DE102014216323B4 - Hybridmodul mit verbesserter Kupplungs-Betätigungsaktorik und flexibleren Einbaumöglichkeiten - Google Patents

Hybridmodul mit verbesserter Kupplungs-Betätigungsaktorik und flexibleren Einbaumöglichkeiten Download PDF

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Abstract

Hybridmodul (1) für einen hybriden Antriebsstrang, wobei das Hybridmodul (1) eine Zwischenwand (2), einen Rotor (3), einen Stator (4), eine rotorintegrierte Kupplung (10) und eine hydraulische oder pneumatische Betätigungseinrichtung (20) für die Kupplung (10) aufweist, wobei durch die Zwischenwand (2) ein Zylinderteil (21) der Betätigungseinrichtung (20) ausgebildet ist, in welchem ein die Kupplung (10) beaufschlagendes Kolbenteil (22) geführt ist. und innerhalb der Zwischenwand ein Fluidkanal (23) ausbildet ist, welcher in das Zylinderteil (21) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidkanal (23) entlang einer Versteifungsrippe (2.1) der Zwischenwand (2) oder eines Materialwulstes verläuft.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hybridmodul gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Dieses findet z. B. Einsatz bei Hybridanwendungen, bei denen das Hybridmodul, bestehend aus einem Dämpfersystem, einer Trennkupplung und einem E-Motor, axial zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe angeordnet ist. Insbesondere betrifft diese Erfindung eine Hybridmoduls mit einer nass-laufender Trennkupplung und Anwendung bei einem Automatikgetriebe mit (hydrodynamischem) Wandler.
  • Bekannt ist heute ein Hybridmodul basierend auf einer trockenen Reibkupplung. Die Betätigung erfolgt mittels eines Aktors (z. B. CSC, d. h. concentric slave cylinder, oder ein elektrischer Zentralausrücker). Weiterhin sind nass-laufende Trennkupplungen bekannt, wobei die Betätigung über eine Drehdurchführung an einer Welle oder aus einer getriebeseitigen Wand heraus direkt erfolgt.
  • In heutigen Wandler-Anwendungen wird die Trennkupplung für den Verbrennungsmotor in den Wandler integriert und mit dem Rotorträger verbunden (z. B. Daimler NAG). Die Betätigung der Trennkupplung erfolgt über die Getriebeeingangswelle.
  • Nachteilig bei einem nass-laufenden System ist die heute bekannte Drehdurchführung an der Welle. Hier treten Verluste aufgrund von Leckagen auf. Weiterhin muss die Welle sehr aufwendig mit Längs- und Quer-Bohrungen und Passsitzen hergestellt werden. Weiterhin wirkt sich die hohe Integration der Trennkupplung in den Wandler als nachteilig bzgl. der Modularität aus. So können nur schwierig verschiedene E-Motoren mit solch einem Konzept kombiniert werden ohne den Wandler massiv zu ändern.
  • Aus der DE 10 20105 053 887 A1 und der FR 2 871 106 A1 ist jeweils ein Hybridsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.
  • Die Aufgabe besteht darin, eine, bevorzugt nass-laufende, Trennkupplung mit einem Wandler oder Getriebe in einer Hybridanwendung in einer besseren Weise zu kombinieren, so dass diese besser an verschiedenen E-Maschinenlängen und verschiedene, der Kupplung im Antriebsstrang nachgelagerten Komponenten anpassbar ist.
  • Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Ein Hybridmodul für einen hybriden Antriebsstrang weist eine Zwischenwand, einen Rotor, einen Stator, eine rotorintegrierte Kupplung sowie eine hydraulische oder pneumatische Betätigungseinrichtung für die Kupplung auf, wobei durch die Zwischenwand ein Zylinderteil der Betätigungseinrichtung ausgebildet ist, in welchem ein die Kupplung beaufschlagendes Kolbenteil geführt ist.
  • Die Betätigungseinrichtung ist somit teilweise – nämlich das Zylinderteil – in die Zwischenwand integriert. Die Betätigung der Kupplung kann somit direkt aus der Zwischenwand des Hybridmoduls erfolgen. Sie ist somit nicht an der Anschlussstelle zum benachbarten Bauteil (z. B. dem Wandler) vorhanden, so dass dort verschiedene Anbindungsvarianten je nach Art des benachbarten Bauteils und des vorhandenen Raumangebots verwirklicht werden können. Zudem wird axialer Bauraum gewonnen, so dass eine Anpassung an verschiedene E-Maschinenlängen einfacher ist. Dies eignet sich insbesondere für die Anwendung einer nass-laufenden Trennkupplung mit Variabilität der axialen Länge für verschiedene E-Maschinenleistungen sowie mit Modularität, welche eine separate Montierbarkeit von Wandler und/oder Getriebe und Trennkupplung sowie die Möglichkeit eines getrennten Wuchtens ermöglicht. Dies ist auch vorteilhaft bzgl. der Kosten (Teilekomplexität, Gleichteile) und der Reaktionsschnelligkeit auf Modellanpassungen.
  • Im Folgenden bezieht sich die Verwendung von radial und axial auf die Rotorachse des Hybridmoduls.
  • Das Hybridmodul weist bevorzugt eine dem Verbrennungsmotor zugewandte Verbrennungsmotorseite und eine dem Getriebe zugewandte Getriebeseite auf. Es weist bevorzugt ein Gehäuse auf.
