DE102015215447A1

DE102015215447A1 - Antriebsmodul für einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs

Info

Publication number: DE102015215447A1
Application number: DE102015215447.5A
Authority: DE
Inventors: Guido Schmitt; Sven Ludsteck; Florian MODEL
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-08-13
Filing date: 2015-08-13
Publication date: 2017-02-16
Also published as: CN106427530A; US20170043657A1; US10093163B2

Abstract

Antriebsmodul (14) für einen Antriebsstrang (10) eines Hybridfahrzeugs, umfassend ein Gehäuse (20), eine Reibungskupplung (18) mit einer mittels einer Betätigungsanordnung (60) axial verlagerbaren Druckplatte (62), einer Abschlussplatte (66) und mit einer zwischen diesen positionierten Kupplungsscheibenanordnung (74), eine Nabe (84), wobei diese fest mit der Kupplungsscheibenanordnung (74) verbunden ist, eine elektrische Maschine (16), die einen Rotor (22) mit einem Rotorträger (24) sowie ein an einem Statorträger (34) festgelegten Stator (32) aufweist. Dabei die axiale Anordnung oder Ausrichtung der Kupplungsscheibenanordnung (74) zu der Druckplatte (62) und der Abschlussplatte (66) durch eine Einstellanordnung (92) bestimmt ist, wobei die Einstellanordnung (92) funktional zwischen der Nabe (84) und einem Abstützelement (90), welches axial zu dem Gehäuse (20) des Antriebsmoduls (14) festgelegt ist, angeordnet. Zudem ist ein Verfahren zur Montage eines derartigen Antriebsmoduls (14) offenbart.

Description

Die Erfindung betrifft ein Modul für einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Montage eines derartigen Hybridmoduls.
In der EP 2 148 107 A1 ist eine Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug gezeigt. Dabei weist eine Kupplungsscheibenanordnung einen axialelastischen Bereich auf, der eine axiale Bewegung der Reibbeläge bei einem Schließen der zugehörigen Reibungskupplung gegenüber einer Nabe ermöglicht. Hierbei wird insbesondere ein Abheben der Reibbeläge von der Abschlussplatte und der Druckplatte bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor erreicht. Dabei ist eine korrekte axiale Ausrichtung der Kupplungsscheibenanordnung gegenüber der Druckplatte und der Abschlussplatte bei geöffneter Reibungskupplung notwendig, um bei geöffneter Kupplung einen korrekten Luftspalt zwischen Druckplatte und Abschlussplatte gegenüber den Reibbelägen zu erreichen. Dabei ist eine Nabe der Antriebseinheit fest, insbesondere axial fest, mit der Kurbelwelle des zugehörigen Verbrennungsmotors verbunden. Eine Justierung erfolgt über eine Einstellscheibe, die zwischen der Kupplungsscheibenanordnung und der Nabe angeordnet ist. Dabei kann eine Ausrichtung der Kupplungsscheibenanordnung erst nach vollständiger Montage der Antriebseinheit im Fahrzeug und insbesondere an dem Verbrennungsmotor erfolgen.
Es ist daher Aufgabe ein Antriebsmodul bereitzustellen, bei dem eine Ausrichtung bzw. axiale Anordnung der Kupplungsanordnung innerhalb der Reibungskupplung bereits bei der Vormontage des Antriebsmoduls durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Antriebsmodul gemäß dem Patentanspruch 1. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausführungen der Erfindung beschrieben.
Dabei weist das Antriebsmodul für einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs ein Gehäuse auf, welches in einem eingebautem Zustand des Antriebsmoduls in einem Fahrzeug fest mit einem Verbrennungsmotor, insbesondere mit dessen Gehäuse, verbunden ist. Dabei weist das Antriebsmodul eine Reibungskupplung auf. Die Reibungskupplung umfasst hierbei eine Betätigungsanordnung, eine axial bewegliche Druckplatte, die über die Betätigungsanordnung betätigt werden kann, eine axial gegenüber dem Gehäuse des Antriebsmoduls feststehende Abschlussplatte sowie eine Kupplungsscheibenanordnung. Die Kupplungsscheibenanordnung, insbesondere deren Reibbeläge, sind axial zwischen der Abschlussplatte und der Druckplatte angeordnet. Dabei soll bei geöffnetem Zustand der Reibungskupplung ein axialer Luftspalt zwischen den Reibbelägen der Kupplungsscheibenanordnung und der Abschlussplatte sowie ein axialer Luftspalt zwischen den Reibbelägen der Kupplungsscheibenanordnung und der Druckplatte vorhanden sein. Der Luftspalt entspricht dabei vorzugsweise in etwa der Hälfte des Ausrückwegs der Druckplatte. Dabei weist die Kupplungsscheibe einen axial elastischen Bereich auf, der beim Schließen der Reibungskupplung eine axiale Verlagerung der Reibbeläge ermöglicht. Dementsprechend werden die Reibbeläge in axialer Richtung zur Abschlussplatte hin verlagert.
