DE102012221618A1

DE102012221618A1 - Hybridmodul und Drehmomentübertragungseinrichtung

Info

Publication number: DE102012221618A1
Application number: DE102012221618A
Authority: DE
Inventors: Dierk Reitz
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2012-11-27
Publication date: 2013-06-27
Also published as: US20130165294A1; US9216729B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybridmodul mit einem Befestigungsmittel zur vorzugsweise lösbaren Befestigung des Hybridmoduls mit einer Drehmomentübertragungseinrichtung, wie einem Drehmomentwandler oder einer Kupplung, insbesondere Doppelkupplung, wobei das Hybridmodul eine mit einer Brennkraftmaschine verbindbare und um eine Drehachse drehbare Antriebswelle und einen Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor und einem mit dem Rotor verbindbaren Abtriebsbauteil umfasst, und wobei die Drehmomentübertragungseinrichtung ein Übertragungsbauteil zur Verbindung mit dem Hybridmodul aufweist, wobei das Befestigungsmittel eine axiale Sicherung des Abtriebsbauteils gegenüber dem Übertragungsbauteil bewirkt und die Verbindung zwischen Befestigungsmittel und Übertragungsbauteil herstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hybridmodul gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Drehmomentübertragungseinrichtung zur Befestigung an einem derartigen Hybridmodul.
Solche Hybridmodule sind allgemein bekannt. Dabei erfolgt die Befestigung des Hybridmoduls mit einer Drehmomentübertragungseinrichtung mit Hilfe von Befestigungsmitteln, die üblicherweise von radial außerhalb durch ein Befestigungswerkzeug betätigt werden. Hierfür ist ein radialer Zugang zu der Befestigungsstelle, beispielsweise durch eine Gehäuseöffnung hindurch erforderlich.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine verbesserte Montage eines Hybridmoduls mit einer Drehmomentübertragungseinrichtung zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 gelöst.
Es wird somit ein Hybridmodul mit einem Befestigungsmittel zur vorzugsweise lösbaren Befestigung des Hybridmoduls mit einer Drehmomentübertragungseinrichtung vorgeschlagen, wobei das Hybridmodul eine mit einer Brennkraftmaschine verbindbare und um eine Drehachse drehbare Antriebswelle und einen Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor und einem mit dem Rotor verbindbaren Abtriebsbauteil umfasst und wobei die Drehmomentübertragungseinrichtung ein Übertragungsbauteil zur Verbindung mit dem Hybridmodul aufweist. Dabei bewirkt das Befestigungsmittel eine axiale Sicherung des Abtriebsbauteils gegenüber dem Übertragungsbauteil und ist durch eine Zentralbohrung in der Antriebswelle führbar, wodurch sich eine vereinfachte Montage des Hybridmoduls mit der Drehmomentübertragungseinrichtung umsetzen lässt. Weiterhin kann ein zuverlässigerer Aufbau des Hybridmoduls oder umgebender oder angrenzender Bauteile durch den Wegfall einer Zugangsöffnung für die Durchführung eines Befestigungswerkzeugs für das Befestigungsmittel bewirkt werden. Auch kann der axiale Bauraum des Gesamtaufbaus verringert werden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Befestigungsmittel mit dem Übertragungsbauteil verschraubt, beispielsweise über ein Feingewinde. Auch kann diese Schraube auf einer Kurvenbahn nur um einen gewissen Winkel, beispielsweise 90° verdreht werden um eine Befestigung mit dem Übertragungsbauteil zu bewirken (ähnlich einem klassischen Bajonetverschluß).
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist ein Abschnitt des Befestigungsmittels einen radialen Abstand zu der Drehachse auf, der kleiner als oder gleich der kleinsten radialen Erstreckung der Zentralbohrung der Antriebswelle von der Drehachse in einem axialen Abschnitt begrenzt zwischen Befestigungsmittel und einem der Drehmomentübertragungseinrichtung abgewandten Anfangsabschnitt der Antriebswelle ist. Der radiale Abstand des Abschnitts des Befestigungsmittels zu der Drehachse kann auch Null sein.
In einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung ist das Abtriebsbauteil mit dem Übertragungsbauteil über eine Konusverbindung und/oder eine Verzahnung verbunden. Vorzugsweise ist die Verzahnung als Radial- oder Axialverzahnung ausgeführt.
In einer weiteren speziellen Ausgestaltung der Erfindung ist der Rotor radial innerhalb des Stators angeordnet.
In einem weiteren speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Abtriebsbauteil einen Flanschabschnitt und in einem radial inneren Bereich einen Abtriebstopf mit einem sich im Wesentlichen axial erstreckenden Abschnitt auf. Vorzugsweise erstreckt sich der axial erstreckende Abschnitt von dem Flanschabschnitt aus in die von der Drehmomentübertragungseinrichtung wegweisende axiale Richtung.
In einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung greift das Übertragungsbauteil in den Abtriebstopf ein. Vorzugsweise weist das Übertragungsbauteil einen Übertragungstopf auf, der wenigstens abschnittsweise in den Abtriebstopf eingreift. Dabei können der Abtriebstopf und der Übertragungstopf jeweils eine Zentralbohrung aufweisen, zur Aufnahme des Befestigungsmittels.
In einer weiteren speziellen Ausgestaltung der Erfindung übergreift das Befestigungsmittel den Abtriebstopf auf der dem Übertragungsbauteil abgewandten Seite abschnittsweise radial, zur axialen Sicherung des Abtriebsbauteils gegenüber dem Übertragungsbauteil.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Abtriebstopf einen radialen Fortsatz auf, der abschnittsweise axial zwischen dem Befestigungsmittel und dem Übertragungsbauteil angeordnet ist.
In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung weist die Antriebswelle einen topfartigen Abschnitt auf, an dem ein Lager aufnehmbar ist. Vorzugsweise übergreift der topfartige Abschnitt das Abtriebsbauteil beziehungsweise den Abtriebstopf abschnittsweise axial.
Weiterhin wird eine Drehmomentübertragungseinrichtung, vorzugsweise Drehmomentwandler oder CVT oder nasslaufende oder trockene Doppelkupplungseinrichtung zur Befestigung an einem Hybridmodul mit einem der vorangehenden Merkmale vorgeschlagen.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand spezieller Ausführungsformen näher beschrieben. Dazu zeigen
1: Halbquerschnitt eines Hybridmoduls und einer Drehmomentübertragungseinrichtung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
2: Halbquerschnitt eines Hybridmoduls und einer Drehmomentübertragungseinrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
3: Halbquerschnitt eines Hybridmoduls und einer Drehmomentübertragungseinrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
4: Halbquerschnitt eines Hybridmoduls und einer Drehmomentübertragungseinrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
5: Halbquerschnitt eines Hybridmoduls und einer Drehmomentübertragungseinrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
6: Halbquerschnitt eines Hybridmoduls und einer Drehmomentübertragungseinrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
1 zeigt einen Halbquerschnitt eines Hybridmoduls 10 und einer Drehmomentübertragungseinrichtung 12 in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Das Hybridmodul 10 umfasst einen Elektromotor 14 mit einem bezüglich einer Drehachse 100 drehbewegungsfesten Stator 16 und einem um die Drehachse 100 drehbaren Rotor 18, wobei der Rotor 18 und Stator 16 elektrodynamisch kraftwirksam miteinander koppelbar sind. Der Rotor 18 ist mit einer Antriebswelle 20 drehfest koppelbar, wobei die Antriebswelle 20 mit einem Ausgang einer Antriebseinheit, speziell einer Brennkraftmaschine verbunden ist.
