DE102015211277A1

DE102015211277A1 - Antriebsaggregat für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015211277A1
Application number: DE102015211277.2A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Ohnemus
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-06-18
Filing date: 2015-06-18
Publication date: 2016-12-22
Also published as: WO2016202712A1; CN107405992A; US10738835B2; US20180010647A1; CN107405992B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Verbrennungskraftmaschine (1), welche eine Abtriebswelle (3) aufweist, mit wenigstens einem von der Abtriebswelle (3) antreibbaren Anfahrelement (6) und mit einem über das Anfahrelement (6) von der Abtriebswelle (3) antreibbaren Getriebe (5), wobei wenigstens ein Balg (8) vorgesehen ist, über welchen das Anfahrelement (6) von der Abtriebswelle (3) antreibbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Derartige Antriebsaggregate für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftfahrzeuge, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bereits hinlänglich bekannt. Ein solches Antriebsaggregat umfasst wenigstens eine Verbrennungskraftmaschine, welche eine Abtriebswelle aufweist. Über die Abtriebswelle stellt die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise Drehmomente bereit, durch welche das Kraftfahrzeug angetrieben werden kann. Die Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildet, wobei die Abtriebswelle eine Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine ist.
Das Antriebsaggregat umfasst ferner ein von der Abtriebswelle antreibbares Anfahrelement sowie ein Getriebe, welches über das Anfahrelement von der Abtriebswelle antreibbar ist. Das Anfahrelement ist beispielsweise eine Kupplung, insbesondere eine nasse oder trockene Kupplung, oder aber ein Drehmomentwandler, insbesondere ein hydrodynamischer Drehmomentwandler, welcher beispielsweise als Trilock-Wandler ausgeführt sein kann. Das Getriebe kann beispielsweise als manuelles Getriebe, insbesondere Handschaltgetriebe, als automatisiertes Handschaltgetriebe oder als Automatikgetriebe ausgebildet sein, wobei das Automatikgetriebe beispielsweise planetengetriebebasiert ist. Das Getriebe kann ferner als Doppelkupplungsgetriebe, Stufenlosgetriebe oder anderes Getriebe ausgebildet sein.
Üblicherweise ist die Abtriebswelle an einem Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine um eine Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar gelagert. Hierzu sind Lager vorgesehen, welche im Falle der Kurbelwelle auch als Hauptlager bezeichnet werden. Diese Hauptlager sind üblicherweise in axialer Richtung der Abtriebswelle aufeinanderfolgend beziehungsweise hintereinander angeordnet, wobei dasjenige Hauptlager, das in axialer Richtung der Abtriebswelle am nächsten zum Anfahrelement angeordnet ist, üblicherweise als das letzte Hauptlager bezeichnet wird. Insbesondere im Bereich dieses letzten Hauptlagers kann es üblicherweise zu hohen Belastungen der Abtriebswelle kommen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die auf die Abtriebswelle wirkenden Belastungen besonders gering gehalten werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Antriebsaggregat mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das erfindungsgemäße Antriebsaggregat zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens ein Balg vorgesehen ist, über welchen das Anfahrelement von der Abtriebswelle antreibbar ist. Ein solcher Balg ist nach Art eines Faltenbalgs ausgebildet, da er mehrere, in axialer Richtung in gegenseitiger Überdeckung angeordnete Wandungen beziehungsweise Wandungsbereiche aufweist, so dass der Balg beispielsweise nach Art einer Ziehharmonika auseinandergezogen und dadurch verlängert und daraufhin wieder zusammengedrückt oder verkürzt werden kann, ohne dass der Balg dadurch beschädigt oder plastisch verformt wird. Die der Erfindung zugrunde liegende Idee ist, den Balg als Ausgleichskupplung zu nutzen, über welche das Anfahrelement mit der Abtriebswelle gekoppelt beziehungsweise koppelbar ist, so dass Drehmomente zwischen dem Anfahrelement und der Abtriebswelle über den Balg überfragen werden können. Durch die Nutzung des Balgs können Belastungen, welche während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine auf die Abtriebswelle wirken, besonders gering gehalten werden, insbesondere dann, wenn zwischen der Verbrennungskraftmaschine, dem Anfahrelement und dem Getriebe eine beispielsweise koaxiale beziehungsweise koaxial zur Abtriebswelle angeordnete elektrische Maschine angeordnet ist oder werden soll.
Gleichzeitig ist es möglich, über den als Balgkupplung fungierenden Balg von der Verbrennungskraftmaschine über die Abtriebswelle bereitgestellte Drehmomente, beispielsweise zumindest im Wesentlichen ungefiltert und möglichst drehstarr, auf das Anfahrelement, insbesondere dessen Eingangsseite, zu überfragen, um dadurch das Anfahrelement anzutreiben. Ferner ist es durch den Einsatz des Balgs möglich, axiale und radiale Verlagerungen beziehungsweise Schiefstellungen des Anfahrelements zur Abtriebswelle auszugleichen, so dass übermäßige Belastungen der Abtriebswelle vermieden werden können. Dies ist insbesondere auch dann möglich, wenn das Anfahrelement einen großen axialen Abstand zur Abtriebswelle aufweist.