Weiter weist das Antriebsmodul eine Nabe auf, die fest mit der Kupplungsscheibenanordnung verbunden ist. Dabei verlagern sich die Reibbeläge beim Schließen der Reibungskupplung über den axial elastischen Bereich auch entlang einer axialen Richtung gegenüber der Nabe. Günstigerweise ist die Nabe axial schwimmend gegenüber der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors gelagert, wodurch bei der Montage von Verbrennungsmotor und Antriebsmodul keine axialen Verspannungen entstehen können. Hierbei kann die Nabe des Antriebsmoduls beispielsweise über eine Steckverzahnung mit der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors verbunden. Ebenso kann die Nabe des Antriebsmoduls auch eine Verbindung mit einem Zweimassenschwungrad oder mit einem anderen Bauteil für den Antriebsstrang herstellen.
Das Antriebsmodul umfasst weiterhin eine elektrische Maschine, die einen Rotor und einen Stator aufweist. Der Stator ist dabei an einem Statorträger angeordnet, der vorzugsweise fest mit dem Gehäuse des Antriebsmoduls verbunden ist. Der Rotor ist dementsprechend an einem Rotorträger angeordnet. Dabei ist der Rotorträger über eine Lageranordnung, beispielsweise ein Wälzlager oder Kugellager, mit dem Gehäuse und dem Stator wirkverbunden, wodurch der Rotor frei gegenüber dem Stator drehen kann.
Die Nabe ist zudem günstigerweise über eine weitere Lageranordnung, beispielsweise ein Wälzlager, ein Gleitlager oder ein Nadellager, frei drehend gegenüber dem Gehäuse, dem Stator und dem Rotor angeordnet. Dabei kann die Lageranordnung beispielsweise zwischen der Nabe einerseits und einer Abstützanordnung, dem Gehäuse, dem Statorträger und / oder dem Rotorträger andererseits angeordnet sein.
Dabei wird die axiale Anordnung oder Ausrichtung der Kupplungsscheibenanordnung zu der Druckplatte und der Abschlussplatte durch eine Einstellanordnung bestimmt, wobei die Einstellanordnung funktional zwischen der Nabe und einem Abstützelement, welches axial fest mit dem Gehäuse des Antriebsmoduls verbunden ist, angeordnet ist.
Mithilfe der Einstellanordnung kann eine Ausrichtung der Kupplungsscheibenanordnung, insbesondere der Reibbeläge der Kupplungsscheibenanordnung, bereits an dem vormontierten Antriebsmodul eingestellt werden. Das Modul kann dann ohne zusätzliche Arbeiten an dem Fahrzeug verbaut werden und ist dementsprechend sofort einsatzbereit. Das Abstützelement ist dabei vorzugsweise axial zu dem Gehäuse festgelegt und im Wesentlichen unverschiebbar gegenüber diesem angeordnet, wobei dieses gegebenenfalls auch fest mit diesem verbunden sein kann. Dementsprechend sind das Gehäuse und die Abschlussplatte sowie das Gehäuse und die Kupplungsscheibe axial zueinander festgelegt, insbesondere axial unverschiebbar gegeneinander angeordnet, und die Kupplungsscheibenanordnung ist axial gegenüber der Reibungskupplung ausgerichtet.
Mit besonderem Vorteil ist das zu dem Gehäuse axial festgelegte und gegebenenfalls fest verbundene Abstützelement durch das Gehäuse des Antriebsmoduls selbst, durch den Statorträger oder durch den Rotorträger ausgebildet.
Zudem sind der Statorträger und der Rotorträger vorzugsweise im Wesentlichen axial fest oder axial unverschiebbar mit dem Gehäuse verbunden.
In einer weiteren Ausführungsvariante ist die Einstellanordnung direkt oder indirekt, also mit oder ohne weitere zwischengeschaltete Elemente, mit der Nabe und / oder dem Abstützelement verbunden.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Einstellanordnung an einem axialen Endbereich des Rotorträgers anzuordnen.
Hierdurch können zusätzliche Bearbeitungsschritte des Rotorträgers eingespart werden. Der Rotorträger ist dabei im axialen Querschnitt günstigerweise u-förmig ausgebildet.
Es wird vorgeschlagen, dass die Einstellanordnung ein erstes Sicherungselement, ein Einstellelement und eine zweites Sicherungselement umfasst.
