DE10005996A1 - Drehmomentübertragungseinheit - Google Patents

Abstract

Drehmomentübertragungseinheit, umfassend eine Eingangswelle, die in Wirkverbindung mit einem Rotor als Teil einer elektrischen Maschine steht, wobei konzentrisch zum Rotor ein Stator als weiteres Bauteil der elektrischen Maschine angeordnet ist, mit einer Torsionsdämpfungseinrichtung in funktionaler Anordnung zwischen der Eingangswelle und einer Ausgangswelle, sowie einer Schaltkupplung, mit der die Drehmomentübertragung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle willkürlich veränderbar ist, wobei die Torsionsdämpfungseinrichtung mindestens zwei zueinander relativ verdrehbare Schwungmassen umfasst, eine Primärmasse und eine Sekundärmasse, wobei die Primärmasse mit der Eingangswelle und die Sekundärmasse mit der Ausgangswelle in Wirkverbindung steht und die Schaltkupplung und/oder die Torsionsdämpfungseinrichtung innerhalb eines von den Bauteilen Rotor/Stator der elektrischen Maschine begrenzten Ringraums angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungseinheit entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Aus der DE 43 23 601 A1 und der DE 43 23 602 A1 ist eine Drehmomentüber­ tragungseinheit bekannt, bei der eine elektrische Maschine mit einer Torsions­ dämpfungseinrichtung und einer Schaltkupplung kombiniert ist. Es besteht die Möglichkeit, den Stator derart auszuführen, daß eine der beiden Schaltkupplun­ gen innerhalb des vorn Stator begrenzten zentralen Bauraums angeordnet wird. Als Torsionsdämpfungseinrichtung wird auf Torsionsdämpfungselemente hinge­ wiesen, die in die Kupplungsscheibe der Schaltkupplung zu integrieren ist. Insbe­ sondere bei Fahrzeugen der Oberklasse, bei denen eine besondere Schwingungs­ dämpfung erwartet wird, oder bei Fahrzeugen der Kompaktklasse, die auf beson­ ders niedrigen Verbrauch ausgelegt sind, und damit häufiger ein stärker ausge­ prägtes Schwingungsverhalten innerhalb des Antriebsstrangs aufweisen, reichen die bekannten Mittel zur Torsionsdämpfung nicht aus. Es besteht zwar die Mög­ lichkeit, daß die elektrische Maschine zur Torsionsdämpfung herangezogen wird, doch ist dabei zu beachten, daß damit stets ein Energieeinsatz verbunden ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lösung für eine Drehmo­ mentübertragungseinheit zu finden, die eine gute Torsionsdämpfung aufweist, bei der der Einsatz der elektrischen Energie für die Torsionsdämpfung optimiert ist und gleichzeitig ein geringer Bauraum für die Drehmomentübertragungseinheit benötigt wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Torsionsdämpfungs­ einrichtung mindestens zwei zueinander relativ verdrehbare Schwungmassen um­ fasst, eine Primärmasse und eine Sekundärmasse, wobei die Primärmasse mit der Eingangswelle und die Sekundärmasse mit der Ausgangswelle in Wirkverbindung steht und die Schaltkupplung und/oder die Torsionsdämpfungseinrichtung inner­ halb eines von den Bauteilen Rotor/Stator der elektrischen Maschine begrenzten Ringraums angeordnet sind.

Mit Hilfe der verdrehbaren Schwungmassen kann eine deutlich verbesserte Torsi­ onsschwingungsdämpfung erreicht werden, wodurch der Einsatz der elektrische Maschine reduziert werden kann. Häufig werden verdrehbare Schwungmassen mit einer Flüssigkeitsdämpfeinrichtungen verwenden, um beim Starten oder Ab­ stellen eines Verbrennungsmotor Schwingungen bei niedrigen Drehzahlen zu be­ dämpfen. Bei diesem Betriebszuständen kann mit einem vergleichsweise geringen Energieeinsatz eine optimale Torsionsschwingungsdämpfung erreicht werden, da die auftretenden Drehmomente vergleichsweise gering sind. Deshalb kann man auf eine Flüssigkeitsdämpfung verzichten, wodurch der Bauaufwand für die Tor­ sionsdämpfungseinrichtung deutlich reduziert wird.

Des weiteren wird auch der axiale Bauraum günstig ausgenutzt, so daß auch Fahrzeuge der Kompaktklasse mit der erfindungsgemäßen Drehmomentübertra­ gungseinheit ausgerüstet werden können.

Gerade verbrauchsoptimierte Verbrennungsmotore mit einer kleinen Zylinderzahl verfügen häufig über einen eher mäßigen Rundlauf. Die Rundlaufeigenschaften eines Verbrennungsmotors kann in Grenzen durch eine größere Schwungmasse verbessert werden. Um diese Prinzip vorteilhaft auszunutzen, ist vorgesehen, daß die Primärmasse der Torsionsdämpfungseinrichtung mit dem Rotor der elektri­ schen Maschine verbunden ist. Damit stellt der Rotor der elektrischen Maschine eine Schwungmasse für den Verbrennungsmotor dar.

