具有功率电子模块的变速器的制作方法

本发明涉及一种变速器、以及一种具有这样的变速器的机动车辆。在此，变速器尤其是指多挡变速器，其中能够藉由换挡元件在变速器的输入轴与输出轴之间优选自动地切换多个挡位、即固定的传动比。在此，换挡元件例如涉及离合器或制动器。此类变速器主要应用于机动车辆，以使驱动单元的转速和转矩输出特性以适合的方式适配于车辆的行驶阻力。

de102010002746a1描述了一种这样的变速器，该变速器具有被布置在变速器壳体的变速器罩内的电动机器。该电动机器与所指配的功率电子器件相联接，其中该功率电子器件被设置在该变速器壳体的盖件结构中并且藉由相接口与该电动机器相连接。该盖件结构在该变速器罩的区域中在电动机器的径向下方可松脱地紧固在该变速器壳体上。通过以这种方式连接该功率电子器件，减小了具有这种变速器的机动车辆的离地间隙。

de102017212677a1描述了一种所属类型的变速器。在此，该变速器的壳体在外壁上具有用于容纳功率电子模块的区域。这个区域能够由该功率电子模块的载体元件封闭。该壳体的外壁和该载体元件的内侧构成干空间，在该干空间中容纳有该功率电子模块。该壳体的其中容纳有该功率电子模块的区域至少区段式地将该变速器的轮组与逆变器的干空间隔开。

因此，本发明的目的在于，进一步开发现有技术中已知的变速器，其方式为使得变速器具有紧凑的结构高度，而不显著增大该变速器的外部尺寸。

该目的通过专利权利要求1的特征实现。有利的设计方案自从属权利要求、说明书以及附图得出。

所述变速器包括壳体和功率电子模块。所述功率电子模块包括：载体元件，所述载体元件具有带有冷却面的至少一个功率开关元件；以及冷却体，所述冷却体与所述至少一个功率开关元件的冷却面以能够导热的方式相连接。所述壳体还具有用于至少部分地容纳变速器部件的油腔。所述功率电子模块至少部分地被布置在所述变速器的油腔的内部。

通过将功率电子模块定位在变速器壳体的内部可以实现变速器的更紧凑的结构方式。因此，可以更好地利用存在于变速器的油腔中的结构空间，由此可以减小变速器的尺寸。此外，省去用于创造用来容纳功率电子模块的干空间的高耗费的结构。

在变速器的壳体内部存在用于形成变速器的输入轴与输出轴之间的多个挡位的轮组。此外，变速器可以包括电动机器，电动机器与输入轴、与输出轴或与轮组的元件处于操作性连接。

功率控制模块的载体元件例如可以为导体板，也被称为电路板或pcb(printedcircuitboard，印刷电路板)。载体元件可以根据实施方式在一侧或在两侧装配有电子部件。功率开关元件可以被理解为电子开关，例如mosfet、igbt、晶闸管或其他基于半导体的功率开关。功率开关元件尤其可以涉及放大器电路的输出级(endstufen)。在此，多个功率开关元件可以彼此并联连接。冷却体可以被理解为由具有相对较高的热传导性的材料制成的本体，尤其金属性的板(例如铜板或由其他适合的金属制成的板)。冷却体例如还可以实现为不同材料的组合。冷却体一般可以被理解为用作散热器的本体，该本体由于其几何形状或其材料性质可以特别好地吸收热量并且再次输出热量。冷却体例如可以涉及功率控制模块的壳体或该壳体的至少一个区段。冷却体还可以涉及单独的构件，例如车辆的变速器构件或其他用作散热器的部件。冷却体例如还可以实现为金属性插入件，例如用以定位在注塑壳体中。

所述功率电子模块可以至少部分地在所述变速器的油腔与所述变速器的干空间或外部区域之间形成密封平面。由此，功率电子模块至少区段式地形成变速器壳体的一个区段。因此，可以省去变速器壳体的一个区段，由此可以在变速器的制造过程中节省成本。此外，由于变速器壳体的所省去的区段而减轻了重量，由此可以降低机动车辆的燃料消耗。

将功率电子模块至少部分地集成到变速器的油腔中的另一优点在于：由此可以缩短到被集成到变速器壳体中的电动机器或被集成到变速器壳体中的位置传感装置的管线路径。

功率电子模块可以具有用于供应冷却剂(即用于输送冷却剂和排出冷却剂)的接口。所述接口可以被布置在所述变速器的油腔外部。在此，术语“外部”应被理解成：接口不是被布置在变速器的油腔内部的。因此，用于输送冷却剂的接口不被油冲洗。在此，优点在于，在冷却剂供应可能不密封的情况下，冷却剂(例如水)不会进入变速器的油腔中。