Das erste Sicherungselement, vorzugsweise als Sicherungsring ausgebildet, ist mit Vorteil an der Nabe angeordnet und greift hierbei günstigerweise in eine an der Nabe umlaufende Nut ein. Das zweite Sicherungselement, vorzugsweise als Anlaufscheibe ausgebildet, ist dabei günstigerweise an dem Abstützelement, vorzugsweise dem Rotorträger, angeordnet. Das Einstellelement, vorzugsweise als Einstellscheibe, ist hierbei vorzugsweise axial zwischen dem ersten und dem zweiten Sicherungselement angeordnet. Dabei kann sich die Nabe über die Einstellanordnung axial gegenüber dem Rotorträger abstützen. Mit Vorteil ist die Einstellanordnung derart ausgebildet, dass diese eine axiale Kraft auf die Nabe in Schließrichtung der Kupplungsscheibe, insbesondere der Druckplatte, abstützt. Hierdurch ist insbesondere eine axiale Bewegung der Nabe in Schließrichtung der Druckplatte abgestützt bzw. verhindert.
Die Einstellanordnung kann in weiteren Ausführungsvarianten auch noch weitere Bauteile aufweisen. Dabei kann das zweite Sicherungselement beispielsweise als Sicherungsring ausbildet sein, der in eine Nut des Abstützelements eingreift. Gegebenenfalls ist bei dieser Ausführungsform des Antriebsmoduls ein weiteres Element, welches als Anlaufscheibe dient, erforderlich.
Günstigerweise bildet das zweite Sicherungselement eine Anlaufscheibe aus, wobei diese gegebenenfalls als Kunststoffteil ausgebildet ist.
Die Ausbildung des zweiten Sicherungselements als Anlaufscheibe und aus Kunststoff ist hierbei kostengünstig. Zudem ist ein Verschleiß an dem zweiten Sicherungselement relativ gering, da eine Relativdrehung unter Last zwischen dem Abstützelement und der Nabe lediglich beim Öffnen und Schließen der Reibungskupplung auftritt. Dies ist zumindest dann der Fall, wenn das Abstützelement durch den Rotorträger ausgebildet ist.
Es ist von Vorteil, wenn das zweite Sicherungselement einen Kragen zur radialen Sicherung gegenüber dem Abstützelement, insbesondere dem Rotorträger, aufweist.
Es ist günstig, wenn die axiale Anordnung oder Ausrichtung der Kupplungsscheibenanordnung gegenüber der Abschlussplatte und der Druckplatte durch die Dicke der Einstellscheibe festlegt ist.
Zudem wird, wie bereits zuvor erwähnt, vorgeschlagen, dass die Nabe zur Verbindung mit einem weiteren Antriebsmodul eine Steckverzahnung aufweist.
Hierdurch ist die Nabe gegenüber einer weiteren Welle axial frei schwimmend gelagert, sodass keine axialen Kräfte auf die Nabe aufgebracht werden. Dadurch wird ein Verschleiß der Einstellanordnung wesentlich verringert und das Antriebsmodul wird nicht durch extern eingebrachte Kräfte belastet.
In einer weiteren Ausführungsvariante ist die Nabe gegenüber dem Abstützelement, insbesondere dem Rotorträger, über eine Lagerandordnung gelagert.
Dadurch ist das Antriebsmodul stabil ausgebildet und die verschiedenen rotierenden Bauteile sind optimal zueinander angeordnet und gegeneinander festgelegt.
Des Weiteren wird ein Verfahren zur Montage eines Antriebsmoduls nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder nach zumindest einer der vorigen Ausführungen vorgeschlagen.
Dabei wird zunächst der Rotorträger, die Reibungskupplung, die Kupplungsscheibenanordnung und die Nabe zu einem Vorzusammenbau montiert. In diesem Vorzusammenbau ist die Reibungskupplung geschlossen und die Kupplungsscheibenanordnung liegt an der Abschlussplatte an. Die Reibungskupplung ist hierbei beispielsweise aufgrund des Federelements der Reibungskupplung, beispielsweise einer Membranfeder, in einem geschlossenen Zustand. Die Abschlussplatte und die Druckplatte liegen dementsprechend an den Reibbelägen der Kupplungsscheibenanordnung an. Hierbei ist die Nabe beispielsweise über die Lageranordnung an dem Abstützelement, günstigerweise dem Rotorträger, gegenüber den weiteren Komponenten zentriert. Das axial elastische Element der Kupplungsscheibenanordnung ist in diesem Zustand frei von axialen Kräften.
In diesem Zustand wird ein Abstand zwischen einem ersten charakteristischen Messpunkt des Abstützelements und einem zweiten charakteristischen Messpunkten der Nabe ermittelt. Der erste charakteristische Messpunkt kann beispielsweise der Auflagefläche einer Anlaufscheibe entsprechen, die in diesem Fall an dem Abstützelement angeordnet ist. Der zweite charakteristische Messpunkt kann beispielsweise einer Nut der Nabe für das erste Sicherungselement entsprechen. Anhand dieses Abstands kann die korrekte Dicke für das Einstellelement ermittelt werden, sodass der Luftspalt zwischen dem jeweiligen Reibbelag und der Abschlussplatte und der Druckplatte korrekt eingestellt ist. Der Luftspalt entspricht dabei vorzugsweise in etwa der Hälfte des Ausrückwegs der Druckplatte.