  • Die Zwischenwand ist bevorzugt Teil des Gehäuses. Sie ist bevorzugt verbrennungsmotorseitig in Bezug auf die elektrische Maschine angeordnet, bevorzugt zwischen der elektrischen Maschine und einem (Dreh-)Schwingungsdämpfer. Sie ist bevorzugt ein Gussteil, z. B. als Teil eines gegossenen Hybridmodulgehäuses. Die Zwischenwand ist bevorzugt radial verlaufend, d. h. eine Wand, welche sich zwischen einem radial äußeren Punkt zu einem radial inneren Punkt erstreckt und dessen radiale Ausdehnung größer als die axiale Ausdehnung ist. Unter einem radialen Verlauf wird auch ein wesentlich radialer Verlauf verstanden, d. h. z. B. im Extremfall, dass der Winkel zwischen Achse und dem radialen Gehäusebereich größer als 45° ist. Bevorzugt weist die Zwischenwand eine Öffnung zur Durchführung einer Welle (z. B. Rotorwelle oder Antriebswelle oder Welle zwischen Kupplung und Schwingungsdämpfer) auf.
  • Der Rotor ist bevorzugt der Rotor der E-Maschine des Hybridmoduls, der Stator der Stator der E-Maschine.
  • Die Kupplung ist bevorzugt eine Normally-Open Kupplung. Alternativ ist sie eine Normally-Closed-Kupplung. Bevorzugt weist die Kupplung eine Betätigungsübersetzung mittels einer Teller- oder Hebelfeder auf, was aufgrund des Bauraumgewinns erstmals so möglich ist. Eine solche übersetzte Anwendung ist bisher lediglich auf der Getriebeseite bekannt, was jedoch auch dann nur bei Anwendungen ohne Wandler z. B. Doppelkupplungs- oder CVT-Getrieben möglich ist, da dann eine stehende bzw. sich nicht drehende zum Getriebe gehörende Wand zur Verfügung steht, mit der die Betätigungseinrichtung zusammenwirken kann. Dies erlaubt weitreichendere Einsatzmöglichkeiten als die bekannten Konstruktionen. Die Kupplung ist z. B. eine nasslaufende Lamellenkupplung oder eine trockene Kupplung, z. B. trockene Lamellenkupplung. Die Kupplung ist bevorzugt radial innerhalb der Rotorelemente des Rotors der E-Maschine in den Rotor integriert. Sie weist bevorzugt einen Lamelleninnenträger auf. Bevorzugt ist er mittels eines Lagers (z. B. Wälzlager) auf einem unten noch genannten Zentralflansch radial und axial geführt. Bevorzugt ist der Lamelleninnenträger weiterhin mit einer Flanschwelle verbunden, welche direkt in der Nabe des bevorzugt verbrennungsmotorseitig angeordneten Drehschwingungsdämpfers eingreift und das Drehmoment zwischen Verbrennungsmotor und Trennkupplung überträgt. Die Anbindung des Lamelleninnenträgers an die Flanschwelle kann auf verschiedene Arten ausgeführt sein (z. B. Laserschweißen, Reibschweißen, Nieten, Schrauben, Verstemmen, Aufschrumpfen, etc.).
  • Die hydraulische/pneumatische Betätigungseinrichtung ist bevorzugt eingerichtet, die Kupplung zu schließen und/oder zu öffnen.
  • Das Zylinderteil der Betätigungseinrichtung ist in die Zwischenwand integriert. Es ist bevorzugt ein Bereich der Zwischenwand, welcher ein Volumen umgibt, in das ein entsprechender Kolben aufgenommen werden kann und das mit Fluid befüllbar ist. Das Zylinderteil ist bevorzugt durch das Material der Zwischenwand ausgeformt. Es kann verschiedene Formen aufweisen, z. B. ringförmig, zylinderförmig. Bevorzugt sind mehrere Zylinderteile in der Zwischenwand ausgebildet. Z. B. ist das Zylinderteil eine ringförmige Nut in der Zwischenwand, welche konzentrisch mit der Rotationsachse angeordnet ist oder mehrere entlang eines achskonzentrischen Kreises verteilte, zylinderförmige Vertiefungen, vergleichbar mit einem Sackloch. Bevorzugt wird das Zylinderteil in der Zwischenwand ausgebildet, bevor das Hybridmodul zusammengesetzt wird.
  • Das Kolbenteil ist bevorzugt eingerichtet, sich mittels des in das Zylinderteil eingelassenen Fluides linear zu bewegen. Es ist entsprechend angepasst an das Zylinderteil geformt. Bevorzugt beaufschlagt es die Kupplung, indem eine Linearbewegung des Kolbenteils zu einem Einrücken oder Ausrücken der Kupplung führt.
  • Bevorzugt ist ein Einrücklager auf dem Kolbenteil des hydraulischen Betätigungssystems angebracht, so dass die Drehbewegung der Kupplung gegenüber der Zwischenwand entkoppelt ist. Bevorzugt ist ein Drucktopf zwischen dem Kolbenteil und den Kupplungslamellen oder -scheiben vorhanden, über den das Einrücken erfolgt.
  • Bei dem Hybridmodul ist innerhalb der Zwischenwand ein Fluidkanal ausgebildet, welcher in das Zylinderteil mündet.