Alternativ kann man vorsehen, daß die Sekundärmasse der Torsionsdämpfungs­ einrichtung mit dem Rotor der elektrischen Maschine verbunden ist. Der Sinn die­ ser Maßnahme ist darin begründet, daß man bei geeigneter Auslegung der Torsi­ onsdämfungseinrichtung eine Starthilfefunktion für den Verbrennungsmotor auf­ grund der in der Torsionsdämpfungseinrichtung eingespeicherten Arbeit erreicht. In Folge dessen kann die elektrische Maschine im Hinblick auf eine mögliche Star­ terfunktion leistungsschwächer ausgeführt werden, was wiederum den Bauraum und die Wirkungsgradverluste der elektrischen Maschine günstig beeinflusst.

Modellrechnungen haben ergeben, daß für besonders leistungsfähige Fahrzeuge eine einfache Einscheibenkupplung ein Bauraumproblem darstellen kann. Deshalb kann es sinnvoll sein, daß die Schaltkupplung als eine Mehrscheibenkupplung ausgeführt ist und damit den vom Rotor/Stator begrenzten Bauraum optimal aus­ nutzt.

Im Hinblick auf eine einfache und zuverlässig arbeitende Torsionsdämpfungsein­ richtung ist vorgesehen, daß dis Verbindung zwischen der Primärmasse und der Sekundärmasse von einem Drehmomenteingangsbauteil und einem Drehmo­ mentausgangsbauteil hergestellt wird und zwischen dem Drehmomenteingangs­ bauteil und dem Drehmomentausgangsbauteil eine Federeinrichtung angeordnet ist. Die besagte Federeinrichtung kann beispielsweise als Arbeitsspeicher für eine Starthilfefunktion verwendet werden.

Damit sich insgesamt eine kompakte Drehmomentübertragungseinheit realisieren läßt, weist die Primärmasse eine Traghülse auf, auf dem die Sekundärmasse ge­ lagert ist.

Insbesondere wenn die Primär- und Sekundärmasse als Blechteile ausgeführt sind ist es von Vorteil, daß die Sekundärmasse eine Führungshülse aufweist, die auf der Traghülse der Primärmasse gelagert ist.

Dazu weist die Traghülse einen Anschlag für eine Axiallagerstelle der Führungs­ hülse auf.

Zur Vereinfachung der Montage kann die Führungshülse mit dem Rotor auch ein­ stückig ausgeführt sein.

Um die Bauteile möglichst einfach zu gestalten, insbesondere bezogen auf Um­ formarbeitsschritte bei Blechbauteilen, weist die Führungshülse ein Umfangsüber­ tragungsprofil auf, das mit einem Gegenprofil des Drehmomenteingangsbauteils oder des Drehmomentausgangsbauteils in Eingriff steht. Mit dieser Maßnahme kann man eine Unterteilung der Drehmomentbauteile erreichen, die zudem die Montage vereinfacht. Des weiteren kann man über die Profilverbindung einen ra­ dialen und axialen Toleranzausgleich innerhalb der Torsionsdämpfungseinrichtung erzielen.

Insbesondere wenn der Rotor als Teil der Primärmasse eingesetzt wird, ist es vor­ teilhaft, wenn der Rotor geteilt ausgeführt ist, wobei ein Rotorsegment mit der Eingangswelle und ein Rotorsegment mit der Torsionsdämpfungseinrichtung ver­ bunden ist. Die Anbindung an die beiden genannten Funktionsbauteile Eingangs­ welle und Torsionsdämpfungseinrichtung vereinfacht sich deutlich.

Um den Bauraum innerhalb des Stators/Rotors unter dem Gesichtspunkt der ma­ ximalen Dämpfungsarbeit der Torsionsdämpfungseinrichtung auszunutzen, weist die Torsionsdämpfungseinrichtung eine Parallelanordnung von mehreren Feder­ einrichtungen auf, wobei die Drehmomenteingangs- und Drehmomentaus­ gangsteile jeweils zu einer Baueinheit zusammengefasst sind.

In konstruktiver Ausgestaltung weist eines der Drehmomentbauteile einen zylin­ drischen Grundkörper auf, der mit einem ersten Aufnahmeabschnitt und mit axialem Abstand einen zweiten Aufnahmeabschnitt zur Führung für eine erste Federeinrichtung aufweist und mindestens einen weiteren Aufnahmeabschnitt für die zweite parallele Federeinrichtung.

Damit man eine möglichst einfache Montage erreicht, weist der Grundkörper schlitzartige Aussparungen auf, die ein Profil bilden, in das die weiteren Aufnah­ meabschnitte eingreifen und damit axial und radial gehalten werden. Durch diese geschichtete Bauweise kann man sich auf eine rein axiale Montagerichtung be­ schränken.

Des weiteren kann vorgesehen sein, daß die Schaltkupplung als eine Nasslauflamel­ lenkupplung ausgeführt ist Der besondere Vorteil der Nasslauflamellenkupplung als Schaltkupplung besteht darin, daß in einem relativ kleinen Bauraum eine ver­ gleiclhweise hohe Drehmomentkapazität realisierbar ist.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher beschrieben werden.