Darauffolgend wird die Einstellanordnung, beispielsweise mit Einstellelement und erstem sowie zweitem Sicherungselement, montiert, woraufhin die restlichen Bauteile an dem Vorzusammenbau angebracht werden. Diese können ebenfalls in einem anderen Vorzusammenbau bereits montiert sein.
Das erfindungsgemäße Antriebsmodul und das Verfahren zur Montage eines derartigen Antriebsmoduls soll im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielshaft dargestellt werden. Es zeigen:
1 ein schematisch dargestelltes Antriebsmodul;
2 eine Ausführungsvariante des Antriebsmoduls aus 1.
Die 1 zeigt schematisch einen Axialschnitt eines Antriebsstrangs 10 für ein Hybridfahrzeug umfassend einen Verbrennungsmotor 12 und ein Antriebsmodul 14, insbesondere ein Hybridmodul 14, welches eine Elektromaschine 16 und eine als Reibungskupplung ausgeführte schaltbare Kupplung 18 umfasst. Gegebenenfalls kann zwischen dem Verbrennungsmotor 12 und dem Antriebsmodul eine Torsionsdämpfungseinrichtung, wie beispielsweise ein Zweimassenschwungrad, angeordnet sein.
Die Elektromaschine 16 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als permanenterregte Synchronmaschine in Außenläuferbauart ausgeführt und umfasst einen um eine Rotationsachse A umlaufenden topfförmigen Rotor 22 mit einem Rotorträger 24, der an der Innenumfangsfläche seines radial äußeren Bereichs ein Rotorblechpaket 26 mit Permanentmagneten 28 trägt und der im radial inneren Bereich eine Rotorwelle 30 ausbildet oder mit dieser verbunden ist. Die Elektromaschine 16 umfasst weiter einen Stator 32 mit einem Statorträger 34, an dessen Außenumfangsfläche in an sich bekannter Art und Weise ein Statorblechpaket 36 mit einer zeichnerisch nicht dargestellten Statorwicklung angeordnet ist. Der Statorträger 34 kann weiterhin zur Abführung einer Verlustwärme der Elektromaschine 16 über eine Kühlanordnung, insbesondere über eine Fluid-Kühlanordnung verfügen, welche bevorzugt mit dem Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors 12 ausgeführt ist.
Die Elektromaschine 16 kann alternativ zu dem dargestellten Außenläufer ebenso als Innenläufer ausgebildet sein und ebenso auch nach einem anderen elektrischen Funktionsprinzip arbeiten.
Die als Hohlwelle ausgeführte Rotorwelle 30 greift axial in die Zentralausnehmung eines rohrförmigen Lagerträgers 38 ein und ist dort radial und axial gelagert.
In der 1 ist der Lagerträger 38 einteilig mit dem Statorträger 34 ausgeführt. Zur Aufnahme des Rotors 22 ist an dem Lagerträger 38 eine Lageranordnung 40, insbesondere umfassend ein zweireihiges oder zwei axial beabstandete Wälzlager 40a; 40b, vorgesehen, wodurch der Rotor 22 unter Ausbildung eines in Umfangsrichtung konstanten Radialspaltes 42 betriebssicher zum Stator 32 gelagert ist. Der Lagerträger 38 kann alternativ auch getrennt vom Statorträger 34 ausgeführt sein und unabhängig von diesem zumindest mittelbar am Verbrennungsmotor 12 festgelegt sein.
Die Elektromaschine 16 ist mittels mehrerer Schraubbolzen 44 an in einem Gehäuse 46 des Verbrennungsmotors 12 vorgegebenen Gewindebohrungen 48 festgelegt, wozu am Statorträger 34 mehrere dazu korrespondierende und am Umfang verteilte Durchgriffsöffnungen 50 ausgebildet sind. Der Statorträger 34 kann gegebenenfalls auch form- und kraftschlüssig, beispielsweise über ein Aufschrumpfen, an dem Gehäuse 46 des Verbrennungsmotors 12 angeordnet sein. Das Antriebsmodul 14 weist hierbei ebenfalls ein Gehäuse 20 auf, welches bei dieser schematischen Ausführungsvariante durch den Statorträger 34 ausgebildet ist. Das Gehäuse 20 kann hierbei auch durch ein eigenes Element ausgebildet sein, wobei dementsprechend der Statorträger 34 fest an dem Gehäuse 20 des Antriebsmoduls 14 angeordnet ist.