所述功率电子模块可以具有用于将电流管线和/或数据管线输送至所述载体元件的装置。在此，电流管线和/或数据管线或者可以直接与载体元件(例如与导体板)相连接，或者可以与布置在载体元件上的电子部件(例如功率开关)相连接。然而，也可能的是，用于将电流管线和/或数据管线输送给载体元件的装置为插接装置。在此，这个插接装置可以被设计成使得其从载体元件指向变速器的不含油的区域。在此，变速器的不含油的区域一方面可以为变速器内部的干空间。另一方面，变速器的不含油的区域也可以为位于变速器外部的区域。

能够藉由冷却剂输送而被供应有冷却剂的冷却体可以至少大部分地由铜来实现并且/或者可以包括铜作为主要组成部分。冷却体例如可以实现为铜板或铜片。替代性地，冷却体可以由含铜的合金来实现。由此，能够在相对较低的制造成本下实现高效地运送出热量。

为了高效地排出热量，例如可以将功率开关元件的冷却面藉由可导热的中间元件与冷却体相联接。

所述功率电子模块可以至少部分地由模制料(moldmasse)以不透油的方式包覆注塑。在此，模制料大体上用作具有布置在其上的功率开关的载体元件的壳体，并且模制料因此形成功率电子模块的壳体。通过使用模制料可以使功率电子模块以与可用结构空间相适配的方式被壳体包围。此外，由此可以减轻重量并且节省制造成本。通过使用模制料还可以省去可能的壳体部分之间或壳体与载体元件之间的附加的密封元件。此外，可能的是，模制料仅区段式地被安置在功率电子模块上。模制料例如可以理解成塑料或含有塑料的复合材料。由此，可以特别成本有效地且紧凑地制造该壳体。

在本发明的一个改进方案中，可以设置有变速器控制模块，所述变速器控制模块至少部分地被集成到所述功率电子模块中。由此，可以节省结构空间，这是因为变速器控制模块和功率电子模块可以被组合成唯一的模块。

在一个改进方案中，所述冷却体形成为多件式的。在此，例如第一冷却体部件可以被集成到功率电子模块中，而另一冷却体部件能够与该第一冷却体部件例如拧接、粘接或卡接或者能够借助于钎焊或焊接连接与其相连接。在此，第一冷却体部件与另一冷却体部件可以材料配合地互相连接。在此，还可能的是，用于供应冷却剂(即用于输送冷却剂或排出冷却剂)的接口与另一冷却体部件相连接。

变速器可以为机动车辆的组成部件。机动车辆除变速器之外还具有燃烧发动机，该燃烧电动机可以藉由扭振减振器以旋转弹性的方式与变速器的输入轴相连接或能够连接。变速器的输出轴与变速器内部或变速器外部的差速变速器处于操作性连接，该差速变速器与机动车辆的车轮处于操作性连接。具有变速器的动车辆能够实现所机动车辆的多个动力传动模式。在电动式的行驶运行中，机动车辆由变速器的电动机器驱动。在燃烧发动机式的运行中，机动车辆由燃烧发动机驱动。在混合动力式的运行中，机动车辆由燃烧发动机和变速器的电动机器驱动。然而，机动车辆也可以被理解为商用车辆或轨道车辆。

然而，变速器也可以为例如风力设施中的静止的变速器的组成部件。

借助于附图示例性地更详细地解释本发明。在附图中：

图1以示意性视图示出根据本发明的变速器；

图2以截面图示示出第一实施方式中的根据本发明的变速器的示例性局部；

图3以截面图示示出第二实施方式中的根据本发明的变速器的示例性局部。

在本发明的优选实施例的以下说明中，在不同的图中所展示的并且类似作用的元件使用相同或类似的附图标记，其中省去对这个元件的重复性描述。

图1示出变速器g的示意性视图。变速器g具有壳体gg、布置在壳体gg内部的轮组rs以及输入轴gw1和输出轴gw2。轮组rs用于形成输入轴gw1与输出轴gw2之间的多个挡位。变速器g还具有电动机器em，该电动机器的转子与输入轴gw1处于操作性连接。

变速器壳体gg还包围油腔ol(以虚线示出)，在该油腔中布置有轮组rs。变速器壳体gg和油腔ol具有共用的开口of。在这个开口of中布置有功率电子模块lm。功率电子模块lm具有冷却接口ka，该冷却接口从功率电子模块lm指向变速器g的外部区域ab。此外，存在插接装置sa，该插接装置用于将电流管线和/或数据管线输送至功率电子模块lm。这个插接装置sa与功率电子模块lm相连接并且从功率电子模块lm指向变速器g的外部区域ab。