Mit dem Rotor 18 weiterhin verbunden ist ein Abtriebsbauteil 22, das aus einem unmittelbar mit dem Rotor 18 verbundenen ersten Abtriebsbauteil 24 und einem drehfest mit diesem verbundenen zweiten Abtriebsbauteil 26 gebildet wird. Das zweite Abtriebsbauteil 26 weist einen sich im Wesentlichen radial erstreckenden Flanschabschnitt 28 auf, an den sich integral mit diesem ausgebildet in einem radial inneren Bereich ein Abtriebstopf 30 anschließt. Der Abtriebstopf 30 hat einen sich im Wesentlichen axial erstreckenden Abschnitt 32, der sich in von dem Flanschabschnitt 28 aus in die von der Drehmomentübertragungseinrichtung 12 wegweisende axiale Richtung erstreckt. An einem axialen Ende des Abtriebstopfes 30 ist ein radialer Fortsatz 34 integral mit diesem ausgebildet, der sich von dem axial sich erstreckenden Abschnitt 32 aus radial in Richtung Drehachse 100 erstreckt.
Der Abtriebstopf 30 ist abschnittsweise von einem topfartigen Abschnitt 36 der Antriebswelle 20 umschlossen, wobei der topfartige Abschnitt 36 die Aufnahme eines zwischen Antriebswelle 20 und Abtriebsbauteil 22 eingebrachten und wirksamen Lagers 38 ermöglicht. In einem den topfartigen Abschnitt 36 der Antriebswelle 20 mit dem restlichen Teil der Antriebswelle 20 verbindenden, im Wesentlichen radial verlaufenden Abschnitt 40, ist die Antriebswelle 20 mit einem Innenlamellenträger 42 einer Reibungskupplung 44 drehfest verbunden.
Die Drehmomentübertragungseinrichtung 12 in Form eines Drehmomentwandlers ist axial benachbart zu dem Hybridmodul 10 angeordnet. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 12 weist ein Wandlergehäuse 46 zur Aufnahme eines Pumpenrads und Turbinenrads, gegebenenfalls einer Wandlerüberbrückungskupplung, eines Fliehkraftpendels und eines Torsionsschwingungsdämpfers auf. An dem Wandlergehäuse 46 ist eine Mitnehmerscheibe 48 befestigt, vorzugsweise durch einen Schweiß-Prozess. Die Mitnehmerscheibe 48 erstreckt sich von dem Wandlergehäuse 46 ausgehend nach radial außen und ist in einem radial äußeren Bereich mit einem Übertragungsbauteil 50 mit Hilfe einer Schweißverbindung fest verbunden.
Das Übertragungsbauteil 50 wird durch eine sich im Wesentlichen radial erstreckende und in begrenztem Umfang biegsame Flexplate 52 gebildet, die axiale Relativbewegungen zwischen der Drehmomentübertragungseinrichtung 12 und dem Hybridmodul 10 ausgleichen kann. Weiterhin umfasst das Übertragungsbauteil 50 ein drehfest mit der Flexplate 52 verbundenes und radial innerhalb der Flexplate 52 angeordnetes Übertragungselement 54. An dem Übertragungselement 54 ist ein Übertragungstopf 56 angeordnet, der einen sich in Richtung Antriebswelle 20 erstreckenden, im Wesentlichen axial verlaufen Abschnitt 58 aufweist. Dieser Übertragungstopf 56 greift abschnittsweise in den Abtriebstopf 30 ein und ist radial innerhalb diesem angeordnet.
Auf einem Innenumfang des Übertragungstopfes 56 ist ein Innengewinde 60 derart ausgebildet, dass sich ein komplementäres Aussengewinde 62 eines Befestigungsmittels 64 einfügen und eine formschlüssige Verbindung zwischen Befestigungsmittel 64 und Übertragungstopf 56 herstellen kann.