Um die auf die Abtriebswelle wirkenden Belastungen besonders gering zu halten und gleichzeitig eine besonders effektive und effiziente Übertragung von Drehmomenten zwischen dem Anfahrelement und der Abtriebswelle zu realisieren, ist es bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Balg aus einem metallischen Werkstoff gebildet ist. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Balg als Metallbalg ausgebildet ist. Der Balg ist somit beispielsweise nach Art eines Faltenbalgs ausgebildet, jedoch ist der Balg nicht aus Gummi beziehungsweise einem Elastomer, sondern aus einem metallischen Werkstoff hergestellt. Der Balg wirkt dann als Metallbalg-Kupplung, so dass Drehmomente besonders gut übertragen werden können.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine von der Verbrennungskraftmaschine unterschiedliche Antriebseinrichtung vorgesehen, mittels welcher das Anfahrelement, insbesondere über den wenigstens einen Balg, und die Abtriebswelle antreibbar sind. Die Antriebseinrichtung ist beispielsweise ein Starter, mittels welchem unter Antreiben der Abtriebswelle die Verbrennungskraftmaschine angelassen, das heißt gestartet werden kann. Insbesondere bei dem Einsatz einer solchen Antriebseinrichtung ist der in axialer Richtung der Abtriebswelle verlaufende Abstand zwischen der Abtriebswelle und dem Anfahrelement besonders groß, wobei es aufgrund dieses großen Abstands üblicherweise zu auskragenden Massen und aufgrund einer etwaigen Schiefstellung der Abtriebswelle, insbesondere im Bereich ihres letzten Hauptlagers, zu einer Exzentrizität kommen kann, die unter Drehzahlen zu einer nicht unerheblichen Querkraft führen kann. Diese übermäßige Querkraft und daraus resultierende, übermäßige Belastungen können nun auch bei dem Einsatz der Antriebseinrichtung mittels des Balgs vermieden werden.
Die Antriebseinrichtung ist beispielsweise eine elektrische Maschine, welche insbesondere koaxial zur Abtriebswelle angeordnet sein kann. Hierbei verlaufen die jeweiligen axialer Richtungen der Abtriebswelle und der elektrischen Maschine in Fahrzeuglängsrichtung. Die elektrische Maschine ist dabei beispielsweise eine Kurbelwellen-Starter-Generator, mittels welchem die Abtriebswelle angetrieben werden kann und welcher von der Abtriebswelle antreibbar ist. Ferner ist auch eine Antriebseinrichtung denkbar, die über einen Quertrieb als Stirnrad oder zum Beispiel Umschlingungsgetriebe über Riemen oder Zahnkette eine zur Abtriebswelle beziehungsweise Kurbelwelle achsparallele Lage der EM erlaubt. Neben dieser Antriebseinrichtung könnte es sich auch um ein beliebiges Nebenaggregat zum Beispiel einen Kältemittelverdichter handeln.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Antriebseinrichtung ein mit der Abtriebswelle drehfest und vorzugsweise starr verbundenes erstes Nabenteil und ein über den wenigstens einen Balg mit dem ersten Nabenteil verbunden es, zweites Nabenteil umfasst, wobei das Anfahrelement über die Nabenteile und den Balg von der Abtriebswelle antreibbar ist. Dabei ist das zweite Nabenteil beispielsweise mit dem Anfahrelement gekoppelt, insbesondere drehfest mit dem Anfahrelement verbunden. Über den Balg sind die Nabenteile voneinander entkoppelt, so dass Schiefstellungen besonders gut ausgeglichen werden können bei gleichzeitiger Realisierung einer effizienten und effektiven Übertragung von Drehmomenten.