Es ist in der 1 erkennbar, dass der Rotorträger 24 einen axialen und einen radialen Trageabschnitt 24a; 24b umfasst, wobei letzterer gleichzeitig einen Teil der Kupplung 18 ausbildet. Dazu ist an diesem mittels einer sich in Umfangsrichtung kreisförmig erstreckenden Schneide 52 eine als Ausrückorgan 54 dienende Membranfeder 54 verschwenkbar gelagert, welche mit deren radial innen befindlichen Membranfederzungen 56 über ein Ausrücklager 58 mit einer Betätigungsvorrichtung 60 bekannter Bauweise und mit dem radial äußeren Bereich mit einem schneidenförmigen Anlagebereich einer Druckplatte 62 in Wirkverbindung steht. Die bevorzugt als hydraulisch oder pneumatisch arbeitender Zentralausrücker ausgeführte Betätigungsvorrichtung 60 ist in einem sich radial zwischen dem Lagerträger 38 und dem Statorträger 34 erstreckenden ringförmigen Aufnahmeraum 64 angeordnet und kann sich bei der Betätigung der Reibungskupplung 18 an dem Lagerträger 38 abstützen. Die Reibungskupplung 18 umfasst weiter eine zu der Druckplatte 62 axial benachbarte Abschlussplatte 66, welche hier in Baueinheit mit einem Kupplungsgehäuse 68 ausgeführt ist, das über eine lösbare Verbindung mit Schraubbolzen 70 oder alternativ mit z.B. einem Bajonettverschluss mit dem Rotorträger 24 verbunden ist. Bei Realisierung einer Schraubverbindung kann diese auch anstelle der dargestellten Axialverschraubung auch als Schrägverschraubung ausgebildet sein.
Axial zwischen der Druckplatte 62 und der Abschlussplatte 66 ist eine Reibbelagscheibe 72 mit beidseitigen Reibbelägen positioniert, welche einen Bestandteil einer Kupplungsscheibenanordnung 74 bildet. Die Reibbelagscheibe 72 ist dazu bevorzugt durch Vernieten mit einem axialelastisch ausgestalteten, aus Federstahlblech gefertigten axialelastischen Bereich 76 verbunden, durch welchen die Reibbelagscheibe 72 gegenüber der Mitnehmerscheibe 80 beim Schließen der Kupplung 18 geringfügig axial verlagerbar und welcher sich beim Auftreten eines Versatzes der Kurbelwelle 78 des Verbrennungsmotors 12 und Rotorwelle 30 und einer daraus resultierenden Kraftwirkung elastisch verformen kann. Der axialelastische Bereich 76 ist wiederum ebenfalls bevorzugt durch Vernieten mit einer Mitnehmerscheibe 80 verbunden, welche in einem radial inneren Bereich mit einem Radialflansch 82 einer hohl ausgeführten Nabe 84 fest verbunden ist, beispielsweise über Befestigungsmittel 114, insbesondere Niete 114. Dabei können die Mitnehmerscheibe 80 und die Nabe 84 auch einteilig ausgebildet sein. Sofern auf den Bereich 76 verzichtet wird, kann die Reibbelagscheibe 72 auch unmittelbar mit einer in Grenzen elastischen Mitnehmerscheibe 80 verbunden sein.
An dem zur Kurbelwelle 78 gerichteten Ende ist die Nabe 84 mit einer Verzahnung 86 versehen, welche in eine dazu korrespondierende Verzahnung 88 der Kurbelwelle 78 eingreift. Dabei handelt es sich vorliegend um eine Steckverzahnung. Die Nabe 84 des Antriebsmoduls 14 und die Kurbelwelle 78 des Verbrennungsmotors 12 sind hierbei axial schwimmend zueinander gelagert. Die Kupplungsscheibenanordnung 74 umfasst somit die Reibbelagscheibe 72, den axialelastischen Bereich 76 und die Mitnehmerscheibe 80. Ebenso kann das Antriebsmodul 14 auch über die Nabe 86 mit einem anderen Bauteil als der Kurbelwelle 78 des Verbrennungsmotors verbunden sein, beispielsweise einem Zweimassenschwungrad.
Zur Einstellung einer definierten Axiallage der Reibbelagscheibe 72 gegenüber der Druckplatte 62 und der Abschlussplatte 66 ist an dem Antriebsmodul 14 funktional zwischen der Nabe 84 und dem Gehäuse 20, insbesondere einem Abstützelement 90 des Antriebsmoduls 14, eine Einstellanordnung 92 angeordnet. Dabei kann die Einstellanordnung 92 unmittelbar oder auch mittelbar zwischen der Nabe und dem Abstützelement 90 angeordnet sein. Hierbei ist das Abstützelement 90 axial fest oder axial lagefest gegenüber dem Gehäuse 20 ausgebildet. Zudem ist die Nabe 84 hierbei direkt, in anderen Ausführungsvarianten gegebenenfalls auch indirekt, gegenüber dem Abstützelement 90 gelagert. Das Abstützelement 90 wird hierbei durch den Rotorträger 24, insbesondere die Rotorwelle 30, ausgebildet, wobei sich die Nabe 84 über Lageranordnungen 85, hier Nadellager 85, in radialer Richtung gegenüber dem Rotorträger 24 abstützt. Die Nabe 84 ist dabei grundsätzlich direkt oder indirekt, wie hier über den Rotorträger 24, in radialer Richtung gegenüber dem Gehäuse 20 abgestützt.