Es zeigt:

Fig. 1a-2 Drehmomentübertragungseinheit mit einer endseitigen Torsions­ dämpfereinrichtung und innenliegender Schaltkupplung

Fig. 3 u. 4 Abwandlung der Fig. 1 und 2 mit einem Innenläufer-Motor Fig. 5-12 Drehmomentübertragungseinheit mit stirnseitiger Kupplung auf der Ausgangswelle.

Fig. 13 Drehmomentübertragungseinheit mit Schaltkupplung und Torsions­ dämpfungseinrichtung im Ringraum.

Die Fig. 1a zeigt eine Drehmomentübertragungseinheit 1, die eine Eingangswel­ le 3 aufweist, die in Wirkverbindung mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor, insbesondere einem Verbrennungsmotor, bei einem Kraftfahrzeug steht. An der Eingangswelle 3 ist eine Torsionsdämpfungseinrichtung 5 angeschlossen, die ei­ ne Primärmasse 7 und eine Sekundärmasse 9 aufweist. Die Primärmasse 7 ist relativ zur Sekundärmasse 9 verdrehbar, wobei in Umfangsrichtung angeordnete Federeinrichtungen 11 zwischen der Primärmasse und der Sekundärmasse ange­ ordnete sind und diese beiden Komponenten gegeneinander verspannt. Diese Bauart einer Torsionsdämpfungseinrichtung ist beispielsweise aus der DE 3630 398 C2 oder der DE 44 44 196 A1 bekannt. Diese Quellen sind als Teil dieser Figurenbeschreibung anzusehen.

Der Torsionsdämpfungseinrichtung 5 schließt sich in Axialrichtung eine elektri­ sche Maschine 13 an, die als wesentliche Komponenten einen Rotor 15 und ei­ nen Stator 17 aufweist, die konzentrisch zueinander angeordnet sind. Die elektri­ sche Maschine ist ebenfalls nur schematisch in ihren wichtigsten Komponenten dargestellt, und kann als Synchron- oder Asynchronmaschine ausgeführt sein. In diesem Ausführungsbeispiel ist die elektrische Maschine als Außenläufer ausge­ führt. Die Komponenten Rotor/Stator begrenzen radial und axial einen Rin­ graum 19, in dem eine Schaltkupplung 21 angeordnet ist, die als Mehrscheiben­ kupplung ausgeführt ist. Es werden in diesem Ausführungsbeispiel drei Kupp­ lungsscheiben 23 eingesetzt, die jeweils eine Reibfläche 25 aufweisen. Eine An­ pressplatte 27 in Verbindung mit einer Vorspannfeder, in der Regel eine Mem­ branfeder 29 spannt die Kupplungsscheiben unter Verwendung von Zwischen­ platten 31 gegen eine Druckplatte 33. Die Druckplatte ist wiederum mit der Se­ kundärmasse 9 der Torsionsdämpfungseinrichtung verbunden, insbesondere ver­ nietet.

Zwischen den Kupplungsscheiben 23 und einer Ausgangswelle 35 der Drehmo­ mentübertragungseinheit bestehen über Naben 37 in Umfangsrichtung form­ schlüssige Verbindung, hingegen in Axialrichtung eine Bewegung möglich ist.

Die Primärmasse 7 der Torsionsdämpfungseinrichtung 5 ist mit der Eingangswel­ le 3 fest verschraubt. Des weiteren ist an der Eingangswelle ein Lagerträger 39 befestigt, der ein Axiallager 41 für die Sekundärmasse 9 stützt. Eine Druckfe­ der 43 in der Ausführung einer Tellerfeder verspannt eine Abdeckscheibe 45 der Primärmasse zu der Sekundärmasse, so daß die axiale Anordnung der Primärma­ sse zur Sekundärmasse gewährleistet ist.

Zur radialen Führung der Sekundärmasse dient ein Radiallager 47, das zwischen jeweils umlaufenden Rändern 49, 51 der Primär- und der Sekundärmasse ange­ ordnet ist.

Ausgehend von der Eingangswelle umfasst die Drehmomentübertragungsein­ heit 1 zwei Kraftflusswege. So wird das Antriebsmoment der Eingangswelle auf die Primärmasse 7 der Torsionsdämpfungseinrichtung 5 übertragen. Radial au­ ßen, im Bereich einer Mantelfläche 53 der Abdeckscheibe 45, ist der Rotor ange­ schlossen, der damit als Teil der Primärmasse anzusehen ist, das als Primärmasse die gesamte Masse der Bauteil zu bewerten ist, die funktional zwischen der Ein­ gangswelle 3 und der Federeinrichtung 11 angeordnet ist. Bei diesem Kraftfluss­ weg wird die elektrische Maschine 13 als Generator betrieben.

Der zweite Kraftflussweg erstreckt sich von der Eingangswelle 3 auf die Primär­ masse 7 über die Federeinrichtung 11 auf die Sekundärmasse 9, die das anlie­ genden Drehmoment auf die Druckplatte und damit auf die Schaltkupplung 21 überträgt. Die Sekundärmasse umfasst damit auch die Massen der gesamten Schaltkupplung, die für einen Schaltvorgang eines ebenfalls nicht dargestellten Getriebes geöffnet werden kann, wodurch der Kraftfluß von der Sekundärmasse auf die Kupplungsscheiben unterbrochen wird.