An einen axialen Endbereich 66 des Übertragungstopfes 56 grenzt der radiale Fortsatz 34 des Abtriebstopfes 30 axial an, entweder mittelbar oder unmittelbar, um eine axiale Sicherung des Abtriebstopfes 30 zu dem Übertragungstopf 56 in eine axiale Richtung zu ermöglichen. Die axiale Sicherung in der entgegengesetzten axialen Richtung wird durch das Befestigungsmittel 64, vorzugsweise in Form einer Schraube ermöglicht, deren Schraubenkopf 68 sich an den radialen Fortsatz 34 des Abtriebstopfes 30 anschließt und damit eine axiale Sicherung und Befestigung des Abtriebsbauteils 22 mit dem Übertragungsbauteil 50 ermöglichen kann.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das Befestigungsmittel 64 durch eine in der Antriebswelle 20 ausgebildete Zentralbohrung 70 eingeführt und zwischen einem axialen Ende der Antriebswelle 20 und einem entgegengesetzten axialen Abschnitt der Antriebswelle 20 verschoben werden, bis es schließlich an dem radialen Fortsatz 34 des Abtriebstopfes 30 zur Anlage kommt und über eine formschlüssige Verbindung anhand des Aussengewindes 62 an dem Befestigungsmittel 64 und dem Innengewinde 60 an dem Übertragungsbauteil 50 mit dem Übertragungsbauteil 50 befestigt werden. Hierzu weist das Befestigungsmittel 64 einen Abschnitt 72 auf, dessen radialer Abstand zu der Drehachse 100 kleiner als der oder gleich der kleinsten radialen Erstreckung der Zentralbohrung 70 von der Drehachse 100 ist
Die drehfeste Verbindung zwischen Abtriebbauteil 22 und Übertragungsbauteil 50 kann in unterschiedlichen Alternativen bewirkt werden. Hierzu zeigen die 1 bis 6 verschiedene Möglichkeiten einer lösbaren, aber drehfesten Verbindung zwischen dem Abtriebsbauteil 22 und dem Übertragungsbauteil 50. In 1, 2 und 6 wird die drehfeste Verbindung über eine Axialverzahnung 74, speziell einer Hirth-Verzahnung bewirkt, während die 3, 4 und 5 die Möglichkeit der drehfesten Verbindung anhand einer Klemmkonus-Verbindung 76 aufzeigen. Dazu ist ein radial äußerer Umfangsabschnitt des Übertragungstopfes 56 in Richtung Drehmomentübertragungseinrichtung 12 konisch zulaufend ausgebildet. Der Innenumfang des Übertragungstopfes 56 ist hierzu komplementär ebenfalls konisch zulaufend ausgestaltet.
Außerdem zeigen die 1 bis 5 verschiedene Möglichkeiten der Ausgestaltung des Übertragungsbauteils 50 und der Mitnehmerscheibe 48 und verschiedene Befestigungsarten des Übertragungsbauteils 50 an der Drehmomentübertragungseinrichtung 12 und/oder der Mitnehmerscheibe 48. Hierzu ist in 2 und analog in 3 die Mitnehmerscheibe 48 mit dem Wandlergehäuse 46 verschraubt, wozu an dem Wandlergehäuse 46 Stege 82 zur Verschraubung ausgebildet sind. Die Mitnehmerscheibe 48 ist wiederum mit dem Übertragungsbauteil 50, speziell mit der Flexplate 52 mit Hilfe einer Nietverbindung befestigt.
4 und analog 5 zeigen ein Übertragungsbauteil 50, das unmittelbar an dem Wandlergehäuse 46 befestigt ist, entweder mit Hilfe einer Schweißverbindung, wie in 4 dargestellt oder über eine Nietverbindung, wie in 5 gezeigt.
In 6 ist die Drehmomentübertragungseinrichtung 12 als Kupplungseinrichtung, vorzugsweise als Doppelkupplungseinrichtung ausgebildet. Hierzu ist an dem Übertragungsbauteil 50 ein Mitnehmerflansch 78 drehfest mit diesem mit Hilfe einer Nietverbindung befestigt. Der Mitnehmerflansch 78 wiederum ist in einem radial inneren Bereich mit einer Antriebsnabe 80 der Kupplungseinrichtung drehfest verbunden.