  • Hierdurch ist eine in die Zwischenwand integrierte Fluidversorgung der Betätigungseinrichtung ermöglicht, so dass innerhalb des Hybridmoduls keine separaten Schläuche verlegt werden brauchen. Der Fluidkanal ist bevorzugt bis auf die Eintritts- und Austrittsöffnung komplett durch das Material der Zwischenwand umschlossen. Bevorzugt beinhaltet die auf der Verbrennungsmotorseite befindliche Zwischenwand des Hybridmoduls den Fluidkanal, z. B. eine Ölzuführung. In diesem wird der Hochdruckbereich zum Betätigen der Trennkupplung bereitgestellt. Bevorzugt enthält die Zwischenwand einen zweiten Kanal, welcher ein Fluid (bevorzugt im Niederdruckbereich) zum Kühlen der Kupplung und der E-Maschine bereitstellt.
  • Bei einem weiteren Hybridmodul ist der Fluidkanal eine radiale Bohrung in der Zwischenwand.
  • Hierdurch ist eine besonders einfach zu realisierende Herstellung des Fluidkanals innerhalb der Zwischenwand gegeben. Bevorzugt wird die Bohrung radial von außen zum Zentrum hin vorgenommen.
  • Bei dem Hybridmodul verläuft der Fluidkanal entlang einer Versteifungsrippe oder eines Materialwulstes der Zwischenwand.
  • Hierdurch kann die Dicke der Zwischenwand ansonsten dünn sein, obwohl diese ein Fluidkanal enthält. Da Versteifungsrippen oftmals ohnehin vorhanden sind, wird hierdurch auch kein weiterer axialer Bauraum benötigt. Die Versteifungsrippe verläuft bevorzugt radial. Ein Materialwulst ist bevorzugt eine wulstartige Materialverstärkung, welche zum Zwecke des Einbringens eines Kanals in der Zwischenwand ausgebildet wurde. Besonders bevorzugt ist der Materialwulst zwischen zwei Versteifungsrippen angeordnet.
  • Bei einem weiteren Hybridmodul ist die Kupplung an einem einen axialen Bereich aufweisenden Anschlussträgerteil montiert oder montierbar, das an einem dem Hybridmodul im Antriebsstrang benachbarten Bauteil fixiert ist.
  • Hierdurch kann die Kupplung am Anschlussträgerteil aufgebaut werden – so dass das Anschlussträgerteil als Kupplungsträgerteil dient – oder die Kupplung kann als vormontierte Kupplungsbaugruppe an das Anschlussträgerteil montiert werden. Somit ist eine Verbindung zwischen Kupplung und benachbarten Bauteil über das Anschlussträgerteil bei der Montage hergestellt. Das Anschlussträgerteil erlaubt eine höhere Anwendungsflexibilität, da das benachbarte Bauteil und die Kupplung gleich bleiben können, jedoch das Anschlussträgerteil an die jeweilige Kombination von Bauteil und Kupplung geformt bzw. ausgelegt werden kann.
  • Das benachbarte Bauteil ist bevorzugt ein getriebeseitig benachbartes Bauteil, z. B. ein Wandler, dort z. B. der Pumpendeckel, oder ein Getriebe.
  • Der axiale Bereich des Anschlussträgerteils ist bevorzugt zumindest bereichsweise – z. B. mit Aussparungen zur Gewichtsersparnis oder Montage von anderen Bauteilen – zylindermantelartig, d. h., er umgibt die Rotationsachse des Hybridmoduls. Bevorzugt ist der Innenradius des Anschlussträgerteils größer als der Außenradius der Kupplung, so dass die Kupplung innerhalb des axialen Bereichs aufgenommen werden kann bzw. ist. Bevorzugt weist das Anschlussträgerteil an seinem dem benachbarten Bauteil zugewandten Ende einen Flansch auf, z. B. einen radial nach außen oder innen gebogenen/abgewinkelten Bereich, an dem das Anschlussträgerteil mit dem benachbarten Bauteil verbunden ist. Das Anschlussträgerteil ist bevorzugt an das benachbarte Bauteil, z. B. an den Pumpendeckel des Wandlers, verschraubt, verstiftet oder geschweißt.
  • Bevorzugt werden die Kupplungskomponenten (Lamellen, Zentralflansch, etc.) direkt in den mit dem am benachbarten Bauteil, z. B. Wandler, angebrachten Anschlussträgerteil montiert. Dabei werden bevorzugt in den axialen Bereich des Anschlussträgerteils die Kupplungs- und Belagslamellen entlang einer Verzahnung/Vernutung eingeführt. Bevorzugt weist der axiale Bereich des Anschlussträgerteils eine entsprechende Verzahnung/Vernutung auf. Bevorzugt ist/wird ein axialer Anschlag und eine Abstützung der Anpresskraft mittels einer Endlamelle gebildet. Diese ist bevorzugt über einen Sicherungsring oder Absatz im Anschlussträgerteil axial abgestützt.
  • Bevorzugt wird zur Verbesserung der Montagefreundlichkeit die Kupplung als getrennten Unterzusammenbau vormontiert und anschließend mit dem Wandler verbunden, was z. B. mittels des folgend noch erwähnten Rotorträgerteils und/oder des folgend noch erwähnten Kupplungsträgerteils ermöglicht wird, wobei die Anbindung an den Wandler über das Anschlussträgerteil und/oder direkt über das Rotorträgerteil und/oder das Kupplungsträgerteil erfolgt bzw. vorliegt. Erfolgt die Anbindung über das Anschlussträgerteil, wird dieses dann bevorzugt mit dem Rotorträgerteil und/oder dem Kupplungsträgerteil nach dem Zusammenbau der Kupplung verbunden.