Für einen Startvorgang des Antriebsmotors kann die elektrische Maschine eben­ falls eingesetzt werden. Dazu wird die Schaltkupplung geöffnet, indem die Mem­ branfeder betätigt wird, in diesem Fall in Richtung der Primärmasse gedrückt wird. Es ist aber anzumerken, daß es auch Membranfederaufhängungen gibt, bei der eine Abhubbewegung der Anpressplatte 27 durch eine Zugbewegung an der Membranfeder 29 realisiert wird.

Bei geöffneter Kupplung kann das Antriebsmoment des Stators ohne Einfluß auf die Ausgangswelle 35 auf den Rotor übertragen werden, der die Primärmasse antreibt und damit die Eingangswelle 3 in Bewegung setzt.

Damit bei Betrieb der elektrischen Maschine die anfallende Wärme abgeführt werden kann, ist der Stator 17 mit einer Kühleinrichtung 55 versehen, die mit der Kühlung des Verbrennungsmotors verbunden sein kann.

Wie man sieht, ist die Drehmomentübertragungseinheit sehr kompakt ausgeführt, was insbesondere auf die konzentrisch angeordnete Schaltkupplung zurückzufüh­ ren ist.

Die in Fig. 1b dargestellte Drehmomentübertragungseinheit 1 unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Drehmomentübertragungseinheit dadurch, dass die Mehrscheibentrockenkupplung 21 durch eine Nasslauflamellenkupplung ersetzt wurde. Die weiteren Beschreibungen beschränken sich deshalb auf die Nass­ lauflamellenkupplung.

An die mit dem Sekundärteil 9 der Drehmomentübertragungseinheit 1 fest vernie­ tete Druckplatte 33b ist unter Zwischenlage einer Dichtscheibe 100 eines äuße­ ren Kupplungskorbs 101 mittels mehrerer am Umfang verteilte Befestigungsele­ mente 102 angeschraubt. Ebenso kann eine Steckverbindung realisiert werden.

Außenlamellen 103 sind mittels einer Außenverzahnung drehfest aber axial ver­ schiebbar mit einem äußeren Kupplungskorb 101 verbunden. Die der Drehmo­ mentübertragungseinheit benachbarte Außenlamelle ist dabei durch ein axial wir­ kendes Sicherungselement 104 in seiner axialen Lage Richtung Druckplatte 33b fixiert.

Zur Drehmomentübertragung werden die Außenlamellen 103 mit Innenlamellen 105 in Kontakt gebracht und aufeinandergepresst. Die Innenlamellen 105 sind mittels einer Innenverzahnung drehfest aber axial verschiebbar mit einem inneren Kupplungskorb 106 verbunden. Der innere Kupplungskorb 106 ist an seinem In­ nendurchmesser stoffschlüssig, formschlüssig oder kraftschlüssig mit einer Kupplungsnabe 107 verbunden. Eine Keilverzahnung zwischen der Kupplungsna­ be 107 und der Ausgangsweile 35 ist zur Drehmomentübertragung vorgesehen. Die Beaufschlagung der Lamellen mit der benötigten Anpresskraft wird durch ei­ nen Kolben 109 realisiert. Hierzu wird ein Zylinderraum 110 mit einem unter Druck stehenden Fluids, vorzugsweise Getriebeöl, befüllt. Zur Zuführung des Fluids ist eine gegenüber der Getriebeeingangswelle gelagerte und abgedichtete Drehdurchführung 111 vorgesehen. Beim Betätigen, d. h. Einrücken der Kupplung wird der Kolben 109 relativ zu einer feststehenden Zwischenplatte 112 in Rich­ tung der Druckplatte 33b verschoben. Eine zwischengeschaltete Tellerfeder 113 wird dabei vorgespannt. Beim Ablassen des Fluids aus dem Zylinderraum 110 sichert die Tellerfeder 113 eine Rückstellbewegung des Kolbens 109 in Richtung des Getriebes. Um die thermische Belastung der Nasslauflamellenkupplung zu senken, ist eine gezielte Kühlfluidzuführung durch die Drehdurchführung 111 vorgesehen.

Zur Abdichtung der Fluidräume werden mehrere Dichtungen 115 eingesetzt.

Die Fig. 2 zeigt eine Abwandlung der Ausführung nach der Fig. 1a, so daß nur auf die wesentlichen funktionalen und konstruktiven Unterschiede hingewiesen wird. Der gravierende Unterschied zur Ausführung nach Fig. 1 besteht darin, daß der Rotor 15 an der Sekundärmasse 9 der Torsionsdämpfungseinrichtung 5 an­ geschlossen ist. Ausgehend von der Eingangsweile 3 verläuft der Kraftfluß zur Schaltkupplung wie in der Fig. 1, hingegen der Kraftfluß zum Rotor unter Zwi­ schenschaltung der Federeinrichtung 11 der Torsionsdämpfungseinrichtung 5. Folglich ist der Rotor nicht mehr als Teil der Primärmasse, sondern als Teil der Sekundärmasse anzusehen.