Bezugszeichenliste

10: Hybridmodul
12: Drehmomentübertragungseinrichtung
14: Elektromotor
16: Stator
18: Rotor
20: Antriebswelle
22: Abtriebsbauteil
24: Abtriebsbauteil
26: Abtriebsbauteil
28: Flanschabschnitt
30: Abtriebstopf
32: Abschnitt
34: radialer Fortsatz
36: topfartiger Abschnitt
38: Lager
40: Abschnitt
42: Innenlamellenträger
44: Reibungskupplung
46: Wandlergehäuse
48: Mitnehmerscheibe
50: Übertragungsbauteil
52: Flexplate
54: Übertragungselement
56: Übertragungstopf
58: Abschnitt
60: Innengewinde
62: Aussengewinde
64: Befestigungsmittel
66: Endbereich
68: Schraubenkopf
70: Zentralbohrung
72: Abschnitt
74: Axialverzahnung
76: Klemmkonus-Verbindung
78: Mitnehmerflansch
80: Antriebsnabe
82: Stege
100: Drehachse

Claims

Hybridmodul (10) mit einem Befestigungsmittel (64) zur vorzugsweise lösbaren Befestigung des Hybridmoduls (10) mit einer Drehmomentübertragungseinrichtung (12), wie einem Drehmomentwandler oder einer Kupplung, insbesondere Doppelkupplung, wobei das Hybridmodul (10) eine mit einer Brennkraftmaschine verbindbare und um eine Drehachse (100) drehbare Antriebswelle (20) und einen Elektromotor (14) mit einem Stator (16) und einem Rotor (18) und einem mit dem Rotor (18) verbindbaren Abtriebsbauteil (22) umfasst und wobei die Drehmomentübertragungseinrichtung (12) ein Übertragungsbauteil (50) zur Verbindung mit dem Hybridmodul (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel (64) eine axiale Sicherung des Abtriebsbauteils (22) gegenüber dem Übertragungsbauteil (50) bewirkt und die Verbindung zwischen Befestigungsmittel (64) und Übertragungsbauteil (50) herstellbar ist.
Hybridmodul (10) nach Anspruch 1, wobei das Befestigungsmittel (64) mit dem Übertragungsbauteil (50) verschraubt ist.
Hybridmodul (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Abschnitt des Befestigungsmittels (64) einen radialen Abstand zu der Drehachse (100) aufweist, der kleiner als oder gleich der kleinsten radialen Erstreckung der Zentralbohrung (70) der Antriebswelle (20) von der Drehachse (100) in einem axialen Abschnitt begrenzt zwischen dem Befestigungsmittel (64) und einem der Drehmomentübertragungseinrichtung (12) abgewandten Anfangsabschnitt der Antriebswelle (20) ist.
Hybridmodul (10) nach einer der vorangehenden Ansprüche, wobei das Abtriebsbauteil (22) mit dem Übertragungsbauteil (50) über eine Konusverbindung (76) und/oder eine Verzahnung (74), insbesondere eine Hirth-Verzahnung, verbunden ist.
Hybridmodul (10) nach einer der vorangehenden Ansprüche, wobei der Rotor (18) radial innerhalb des Stators (16) angeordnet ist.
Hybridmodul (10) nach einer der vorangehenden Ansprüche, wobei das Abtriebsbauteil (22) einen Flanschabschnitt (28) und in einem radial inneren Bereich einen Abtriebstopf (30) mit einem sich im Wesentlichen axial erstreckenden Abschnitt (32) aufweist.
Hybridmodul (10) nach Anspruch 6, wobei sich der axial erstreckende Abschnitt (32) von dem Flanschabschnitt (28) aus in die von der Drehmomentübertragungseinrichtung (12) wegweisende axiale Richtung erstreckt.
Hybridmodul (10) nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Übertragungsbauteil (50) in den Abtriebstopf (30) eingreift.
Hybridmodul (10) nach Anspruch 8, wobei das Übertragungsbauteil (50) einen Übertragungstopf (56) aufweist, der wenigstens abschnittsweise in den Abtriebstopf (30) eingreift.
Hybridmodul (10) nach Anspruch 9, wobei der Abtriebstopf (30) und der Übertragungstopf (50) jeweils eine Zentralbohrung (70) aufweisen, zur Aufnahme des Befestigungsmittels (64).