische usw., über den Durchtritt 318 und Einlass 330 in den Hohlraum 308 gepumpt/zirkuliert werden und durch den Durchtritt 328 und Auslass 340 aus dem Hohlraum 308 austreten. Damit, dass der untere Abschnitt 232 des Leiters 102 (z. B. der Wicklungen 104) in dem Hohlraum 308 angeordnet ist, kann das Kühlmittel dazu ausgelegt sein, direkt mit dem unteren Teil der Wicklungen in Kontakt zu treten, dadurch Wärme aus den Wicklungen zu absorbieren und sie abzuführen, während das Kühlmittel aus dem Hohlraum 308 austritt. Das Kühlmittel kann die absorbierte Wärme dann bei einem Wärmetauscher abführen, nachdem es durch den Auslass 340 ausgetreten ist. Das Kühlmittel kann kontinuierlich durch den Hohlraum und über die Wicklungen 104 gepumpt/zirkuliert werden, um Wärme aus den Wicklungen abzuführen. In einer Ausführungsform kann das Kühlmittel kontinuierlich gepumpt werden, während die Spulenbaugruppe 100 in Betrieb (z. B. im Zirkuliermodus) ist. Ist die Spulenbaugruppe 100 nicht in Betrieb, so kann das Kühlmittel nicht gepumpt/zirkuliert werden. Wenn es nicht gepumpt/zirkuliert wird, kann sich das Kühlmittel in dem Hohlraum 308 ansammeln (z. B. im Ansammelmodus). In manchen Ausführungsformen jedoch kann das Kühlmittel ungeachtet dessen kontinuierlich gepumpt werden, ob die Spulenbaugruppe 100 arbeitet.

Während der untere Abschnitt 232 des Leiters/der Wicklungen direkt mit dem Kühlmittel in Kontakt stehen kann, kann der untere Abschnitt 234 dem Kühlmittel gegenüber abgedichtet werden. In einer Ausführungsform kann der obere Abschnitt 234 des Leiters gegenüber der Umgebung im Allgemeinen abgedichtet werden, beispielsweise durch Übergießen. Dies kann den oberen Abschnitt 234 vor Verunreinigung oder möglicher Beschädigung schützen. Da allerdings der Leiter/die Wicklungen 104 aus einem wärmeleitfähigen Material bestehen, kann in dem oberen Abschnitt 234 erzeugte Wärme dennoch durch das Kühlmittel in dem Hohlraum 308 abgeführt werden. Während die Wärme aus dem unteren Abschnitt 232 des Leiters abgeführt wird, wird das Temperaturgefälle in dem Leiter bewirken, dass Wärme aus dem oberen Abschnitt 234 in den unteren Abschnitt 232 gezogen/geleitet wird. Diese Wärme kann dann gleichermaßen durch das Kühlmittel abgeführt werden, während es den Hohlraum 308 passiert.

Dementsprechend kann zu dem in 9-14 gezeigten Kühlsystem 300 eine Spulenbaugruppe einschließlich einer Abdeckung, die einen unteren Abschnitt der Spulenwicklungen umschließt, gehören, welche an einer oder mehreren Wänden/Flächen eines Getriebegehäuses angebracht ist. Ein Hohlraum wird zwischen der Abdeckung und der Spulenbaugruppe ausgebildet, beispielsweise zwischen der Abdeckung und einem Flansch, der auf die Spulenbaugruppe gegossen ist. Der untere Abschnitt der Spulenbaugruppe kann sich in den Hohlraum erstrecken, wenn die Spulenbaugruppe eingerichtet wird. Ein Kühlmittel, wie etwa ATF, kann durch einen Einlass in der Getriebegehäusewand und anschließend einen Flussdurchtritt in dem Flansch und der Abdeckung in den Hohlraum gepumpt werden und direkt mit Wicklungen der Spulenbaugruppe in Kontakt treten, um Wärme daraus abzuführen. Das Kühlmittel kann den Hohlraum passieren und durch einen anderen Flussdurchtritt in dem Flansch und der Abdeckung und anschließend durch einen Auslass in der Getriebegehäusewand austreten, woraufhin es (bspw. anhand eines Wärmetauschers) abgekühlt werden kann, sodass es erneut verwendet werden kann. Der zwischen der Spulenbaugruppe und der Abdeckung ausgebildete verschlossene Hohlraum kann ein kontinuierliches, direktes Kühlen der Spulenwicklungen ermöglichen, während die Spule arbeitet. Das Kühlsystem kann die Beseitigung von Vergussmasse ermöglichen, die in herkömmlichen Systemen verwendet werden kann, um die Wicklungen der Spule zu ummanteln oder zu umhüllen. Stattdessen können die Spulenwicklungen (oder zumindest ein Teil davon) direkt von dem Kühlmittel gekühlt werden.