Die auf die Abtriebswelle wirkenden Belastungen können besonders gering gehalten werden, wenn das zweite Nabenteil und über dieses das Anfahrelement bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung an einem Gehäuseteil relativ zu diesem drehbar gelagert sind. Das Gehäuseteil ist beispielsweise ein Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine oder der Antriebseinrichtung, wobei das zweite Nabenteil und über dieses das Anfahrelement und somit das Getriebe zumindest in radialer Richtung an dem Gehäuseteil gelagert und somit abgestützt sind. Dadurch können Belastungen, das heißt insbesondere Kräfte, von dem Anfahrelement und dem zweiten Nabenteil auf das Gehäuseteil übertragen und somit an dem Gehäuseteil abgestützt werden, so dass trotz einer etwaig großen Hebelarmlänge zur Abtriebswelle beziehungsweise deren Lager übermäßige Belastungen der Abtriebswelle vermieden werden können. Mit anderen Worten ist durch die Lagerung des Anfahrelements und des Getriebes an dem Gehäuseteil auf Seiten des Getriebes eine Lagerung des Anfahrelements und somit des Getriebes geschaffen, so dass es trotz des Einsatzes der Antriebseinrichtung nicht zu einer zusätzlichen, übermäßigen Belastung der Abtriebswelle und deren Lager kommt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine separat von dem Anfahrelement und separat von den Nabenteilen ausgebildete beziehungsweise zusätzlich dazu vorgesehene Adapterwelle vorgesehen, welche drehfest mit dem Anfahrelement und drehfest mit dem zweiten Nabenteil gekoppelt ist. Hierdurch lässt sich bei gleichzeitiger Realisierung einer effektiven und effizienten Drehmomentübertragung eine einfache und vorteilhafte Montierbarkeit des Antriebsaggregats schaffen, wobei gleichzeitig die auf die Abtriebswelle wirkenden Belastungen besonders gering gehalten werden können. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Adapterwelle und das zweite Nabenteil formschlüssig, insbesondere über jeweilige Verzahnungen, drehfest miteinander gekoppelt sind. Beispielsweise ist die Adapter mit dem zweiten Nabenteil über eine lösbare, insbesondere zerstörungsfrei lösbare, formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung (WNV) gekoppelt.
Um ferner den Bauraumbedarf besonders gering zu halten, ist das zweite Nabenteil zumindest teilweise in der Adapterwelle aufgenommen. Hierdurch ist es beispielsweise ebenfalls möglich, den in axialer Richtung verlaufenden Abstand zwischen dem Anfahrelement und der Abtriebswelle gering zu halten, so dass eine Hebelarmlänge zwischen dem Anfahrelement und der Abtriebswelle und daraus etwaig resultierende, auf die Abtriebswelle wirkende Belastungen besonders gering gehalten werden können.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das erste Nabenteil mittels wenigstens einer ersten Verschraubung mit der Abtriebswelle und die Adapterwelle mittels wenigstens einer zweiten Verschraubung mit dem Anfahrelement drehfest verbunden ist, wobei die Verschraubungen koaxial zueinander angeordnet sind. Hierdurch können die auf die Abtriebswelle wirkenden Belastungen besonders gering gehalten werden bei gleichzeitiger Realisierung einer effektiven und effizienten Drehmomentübertragung.
Um die auf die Abtriebswelle wirkenden Belastungen besonders gering zu halten, ist es bei einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass das zweite Nabenteil über einen zweiten Balg mit einem von den Bälgen und den Nabenteilen unterschiedlichen, vorzugsweise eigensteifen, Zwischenelement verbunden ist, welches über den ersten Balg mit dem ersten Nabenteil verbunden ist. Zwei Bälge erhöhen die radiale und axiale Verlagerungs- sowie Schiefstellungsmöglichkeit von Primärnabe (erstes Nabenteil) zu Sekundärnabe (zweites Nabenteil) ohne Beeinflussung der Drehmomentübertragungsfähigkeit.
Um dabei den Bauraumbedarf besonders gering zu halten, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass zumindest ein Längenbereich einer der Bälge in radialer Richtung nach außen durch den anderen Balg überdeckt ist. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der eine Balg zumindest teilweise in dem anderen Balg aufgenommen ist.
Vorzugsweise weist das Anfahrelement ein Schwungrad oder einen Torsionsschwingungsdämpfer zum Dämpfen von Drehungleichförmigkeiten der Abtriebswelle und/oder eine Kupplung und/oder einen Drehmomentwandler auf. Der Torsionsschwingungsdämpfer kann dabei ein Zwei-Massen-Schwungrad aufweisen. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass der Torsionsschwingungsdämpfer Torsionsfedern, beispielsweise Bogenfedern, und/oder Fliehkraftpendel außen oder innen liegend und/oder andere Elemente zum Dämpfen von Drehungleichförmigkeiten der Abtriebswelle aufweise.
Ferner hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Antriebseinrichtung als elektrische Maschine, insbesondere elektrische Innenläufermaschine oder elektrische Außenläufermaschine, ausgebildet ist. Die Antriebseinrichtung ist beispielsweise ein Startergenerator, mittels welchem die Verbrennungskraftmaschine unter Antreiben und somit Drehen der Abtriebswelle angelassen, das heißt aktiviert beziehungsweise gestartet werden kann. Die Antriebseinrichtung kann ferner als elektrische Außenläufermaschine ausgebildet sein, welche eine vorteilhafte Drehmomentkapazität aufweist.
Schließlich sieht eine weitere Ausführungsform sieht, dass die Antriebseinrichtung ein Quertrieb zu wenigstens einem achsparallel zur Abtriebswelle, insbesondere Kurbelwelle, angeordneten Nebenaggregat ist. Dabei kann der Quertrieb beispielsweise als Stirnradgetriebe oder Umschlingungsgetriebe ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann die Antriebseinrichtung als Quertrieb zu einem oder mehreren, achsparallel zur Abtriebswelle angeordneten Nebenaggregaten ausgebildet sein. Bei einem solchen Nebenaggregat handelt es sich beispielsweise um einen Kältemittelverdichter oder eine elektrische Maschine, insbesondere achsparallele elektrische Maschine oder um eine andere Maschine.