Mit einer elektrischen Maschine, die an die Sekundärmasse 9 der Torsionsdämp­ fungseinrichtung 5 angeschlossen ist, kann ein besonderes Startverfahren für den Verbrennungsmotor durchgeführt werden. Dazu wird wiederum die Schaltkupp­ lung 21 geöffnet, so daß der Rotor 15 von der Ausgangswelle 35 im Hinblick auf übertragbare Drehmomente getrennt ist. In einem ersten Schritt wird die Sekun­ därmasse 9 gegen die vorgegebene Laufrichtung des Verbrennungsmotors bei vom Haltemoment des stillstehendes Verbrennungsmotors gehaltener Eingangs­ welle nebst Primärmasse 7 verdreht, wobei die Federeinrichtung 11 vorgespannt wird. Das Haltemoment des Verbrennungsmotors resultiert aus der aufzuwen­ denden Verdichtung im Verbrennungsmotor. Danach läßt man die Sekundärma­ sse in Drehrichtung des Verbrennungsmotors zurückschnellen. Dabei wirkt die Massenträgheit der Sekundärmasse 9, des Rotors 15, sowie der Druckplatte 33 nebst Zwischenplatten 31 und Anpressplatte 27. Diese Drehbewegung wird von einem Antriebsmoment der elektrischen Maschine überlagert, die bei dem Start­ vorgang als Motor fungiert. Durch Ausnutzung dieses Schwungmoments kann die elektrische Maschine kleiner dimensioniert werden, als es für den Startvor­ gang rein rechnerisch notwendig wäre. Der Startvorgang nimmt in der Regel eine größere Leistung in Anspruch als der Betrieb von elektrischen Nebenaggregaten, wie Leuchteinrichtungen, die von der elektrischen Maschine 13 gespeist werden.

Es sei noch anzumerken, daß der Rotor 15 rückseitig als Druckplatte 33 ausge­ führt ist, wodurch sich ein weiterer Raumvorteil ergibt. Man kann eine Variante nach der Fig. 2 auch mit einer Nasslauflamellenkupplung nach der Fig. 1b vorse­ hen.

Mit den Fig. 3 und 4 soll verdeutlicht werden, daß die besondere Anordnung der Schaltkupplung 21 entsprechend der Fig. 1 und 2 auch bei einer elektrischen Ma­ schine 13 in der Bauform eines Innenläufers anwendbar ist. Des weiteren ist festzustellen, daß die Anzahl der Kupplungsscheiben 23 in Abhängigkeit des An­ triebsmoments des Verbrennungsmotors und dem zur Verfügung stehenden Rin­ graum 19 bestimmt wird, also keinesfalls generell von einer Zwei- oder Drei­ scheibenkupplung ausgegangen werden kann.

Die Fig. 5 stellt eine Ausführungsform einer Drehmomentübertragungseinheit 1 dar, bei der die Schaftkupplung 21 stirnseitig und die Torsionsdämpfungseinrich­ tung 5 zentral im Ringraum 19 innerhalb des Stators 17 der elektrischen Maschi­ ne 13 angeordnet ist. Der Rotor 15 ist wiederum an der Eingangswelle 3 und damit an der Primärmasse 5 angeschlossen. Die Primärmasse umfasst zwei Win­ kelringe 57; 59 in Verbindung mit gestuft profilierten Trägerringen 61; 63 für die Federeinrichtung 11, die zwei parallele Federeinrichtungen aufweist und in Aus­ sparungen der Trägerringe angeordnet sind. Die Winkelringe 57; 59 und die Trä­ gerringe 61; 63 sind als Drehmomenteingangsbauteile für die Torsionsdämp­ fungseinrichtung 5 anzusehen. Ein Drehmomentausgangsbauteil wird von einem zylindrischen Grundkörper 65 gebildet, der Aufnahmeabschnitte 67; 69, 71 und 73 mit Fenstern für die Führung der Federeinrichtungen 11 aufweist. Zur axialen und radialen Führung der Aufnahmeabschnitte 67; 69 und 71 weist der Grund­ körper schlitzartige Aussparungen 65a auf. Das Drehmomentausgangsbauteil ist mit der Druckplatte 33 der Schaltkupplung 21 verschraubt. Das Drehmoment­ ausgangsbauteil kann sich gegen die Kraft der Federeinrichtungen 11 in Um­ fangsrichtung zum Drehmomenteingangsbauteil bewegen und damit eine Schwingungsdämpfung erreichen.

Der Rotor 15 ist direkt mit der Eingangswelle 3 verschraubt und damit eindeutig gelagert. Die Primärmasse 7 bzw. die Winkelringe 57; 59 sowie die zugehörigen Trägerringe 61; 63 ist ebenfalls mit der Eingangswelle verschraubt. Die gesamte Sekundärmasse 9 inklusive der Druckplatte 33 stützt sich auf der Primärmasse 7, im Bereich der Lager 41; 47 auf dem Winkelring 59 ab. Die Druckfeder 43 ver­ spannt die Sekundärmasse zu der Primärmasse.