  • Bei einem weiteren Hybridmodul ist die Kupplung an einem einen axialen Bereich aufweisenden Kupplungsträgerteil als Kupplungsbaugruppe vormontiert.
  • Hierdurch kann die Kupplung bereits vor der Montage an das Hybridmodul oder das benachbarte Bauteil in einfacher Weise zusammengesetzt werden. Z. B. wird die Trennkupplung vormontiert und anschließend mit dem Wandler verbunden.
  • Der axiale Bereich des Kupplungsträgerteils ist bevorzugt zumindest bereichsweise – z. B. mit Aussparungen zur Gewichtsersparnis oder Montage von anderen Bauteilen – zylindermantelartig, d. h., die Rotationsachse des Hybridmoduls umgebend. Bevorzugt ist der Innenradius des Kupplungsträgerteils größer als der Außenradius der Kupplung, so dass die Kupplung innerhalb des axialen Bereichs aufgenommen werden kann bzw. ist. Sofern das Kupplungsträgerteil mittels eines Anschlussträgerteils an das benachbarte Bauteil angebunden ist, weist das Kupplungsträgerteil bevorzugt einen kleineren Außendurchmesser auf, als der Innendurchmesser des Anschlussträgerteils, so dass das Kupplungsträgerteil innerhalb des Anschlussträgerteils aufgenommen werden kann.
  • Bevorzugt weist das Kupplungsträgerteil an seinem dem benachbarten Bauteil zugewandten Ende einen Flansch auf, z. B. einen radial nach außen oder innen abgewinkelter/gebogenen Bereich, an dem das Kupplungsträgerteil mit dem benachbarten Bauteil verbunden ist. Besonders bevorzugt ist dies ein radial nach innen abgewinkelter/gebogener Bereich, besonders bevorzugt ein bis an eine Zentralachse reichender Bereich.
  • Bevorzugt werden in den axialen Bereich des Kupplungsträgerteils die Kupplungs- und Belagslamellen entlang einer Verzahnung/Vernutung eingeführt. Bevorzugt weist der axiale Bereich des Kupplungsträgerteils eine entsprechende Verzahnung/Vernutung auf. Bevorzugt ist/wird der axiale Anschlag und die Abstützung der Anpresskraft mittels einer Endlamelle gebildet. Diese ist bevorzugt über einen Sicherungsring oder Absatz im Kupplungsträgerteil axial abgestützt.
  • Bevorzugt sind auf das Kupplungsträgerteil oder auf das Anschlussträgerteil direkt Rotorelemente – wie folgend noch erwähnt – des Rotors montiert. Z. B. werden die Rotorelemente auf das entsprechende Trägerteil aufgeschrumpft.
  • Bei einem weiteren Hybridmodul weist der Rotor Rotorelemente auf, die an einem einen axialen Bereich aufweisenden Rotorträgerteil als Rotorbaugruppe vormontiert ist.
  • Hierdurch ist die Aufbringung der Rotorelemente auf einen zusätzlichen Träger möglich, welcher anschließend z. B. mit dem Anschlussträgerteil und/oder Kupplungsträgerteil verbunden wird. Dies kann vor allem für das Wuchten hilfreich sein. Bevorzugt wird das Rotorpaket inkl. Träger vorgewuchtet und erst dann mit der Kupplung und/oder dem benachbarten Bauteil verbunden. Falls die Unwucht des Rotorpakets selbst zu hoch ist, kann dies somit einfach korrigiert werden. Die Rotorelemente sind bevorzugt Elemente, die für den Betrieb des Elektromotors vorhanden sind, z. B. (Elektro-)Magnete oder Blechpakete, je nach Art des Elektromotors.
  • Der axiale Bereich des Rotorträgerteils ist bevorzugt zumindest bereichsweise – z. B. mit Aussparungen zur Gewichtsersparnis oder Montage von anderen Bauteilen – zylindermantelartig, d. h., die Rotationsachse des Hybridmoduls umgebend. Bevorzugt ist der Innenradius des Rotorträgerteils größer als der Außenradius der Kupplung, so dass die Kupplung innerhalb des axialen Bereichs aufgenommen werden kann bzw. ist. Sofern das Kupplungsträgerteil mittels eines Anschlussträgerteils an das benachbarte Bauteil angebunden ist, weist das Rotorträgerteil bevorzugt einen größeren Innendurchmesser auf, als der Außendurchmesser des Anschlussträgerteils, so dass das Anschlussträgerteil innerhalb des Rotorträgerteils aufgenommen werden kann.
  • Bei einem weiteren Hybridmodul weisen das Kupplungsträgerteil, sofern vorhanden, und/oder das Rotorträgerteil, sofern vorhanden, eine Befestigungsvorkehrung zur drehfesten Befestigung des jeweiligen Trägerteils an einem dem Hybridmodul im Antriebsstrang benachbarten Bauteil auf.
  • Hierdurch ist eine drehfeste Befestigung des Rotorträgerteils und/oder des Kupplungsträgerteils an das benachbarte Bauteil möglich. Es ist somit nicht unbedingt notwendig, dass ein Anschlussträgerteil vorhanden ist. Das benachbarte Bauteil ist bevorzugt wiederum ein getriebeseitig benachbartes Bauteil, z. B. ein Wandler, dort z. B. der Pumpendeckel, oder ein Getriebe.