Zur Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftfahrzeug, mit einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung sind dabei als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs anzusehen und umgekehrt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Antriebsaggregats für ein Kraftfahrzeug, mit einer Verbrennungskraftmaschine, welche eine Abtriebswelle aufweist, mit einem von der Abtriebswelle antreibbaren Anfahrelement und mit einem über das Anfahrelement von der Abtriebswelle antreibbaren Getriebe, wobei wenigstens ein Balg vorgesehen ist, über welchen das Anfahrelement von der Abtriebswelle antreibbar ist;
2 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer zweiten Ausführungsform des Antriebsaggregats; und
3 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer dritten Ausführungsform des Antriebsaggregats.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Längsschnittansicht ein Antriebsaggregat für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftfahrzeug. Das Antriebsaggregat umfasst eine in 1 ausschnittsweise erkennbare und im Ganzen mit 1 bezeichnete Verbrennungskraftmaschine, welche vorliegend als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildet ist. 1 zeigt dabei das Antriebsaggregat gemäß einer ersten Ausführungsform. Mittels der Verbrennungskraftmaschine 1 sind wenigstens zwei Räder zumindest einer Achse des Kraftfahrzeugs antreibbar, wobei das Kraftfahrzeug vorliegend wenigstens zwei in Fahrzeuglängsrichtung hintereinander angeordnete Achsen mit jeweils wenigstens zwei Rädern umfasst. Die Verbrennungskraftmaschine 1 weist ein in 1 nur ausschnittsweise erkennbares Kurbelgehäuse 2 sowie eine in 1 ausschnittsweise erkennbare Abtriebswelle in Form einer Kurbelwelle 3 auf, welche an dem Kurbelgehäuse 2 um eine Drehachse 4 relativ zu dem Kurbelgehäuse 2 drehbar gelagert ist. Ferner weist die Verbrennungskraftmaschine 1 eine Mehrzahl von Brennräumen in Form Zylindern auf, in denen jeweils ein Kolben translatorisch bewegbar aufgenommen ist. Die Kolben sind über jeweilige Pleuel gelenkig mit der Kurbelwelle 1 verbunden, so dass translatorische Bewegungen der Kolben in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle 3 umgewandelt werden. Die Kurbelwelle 3 ist dabei über jeweilige Lager am Kurbelgehäuse 2 gelagert, wobei diese Lager auch als Hauptlager bezeichnet werden und in axialer Richtung der Kurbelwelle 3 aufeinanderfolgend beziehungsweise hintereinander angeordnet sind. Über die Kurbelwelle 3 stellt die Verbrennungskraftmaschine 1 Drehmomente bereit, mittels welchen die Räder und somit das Kraftfahrzeug insgesamt angetrieben werden.
Das Antriebsaggregat umfasst ferner ein in 1 nur sehr schematisch dargestelltes Getriebe 5, genutzt wird, um die Drehzahl der Kurbelwelle 2 beziehungsweise der Verbrennungskraftmaschine 1 der Geschwindigkeit anzupassen, um dadurch beispielsweise die Verbrennungskraftmaschine 1 in einem günstigen Leistungsbereich arbeiten zu lassen. Mit anderen Worten ist das Getriebe 5 eine Vorrichtung zum Umwandeln der Charakteristik der Verbrennungskraftmaschine 1. Das Getriebe 5 kann beispielsweise als manuelles Getriebe, insbesondere Handschaltgetriebe, automatisiertes Handschaltgetriebe, Automatikgetriebe, insbesondere planetengetriebebasiertes Automatikgetriebe, Doppelkupplungsgetriebe, stufenloses Getriebe oder anderes Getriebe ausgebildet sein.
Ferner umfasst das Antriebsaggregat ein von der Kurbelwelle 3 antreibbares Anfahrelement 6, wobei das Getriebe 5 über das Anfahrelement 6 von der Kurbelwelle 3 (Abtriebswelle) antreibbar ist. Das Anfahrelement 6 umfasst beispielsweise ein Schwungrad, insbesondere ein Zweimassenschwungrad (ZMS). Ferner kann das Anfahrelement 6 einen Torsionsschwingungsdämpfer, insbesondere ein Zweimassenschwungrad, aufweisen, wobei mittels des Torsionsschwingungsdämpfers Drehungleichförmigkeiten und Schwingungen der Kurbelwelle 3 gedämpft werden. Der Torsionsschwingungsdämpfer wird auch als DU-System bezeichnet, da mittels des Torsionsschwingungsdämpfer Drehungleichförmigkeiten (DU) der Abtriebswelle gedämpft werden können. Ferner kann das Anfahrelement 6 einen insbesondere hydrodynamischen Drehmomentwandler oder eine Kupplung, insbesondere eine Kupplung eines Doppelkupplungsgetriebes, umfassen.