Die Fig. 6 zeigt eine konstruktive Abwandlung der Fig. 5, wobei der Kraftflussver­ lauf identisch ist. Abweichen wird bei der Primärmasse 5 eine Traghülse 75 ver­ wendet, die auf ihrem Außendurchmesser ein Umfangsübertragungsprofil 77 aufweist. Die Trägerringe 61; 63 sind mit einem am Innendurchmesser profilier­ ten Hohlrad 79 zu einem Drehmomenteingangsbauteil zusammengefasst, das axial schwimmend auf der Traghülse 75 gelagert ist. Das Drehmomentausgangs­ bauteil entspricht exakt der Ausführung nach Fig. 5. Der Vorteil dieser Ausfüh­ rung besteht darin, daß einfachere Blechteile für die Primärmasse 7 eingesetzt werden können und ein axialer Toleranzausgleich zwischen der Druckplatte 33 und der Torsionsdämpfungseinrichtung 5 erreicht werden kann.

Die Fig. 5 und 6 zeigen einen Rotor 15, der direkt an der Eingangswelle 3 ange­ schlossen ist. Mit der Fig. 7 soll verdeutlicht werden, daß das Konstruktionsprin­ zip der Fig. 5 auch dann eingehalten werden kann, wenn der Rotor 15 an der Se­ kundärmasse 9 angeschlossen werden soll.

In der Fig. 8 wird ein aus mehreren Rotorsegmenten 15a; 15b bestehenden Ro­ tor 15 eingesetzt, um den Montageablauf der Drehmomentübertragungseinheit 1 zu verändern. In der Ausführung nach Fig. 6 wird stets in Richtung Eingangswelle nach links montiert. Dabei stellt der Rotor 15 mit dem Stator 17 eine gemeinsam zu montierende Baueinheit dar. Folglich muß man einen längeres Schraubwerk­ zeug in den Ringraum 19 einführen, um die Befestigungsschrauben an der Ein­ gangswelle zu erreichen. Die Ausführung nach der Fig. 8 ermöglicht eine flexible­ re Montage. (n einem ersten Schritt werden die Trägerringe 61; 63 miteinander verbunden. Die Trägerringe verfügen über ein Gegenprofil 81, das in das Um­ fangsübertragungsprofil 77 einer Führungshülse 83 eingreift. Als weiteren Ar­ beitsschritt ist die Verbindung der Traghülse 75 mit dem Rotorsegment 15b an­ zusehen. In dieser Ausführung ist die Traghülse 75 einteilig mit dem Grundkör­ per 65 ausgeführt. Danach wird das Axiallager 41 an den Anschlag 85 der Traghülse 75 angelegt. Die Aufnahmeabschnitte 69; 71; 73 werden zusammen mit den Federeinrichtungen 11 in den Grundkörper 65 eingeführt. Ein Siche­ rungsring 87 hält die Aufnahmeabschnitte im Grundkörper 65 zusammen. Da­ nach führt man die Führungshülse 83 in die topfförmige Baueinheit Traghül­ se/Grundkörper ein, wobei das Umfangsübertragungsprofil 77 und das Gegen­ profil 81 ineinandergreifen. Das Radiallager 47 zentriert die Führungshülse 83 zur Traghülse 75. Ein weiterer Sicherungsring 89 verhindert ein axiales Auswandern der Führungshülse auf der Traghülse. Damit ist die Torsionsdämpfungseinrich­ tung 5 vollständig montiert und kann in den Stator 17 eingeführt werden. Der Stator 17 wird an einem nicht dargestellten Gehäuse des Verbrennungsmotors befestigt.

An der Eingangswelle 3 ist bereits das Rotorsegment 15a befestigt. Die Befesti­ gungsmittel 91 zwischen den Rotorsegmenten 15a; 15b sind von radial außen zugänglich, da in dem Gehäuse der Drehmomentübertragungseinheit entspre­ chende Aussparungen vorgesehen sind. Abschließend wird die Druckplatte 33 der Schaltkupplung 21 mit der Führungshülse 83 verschraubt.

Als Primärmasse 7 sind bei dieser Variante die Rotorsegmente 15a; 15, die Trag­ hülse 75, sowie der Grundkörper 65 anzusehen. Die Trägerringe 61; 63 mit der Führungshülse 83 sind zusammen mit der Druckplatte 33 als Sekundärmasse 9 zu bewerten.

Die Fig. 9 zeigt eine in sehr ähnliche Konstruktion des Torsionsdämpfungseinrich­ tung 5 entsprechend der Fig. 8. Abweichend wird eine elektrische Maschine 13 mit einem innenlaufenden Rotor 15 verwendet, der drei Rotorsegmen­ te 15a; 15b; 15c umfasst. Der Sinn dieser Teilung des Rotors liegt, wie man beim Vergleich der beiden Fig. 8 und 9 erkennen kann, darin, möglichst einfach geformte Bauteile zu erhalten, die sich mit wenig Umformaufwand aus einem Blechrohling herstellen lassen. Des weiteren soll verdeutlicht werden, daß die Ausgestaltung des Rotors und der Torsionsdämpfungseinrichtung nicht an ein bestimmtes Bauprinzip der elektrischen Maschine gebunden ist.