  • Z. B. weist die Befestigungsvorkehrung eine Verschraubung auf und das Kupplungsträgerteil und/oder das Rotorträgerteil werden mit dem benachbarten Bauteil, z. B. Wandler, verschraubt. Z. B. wird hierfür die Kupplung in das Kupplungsträgerteil, auf welches bevorzugt auch die Rotorelemente montiert sind und das somit auch als Rotorträger dient, hineinmontiert. Das Kupplungsbaugruppe wird anschließend durch geeignete Aussparungen in den Kupplungskomponenten mit dem benachbarten Bauteil, z. B. dem Pumpengehäuse des Wandlers, axial oder radial verschraubt. Bevorzugt weisen der Lamelleninnenträger und/oder der Zentralflansch und/oder der Drucktopf Werkzeugaussparungen auf.
  • Alternativ oder zusätzlich weist die Befestigungsvorkehrung eine Hirth-Verzahnung auf, mittels welcher das Rotorträgerteil und/oder das Kupplungsträgerteil mit dem benachbarten Bauteil drehfest verbunden sind. Bevorzugt ist die Kupplung im Kupplungsträgerteil, auf welches bevorzugt auch die Rotorelemente montiert sind, vormoniert und sie wird mittels einer Hirth-Verzahnung mit dem Wandler verbunden. Bevorzugt erfolgt eine Verschraubung der Verzahnung axial durch die Flanschwelle und bevorzugt in das benachbarte Bauteil hinein.
  • Alternativ oder zusätzlich weist die Befestigungsvorkehrung eine Radialverzahnung auf, mittels welcher das Rotorträgerteil und/oder das Kupplungsträgerteil mit dem benachbarten Bauteil drehfest verbunden sind. Bevorzugt ist die Verzahnung axial, radial und tangential spielfrei. Bevorzugt erfolgt eine axiale Fixierung mittels eines Sprengrings in der Nabe.
  • Bei einem weiteren Hybridmodul sind das Anschlussträgerteil und das Kupplungsträgerteil miteinander verstiftet. Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt eine entsprechende Verstiftung.
  • Hierdurch ist eine einfache Montage der Kupplung an das Anschlussträgerteil möglich. Bevorzugt wird die Kupplung in einem eigenen Kupplungsträgerteil vormontiert, bevorzugt inkl. der Flanschwelle, und anschließend wird durch radiales Verstiften des Kupplungsträgerteils und des Anschlussträgerteils die Kupplung mit dem benachbarten Bauteil, z. B. dem Wandler, drehfest verbunden.
  • Bei einem weiteren Hybridmodul ist die Kupplung über ein radial innerhalb der Kupplung angeordnetes und sich von der Zwischenwand axial erstreckendes Axialträgerteil drehbar gelagert oder lagerbar.
  • Ein derartiges Axialträgerteil bietet unter anderem den Vorteil, dass am Ende der Montage durch z. B. Verschraubung des Axialträgerteils mit der Zwischenwand, das Hybridmodul mit angebundenen benachbarten Bauteil fertig zusammengeschraubt ist.
  • Das Axialträgerteil ist bevorzugt ein sich in Getriebeseiterichtung erstreckendes Trägerteil. Es umgibt bevorzugt die Rotorachse, z. B. die Flanschwelle. Z. B. wird die Kupplung über das mit der motorseitigen Zwischenwand verschraubte Axialträgerteil und ein Stützlager (z. B. ein bevorzugt doppeltes Wälzlager) drehbar gelagert. Das Stützlager ist über einen Zentralflansch mit dem Rotorträgerteil und/oder Kupplungsträgerteil und/oder Anschlussträgerteil verbunden (z. B. verstiftet). Bevorzugt ist über ein weiteres Lager der Lamelleninnenträger gegenüber dem Zentralflansch drehbar gelagert. Diese Lagerung des Lamelleninnenträgers der Kupplung inkl. der Flanschwelle kann auch radial innerhalb des Axialträgerteils und des Stützlagers mittels eines Lagers, z. B. Nadellagers, erfolgen. D. h. dass alternativ oder zusätzlich zu dem Lager zwischen Zentralflansch und Lamelleninnenträger ein Lager zwischen dem Axialträgerteil und der Flanschwelle vorhanden ist. Bevorzugt ist jedoch ständig eine axiale Fixierung gegeben.
  • Die Erfindung wird nun anhand von Figuren beispielhaft veranschaulicht. Es zeigen:
  • 1 ein erfindungsgemäßes Hybridmodul
  • 2 ein erfindungsgemäßes Hybridmodul aufbauend auf 1, wobei die Kupplung an einem einen axialen Bereich aufweisenden Anschlussträgerteil montiert ist und wobei innerhalb der Zwischenwand ein Fluidkanal ausgebildet ist, welcher in das Zylinderteil mündet,
  • 3 ein erfindungsgemäßes Hybridmodul aufbauend auf 1, ähnlich wie 2, wobei die Kupplung an einem einen axialen Bereich aufweisenden Kupplungsträgerteil als Kupplungsbaugruppe vormontiert ist,
  • 4 ein erfindungsgemäßes Hybridmodul aufbauend auf 1, ähnlich wie 2 und 3, wobei das Kupplungsträgerteil eine erste Variante einer Befestigungsvorkehrung zur drehfesten Befestigung des Kupplungsträgerteils an einem dem Hybridmodul im Antriebsstrang benachbarten Bauteil aufweist und der Fluidkanal eine radiale Bohrung in der Zwischenwand ist und entlang einer Versteifungsrippe der Zwischenwand verläuft,
  • 5 ein erfindungsgemäßes Hybridmodul aufbauend auf 1, ähnlich wie 2–4, wobei das Kupplungsträgerteil eine zweite Variante einer Befestigungsvorkehrung zur drehfesten Befestigung des Kupplungsträgerteils an einem dem Hybridmodul im Antriebsstrang benachbarten Bauteil aufweist,
  • 6 ein erfindungsgemäßes Hybridmodul aufbauend auf 1, ähnlich wie 2–4, wobei das Kupplungsträgerteil eine dritte Variante einer Befestigungsvorkehrung zur drehfesten Befestigung des Kupplungsträgerteils an einem dem Hybridmodul im Antriebsstrang benachbarten Bauteil aufweist.