Das Antriebsaggregat umfasst ferner eine von der Verbrennungskraftmaschine 1, von dem Anfahrelement 6 und von dem Getriebe 5 unterschiedliche Antriebseinrichtung in Form einer im Ganzen mit 7 bezeichneten elektrischen Maschine, welche vorliegend als Startergenerator ausgebildet ist. Der Startergenerator wird auch als Kurbelwellenstartergenerator (KSG) bezeichnet und umfasst ein in 1 nicht erkennbares Gehäuse sowie einen in 1 nicht erkennbaren Stator, wobei die Kurbelwelle 3, das Getriebe 5 und das Anfahrelement 6 koaxial zueinander angeordnet und dabei um die Drehachse 4 relativ zu dem Gehäuse und somit dem Stator des Startergenerators drehbar sind. Der Stator des Startergenerators ist nämlich gehäusefest. Das Getriebe 5 umfasst beispielsweise ein Getriebegehäuse, wobei das Gehäuse des Startergenerators ein Zwischengehäuse ist, welches beispielsweise in axialer Richtung zwischen dem Kurbelgehäuse 2 und dem Getriebegehäuse angeordnet ist.
Der Startergenerator umfasst ferner einen Rotor, welcher um die Drehachse 4 relativ zu dem Stator drehbar ist. Die elektrische Maschine 7 ist dabei als Innenläufermaschine beziehungsweise Innenläufermotor ausgebildet, so dass der Rotor in radialer Richtung zumindest teilweise innerhalb des Stators angeordnet ist. Der Rotor ist dabei von dem Stator antreibbar. Die vorigen und folgenden Ausführungen sind jedoch auch ohne weiteres auf Außenläufermaschinen beziehungsweise elektrische Außenläufermaschinen übertragbar, bei denen der Rotor außerhalb des Stators angeordnet ist.
Dasjenige der Hauptlager, welches in axialer Richtung der Kurbelwelle 3 am nächsten zum Anfahrelement 6 und somit zum Startergenerator angeordnet ist, wird auch als das letzte Hauptlager bezeichnet. Um nun die auf die Kurbelwelle 3 insbesondere im Bereich des letzten Hauptlagers wirkenden Belastungen besonders gering zu halten, umfasst das Antriebsaggregat gemäß der ersten Ausführungsform einen Balg 8, über welchen das Anfahrelement 6 von der Kurbelwelle 3 antreibbar ist. Vorliegend ist der Balg 8 aus einem metallischen Werkstoff gebildet, so dass der Balg 8 als Metallbalg ausgebildet ist. Der Metallbalg fungiert als Metallbalgkupplung beziehungsweise Ausgleichskupplung, mittels welcher axiale und radiale Verlagerungen beziehungsweise Schiefstellungen des Anfahrelements 6 zur Kurbelwelle 3 ausgeglichen werden können. Ferner ermöglicht der Balg 8 eine effektive und eine effiziente Drehmomentübertragung, so dass Drehmomente besonders effektiv und effizient zwischen dem Anfahrelement 6 beziehungsweise dem Getriebe 5 und der Kurbelwelle 3 übertragen werden können.
Die drehstarre Verbindung zwischen dem Startergenerator und der Kurbelwelle 3 ermöglicht es, dass der Startergenerator als solcher über die Möglichkeit verfügt, über eine entsprechend gegenphasige Drehmomenterzeugung die Torsionsschwingungen der Kurbelwelle 3 zu dämpfen beziehungsweise zu reduzieren. Selbst, wenn es energetisch nicht in allen Betriebsbereichen sinnvoll sein sollte, würde dadurch die Möglichkeit bestehen, das DU-System, das heißt den Torsionsschwingungsdämpfer des Anfahrelements 6 zu unterstützen.