Unter Bezug auf 15-16 wird eine Ausführungsform eines Spulenkühlsystems 400 gezeigt. 15 zeigt eine Untersicht eines oberen Abschnitts 402 des Systems 400, zu dem die Spulenbaugruppe 100 gehört. 15 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung des oberen Abschnitts 402 und eines Basisabschnitts 404 des Systems 400, nachdem sie gesichert und eingerichtet worden sind. Die Elemente, die den Systemen 200, 300 und 400 gemein sind, wurden mit den gleichen Bezugszeichen versehen und müssen nicht erneut im Detail beschrieben werden. In der gezeigten Ausführungsform des Systems 400 ist das System im Wesentlichen das Gleiche wie das oben beschriebene Kühlsystem 300, außer, dass es zusätzlich ein Wärmeübertragungsmaterial (Thermal Interface Material - TIM) 406 aufweist, das nachfolgend ausführlicher beschrieben wird. Dabei versteht es sich, dass die Komponenten des Systems 400 nicht mit jenen des Systems 300 identisch sein müssen. Der Durchschnittsfachmann wird auf Basis der vorliegenden Offenbarung erkennen, dass bestimmte Komponenten des Systems 400 modifiziert, neu angeordnet oder weggelassen werden oder dass zusätzliche Komponenten vorhanden sein können.

In der Darstellung in 15 ist ein TIM 406 an einer unteren Fläche 408 der Abdeckung 306 angeordnet. Die untere Fläche 408 der Abdeckung 306 kann im Allgemeinen parallel zu dem Flansch 206 und/oder der Wand/Fläche des Getriebegehäuses 212 verlaufen, an dem das System 400 angebracht ist. Die untere Fläche 408 kann im Allgemeinen flach/eben sein. In der Darstellung in 16 ist das TIM 406 zwischen der unteren Fläche 408 und einer Wand/Fläche des Getriebegehäuses 212 angeordnet. Wenn das System 400 zusammengesetzt ist, können die untere Fläche 408, die Wand des Getriebegehäuses 212 und entgegengesetzte Flächen 410 des TIM 406 im Allgemeinen parallel zueinander verlaufen. Wenn das System 400 zusammengesetzt und in Verwendung ist, kann das TIM 406 mit der unteren Fläche 408 auf einer der entgegengesetzten Flächen 410 und der Wand/Fläche des Getriebegehäuses 212 auf der anderen der entgegengesetzten Flächen 410 in Kontakt stehen. Das TIM 406 kann es dadurch ermöglichen, dass Wärme von der Abdeckung 306 auf das Getriebegehäuse 212 übertragen wird. Bei dem TIM 406 kann es sich um ein wärmeleitfähiges Material handeln, zum Beispiel um ein Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von mindestens 10 W·m-1·K-1, mindestens 50 W·m-1·K-1 oder mindestens 100 W·m-1·K-1. Wenn es sich nicht in einem Getriebegehäuse befindet, kann das TIM 406 mit einer anderen wärmeleitfähigen Fläche anstelle des Getriebegehäuses (das aus Metall bestehen kann) in Kontakt stehen.

Das TIM 406 kann wie gezeigt im Allgemeinen eben sein, mit einer relativ großen Länge und Breite und einer relativ geringen Dicke. In der Darstellung ist das TIM 406 ein rechteckiges Prisma mit einer konstanten Dicke, wobei es allerdings jede beliebige geeignete Form aufweisen oder unregelmäßig sein kann. Das TIM 406 kann eine feste Materialschicht sein, beispielsweise ein Metall (z. B. Aluminium oder Kupfer) oder ein leitfähiges Polymer (z. B. ein Polymerverbundmaterial). Gleichwohl kann das TIM 406 auch eine Flüssigkeit oder Paste mit hoher Viskosität sein, zum Beispiel eine Wärmeleitpaste. Der Ausdruck Wärmeleitpaste kann eine polymerisierbare Flüssigmatrix bezeichnen, die einen wärmeleitfähigen Füllstoff beinhaltet. Zu beispielhaften Matrixmaterialien können Epoxide, Silikone, Urethane oder Acrylate gehören, und zu beispielhaften Füllstoffen können Aluminiumoxid, Bornitrid oder Zinkoxid gehören. Zu Alternativen für eine Wärmeleitpaste können Wärmeleitkleber/- klebstoff, wärmeleitende Spaltauffüller oder ein Wärmeleitpad gehören.