Die Fig. 10 stellt eine Abwandlung der Fig. 9 dar, die zwar keinen geteilten Rotor aufweist, da der Rotor 15 einteilig mit der Führungshülse 83 ausgeführt ist, aber eine Primärmasse 7 zwischen der Eingangswelle 3 und der Torsionsdämpfungs­ einrichtung 5 aufweist, die der Fig. 9 entspricht. Ziel dieser Maßnahme ist es, eine möglichst große Primärmasse 7 zu erreichen, da der Rotor in dieser Ausfüh­ rungsform Teil der Sekundärmasse 9 ist.

Der Unterschied wird sofort deutlich, wenn man die Fig. 11 und 12 mit der Fig. 10 vergleicht. Bei der Ausführungsform nach Fig. 11 ist der Grundkörper 65 zwar ebenfalls einteilig mit der Traghülse 75 ausgeführt und die Primärmasse 7 ist zwar prinzipiell kleiner, kann aber, wie die Fig. 11 zeigt, vollständig innerhalb des Ringraums 19 der elektrischen Maschine 13 angeordnet sein. Wenn man dann den Rotor 15 stirnseitig in Richtung der Ausgangswelle 35 bzw. der Schalt­ kupplung 21 anordnet, erreicht man die Möglichkeit, daß die Kühleinrichtung 55 in Richtung des Verbrennungsmotors ausgerichtet werden kann und damit eine besonders einfache Verbindung zu dessen Kühlkreislauf besteht.

In der Fig. 12 wird abweichend zur Fig. 1 l der Rotor 15 an den Grundkörper 65 angeschlossen, der wiederum mit der Eingangswelle 3 verbunden ist, so daß der Rotor einen Teil der Primärmasse 7 darstellt. Dadurch kann die Primärmasse deutlich Vergrößert und trotzdem die Möglichkeit der Anbindung der Kühleinrich­ tung 55 an den Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors genutzt werden.

Die Fig. 13 zeigt eine Ausführung einer Drehmomentübertragungseinheit 1, bei der die Torsionsdämpfungseinrichtung 5 und die Schaltkupplung 21 innerhalb des Ringraums 19 der Drehmomentübertragungseinheit 1 angeordnet sind. Im Prinzip entspricht die Primärmasse 7 der Ausgestaltung nach Fig. 1. Zusätzlich über­ nimmt der Rotor 15 die Funktion eines Abdeckblechs für die Federeinrichtung 1 l. Der Rotor 15 ist über strichpunktiert dargestellte Verbindungselemente, z. B. Flachniete mit der Abdeckscheibe 45 verbunden. Gleichermaßen wird eine Druck­ feder 43 eingesetzt, die mit einer Reibscheibe 46 eine Reibeinrichtung bildet, die der Schwingbewegung zwischen der Primärmasse 7 und der Sekundärmasse 9 entgegenwirkt. Auch der Lagerträger 39 kann aus der Fig. 1 übernommen wer­ den. Die Verbindung zwischen der Sekundärmasse und der Druckplatte 33 wurde aus dem Bereich der Reibflächen 25 nach radial innen verlegt.

Die Schaltkupplung 21 ist in dieser Ausführungsvariante als Zweischeibenkupp­ lung ausgeführt. Es ist aber anzumerken, daß diese beispielhafte Darstellung der Schaltkupplung nicht zu der Erkenntnis führen soll, daß grundsätzlich eine Mehr­ scheibenkupplung notwendig ist. Die Entscheidung hinsichtlich der Anzahl der Kupplungsscheiben ist im Zusammenhang mit dem vorhandenen Ringraum 19 und dem zu übertragenden Drehmoment der Schaltkupplung zu treffen. Es kann auch sein, daß man eine Einscheibenkupplung verwendet.

Die Schaltkupplung verfügt über eine eigene Torsionsdämpfungseinrichtung 6, die als sogenannte Vordämpfungseinrichtung ausgeführt ist. Sie erlaubt einen relativ großen Verdrehwinkel bei einem kleinen Drehmoment zwischen zwei Ab­ deckblechen 48; 50, die mit der Nabe 37 torsionsfest verbunden sind, und zwei Mitnehmerscheiben 52; 54, die sich zur Nabe 37 in Umfangsrichtung verdrehen können. Die beiden Mitnehmerscheiben 52; 54 werden über die Federeinrich­ tung 12 zueinander ausgerichtet. Dafür verfügen die Mitnehmerscheiben ebenso wie die Abdeckbleche über sogenannte Fenster, in denen die Federeinrichtung vorgespännt sind. Des weiteren kann die Torsionsdämpfungseinrichtung 6 eine Reibeinrichtung nach dem Vorbild der Torsionsdämpfungseinrichtung 5 enthalten. Die Torsionsdämpfungseinrichtung ist optional zu verwenden, und soll bei dieser Auslegung Leerlaufgetriebegeräusche von einem der Drehmomentübertragungs­ einheit 1 nachgeordnetem mechanischen Schaltgetriebe minimieren.