Der Rotor des Startergenerators (elektrische Maschine 7) umfasst ein mit der Kurbelwelle 3 drehfest und vorliegend starr verbundenes, eigensteifes erstes Nabenteil in Form einer Primärnabe 9 sowie ein über den Balg 8 mit dem ersten Nabenteil (Primärnabe 9) verbundenes, zweites Nabenteil in Form einer Sekundärnabe 10, welches ebenfalls eigensteif ausgebildet ist. Somit sind das Anfahrelement 6 und das Getriebe 5 über die Nabenteile (Primärnabe 9 und Sekundärnabe 10) und den Balg 8 antreibbar, da die Sekundärnabe 10 über den Balg 8 insbesondere drehfest mit der Primärnabe 9 verbunden beziehungsweise gekoppelt ist. Ferner umfasst der Rotor eine Rotornabe 11, welche drehfest mit der Primärnabe 9 und der Kurbelwelle 3 verbunden ist. Aus 1 ist erkennbar, dass die Primärnabe 9 und die Rotornabe 11 an die Kurbelwelle 3 angeflanscht sind. Dabei sind die Primärnabe 9 und die Rotornabe 11 mittels Verschraubungen mit der Kurbelwelle 3 drehfest verbunden, wobei von diesen Verschraubungen eine mit 12 bezeichnete Verschraubung in 1 erkennbar ist. Die Verschraubung 12 umfasst eine in 1 durch gestrichelte Linie dargestellte Schraube 13 sowie korrespondierende und beispielsweise als Durchgangsöffnungen ausgebildete Schrauböffnungen 14 der Primärnabe 9, der Rotornabe 11 und der Kurbelwelle 3. Beispielsweise sind die Primärnabe 9 und die Rotornabe 11 mittels der Verschraubungen, welche auch als erste Verschraubungen bezeichnet werden, kraftschlüssig mit der Kurbelwelle 3 verbunden. In 1 ist ausschnittsweise ein Lagerschild 15 der elektrischen Maschine 7 erkennbar. Das Lagerschild 15 ist ein Gehäuseteil des Zwischengehäuses, das heißt des Gehäuseteils der elektrischen Maschine 7, wobei die Sekundärnabe 10 zumindest mittelbar an dem Lagerschild 15 um die Drehachse 4 relativ zu dem Lagerschild 15 drehbar gelagert ist. Dabei umfasst die Antriebseinrichtung eine separat von dem Anfahrelement 6 und separat von den Nabenteilen ausgebildete Adapterwelle 16, welche drehfest mit dem Anfahrelement 6 und drehfest mit der Sekundärnabe 10 verbunden ist.
Hierzu weisen die Sekundärnabe 10 und die Adapterwelle 16 jeweilige Verzahnungen 17 auf, welche in gegenseitigem Eingriff stehen. Somit wirken die Verzahnungen 17 formschlüssig zusammen, wodurch die Adapterwelle 16 drehfest mit der Sekundärnabe 10 verbunden beziehungsweise gekoppelt ist. Dies bedeutet, dass Drehmomente zwischen der Sekundärnabe 10 und der Adapterwelle 16 übertragen werden können. Die Adapterwelle 16 ist mittels zweiter Verschraubungen drehfest mit dem Anfahrelement 6 verbunden, so dass auch Drehmomente zwischen dem Anfahrelement 6 und der Adapterwelle 16 übertragen werden können. Von diesen zweiten Verschraubungen ist in 1 eine mit 18 bezeichnete Verschraubung erkennbar, wobei die zweite Verschraubung 18 eine in 1 durch gestrichelte Linien veranschaulichte Schraube 20 sowie Schrauböffnungen beispielsweise des Anfahrelements 6 und der Adapterwelle 16 umfasst. Die ersten Verschraubungen beziehungsweise deren Schrauböffnungen bilden einen ersten Lochkreis mit einem ersten Durchmesser, wobei die zweiten Verschraubungen beziehungsweise deren Schrauböffnungen einen zweiten Lochkreis mit einem zweiten Durchmesser bilden. Vorzugsweise entspricht der erste Lochkreis beziehungsweise der erste Durchmesser dem zweiten Lochkreis beziehungsweise dem zweiten Durchmesser, so dass – wie aus 1 erkennbar ist – die Verschraubung 12 koaxial zur Verschraubung 18 angeordnet ist.
Das Flanschbild von der Kurbelwelle 3 auf die Adapterwelle 16 zu übertragen hat auch den Vorteil, dass sich die Anschlussmaße für das Anfahrelement 6 für Antriebsaggregate mit oder ohne Startergenerator oder Nebenaggregate-Quertrieb nicht ändern. Ein entsprechender Baukasten für das Anfahrelement 6 bleibt somit erhalten.
Die Sekundärnabe 10 ist beispielsweise unter Vermittlung der Adapterwelle 16 in radialer Richtung an dem Lagerschild 15 um die Drehachse 4 relativ zum Lagerschild 15 drehbar gelagert. Das Lagerschild 15 ist dabei vorzugsweise zentriert am Zwischengehäuse montiert. Um die Adapterwelle 16 am Lagerschild 15 zu lagern, sind in axialer Richtung hintereinander beziehungsweise aufeinanderfolgend angeordnete Lager 21 und 22 vorgesehen. Die Lager 21 und 22 sind vorliegend als Wälzlager, insbesondere Kugellager, ausgebildet, wobei das Lager 21 als Loslager und das Lager 22 als Festlager ausgebildet ist. Die Rotornabe 11 beziehungsweise die Sekundärnabe 10 weist eine Montageöffnung 23 auf, so dass sich eine besonders einfache Montage des Antriebsaggregats realisieren lässt.