Die Dicke des TIM 406 kann von der verwendeten Materialart abhängen. Eine Schicht Wärmeleitpaste zum Beispiel kann relativ dünn sein, während eine Metallschicht (bspw. Al oder Cu) oder ein Wärmeleitpad relativ dick sein kann. In einer Ausführungsform kann das TIM 406 eine Dicke (z. B. der Abstand von der Abdeckung 306 zu dem Getriebegehäuse 212) von 0,05 bis 10 mm oder jeden Teilbereich dazwischen aufweisen. Wenn es sich bei dem TIM 406 beispielsweise um eine Wärmeleitpaste oder eine andere pastenartige Substanz handelt, dann kann die Dicke von 0,05 bis 2 mm oder jeden Teilbereich dazwischen betragen, wie etwa 0,05 bis 1 mm, 0,05 bis 0,5 mm, 0,05 bis 0,2 mm oder andere. Ist das TIM 406 eine feste Schicht, dann kann die Dicke von 0,5 bis 10 mm oder jeden Teilbereich dazwischen betragen, wie etwa 0,5 bis 5 mm, 1 bis 10 mm, 1 bis 5 mm oder andere. Das TIM 406 kann eine im Wesentlichen konstante Dicke aufweisen.

Das TIM 406 (bspw. eine der Flächen 410) kann zumindest einen Teil der unteren Fläche 408 der Abdeckung 306 abdecken oder überlagern. Die Deckfähigkeit des TIM 406 kann davon abhängen, aus welcher Materialart das TIM besteht. Beispielsweise kann eine Wärmeleitpaste oder eine andere pastenartige Substanz auf im Wesentlichen die gesamte untere Fläche 408 (z. B. mindestens 95 %) aufgetragen werden. Ein Festschicht-TIM kann eine eher geometrische Form aufweisen und deckt eventuell eine so große Fläche wie eine Paste ab (wenngleich sie es kann). In einer Ausführungsform kann das TIM 406 mindestens 50 % der unteren Fläche 408 (z. B. nach Fläche) abdecken oder überlagern, wie etwa mindestens 60 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 % oder 95 % der unteren Fläche 408. Die Fläche 410 des TIM 406, die mit dem Getriebegehäuse in Kontakt steht, kann im Wesentlichen vollständig mit dem Getriebegehäuse in Kontakt stehen (z. B. zu mindestens 95 % oder zu 100 %).

Wie oben beschrieben, kann das TIM 406 sowohl mit der unteren Fläche 408 der Abdeckung 306 als auch einer Wand des Getriebegehäuses 212 in Kontakt stehen und dadurch Wärme von Ersterer auf Letztere übertragen. Wenn die Wand des Getriebegehäuses 212 nicht flach ist, kann sich das TIM 406 der Wand anpassen, sodass das TIM 406 mit dem Getriebegehäuse 212 über im Wesentlichen dessen gesamter Fläche 410 in Kontakt steht. Besteht das TIM 406 aus einem festen Material, so kann es in einem Zustand der Kompression sein, wenn das System 400 zusammengesetzt und an dem Getriebegehäuse 212 gesichert wird. Beispielsweise kann ein Spalt zwischen der unteren Fläche 408 und der Wand des Getriebegehäuses 212 kleiner als eine nicht begrenzte Dicke des TIM 406 sein. Dementsprechend kann das TIM 406 komprimiert und verformt werden, wenn das TIM 406 zwischen die beiden Komponenten eingefügt wird und die Spulenbaugruppe 100 an dem Getriebegehäuse gesichert wird. In einer Ausführungsform kann das TIM 406 in einem Zustand der Kompression sein, sodass seine durchschnittliche Dicke, wenn das System 400 zusammengesetzt ist, mindestens um 1 % geringer ist, als wenn das System 400 nicht zusammengesetzt ist, zum Beispiel um 5 % oder 10 % geringer.