  • 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Hybridmodul 1. Es weist eine Zwischenwand 2, einen Rotor 3, einen Stator 4, eine rotorintegrierte Kupplung 10 sowie eine hydraulische oder pneumatische Betätigungseinrichtung 20 für die Kupplung 10 auf. Durch die bzw. mittels der bzw. in der Zwischenwand 2 ist ein Zylinderteil 21 der Betätigungseinrichtung 20 ausgebildet, in welchem ein die Kupplung 10 beaufschlagendes Kolbenteil 22 geführt ist.
  • Zum Betätigen der Kupplung wird in das Zylinderteil 21, welches integral in der Zwischenwand 2 ausgebildet ist, ein Fluid eingeleitet bzw. der Druck des Fluides erhöht, so dass das Kolbenteil 22 die Kupplung 10 schließt. Bevorzugt erfolgt eine Rückstellung in die Ruhelage nach Absenken des Drucks über eine die Kupplung 10 öffnende Federanordnung. Bei einer Ausführung einer Normally-Closed Kupplung wird die Kupplung 10 durch die Federanordnung geschlossen und durch die Betätigungseinrichtung 20 geöffnet.
  • Zur Herstellung des Hybridmoduls 1 für einen hybriden Antriebsstrang, wird das Hybridmodul 1 aus der Zwischenwand 2, die z. B. Teil eines Hybridmodulgehäuses ist, dem Rotor 3, dem Stator 4, der rotorintegrierten Kupplung 10 sowie der hydraulischen oder pneumatischen Betätigungseinrichtung 20 zusammengesetzt. Es wird in der Zwischenwand 2 ein Zylinderteil 21 der Betätigungseinrichtung 20 ausgebildet, in welchem das die Kupplung 10 beaufschlagende Kolbenteil 22 führbar ist.
  • Hierdurch ist eine sehr Platz sparende Integration der Betätigungseinrichtung 20 in dem Hybridmodul 1 gegeben. Außerdem steht auf der der Zwischenwand 2 gegenüber liegenden Seite des Hybridmoduls 1, wo ansonsten die Betätigungseinrichtung 20 aufzufinden ist, der dann freigewordene Bauraum für Anbindungsteile an das anschließende benachbarte Bauteil zur Verfügung.
  • 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Hybridmodul aufbauend auf 1, wobei die Kupplung 10 an einem einen axialen Bereich aufweisenden Anschlussträgerteil 11 montiert ist, das an einem dem Hybridmodul 1 im Antriebsstrang benachbarten Bauteil 100, hier ein Wandler, fixiert ist, und wobei innerhalb der Zwischenwand 2 ein Fluidkanal 23 ausgebildet ist, welcher in das Zylinderteil 21 mündet. Links ist die Verbrennungsmotorseite 1.1 und rechts die Getriebeseite 1.2. Die Kupplung 10 ist über ein radial innerhalb der Kupplung 10 angeordnetes und sich von der Zwischenwand 2 axial erstreckendes Axialträgerteil 5 drehbar gelagert. Ein Satz Belagslamellen 10.1 ist auf einem Lamelleninnenträger 10.4 angeordnet. Zwischen den Belagslamellen 10.1 sind Kupplungslamellen 10.2 mit einer abschließenden getriebeseitigen Endlamelle 10.3 an dem Anschlussträgerteil 11 angeordnet. Der Lamelleninnenträger 10.4 ist an seinem radialen inneren Ende mit dem Flansch einer zentral angeordneten Flanschwelle 6 drehfest verbunden. Über ein Lager 10.5 ist er gegenüber einem Zentralflansch 10.7 drehbeweglich abgestützt. Der Zentralflansch 10.7 ist an seinem radialen inneren Ende auf einem Stützlager 10.6 abgestützt und an seinem radial äußeren Ende mit dem Anschlussträger 11 drehfest verbunden. Das Lager 10.5 liegt auf dem radial inneren Ende des Zentralflansches 10.7 auf diesem auf. Das Stützlager 10.6 sitzt auf dem von der Zwischenwand 2 entfernten Endbereich des Axialträgerteils 5. Die Betätigungseinrichtung 20 weist ein Einrücklager 24 sowie einen Drucktopf 25 auf. Das Einrücklager 24 entkoppelt die Drehbewegung des Drucktopfes 25 von dem Kolbenteil 22. In diesem Bild ist das Kolbenteil 22 und das Einrücklager 24 als integrales Bauteil dargestellt. Der Drucktopf 25 durchgreift den Zentralflansch 10.7 in Umfangsrichtung an einer oder mehreren Stellen.