图2以示例性截面图示示出第一实施变体中的根据本发明的变速器的局部。在此，图2示出具有变速器壳体gg的变速器g。在此，变速器壳体gg将油腔ol(在该油腔中例如布置有未示出的轮组)与变速器g的外部区域ab隔开。在此，变速器g的外部区域gg还可以形成变速器g的干空间。变速器壳体gg具有开口of。在这个开口of中布置有功率电子模块lm。因此，功率电子模块lm构成变速器g的密封平面。功率电子模块lm尤其是相对于变速器壳体gg密封的，从而使得油无法从油腔ol溢出到外部区域ab中。

功率电子模块lm具有载体元件te(例如导体板)以及冷却体kk。在载体元件te上示例性地布置有功率开关元件le。这个功率开关元件le具有冷却面kf。功率开关元件le的冷却面kf与冷却体kk处于热连接。在此，借助于本领域技术人员熟练的措施来实现这种热耦合。冷却体kk具有冷却结构ks，所输送的冷却介质可以在该冷却结构中循环，以便因此运送出从功率开关元件le输出至冷却体kk的热量。

在此，功率电子模块lm至少部分地位于变速器g的油腔ol的内部。在此，功率电子模块lm抵靠变速器壳体gg的内表面。为了改善变速器a的油腔ol与外部区域ab之间的密封，在内表面ol与功率电子器件lm之间存在密封元件de。在此，密封元件de可以完全环绕变速器壳体gg中的开口of。然而，还可能的是，密封元件de区段式地环绕开口of。当然，密封元件de还可以通过变速器壳体gg与功率电子模块lm之间的一种凹槽连接或弹簧连接而形成。

冷却体kk在图2中形成为单件式的，其方式为使得冷却体kk穿过变速器壳体gg中的开口of。冷却体kk具有用于将冷却剂输送到冷却体kk中的冷却剂接口kma。这个冷却剂接口kma指向变速器的外部区域ab。在此，这个外部区域ab可以为壳体gg内部的干空间或变速器壳体gg外部的区域。

功率电子模块lm具有插接装置sa。这个插接装置sa与载体元件te相连接并且指向该变速器的外部区域ab的方向。

功率电子模块lm具有带有模制料m的再模制件(ummoldung)。在此，模制料m至少区段式地包围载体元件t1，从而使得尤其功率开关元件le以不透油的方式被封闭。此外，该模制料至少部分地包围插接装置sa。示例性地，插接装置sa穿过冷却体kk。然而也可能的是，插接装置sa从冷却体kk旁的载体元件sa被引导到变速器g的外部区域ab中。

图3以截面图示示出第二实施方式中的根据本发明的变速器的示例性局部。这个实施方式大体上对应于该第一实施方式。不同之处大体上在于冷却体kk的实施方案。冷却体kk具有第一冷却元件kk1和第二冷却元件kk2。在此，冷却体kk的第一冷却元件kk1抵靠变速器壳体gg的内表面ol，并且在此完全位于变速器壳体gg的内部并且因此位于油腔ol内。第二冷却元件kk2从变速器g的外部区域ab穿过变速器壳体gg中的开口of。在此，第一冷却元件kk1和第二冷却元件kk2互相拧接、粘接或焊接。可能的是，在第一冷却元件kk1与第二冷却元件kk2之间引入有可导热的密封元件(未示出)。第一冷却元件kk1和第二冷却元件kk2在对置的表面上具有如下结构，该结构在组合这两个元件kk1、kk2时形成用于冷却介质的冷却结构ks。

功率电子模块lm还包括变速器控制模块gm。这个变速器控制模块gm示例性地包括另一载体元件te1。然而，也可能的是，变速器控制模块gm被布置在功率电子模块lm的载体元件上。

所描述的且在图中所示出的实施例仅为示例性地选择的。不同的实施例可以完全地或就各个特征而言互相组合。还可以通过其他实施例的特征对实施例进行补充。

此外，可以重复根据本发明的方法步骤并且可以以与所描述顺序不同的顺序来实施。

如果实施例包括第一特征与第二特征之间的“和/或”关系，那么这可以被解读为：根据一个实施方式的实施例既具有第一特征、也具有第二特征，而根据另一个实施方式的实施例或者仅具有第一特征、或者仅具有第二特征。

附图标记清单

g变速器

gg变速器壳体

gw1输入轴

gw2输出轴

te载体元件

te1另一载体元件

rs轮组

em电动机器

ol油腔

of开口

lm功率电子模块

le功率开关元件

kk冷却体

kk1第一冷却元件

kk2第二冷却元件

kf冷却面

ks冷却结构

sa插接装置

ka冷却接口

gm变速器控制模块

ab外部区域