Aus 1 ist erkennbar, dass die Adapterwelle 16 zumindest in einem Längenbereich als Hohlwelle ausgebildet ist, wobei die Sekundärnabe 10 zumindest teilweise in dem Längenbereich angeordnet ist. Mit anderen Worten ist zumindest ein Längenbereich der Sekundärnabe 10 in der Adapterwelle 16 aufgenommen, so dass die Adapterwelle zumindest teilweise auf der Sekundärnabe 10 angeordnet ist.
Um die Adapterwelle 16 in axialer Richtung auf der Sekundärnabe 10 festzulegen, kommen eine Mutter in Form einer Wellenmutter 24 sowie eine in axialer Richtung zwischen der Wellenmutter 24 und der Sekundärnabe 10 angeordnete Zwischenscheibe 25 zum Einsatz, wobei die Adapterwelle 16 unter Vermittlung der Zwischenscheibe 25 mittels der Wellenmutter 24 in axialer Richtung gegen die Sekundärnabe 10 gespannt ist. Hierzu ist die Wellenmutter 24 auf die Sekundärnabe 10, insbesondere auf ein korrespondierendes Gewinde der Sekundärnabe 10, aufgeschraubt und festgezogen. Darüber hinaus ist ein Zentrierring 28 vorgesehen, welcher beispielsweise nach der Montage der Zwischenscheibe 25 eingepresst wird. Mittels des Zentrierrings 28 ist beispielsweise die Adapterwelle 16 zum Anfahrelement 6 beziehungsweise dem Getriebe 5 zentriert.
Insgesamt ist aus 1 erkennbar, dass die Kurbelwelle 3 von der elektrischen Maschine 7, insbesondere in einem Motorbetrieb der elektrischen Maschine 7, angetrieben werden kann, wodurch die Verbrennungskraftmaschine 1 angelassen beziehungsweise gestartet, das heißt aktiviert werden kann. Zum Starten der Verbrennungskraftmaschine 1 werden die Drehmomente von der elektrischen Maschine 7 auf die Kurbelwelle 3 übertragen. Ferner ist es denkbar, die elektrische Maschine 7 in einem Generatorbetrieb zu betreiben, in welchem die elektrische Maschine 7 beziehungsweise ihr Rotor von der Kurbelwelle 3 angetrieben wird. Hierbei werden Drehmomente von der Kurbelwelle 3 auf den Rotor übertragen, so dass von der Kurbelwelle 3 bereitgestellte mechanische Energie mittels der elektrischen Maschine 7 in elektrische Energie umgewandelt und beispielsweise in einer Batterie gespeichert werden kann.
Durch den Einsatz des Startergenerators weist das Anfahrelement 6 einen relativ großen axialen Abstand zur Kurbelwelle 3 auf. Trotz dieses großen Abstands und einer daraus resultierenden, großen Hebelarmlänge können übermäßige Belastungen der Kurbelwelle 3 vermieden werden, da durch den Metallbalg eine Ausgleichskupplung in Form einer Metallbalgkupplung geschaffen ist. Ferner ist das Getriebe 5 mitsamt dem beispielsweise ein Torsionsdämpfungssystem aufweisenden Anfahrelement 6 am Lagerschild 15 gelagert, so dass eine separate Lagerung des Getriebes 5 mitsamt dem Anfahrelement 6 vorgesehen ist. Über die Metallbalgkupplung können sämtliche ungefilterten Drehmomente möglichst drehstarr auf das Anfahrelement 6, insbesondere dessen Eingangsseite, übertragen werden. Vorliegend sind die Rotornabe 11 und die Primärnabe 9 als separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene, insbesondere drehfest verbundene, Bauteile ausgebildet. Beispielsweise ist denkbar, dass die Rotornabe 11 und die Primärnabe 9 einstückig miteinander ausgebildet sind. Bei der ersten Ausführungsform ist genau ein Balg vorgesehen, über den das Anfahrelement 6 mit der Kurbelwelle 3 gekoppelt ist. Hierdurch ist eine einfache Metallbalgkupplung gebildet.
2 zeigt in einer schematischen Längsschnittansicht eine zweite Ausführungsform des Antriebsaggregats, wobei als Ausgleichskupplung eine doppelte Balgkupplung beziehungsweise eine doppelte Metallbalgkupplung vorgesehen ist. Bei der zweiten Ausführungsform ist der als Metallbalg ausgebildete Balg 8 als Primärbalg sowie ein zweiter Balg 26 als Sekundärbalg vorgesehen. Auch der Sekundärbalg ist aus einem metallischen Werkstoff hergestellt und somit als Metallbalg ausgebildet. Ferner ist bei der zweiten Ausführungsform ein eigensteifes Zwischenelement 27 vorgesehen, welches mit den beiden Bälgen 8 und 26 verbunden ist. Somit ist die Sekundärnabe 10 über dem zweiten Balg 26 und das Zwischenelement 27 mit dem ersten Balg 8 verbunden, so dass das Anfahrelement 6 über die Adapterwelle 16, die Sekundärnabe 10, den zweiten Balg 26, das Zwischenelement 27 und den ersten Balg 8 von der Kurbelwelle 3 antreibbar ist.