  • Zur Herstellung des Hybridmoduls 1 wird zunächst die Kupplung radial innerhalb des Anschlussträgerteils 11 zusammengesetzt. Das Anschlussträgerteil 11 ist bereits an das Bauteil 100 befestigt. Die Rotorelemente des Rotors 3 werden außen auf das Anschlussträgerteil 11 aufgeschrumpft. Drucktopf 25 sowie das daran befestigte Einrücklager 24 und das Kolbenteil 22 werden durch den Zentralflansch 10.7 auf die Belagslamellen 10.1 aufgesetzt. Am Ende wird der bis dahin fertiggestellte Rotor 3 mit Kupplung 10 in den Stator 4 samt Hybridmodulgehäuse des Hybridmoduls 1 eingesetzt und mittels einer Verschraubung der Zwischenwand 2 und dem Axialträgerteil 5 fixiert. Dabei wird das Kolbenteil 22 mit dem in der Zwischenwand 2 integrierten Zylinderteil 21 in gegenseitigen Eingriff gebracht.
  • Hierdurch ist mit wenigen Bauteilen eine sehr einfache Montage bei gleichzeitig bauraumsparender Anordnung der Bauteile gegeben.
  • 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Hybridmodul 1 aufbauend auf 1, ähnlich wie 2, wobei die Kupplung 1 an einem einen axialen Bereich aufweisenden Kupplungsträgerteil 12 als Kupplungsbaugruppe vormontiert ist. Der Rotor 3 weist Rotorelemente auf, die an einem einen axialen Bereich aufweisenden Rotorträgerteil 13 als Rotorbaugruppe vormontiert ist. Das Anschlussträgerteil 11 und das Kupplungsträgerteil 12 sind miteinander mittels der Stifte 17 verstiftet.
  • Zur Herstellung des Hybridmoduls 1 wird zunächst die Kupplung 10 als eigene Kupplungsbaugruppe, getragen durch das Kupplungsträgerteil 12, vormontiert. Die Rotorelemente des Rotors 3 werden ebenfalls separat auf das Rotorträgerteil 13 aufmontiert. Bevorzugt werden die auf dem Rotorträgerteil 13 aufgebrachten Rotorelemente und/oder die Kupplungsbaugruppe separat ausgewuchtet. Innerhalb des Anschlussträgerteils 11, das bereits an dem Bauteil 100 befestigt ist, wird die Kupplungsbaugruppe eingeführt und das Kupplungsträgerteil 12 und das Anschlussträgerteil 11 werden mittels radialer Verstiftung durch die Stifte 17 miteinander befestigt. Das Rotorträgerteil 13 wird außen auf das Anschlussträgerteil 11 aufgesetzt. Anschließend erfolgt wie zu 2 beschrieben ein Zusammensetzen des restlichen Hybridmoduls 1.
  • Hierdurch ist eine noch stärkere Modularisierung mit der Möglichkeit einer separaten Auswuchtung gegeben.
  • 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Hybridmodul aufbauend auf 1, ähnlich wie 2 und 3, wobei das Kupplungsträgerteil 12 eine erste Variante einer Befestigungsvorkehrung 14 zur drehfesten Befestigung des Kupplungsträgerteils 12 an einem dem Hybridmodul 1 im Antriebsstrang benachbarten Bauteil 100 aufweist und der Fluidkanal 23 eine radiale Bohrung in der Zwischenwand 2 ist und entlang einer Versteifungsrippe 2.1 der Zwischenwand 2 verläuft. Der Drucktopf 25, der Zentralflansch 10.7 und der Lamelleninnenträger 10.4 weisen jeweils Werkzeugaussparungen 14.1 auf. Das Kupplungsträgerteil 12 ist an seinem getriebeseitigen Ende radial nach innen abgewinkelt. In diesem Bereich sind Verschraubungseinrichtungen 14, z. B. Löcher mit gegenüberliegenden Gewinden im Bauteil 100, zur Verschraubung mit dem Bauteil 100 vorgesehen.
  • Zur Herstellung des Hybridmoduls 1 wird im Unterschied zu 3 die vormontierte Kupplungsbaugruppe direkt mittels des Trägers 12 und der Befestigungsseinrichtung 14 an das Teil 100 geschraubt. Das Anziehen der Schrauben erfolgt durch die Werkzeugaussparungen hindurch. Ein Anschlussträgerteil 11 ist nicht verwendet. Außen auf den Rotorträger 12 wird das Rotorträgerteil 13 aufgesetzt. In die Zwischenwand 2 des Hybridmoduls 1 wird eine Bohrung in radialer Richtung als Fluidkanal 23 eingebracht. Am Ende wird das Hybridmodul 1 und der bis dahin fertiggestellte Rotor 3 zusammengesetzt und wie zu 3 beschrieben verschraubt.
  • Hierdurch sind noch weniger Bauteile, wie z. B. ein Anschlussträgerteil 11 nötig. Die Bohrung des Fluidkanals 23 ist einfach und sehr gut abdichtend und aufgrund der Anordnung an einer Versteifungsrippe 2.1 kann auf eine zusätzliche Materialverstärkung der Zwischenwand 2 verzichtet werden.