Über die Einstellanordnung 92 kann sich die Nabe 84 in einer Richtung axial gegenüber dem Abstützelement 90 abstützen. Dabei kann die Lageranordnung 85 axial verlagerbar gegenüber der Nabe 82 und / oder dem Abstützelement 90 ausgebildet sein oder selbst eine axiale Verlagerung ermöglichen. Hierbei ist die Nabe 82 im Wesentlichen axial frei schwimmend gegenüber dem Abstützelement 90 angeordnet. Durch die Einstellanordnung 92 ist bei geöffneter Reibungskupplung 18 ein Mindestabstand oder Abhub zwischen der Abschlussplatte 66 und der Reibbelagscheibe 72 bei geöffneter Reibungskupplung 18 festgelegt. Der Abhub der Druckplatte 62 entspricht dabei vorzugsweise dem doppelten des Mindestabstandes zwischen der Abschlussplatte 66 und der Reibbelagscheibe 72. Dementsprechend ist der Abstand zwischen der Druckplatte 62 und der Reibbelagscheibe 72 in geöffnetem Zustand der Reibungskupplung 18 im Wesentlichen genau so groß wie der Mindestabstand zwischen der Abschlussplatte 66 und der Reibbelagscheibe 72.
Die Einstellanordnung 92 umfasst ein erstes Sicherungselement 93, ein Einstellelement 94 und ein zweites Sicherungselement 95, die im Wesentlichen axial zueinander angeordnet sind. Das erste Sicherungselement 93 ist hierbei durch einen Sicherungsring 93 ausgebildet, der nabenseitig angeordnet ist und in eine an der Nabe 84 umlaufende Nut 87 eingreift. Das Einstellelement 94 ist hierbei als Einstellscheibe 94 ausgebildet, die die Nabe 84 umgreift. Das zweite Sicherungselement 95 ist abstützelementseitig an dem Abstützelement 90, hier dem Rotorträger 24, angeordnet. Dabei ist das zweite Sicherungselement 95 als Anlaufscheibe 95, wobei diese Anlaufscheibe als Kunststoffteil ausgebildet ist. Das zweite Sicherungselement 95 ist dabei mit einem axial verlaufenden Kragen, der an dessen radial äußeren Bereich angeordnet ist, an dem Abstützelement 90 angeordnet.
Eine Relativdrehung zwischen dem Rotorträger 24 und der Nabe 84 wird durch die Einstellanordnung 92 lediglich bei geöffneter Reibungskupplung 18 sowie während des Öffnens und des Schließens der Reibungskupplung 18 ausgeglichen. Dabei wirkt jedoch ausschließlich während des Öffnungs- und des Schließvorgangs der Reibungskupplung 18 eine axiale Kraft auf die Anlaufscheibe 95, wodurch diese eine lange Lebensdauer aufweist.
Die Betätigungsvorrichtung 60 umfasst einen axial am Statorträger 34 bzw. dem Lagerträger 38 festgelegtes Zylindergehäuse 96 und einen dazu in Richtung der Kupplung axial verlagerbaren Kolben 98 mit dem Ausrücklager 58, der beim Ausfahren die Membranfeder 54 um deren Auflagebereich 52 verschwenkt, die Druckplatte 92 entlastet und in Richtung des Verbrennungsmotors 12 verlagert und dadurch die Kupplung 18 öffnet. Die Reibbelagscheibe 72 dient somit bei geschlossener Kupplung 18 als Koppelelement zwischen der Kurbelwelle 78 und dem Rotor 22.
Zur Durchführung der Schraubbolzen 44 sind in der Mitnehmerscheibe 80, im Rotorträger 24 und in der Membranfeder 54 Durchgriffsöffnungen 108; 110; 112 vorgesehen. Die Anzahl dieser Durchgangsöffnungen an jedem der Elemente 80; 24; 54 ist jedoch gegenüber der Anzahl der zu montierenden Schraubbolzen 44 und damit der Anzahl der Durchgriffsöffnungen 50 im Statorträger 34 bzw. Lagerträger 38 kleiner.
Aus der bisherigen Beschreibung wird ersichtlich, dass ein mit einer solchen Antriebseinheit ausgestattetes Hybridfahrzeug je nach Anforderung rein verbrennungsmotorisch, rein elektromotorisch oder in einer gemischten Betriebsweise von beiden Aggregaten 12, 16 angetrieben werden kann. Zum Starten des Verbrennungsmotors 12 ist der Drehmomentfluss, je nach der tatsächlichen Ausführung des jeweiligen Antriebsstrangs, auch in der entgegengesetzten Richtung, also von der Elektromaschine 16 in Richtung Verbrennungsmotor 12 möglich.