Dementsprechend können zu dem Kühlsystem 400 die Kühlmerkmale des Kühlsystems 300 gehören, zuzüglich einer zusätzlichen Kühlung über das Wärmeübertragungsmaterial (TIM). Wenn Kühlmittel, wie etwa ATF oder andere Kühlmittel, durch den Hohlraum 308 gepumpt/zirkuliert wird, kann die Kühlung der Spulenwicklungen wie oben beschrieben erfolgen (bspw. absorbiert das Kühlmittel Wärme aus den Wicklungen und wird von dem Kühlmittelfluss weggetragen). Allerdings muss das Kühlmittel nicht kontinuierlich jederzeit gepumpt/zirkuliert werden. Beispielsweise kann das Kühlmittel nur dann gepumpt werden, wenn die Spule arbeitet oder wenn das Fahrzeug angeschaltet wird (bspw. im Zirkuliermodus). Es kann Zeiten geben, in denen das Kühlmittel nicht gepumpt wird; in diesem Fall kann es sich in dem Hohlraum 308 ansammeln (bspw. im Ansammelmodus). Das Kühlen der Spule kann auch dann gewünscht sein, wenn das Kühlmittel nicht zirkuliert wird. In diesen Situationen kann das System 400 mehr Wärme aus der Spule übertragen als das System 300.

In anderen Ausführungsformen, in denen die Abdeckung 306 aus einem wärmeleitfähigen Material besteht (bspw. mindestens 10, 50 oder 100 W·m-1·K-1, wie etwa Metall), kann das System 400 einen Wärmeflussweg von den Spulenwicklungen zu dem stehenden/angesammelten Kühlmittel in dem Hohlraum 308, zu der Abdeckung 306 und anschließend zu dem TIM 406 und dann zu dem Getriebegehäuse 212 bereitstellen. Das Getriebegehäuse 212, das im Allgemeinen aus Metall besteht, kann als Wärmesenke fungieren, um Wärmeenergie aus den Spulenwicklungen aufzunehmen und zu dissipieren. Da das Getriebegehäuse im Vergleich zu den Spulenwicklungen im Allgemeinen groß ist (bspw. mit einer größeren Speichermasse und/oder einer größeren Oberfläche), kann es in der Lage sein, die überschüssige Wärme aus den Wicklungen zu dissipieren, ohne dass die Temperatur wesentlich steigt. Dementsprechend kann das System 400 eine passive Kühlung der Spulenwicklungen ermöglichen, wenn kein Kühlmittel durch den Hohlraum 308 gepumpt wird (bspw. im Ansammelmodus). Eine gewisse Kühlung kann über diesen Wärmeflussweg erfolgen, während das Kühlmittel gepumpt/zirkuliert wird, allerdings verbleibt das sich bewegende Kühlmittel eventuell nicht lange genug in dem Hohlraum 308, damit eine wesentliche Kühlung erfolgt.

Unter Bezug auf 17 wird eine Ausführungsform eines Spulenkühlsystems 500 gezeigt. 17 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung des oberen Abschnitts 502 und eines Basisabschnitts 504 des Systems 500, nachdem sie gesichert und eingerichtet worden sind. Die Elemente, die den Systemen 200, 300 und 400 gemein sind, wurden mit den gleichen Bezugszeichen versehen und müssen nicht erneut im Detail beschrieben werden. In der gezeigten Ausführungsform des Systems 500 ist das System im Wesentlichen das Gleiche wie das oben beschriebene Kühlsystem 200, außer, dass der Kühlmitteleinlass und -auslass nicht vorhanden sind und dass zusätzlich ein Wärmeübertragungsmaterial (TIM) 506 vorhanden ist. Dabei versteht es sich, dass die Komponenten des Systems 500 nicht mit jenen des Systems 200 identisch sein müssen. Der Durchschnittsfachmann wird auf Basis der vorliegenden Offenbarung erkennen, dass bestimmte Komponenten des Systems 500 modifiziert, neu angeordnet oder weggelassen werden oder dass zusätzliche Komponenten vorhanden sein können.