Damit man für die Torsionsdämpfungseinrichtung 6 nur eine einzige Nabe 37 verwenden muß, sind die beiden Mitnehmerscheiben 52; 54 im Bereich der Fe­ dereinrichtung 12 und der Nabe 37 zusammengefaßt. Die Mitnehmerscheibe 52 ist geteilt ausgeführt, um eine Abhubbewegung der Zwischenscheibe 31 von der linken Reibfläche 25 zu ermöglichen. Eine innenliegende Komponente der Mit­ nehmerscheibe 52 ist topfförmig ausgeführt und verfügt über eine profilierte Mantelfläche 52a, auf der eine ebene Mitnehmerscheibekomponente 52b mit der Reibfläche 25 axial beweglich, aber in Umfangsrichtung fest, angeordnet ist.

Die beiden zu der Fig. 1 beschriebenen Kraftflusswege sind in der Fig. 13 bis auf die Zwischenschaltung der Torsionsdämpfungseinrichtung 6 identisch verwirk­ licht, so daß auf eine Wiederholung der Beschreibung verzichtet werden kann.

Claims (15)

1. Drehmomentübertragungseinheit, umfassend eine Eingangswelle, die in Wirk­ verbindung mit einem Rotor als Teil einer elektrischen Maschine steht, wobei konzentrisch zum Rotor ein Stator als weiteres Bauteil der elektrischen Ma­ schine angeordnet ist, mit einer Torsionsdämpfungseinrichtung in funktionaler Anordnung zwischen der Eingangswelle und einer Ausgangswelle, sowie ei­ ner Schaltkupplung, mit der die Drehmomentübertragung zwischen der Ein­ gangswelle und der Ausgangswelle willkürlich veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Torsionsdämpfungseinrichtung (1) mindestens zwei zueinander relativ verdrehbare Schwungmassen umfasst, eine Primärmasse (7) und eine Sekun­ därmasse (9), wobei die Primärmasse (7) mit der Eingangswelle (3) und die Sekundärmasse (9) mit der Ausgangswelle (35) in Wirkverbindung steht und die Schaltkupplung (21) und/oder die Torsionsdämpfungseinrichtung (5) in­ nerhalb eines von den Bauteilen Rotor (15)/Stator (17) der elektrischen Ma­ schine (13) begrenzten Ringraums (19) angeordnet sind.

2. Drehmomentübertragungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärmasse (7) der Torsionsdämpfungseinrichtung (5) mit dem Ro­ tor (15) der elektrischen Maschine (13) verbunden ist.

3. Drehmomentübertragungseinheit nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 oder dem Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärmasse (9) der Torsionsdämpfungseinrichtung (5) mit dem Rotor (15) der elektrischen Maschine (13) verbunden ist.

4. Drehmomentübertragungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkupplung (21) als eine Mehrscheibenkupplung ausgeführt ist.

5. Drehmomentübertragungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der Primärmasse (7) und der Sekundärmasse (9) von einem Drehmomenteingangsbautei) und einem Drehmomentaus­ gangsbauteil hergestellt wird und zwischen dem Drehmomenteingangsbauteil und dem Drehmomentausgangsbauteil eine Federeinrichtung (11) angeordnet ist.

6. Drehmomentübertragungseinheit nach den Ansprüchen 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärmasse (7) eine Traghülse (75) aufweist, auf der die Sekundär­ masse (9) gelagert ist.

7. Drehmomentübertragungseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärmasse (9) eine Führungshülse (83) aufweist, die auf der Traghülse (75) der Primärmasse (7) gelagert ist.

8. Drehmomentübertragungseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Traghülse (75) einen Anschlag (85) für ein Axiallager (41) der Füh­ rungshülse (83) aufweist.

9. Drehmomentübertragungseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (83) mit dem Rotor (15) einstückig ausgeführt ist.

10. Drehmomentübertragungseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (83) ein Umfangsübertragungsprofil (77) aufweist, das mit einem Gegenprofil (81) des Drehmomenteingangsbauteils oder des Drehmomentausgangsbauteils in Eingriff steht.

11. Drehmomentübertragungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (15) geteilt ausgeführt ist, wobei ein Rotorsegment (15a) mit der Eingangswelle und ein Rotorsegment (15b) mit der Torsionsdämpfungs­ einrichtung (5) verbunden ist.

12. Drehmomentübertragungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Torsionsdämpfungseinrichtung (5) eine Parallelanordnung von mehre­ ren Federeinrichtungen (11) aufweist, wobei die Drehmomenteingangs- und Drehmomentausgangsteile jeweils zu einer Baueinheit zusammengefasst sind.

13. Drehmomentübertragungseinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Drehmomentbauteile einen zylindrischen Grundkörper (65) aufweist, der mit einem ersten Aufnahmeabschnitt (69) und mit axialem Ab­ stand einen zweiten Aufnahmeabschnitt (71) zur Führung für eine erste Fe­ dereinrichtung aufweist und mindestens einen weiteren Aufnahmeab­ schnitt (73) für die zweite parallele Federeinrichtung.

14. Drehmomentübertragungseinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (65) schlitzartige Aussparungen (65a) aufweist, die ein Profifbilden, in das die weiteren Aufnahmeabschnitte (69; 71; 73) eingreifen und damit axial und radial gehalten werden.

15. Drehmomentübertragungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkupplung (21) als eine Nasslauflamellenkupplung ausgeführt ist.