In der 2 ist eine Ausführungsvariante eines derartigen Antriebsmoduls 14 dargestellt. Dabei sind die vorigen Erläuterungen zur 1 im Wesentlichen auch auf das Antriebsmodul der 2 übertragbar. Die Bezugsziffern sind entsprechend in der 2 eingetragen. Die Befestigung des Antriebsmoduls 14 an dem Gehäuse des Verbrennungsmotors ist in dieser Ansicht nicht erkennbar. Zudem sind das Gehäuse 20 sowie der Statorträger 34 durch zwei verschiedene Bauteile ausgebildet.
Ein Vorteil bei der Verwendung einer derartigen Einstellanordnung 92 liegt in der Möglichkeit das Antriebsmodul 14 vor dem Einbau in den Antriebsstrang vollständig zu montieren, da eine entsprechende axiale Ausrichtung der Kupplungsscheibenanordnung 74, insbesondere der Reibbelagscheibe 72, bereits während der Vormontage des Antriebsmoduls 14 geschieht. Diese Montage wird anhand der 2 ausführlicher erläutert.
Bei der Montage des Antriebsmoduls 14 wird zunächst ein Vorzusammenbau, umfassend den Rotor 22 mit dem Rotorträger 24, die Reibungskupplung 18, die Kupplungsscheibenanordnung 74 und die Nabe 84 montiert. In diesem Zustand sind die Abschlussplatte 66 und der Rotorträger 24 fest miteinander verschraubt, wobei die Membranfeder 54 die Druckplatte 62 und ebenso die Reibbelagscheibe 72 axial gegen die Abschlussplatte 66 drückt. Die Reibungskupplung 18 ist somit geschlossen, wobei die Kupplungsscheibenanordnung 74, insbesondere die Reibbelagscheibe 72 mit deren Reibbelägen, an der Abschlussplatte 66 anliegt. Die Nabe 84 ist hierbei über die Lageranordnung 85 aus Nadellagern 85 radial gegenüber dem Rotorträger 24 ausgerichtet, jedoch axial frei beweglich. Dabei ist die Nabe 82 über die Mitnehmerscheibe 80 und den axialelastischen Bereich 76, der hierbei durch mehrere Federelemente 76, insbesondere Federbleche 76, ausgebildet ist, mit der Reibbelagscheibe 72 wirkverbunden. Der axialelastische Bereich 76 ist hierbei im Wesentlichen frei von axialen Kräften.
In dem Zustand dieses Vorzusammenbaus wird ein Abstand zwischen einem ersten charakteristischen Messpunkt 92a des Abstützelements 90 und einem zweiten charakteristischen Messpunkt 92b der Nabe ermittelt. Der erste charakteristische Messpunkt 92a ist hierbei durch das axiale Ende der Rotorwelle 30 des Rotorträgers 24 ausgebildet. Zudem ist es möglich, dass die Anlaufscheibe 95 bereits an der Rotorwelle 30 angeordnet ist und dessen Anlauffläche als erster charakteristischer Messpunkt 92a dient. Als zweiter charakteristischer Messpunkt 92b kann beispielsweise die Nut 87 der Nabe 84 herangezogen werden. Aus diesem Abstand wird eine Dicke oder Stärke der Einstellscheibe 94 ermittelt.
Die Einstellanordnung 92 wird nachfolgend mit der Einstellscheibe 94 passender Dicke montiert. Dadurch ist eine korrekte axiale Anordnung der Nabe 84 und der Kupplungsscheibe 72 an der Reibungskupplung 18 eingestellt. Darauffolgend werden die restlichen Bauteile oder Elemente des Antriebsmoduls 14 montiert.
Bei der Ermittlung des Abstands zwischen den charakteristischen Messpunkten 92a, 92b liegt der Vorzusammenbau günstigerweise an der Abschlussplatte 66 auf. Dementsprechend liegt der Vorzusammenbau bei der Montage der Einstellanordnung 92 günstigerweise an der Mitnehmerscheibe 80 an, sodass das axialelastische Element 76 einen axialen Versatz zwischen dem Rotorträger 24, insbesondere der Rotorwelle 30, und der Nabe 84 ermöglichen kann. Nach der Montage der Einstellanordnung 92 steht der axialelastische Bereich 76 bei geschlossener Reibungskupplung 18 unter einer axialen Kraft oder Spannung.