Das System 500 kann kein Kühlmittel in den Hohlraum 222 zwischen dem Getriebegehäuse 212 und der Spulenbaugruppe 100 oder dem Flansch 206 bereitstellen. Wie in Bezug auf das System 200 beschrieben, kann ein unterer Abschnitt 232 des Leiters 102, als ein Paar Wicklungen 104 gezeigt, der Spulenbaugruppe 100 im Inneren des Hohlraums 222 angeordnet werden, wenn das System 200 zusammengesetzt wird. Gleichwohl kann anstelle der Verwendung eines Kühlmittels zum Kühlen des unteren Abschnitts 232 der Wicklungen 104 das TIM 506 verwendet werden, um die Wärme abzuführen. Das TIM 506 kann das Gleiche wie das oben unter Bezug auf TIM 406 beschriebene sein. Beispielsweise kann das TIM 506 eine feste Schicht oder eine Wärmeleitpaste sein. Da das TIM 506 mit den Spulenwicklungen in Kontakt steht, kann es allerdings aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen.

Damit, dass der untere Abschnitt 232 des Leiters 102 (z. B. der Wicklungen 104) in dem Hohlraum 222 angeordnet ist, kann das TIM 506 dazu ausgelegt sein, direkt mit dem unteren Teil der Wicklungen in Kontakt zu treten, dadurch Wärme aus den Wicklungen zu absorbieren und sie auf das Getriebegehäuse 212 zu übertragen. Das Getriebegehäuse 212, das im Allgemeinen aus Metall besteht, kann als Wärmesenke fungieren, um Wärmeenergie aus den Spulenwicklungen direkt über das TIM 506 aufzunehmen und zu dissipieren (bspw. geht die Wärme von den Wicklungen auf das TIM auf das Getriebegehäuse über). Da das Getriebegehäuse im Vergleich zu den Spulenwicklungen im Allgemeinen groß ist (bspw. mit einer größeren Speichermasse und/oder einer größeren Oberfläche), kann es in der Lage sein, die überschüssige Wärme aus den Wicklungen zu dissipieren, ohne dass die Temperatur wesentlich steigt. Dementsprechend kann das System 500 eine passive Kühlung der Spulenwicklungen ermöglichen, ohne dass jegliches Flüssigkühlmittel direkt mit der Spulenbaugruppe (bspw. den Wicklungen oder dem Kern) in Kontakt steht.

Das TIM 506 kann sowohl mit dem unteren Abschnitt 232 des Leiters 102 als auch einer Wand/Fläche des Getriebegehäuses 212 in Kontakt stehen und dadurch Wärme von Ersterem auf Letztere übertragen. Wenn das System 500 zusammengesetzt und in Verwendung ist, kann das TIM 506 mit dem unteren Abschnitt 232 der Wicklungen 104 auf einer der entgegengesetzten Flächen 510 und der Wand/Fläche des Getriebegehäuses 212 auf der anderen der entgegengesetzten Flächen 510 in Kontakt stehen. Wenn die Wand des Getriebegehäuses 212 nicht flach ist, kann sich das TIM 506 der Wand anpassen, sodass das TIM 506 mit dem Getriebegehäuse 212 über im Wesentlichen dessen gesamte Fläche 410 hinweg in Kontakt steht. Gleichermaßen kann sich das TIM 506 an den unteren Abschnitt 232 der Wicklungen 104 anpassen. In wenigstens einer Ausführungsform kann das TIM 506 mit dem unteren Abschnitt 232 der Spulen 104 in Kontakt stehen, dabei aber nicht mit dem Kern 106 der Spulenbaugruppe 100 in Kontakt stehen. Beispielsweise kann der untere Abschnitt 232 der Wicklungen 104 der einzige Abschnitt der Spulenbaugruppe 100 sein, der mit dem TIM 506 in Kontakt steht.

Besteht das TIM 506 aus einem festen Material, so kann es in einem Zustand der Kompression sein, wenn das System 500 zusammengesetzt und an dem Getriebegehäuse 212 gesichert wird. Beispielsweise kann ein Spalt zwischen dem unteren Abschnitt 232 der Wicklungen 104 und der Wand des Getriebegehäuses 212 schmaler als eine nicht begrenzte Dicke des TIM 506 sein. Dementsprechend kann das TIM 506 komprimiert und verformt werden, wenn das TIM 506 zwischen die beiden Komponenten eingefügt und die Spulenbaugruppe 100 an dem Getriebegehäuse gesichert wird. Beispielsweise kann sich der untere Abschnitt 232 der Wicklungen 104 in das TIM 506 erstrecken und dieses verformen (z. B., sodass das TIM den unteren Abschnitt 232 der Wicklungen 104 teilweise umschließt). Das TIM 506 kann daher in jegliche Spalte zwischen den Wicklungen (so vorhanden) eindringen.