  • 5 zeigt ein erfindungsgemäßes Hybridmodul 1 aufbauend auf 1, ähnlich wie 2–4, wobei das Kupplungsträgerteil 12 eine zweite Variante einer Befestigungsvorkehrung 15 zur drehfesten Befestigung des Kupplungsträgerteils 12 an einem dem Hybridmodul 1 im Antriebsstrang benachbarten Bauteil 100 aufweist. Im Unterschied zu 4 ist die Befestigungsvorkehrung 15 eine Hirth-Verzahnung. Das Kupplungsträgerteil 12 erstreckt sich bis zu einer Zentralschraube 15.1, welche die Hirth-Verzahnung 15 am Kupplungsträgerteil 12 und am Bauteil 100 zusammenpresst, so dass eine drehfeste Verbindung vorliegt. Werkzeugaussparungen in den Kupplungsteilen sind nicht notwendig. Die Verschraubung der Zentralschraube 15.1 erfolgt durch die Flanschwelle 6, welche eine Hohlwelle ist.
  • Dies ist eine alternative Befestigung der Kupplungsbaugruppe mit dem Bauteil 100, was für bestimmte Bauteile 100 und Anwendungssituationen vorteilhaft sein kann.
  • 6 zeigt ein erfindungsgemäßes Hybridmodul 1 aufbauend auf 1, ähnlich wie 2–5, wobei das Kupplungsträgerteil 12 eine dritte Variante einer Befestigungsvorkehrung 16 zur drehfesten Befestigung des Kupplungsträgerteils 12 an einem dem Hybridmodul 1 im Antriebsstrang benachbarten Bauteil 100 aufweist. Anstatt einer Hirth-Verzahnung wie in 5 ist eine Radialverzahnung 16 vorhanden. Das Bauteil 100 weist einen Welle mit einer Außenverzahnung auf und das Kupplungsträgerteil 12 weist eine entsprechende Innenverzahnung auf. Zur Montage wird die Kupplungsbaugruppe auf die Welle des Bauteils 100 aufgesteckt und bevorzugt mittels eines Sicherungsrings 16.1 gesichert.
  • Dies ist eine alternative Befestigung der Kupplungsbaugruppe mit dem Bauteil 100, was für bestimmte Bauteile 100 und Anwendungssituationen vorteilhaft sein kann.
  • Mit dieser Erfindung wurde ein Hybridmodul vorgestellt, das eine bevorzugt nass-laufende Trennkupplung aufweist, welche durch eine in die bevorzugt verbrennungsmotorseitig zwischen Drehschwingungsdämpfer und E-Maschine angeordnete Zwischenwand des Hybridmoduls integrierte Betätigungseinrichtung axial betätigt wird bzw. betätigbar ist. Damit ergeben sich Vorteile bzgl. der Montierbarkeit, Anpassbarkeit und Wuchtbarkeit der einzelnen Bauteile der Kupplung, insbesondere bei Wandler-Anwendungen mit Automatikgetrieben.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Hybridmodul
    1.1
    Verbrennungsmotorseite
    1.2
    Getriebeseite
    2
    Zwischenwand
    2.1
    Versteifungsrippe
    3
    Rotor
    4
    Stator
    5
    Axialträgerteil
    6
    Flanschwelle
    10
    Rotorintegrierte Kupplung
    10.1
    Belagslamellen
    10.2
    Kupplungslamellen
    10.3
    Endlamelle
    10.4
    Lamelleninnenträger
    10.5
    Lager
    10.6
    Stützlager
    10.7
    Zentralflansch
    11
    Anschlussträgerteil
    12
    Kupplungsträgerteil
    13
    Rotorträgerteil
    14
    Verschraubung
    14.1
    Werkzeugaussparung
    15
    Hirth-Verzahnung
    15.1
    Zentralschraube
    16
    Radialverzahnung
    16.1
    Sicherungsring
    17
    Stift
    20
    Hydraulische oder pneumatische Betätigungseinrichtung
    21
    Zylinderteil
    22
    Kolbenteil
    23
    Fluidkanal
    24
    Einrücklager
    25
    Drucktopf
    100
    benachbartes Bauteil

Claims (5)

  1. Hybridmodul (1) für einen hybriden Antriebsstrang, wobei das Hybridmodul (1) eine Zwischenwand (2), einen Rotor (3), einen Stator (4), eine rotorintegrierte Kupplung (10) und eine hydraulische oder pneumatische Betätigungseinrichtung (20) für die Kupplung (10) aufweist, wobei durch die Zwischenwand (2) ein Zylinderteil (21) der Betätigungseinrichtung (20) ausgebildet ist, in welchem ein die Kupplung (10) beaufschlagendes Kolbenteil (22) geführt ist. und innerhalb der Zwischenwand ein Fluidkanal (23) ausbildet ist, welcher in das Zylinderteil (21) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidkanal (23) entlang einer Versteifungsrippe (2.1) der Zwischenwand (2) oder eines Materialwulstes verläuft.
  2. Hybridmodul (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Kupplung (10) an einem einen axialen Bereich aufweisenden Anschlussträgerteil (11) montiert ist oder montierbar ist, das an einem dem Hybridmodul (1) im Antriebsstrang benachbarten Bauteil (100) fixiert ist.
  3. Hybridmodul (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Kupplung (1) an einem einen axialen Bereich aufweisenden Kupplungsträgerteil (12) als Kupplungsbaugruppe vormontiert ist.
  4. Hybridmodul (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Rotor (3) Rotorelemente aufweist, die an einem einen axialen Bereich aufweisenden Rotorträgerteil (13) als Rotorbaugruppe vormontiert ist.
  5. Hybridmodul (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kupplung (10) über ein radial innerhalb der Kupplung (10) angeordnetes und sich von der Zwischenwand (2) axial erstreckendes Axialträgerteil (5) drehbar gelagert oder lagerbar ist.
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