Bezugszeichenliste

10: Antriebseinheit
12: Verbrennungsmotor
14: Antriebsmodul
16: Elektromaschine
18: Kupplung
20: Gehäuse
22: Rotor
24: Rotorträger
26: Rotorblechpaket
28: Permanentmagneten
30: Rotorwelle
32: Stator
34: Statorträger
36: Statorblechpaket
38: Lagerträger
40: Lageranordnung
42: Radialspalt
44: Schraubbolzen
46: Verbrennungsmotorgehäuse
48: Gewindebohrung
50: Durchgriffsöffnung
52: Schneide
54: Ausrückorgan, Membranfeder
56: Membranfederzunge
58: Ausrücklager
60: Betätigungsvorrichtung
62: Druckplatte
64: ringförmiger Aufnahmeraum
66: Abschlussplatte
68: Kupplungsgehäuse
70: Schraubbolzen
72: Kupplungsscheibe
74: Kupplungsscheibenanordnung
76: axialelastischer Bereich
78: Kurbelwelle
80: Mitnehmerscheibe
82: Radialflansch
84: Nabe
85: Lageranordnung, Nadellager
86, 88: Verzahnung, Steckverzahnung
87: Nut
90: Abstützelement
92: Einstellanordnung
92a, b: charakteristischer Messpunkt
93: erstes Sicherungselement, Sicherungsring
94: Einstellelement, Einstellscheibe
95: zweites Sicherungselement, Anlaufscheibe
96: Zylindergehäuse
98: Kolben
108; 110; 112: Durchgriffsöffnung
114: Niet
A: Rotationsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2148107 A1 [0002]

Claims

Antriebsmodul (14) für einen Antriebsstrang (10) eines Hybridfahrzeugs, umfassend – ein Gehäuse (20), – eine Reibungskupplung (18) mit einer mittels einer Betätigungsanordnung (60) axial verlagerbaren Druckplatte (62), einer Abschlussplatte (66) und mit einer zwischen diesen positionierten Kupplungsscheibenanordnung (74), – eine Nabe (84), wobei diese fest mit der Kupplungsscheibenanordnung (74) verbunden ist, – eine elektrische Maschine (16), die einen Rotor (22) mit einem Rotorträger (24) sowie ein an einem Statorträger (34) festgelegten Stator (32) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Anordnung oder Ausrichtung der Kupplungsscheibenanordnung (74) zu der Druckplatte (62) und der Abschlussplatte (66) durch eine Einstellanordnung (92) bestimmt ist, wobei die Einstellanordnung (92) funktional zwischen der Nabe (84) und einem Abstützelement (90), welches axial zu dem Gehäuse (20) des Antriebsmoduls (14) festgelegt ist, angeordnet ist.
Antriebsmodul (14) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das an dem Gehäuse (20) axial festgelegte Abstützelement (90) durch das Gehäuse (20) des Antriebsmoduls (14) selbst, durch den Statorträger (34) oder durch den Rotorträger (24) ausgebildet ist.
Antriebsmodul (14) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellanordnung (92) direkt oder indirekt mit der Nabe (84) und / oder dem Abstützelement (90) verbunden ist.
Antriebsmodul (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellanordnung (92) an einem axialen Endbereich des Rotorträgers (24) angeordnet ist.
Antriebsmodul (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellanordnung (92) einen erstes Sicherungselement (93), ein Einstellelement (94) und ein zweites Sicherungselement (95) umfasst.
Antriebsmodul (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sicherungselement (95) eine Anlaufscheibe (95) ausbildet und als Kunststoffteil ausgebildet ist.
Antriebsmodul (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sicherungselement (95) einen Kragen zur radialen Sicherung gegenüber dem Abstützelement (90), insbesondere dem Rotorträger (24), aufweist.
Antriebsmodul (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Anordnung oder Ausrichtung der Kupplungsscheibenanordnung (74) gegenüber der Abschlussplatte (66) und der Druckplatte (62) durch die Dicke des Einstellelements (94) festlegt ist.
Antriebsmodul (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (84) zur Verbindung mit einem weiteren Antriebsmodul eine Steckverzahnung (86, 88) aufweist.
Antriebsmodul (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (84) gegenüber dem Abstützelement (90), insbesondere dem Rotorträger (24), über eine Lageranordnung (85) gelagert ist.
Verfahren zur Montage eines Antriebsmoduls (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei zunächst – zumindest der Rotorträger (24), die Reibungskupplung (18), die Kupplungsscheibenanordnung (74) und die Nabe (84) zu einem Vorzusammenbau montiert werden, – sodass die Reibungskupplung (18) geschlossen ist und die Kupplungsscheibenanordnung (74) an der Abschlussplatte (66) anliegt, – wobei anschließend ein Abstand zwischen einem ersten charakteristischen Messpunkt (92a) des Abstützelements und zweiten charakteristischen Messpunkt (92b) der Nabe (84) ermittelt wird, – wobei im Weiteren anhand des ermittelten Abstands die passende Dicke für des Einstellelements (94) zur korrekten Anordnung oder Ausrichtung der Kupplungsscheibenanordnung (74) an der Reibungskupplung (18) ermittelt wird, – wobei anschließend die Einstellanordnung (92) montiert wird und – im Weiteren die restlichen Bauteile des Antriebsmoduls (14) montiert werden.