In einer Ausführungsform kann das TIM 506 in einem Zustand der Kompression sein, sodass seine durchschnittliche Dicke, wenn das System 500 zusammengesetzt ist, mindestens um 1 % geringer ist, als wenn das System 500 nicht zusammengesetzt ist, zum Beispiel um 5 % oder 10 % geringer (bspw. mindestens 1 %, 5 % oder 10 % komprimiert). Ohne an eine bestimmte Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass das TIM Wärmeenergie effektiver übertragen kann, wenn es sich in einem Zustand der Kompression befindet. Außerdem kann das Anwenden von Kompression auf das TIM eine größere Kontaktfläche zwischen dem unteren Abschnitt 232 der Wicklungen 104 und dem TIM und zwischen dem TIM und dem Getriebegehäuse gewährleisten.

Das TIM 506 (bspw. eine der Flächen 410) kann zumindest einen Teil des unteren Abschnitts 232 der Wicklungen 104 abdecken oder überlagern. Die Deckfähigkeit des TIM 506 kann davon abhängen, aus welcher Materialart das TIM besteht, oder von der Auslegung der Wicklungen. Beispielsweise kann eine pastenartige Substanz auf im Wesentlichen den gesamten unteren Abschnitt 232 der Wicklungen 104 (z. B. mindestens 95 %) aufgetragen werden. Ein Festschicht-TIM kann eine eher geometrische Form aufweisen und deckt eventuell eine Fläche ab, die nicht so groß wie die einer Paste ist (wenngleich sie es kann). In einer Ausführungsform kann das TIM 506 mindestens 50 % des unteren Abschnitts 232 der Wicklungen 104 (z. B. nach der projizierten Fläche der Wicklungen) abdecken oder überlagern, wie etwa mindestens 60 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 % oder 95 % des unteren Abschnitts 232 der Wicklungen 104. In einer anderen Ausführungsform kann das TIM 506 den gesamten unteren Abschnitt 232 der Wicklungen 104 (bspw. die projizierte Fläche der Wicklungen) abdecken.

Dementsprechend kann das Kühlsystem 500 eine passive Kühlung der Spule ohne direkte Verwendung von Flüssigkühlmittel auf den Wicklungen bereitstellen. Ein Wärmeübertragungsmaterial (TIM) kann in Kontakt mit den Spulenwicklungen auf einer Seite und mit dem Getriebegehäuse auf einer entgegengesetzten Seite bereitgestellt werden. Das TIM kann Wärmeenergie aus den Spulenwicklungen absorbieren und sie auf das Getriebegehäuse übertragen, welches die Wärme anschließend dissipieren kann. Ein zusätzliches Kühlen kann durch Verspritzen von Kühlmittel auf die Wand des Getriebegehäuses, die dem TIM gegenüber liegt, bereitgestellt werden, wodurch etwas von der Wärmeenergie aus dem Getriebegehäuse absorbiert wird. Das Verspritzen kann passiv sein (bspw. unabsichtlich, oder es erfolgt während des normalen Betriebs des Getriebes), oder es kann aktiv sein, wobei das Kühlmittel absichtlich auf die Wand des Getriebegehäuses gerichtet wird (bspw. durch Sprühen, Anbringung von Komponenten usw.). Beim passiven Verspritzen können die bekannte Auslegung und der bekannte Betrieb der Gänge in dem Getriebegehäuse genutzt werden. Die Verspritzmuster des Kühlmittels können analysiert werden, und das Kühlsystem 500 kann derart angeordnet werden, dass es verspritztes Kühlmittel aufnimmt. Das aktive Verspritzen kann ein Bereitstellen von Ölanschlüssen in dem Getriebegehäuse und ein Pumpen von Kühlmittel zu der Stelle des Kühlsystems 500 beinhalten.

Zwar wurden vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, doch wird damit nicht die Absicht verfolgt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke stellen beschreibende und keine einschränkenden Ausdrücke dar, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können die Merkmale unterschiedlicher umgesetzter Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen zu bilden.