3 zeigt eine dritte Ausführungsform des Antriebsaggregats, deren Bauraum bedarf besonders gering gehalten werden kann. Bei der dritten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass zumindest ein Längenbereich des ersten Balgs 8 in radialer Richtung nach außen hin durch den zweiten Balg 26 überdeckt ist. Ferner ist zumindest ein Längenbereich des ersten Balgs 8 in radialer Richtung nach außen hin durch das Zwischenelement 27 überdeckt, so dass der erste Balg 8 zumindest teilweise in dem Zwischenelement 27 und dem zweiten Balg 26 aufgenommen ist. Somit ist auch bei der dritten Ausführungsform eine doppelte Metallbalgkupplung gebildet, deren Bauraumbedarf besonders gering gehalten werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Verbrennungskraftmaschine
2: Kurbelgehäuse
3: Kurbelwelle
4: Drehachse
5: Getriebe
6: Anfahrelement
7: elektrische Maschine
8: Balg
9: Primärnabe
10: Sekundärnabe
11: Rotornabe
12: Verschraubung
13: Schraube
14: Schrauböffnungen
15: Lagerschild
16: Adapterwelle
17: Verzahnungen
18: Verschraubung
20: Schraube
21: Lager
22: Lager
23: Montageöffnung
24: Wellenmutter
25: Zwischenscheibe
26: zweiter Balg
27: Zwischenelement
28: Zentrierring

Claims

Antriebsaggregat für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Verbrennungskraftmaschine (1), welche eine Abtriebswelle (3) aufweist, mit wenigstens einem von der Abtriebswelle (3) antreibbaren Anfahrelement (6) und mit einem über das Anfahrelement (6) von der Abtriebswelle (3) antreibbaren Getriebe (5), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Balg (8) vorgesehen ist, über welchen das Anfahrelement (6) von der Abtriebswelle (3) antreibbar ist.
Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Balg (8) aus einem metallischen Werkstoff gebildet ist.
Antriebsaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der Verbrennungskraftmaschine (1) unterschiedliche Antriebseinrichtung (7) vorgesehen ist, mittels welcher das Anfahrelement (6), insbesondere über den wenigstens einen Balg (8), und die Kurbelwelle (3) antreibbar sind.
Antriebsaggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (7) ein mit der Abtriebswelle (3) drehfest verbundenes erstes Nabenteil (9) und ein über den wenigstens einen Balg (8) mit dem ersten Nabenteil (9) verbundenes, zweites Nabenteil (10) umfasst, wobei das Anfahrelement (6) über die Nabenteile (9, 10) und den Balg (8) von der Abtriebswelle (3) antreibbar ist.
Antriebsaggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Nabenteil (10) und über dieses das Anfahrelement (6) an einem Gehäuseteil (15) relativ zu diesem drehbar gelagert sind.
Antriebsaggregat nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine separat von dem Anfahrelement (6) und separat von den Nabenteilen (9, 10) ausgebildete Adapterwelle (16) vorgesehen ist, welche drehfest mit dem Anfahrelement (6) und drehfest mit dem zweiten Nabenteil (10) gekoppelt ist.
Antriebsaggregat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Adapterwelle (16) und das zweite Nabenteil (10) formschlüssig, insbesondere über jeweilige Verzahnungen (17), drehfest miteinander gekoppelt sind.
Antriebsaggregat nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Nabenteil (10) zumindest teilweise in der Adapterwelle (16) aufgenommen ist.
Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Nabenteil (9) mittels wenigstens einer ersten Verschraubung (12) mit der Abtriebswelle (3) und die Adapterwelle (16) mittels wenigstens einer zweiten Verschraubung (18) mit dem Anfahrelement (6) drehfest verbunden ist, wobei die Verschraubungen (12, 18) koaxial zueinander angeordnet sind.
Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Nabenteil (10) über einen zweiten Balg (26) mit einem von den Bälgen (8, 26) und den Nabenteilen (9, 10) unterschiedlichen Zwischenelement (27) verbunden ist, welches über den ersten Balg (8) mit dem ersten Nabenteil (9) verbunden ist.
Antriebsaggregat nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Längenbereich einer der Bälge (8, 26) in radialer Richtung nach außen durch den anderen Balg (26) überdeckt ist.
Antriebsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anfahrelement (6) ein Schwungrad oder einen Torsionsschwingungsdämpfer zum Dämpfen von Drehungleichförmigkeiten der Abtriebswelle (3) oder eine Kupplung oder einen Drehmomentwandler aufweist.
Antriebsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (7) als elektrische Maschine (7), insbesondere elektrische Innenläufermaschine oder elektrische Außenläufermaschine, ausgebildet ist.
Antriebsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (7) ein Quertrieb zu wenigstens einem achsparallel zur Abtriebswelle (3) angeordneten Nebenaggregat ist.
Kraftfahrzeug mit einem Antriebsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche.