DE102017130349A1 - Electric drive unit and drive arrangement for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinheit sowie eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine und einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinheit.Die elektrische Antriebseinheit ist insbesondere als Hybridmodul (70) für ein Kraftfahrzeug zum Ankoppeln einer Verbrennungskraftmaschine ausgestaltet und umfasst eine elektrische Maschine (71) zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments sowie wenigstens eine erste Kupplungseinrichtung (10), wobei ein Rotor (73) der elektrischen Maschine (70) mit einem im Wesentlichen hohlzylinderförmigen Rotorträger (74) drehfest verbunden ist und die erste Kupplungseinrichtung (10) ein erstes Reibpaket (11), welches insbesondere erste Lamellen (12) und zweite Lamellen (13) umfasst, aufweist, wobei das erste Reibpaket (11) zumindest bereichsweise radial und axial innerhalb des vom Rotorträger (74) radial umgebenden Raumes angeordnet ist und die erste Kupplungseinrichtung (10) zur drehfesten Anordnung wenigstens einer Lamelle (12,13) des ersten Reibpakets (11) einen ebenfalls im Wesentlichen hohlzylinderförmigen ersten Lamellenträger (20) aufweist, der sich an der radialen Außenseite des ersten Reibpakets (11) und somit in einem Zwischenraum (75) zwischen dem Rotorträger (74) und dem ersten Reibpaket (11) erstreckt.Mit der hier vorgeschlagenen elektrischen Antriebseinheit wird eine Einrichtung zur Verfügung gestellt, die mit geringem Bauraumbedarf einer Überhitzung vorbeugt und eine geringe Verschmutzungsneigung aufweist.The invention relates to an electric drive unit and to a drive arrangement for a motor vehicle having an internal combustion engine and an electric drive unit according to the invention. The electric drive unit is designed in particular as a hybrid module (70) for a motor vehicle for coupling an internal combustion engine and comprises an electrical machine (71) for generating a Drive torque and at least one first coupling device (10), wherein a rotor (73) of the electric machine (70) with a substantially hollow cylindrical rotor carrier (74) is rotatably connected and the first coupling means (10) a first friction pack (11), which in particular first fins (12) and second fins (13) comprises, wherein the first friction pack (11) at least partially radially and axially within the rotor carrier (74) radially surrounding space is arranged and the first coupling means (10) for the rotationally fixed arrangement w at least one lamella (12,13) of the first friction pack (11) has a likewise substantially hollow cylindrical first disk carrier (20) located on the radial outer side of the first friction pack (11) and thus in a gap (75) between the rotor carrier ( 74) and the first friction pack (11) extends. With the electric drive unit proposed here, a device is provided which prevents overheating with a small space requirement and has a low tendency to fouling.
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinheit, insbesondere ein Hybridmodul für ein Kraftfahrzeug zum Ankoppeln einer Verbrennungskraftmaschine, sowie eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine und einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinheit.The invention relates to an electric drive unit, in particular a hybrid module for a motor vehicle for coupling an internal combustion engine, as well as a drive arrangement for a motor vehicle with an internal combustion engine and an electric drive unit according to the invention.
Elektrische Antriebe sind weitgehend bekannt, so auch zum Antreiben von Kraftfahrzeugen. Hier können die elektrischen Antriebe kombiniert mit Verbrennungskraftmaschinen vorliegen, wie zum Beispiel in Hybridmodulen integriert, die eine Kopplung einer Verbrennungskraftmaschine vorsehen.Electric drives are widely known, including for driving motor vehicles. Here, the electric drives can be combined with internal combustion engines, such as integrated in hybrid modules, which provide a coupling of an internal combustion engine.
Ein Hybridmodul umfasst üblicherweise eine Anschlusseinrichtung zur mechanischen Ankopplung einer Verbrennungskraftmaschine, eine Trennkupplung, mit der Drehmoment von der Verbrennungskraftmaschine auf das Hybridmodul übertragbar ist und mit der das Hybridmodul von der Verbrennungskraftmaschine trennbar ist, eine elektrische Maschine zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments mit einem Rotor, sowie eine weitere Kupplungseinheit, insbesondere eine Doppelkupplungsvorrichtung, mit der Drehmoment von der elektrischen Maschine und/ oder von der Trennkupplung auf einen Antriebsstrang übertragbar ist. Die Doppelkupplungsvorrichtung umfasst eine erste Teilkupplung und eine zweite Teilkupplung. Jeder angeordneten Kupplung ist jeweils ein Betätigungssystem zugeordnet. Weitere Anfahrelemente wie Wandler oder Einscheibenkupplungen anstelle der Doppelkupplung sind möglich.A hybrid module usually comprises a connection device for the mechanical coupling of an internal combustion engine, a disconnect clutch with which torque from the internal combustion engine can be transferred to the hybrid module and with which the hybrid module is separable from the internal combustion engine, an electric machine for generating a driving torque with a rotor, and a another coupling unit, in particular a dual clutch device, with the torque from the electric machine and / or from the separating clutch to a drive train is transferable. The dual clutch device comprises a first part clutch and a second part clutch. Each arranged clutch is associated with an actuating system. Other starting elements such as converters or single-disc clutches instead of the double clutch are possible.
Die elektrische Maschine ermöglicht das elektrische Fahren, Leistungszuwachs zum Verbrennungsmotorbetrieb und Rekuperieren. Die Trennkupplungseinheit und deren Betätigungssystem sorgen für das Ankuppeln oder Abkuppeln des Verbrennungsmotors. Ein derart positioniertes Hybridmodul wird auch als P2-Hybridmodul bezeichnet.The electric machine enables electric driving, power increase for engine operation and recuperation. The separating clutch unit and its actuating system ensure the coupling or uncoupling of the internal combustion engine. Such a positioned hybrid module is also referred to as a P2 hybrid module.
Alle Kupplungen, wie z.B. die Trennkupplung, die Einscheibenkupplung und/oder die Doppelkupplung, können nass oder trocken betrieben werden.All couplings, such as the separating clutch, the single disc clutch and / or the double clutch can be operated wet or dry.
Bei P2-Hybridmodulen wird der Elektromotor, eine Trennkupplung, eine Hauptdrehmomentübertragungsvorrichtung, die meistens als Kupplung oder Doppelkupplung ausgeführt ist, sowie Betätigungssysteme für die Trennkupplung und Hauptdrehmomentübertragungsvorrichtung, Lager, Zwischenwellen und Gehäusekomponenten zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe angeordnet. Der Elektromotor ermöglicht das elektrische Fahren, Boosten und Rekuperieren und die Trennkupplung und deren Betätigungssystem sorgt für das Ankuppeln oder das Abkuppeln des Verbrennungsmotors. Um das Drehmoment des Hybridmoduls, egal ob es vom Elektromotor aufgebracht wurde und/oder vom Verbrennungsmotor anliegt und über die Trennkupplung auf das Hybridmodul übertragen wurde, an das Getriebe weiterzuleiten, ist die Hauptdrehmomentübertragungsvorrichtung (z.B. eine Kupplung, eine Doppelkupplung, ein Drehmomentwandler oder ein CVT) und das dazugehörende Betätigungssystem oder Regelungsmodul, mit dem die Drehmomentübertragung gesteuert werden kann, erforderlich. Zur Anordnung dieser Teile, Komponenten und Aggregate zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe besteht ein erheblicher Bauraumbedarf. Demzufolge besteht die Forderung, alle Komponenten des Hybridmoduls sehr kompakt auszuführen und anzuordnen.In P2 hybrid modules, the electric motor, a disconnect clutch, a main torque transmitting device, which is mostly designed as a clutch or dual clutch, and operating systems for the clutch and main torque transmission device, bearings, intermediate shafts and housing components between the engine and the transmission is arranged. The electric motor enables electric driving, boosting and recuperation and the separating clutch and its actuating system ensures the coupling or uncoupling of the internal combustion engine. To pass the torque of the hybrid module, whether applied by the electric motor and / or from the engine and transmitted via the disconnect clutch to the hybrid module, to the transmission is the main torque transmitting device (eg, a clutch, a dual clutch, a torque converter, or a CVT ) and the associated actuation system or control module with which torque transmission can be controlled. To arrange these parts, components and units between the engine and the transmission, there is a considerable space requirement. Accordingly, there is a requirement to design and arrange all components of the hybrid module very compact.
Bei Übertragung von Drehmoment mittels Kupplungen tritt aufgrund zeitweiliger Drehzahldifferenz zwischen Antriebseite und Abtriebsseite Schlupf an den Reibflächen der Kupplung auf. Bei diesem reibenden Kontakt entsteht Wärme, sodass sich die Kupplungen beim Anfahren, Schalten oder bei anderen Fahrzuständen aufheizt. Damit die Reibflächen nicht überhitzen, was zu sogenanntem Fading, also dem starken Absinken des Reibwertes, zu übermäßigem Verschleiß der Reibbeläge und thermisch bedingten Bauteilverformungen führen kann, wird die in die Kupplung eingebrachte Reibenergie kurzfristig durch Aufheizen des Materials in den Kupplungsplatten zwischengespeichert. Anschließend gibt die Kupplung Wärme an umliegende Bauteile und an die sie umgebende Luft über Konvektion ab.When transmitting torque by means of clutches occurs due to temporary speed difference between the drive side and driven side slip on the friction surfaces of the clutch. Heat is generated during this rubbing contact so that the clutches heat up during start-up, shifting or other driving conditions. Thus, the friction surfaces do not overheat, which can lead to so-called fading, so the strong decrease in the friction coefficient, excessive wear of the friction linings and thermally induced component deformation, the friction energy introduced into the clutch is temporarily stored by heating the material in the clutch plates. The coupling then transfers heat to surrounding components and to the surrounding air via convection.
Eine energieeffiziente Ausführungsform einer Hauptdrehmomentübertragungsvorrichtung stellt eine Kupplung bzw. Doppelkupplung dar, da Kupplungen nur sehr geringe Schleppverluste verursachen. Zur Realisierung einer kompakten Bauform ist es sinnvoll, eine vorhandene Trennkupplung und/oder die Hauptdrehmomentübertragungskupplung ganz oder teilweise radial innerhalb des vom Rotor des Elektromotors umgebenden Raums anzuordnen.An energy-efficient embodiment of a main torque transmission device is a clutch or dual clutch, since clutches cause only very low drag losses. To realize a compact design, it makes sense to arrange an existing disconnect clutch and / or the main torque transmission clutch completely or partially radially within the space surrounding the rotor of the electric motor.
Nachteilig daran ist, dass die Kupplung sich in unmittelbarer Nähe des mit Permanentmagneten ausgestatteten Rotors des Elektromagneten befindet, wodurch die Gefahr besteht, dass durch Reibung in der Kupplung entstehende Wärme die Magnete des Elektromotors zusätzlich zu seiner Selbsterwärmung weiter aufheizen kann und die Magnete so beschädigt werden. Außerdem kann der in der Kupplung auftretende Abrieb bzw. Schmutz nicht ungehindert nach außen abgeschleudert werden.The disadvantage of this is that the coupling is in the immediate vicinity of the rotor equipped with permanent magnets of the electromagnet, whereby there is a risk that caused by friction in the clutch heat the magnets of the electric motor in addition to its self-heating can continue to heat up and the magnets are damaged , In addition, the abrasion or dirt occurring in the coupling can not be thrown off unhindered to the outside.
Bei Ausgestaltung von Hybridmodulen mit trockenen Kupplungen ist das Überhitzungsrisiko besonders hoch, da Kupplung und/oder Elektromotor nicht mit Öl gekühlt werden. Das Überhitzungsrisiko schränkt die Verwendung der besonders energieeffizienten und schleppmomentarmen Trockenkupplungen in P2-Hybridmodulen bis jetzt signifikant ein. Demzufolge ist es sehr wichtig, dass die in der Kupplung entstehende Wärme nicht direkt auf den Elektromotor übertragen wird.When designing hybrid modules with dry couplings, the risk of overheating is particularly high since the clutch and / or electric motor are not cooled with oil. The overheating risk limits the use of the particular energy-efficient and low-drag dry clutches in P2 hybrid modules so far significantly. Consequently, it is very important that the heat generated in the coupling is not transmitted directly to the electric motor.
Hinzu kommt, dass bei mit Schlupf betriebenen Kupplungen die Reibflächen der jeweiligen Kupplung aufeinander reiben, was zu deren Verschleiß führt. Der Materialabtrag, der mit dem über Lebensdauer der Kupplung auftretenden Verschleiß der Kupplungsbeläge und dem Einlaufen deren Gegenreibpartner einhergeht, führt dazu, dass Material, meistens als Kupplungsstaub oder einfach als Schmutz bezeichnet, in der Kupplung anfällt und möglichst aus der Kupplung heraus zu leiten ist. Insbesondere bei trockenen Kupplungen, die in unmittelbarer Nähe eines Elektromotors eingesetzt werden, sollte der Schmutz möglichst nicht in den Elektromotor eingetragen werden. Bei Hybridmodulen muss der Elektromotor also nicht nur vor der Wärme der Kupplung, sondern auch vor dem beim Betrieb der Kupplung auftretenden Schmutz geschützt werden. Der Abrieb der Kupplung sollte aber möglichst auch nicht in der Kupplung verbleiben, da er in der Kupplung die Kupplungsfunktionen beeinträchtigen kann.In addition, when operated with slip clutches rub the friction surfaces of each clutch to each other, which leads to their wear. The material removal, which is associated with the wear occurring over the life of the clutch linings and the shrinkage whose Gegenreibpartner, causes material, usually referred to as clutch dust or simply as dirt accumulates in the clutch and is possible to lead out of the clutch out. In particular, in dry couplings that are used in the immediate vicinity of an electric motor, the dirt should not be registered in the electric motor as possible. In hybrid modules, the electric motor must therefore be protected not only from the heat of the clutch, but also from the dirt that occurs during operation of the clutch. The abrasion of the coupling should, if possible, not remain in the coupling, as it may affect the coupling functions in the coupling.
Die meisten Kupplungen für Kraftfahrzeuge sind so aufgebaut, dass sie mehrere miteinander drehfest verbundene aber relativ zueinander axial verlagerbare Bauteile oder Baugruppen aufweisen, zwischen denen entweder ein Element zur Drehmomentübertragung eingeklemmt werden kann oder zwischen denen mehrere abwechselnd angeordnete Elemente zur Drehmomentübertragung eingeklemmt werden können, die ebenfalls miteinander drehfest verbunden aber axial verlagerbar sind. Es ist üblich, eine Gruppe der miteinander drehfest verbundenen Teile radial außerhalb der Reibflächen miteinander zu verbinden und dem Antrieb oder dem Abtrieb der Kupplung zuzuordnen und die andere Gruppe der miteinander drehfest verbundenen Teile radial innerhalb der Reibflächen miteinander zu verbinden und dem nicht der anderen Gruppe zugeordneten System (entweder Antrieb oder Abtrieb) zuzuordnen.Most automotive clutches are constructed to include a plurality of components or assemblies that are non-rotatably connected but relatively axially displaceable, between which either a torque transmitting member may be clamped or between which a plurality of alternately disposed torque transmitting members may be interposed rotatably connected to each other but are axially displaceable. It is customary to connect together a group of non-rotatably connected parts radially outside of the friction surfaces and assign the drive or the output of the clutch and the other group of non-rotatably connected parts radially inside the friction surfaces with each other and not assigned to the other group System (either drive or output).
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Antriebseinheit, insbesondere ein Hybridmodul, zur Verfügung zu stellen, die mit geringem Bauraum zuverlässig eine Überhitzung sowie Verschmutzungsneigung der Antriebseinheit verringern.Proceeding from this, the object of the present invention is to make available an electric drive unit, in particular a hybrid module, which reliably reduces overheating and a tendency to fouling of the drive unit with a small space.
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 1 und durch die Antriebsanordnung nach Anspruch 10 gelöst.This object is achieved by the electric drive unit according to the invention according to
Vorteilhafte Ausgestaltungen der elektrischen Antriebseinheit sind in den Unteransprüchen 2-9 angegeben.Advantageous embodiments of the electric drive unit are given in the dependent claims 2-9.
Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.The features of the claims may be combined in any technically meaningful manner, for which purpose the explanations of the following description as well as features of the figures may be consulted which comprise additional embodiments of the invention.
Die Richtungsangaben axial und radial beziehen sich auf die gemeinsame Rotationsachse der genannten Aggregate. Somit ist die axiale Richtung orthogonal zu Reibflächen der Lamellen orientiert.The directions axially and radially refer to the common axis of rotation of said aggregates. Thus, the axial direction is oriented orthogonal to friction surfaces of the slats.
Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinheit und insbesondere ein Hybridmodul für ein Kraftfahrzeug zum Ankoppeln einer Verbrennungskraftmaschine, wobei die elektrische Antriebseinheit eine elektrische Maschine zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments sowie wenigstens eine erste Kupplungseinrichtung umfasst. Ein Rotor der elektrischen Maschine ist mit einem im Wesentlichen hohlzylinderförmigen Rotorträger drehfest verbunden. Weiterhin weist die erste Kupplungseinrichtung ein erstes Reibpaket auf, das vorzugsweise erste Lamellen und zweite Lamellen umfasst. Das erste Reibpaket ist zumindest bereichsweise radial und axial innerhalb des vom Rotorträger radial umgebenden Raumes angeordnet. Die erste Kupplungseinrichtung weist zur drehfesten Anordnung der wenigstens einen Lamelle des ersten Reibpakets einen ebenfalls im Wesentlichen hohlzylinderförmigen ersten Lamellenträger auf, der sich an der radialen Außenseite des ersten Reibpakets und somit in einem Zwischenraum zwischen dem Rotorträger und dem ersten Reibpaket erstreckt. Vorzugsweise ist dabei der Rotor der elektrischen Maschine an der radialen Außenseite des Rotorträgers fest angeordnet.The invention relates to an electric drive unit and in particular to a hybrid module for a motor vehicle for coupling an internal combustion engine, wherein the electric drive unit comprises an electric machine for generating a drive torque and at least one first clutch device. A rotor of the electric machine is rotatably connected to a substantially hollow cylindrical rotor carrier. Furthermore, the first coupling device has a first friction packet, which preferably comprises first plates and second plates. The first friction pack is arranged at least partially radially and axially within the space radially surrounding the rotor carrier. The first coupling device has for the rotationally fixed arrangement of the at least one lamella of the first Reibpakets also substantially hollow cylindrical first plate carrier, which extends on the radial outer side of the first Reibpakets and thus in a space between the rotor carrier and the first Reibpaket. Preferably, the rotor of the electric machine is fixedly arranged on the radial outer side of the rotor carrier.
Die Erstreckung des ersten Lamellenträgers an der radialen Außenseite des ersten Reibpakets bedeutet, dass der erste Lamellenträger das erste Reibpaket zumindest abschnittsweise radial umgibt. Dabei ist der Rotorträger nicht fest mit dem Lamellenträger verbunden.The extension of the first disk carrier on the radial outer side of the first friction packet means that the first disk carrier radially surrounds the first friction packet at least in sections. The rotor carrier is not firmly connected to the plate carrier.
Das verwendete erste Reibpaket umfasst vorzugsweise als erste Lamellen und zweite Lamellen ausgebildete Reiblamellen, die alternierend angeordnet sind. Zur bauraumsparenden Ausbildung der elektrischen Antriebseinheit ist vorzugsweise vorgesehen, dass sich das erste Reibpaket vollständig in dem vom Rotorträger umgebenden Raum befindet.The first friction pack used preferably comprises friction plates designed as first disks and second disks, which are arranged alternately. For space-saving design of the electric drive unit is preferably provided that the first Reibpaket is completely in the space surrounding the rotor arm.
Dadurch lässt sich der Wärmetransport von der Kupplungseinrichtung auf die elektrische Maschine stark reduzieren, da der radial äußere Teil der Kupplungseinrichtung im geöffneten Zustand mit einer Differenzdrehzahl zur elektrischen Maschine drehen kann. Von der Kupplungseinrichtung erwärmte Luft kann axial aus dem Zwischenraum zwischen Kupplungseinrichtung und Rotorträger entweichen. Demzufolge wird erreicht, dass sich die von der Kupplungseinrichtung aufgeheizte Luft nicht an, innerhalb oder in unmittelbarer Nähe der elektrischen Maschine staut und so die elektrische Maschine aufheizt, sondern die Wärme an andere Bauteile wie beispielsweise das Gehäuse der elektrischen Antriebseinheit abgibt.As a result, the heat transfer from the coupling device to the electric machine can be greatly reduced, since the radially outer part of the coupling device in the open state with a differential speed to the electric machine can rotate. Air heated by the coupling device can escape axially from the intermediate space between the coupling device and the rotor carrier. Consequently, it is achieved that the air heated by the coupling device does not accumulate on, within or in the immediate vicinity of the electric machine and thus heats the electric machine, but delivers the heat to other components such as the housing of the electric drive unit.
Die Erfindung ist dabei nicht auf ein Hybridmodul beschränkt, sondern die Erfindung kann überall dort Anwendung finden, wo eine Kupplungseinrichtung und eine elektrische Antriebsmaschine in unmittelbarer Nähe und vorzugsweise ineinander integriert kompakt angeordnet werden müssen, wie z.B. bei elektrischen Antrieben, elektrischen Achsen.The invention is not limited to a hybrid module, but the invention can be used wherever a coupling device and an electric drive machine in the immediate vicinity and preferably integrated into one another must be arranged compact, such. for electric drives, electric axles.
Zur Realisierung eines Stofftransports von der radialen Innenseite des ersten Lamellenträgers zu dessen radialer Außenseite ist vorzugsweise vorgesehen, dass der erste Lamellenträger wenigstens eine, insbesondere mehrere an seinem Umfang verteilte erste Durchgangsöffnungen aufweist. Durch die Durchgangsöffnungen ist es somit möglich, erwärmte Luft von dem ersten Reibpaket durch den ersten Lamellenträger auf dessen Außenseite zu führen bzw. beim Betrieb des ersten Reibpakets entstandene Abrieb-Partikel durch diese Durchgangsöffnungen nach radial außen abzuführen. Die Fliehkraft kann ebenfalls dafür sorgen, dass Schmutzpartikel von den Kupplungsscheiben, den Kupplungslamellen oder anderen Kupplungsbauteilen abgeschleudert werden und durch die Durchgangsöffnungen hindurch in dem Zwischenraum zwischen dem ersten Lamellenträger und der im Wesentlichen zylindrischen Innenseite der elektrischen Maschine bzw. dem Rotorträger gelangen.For realizing a mass transfer from the radial inside of the first disk carrier to the radial outside thereof, it is preferably provided that the first disk carrier has at least one, in particular a plurality of first through openings distributed around its circumference. Through the passage openings, it is thus possible to guide heated air from the first friction pack through the first disk carrier on the outside thereof or to dissipate abrasion particles resulting from the operation of the first friction package radially outward through these passage openings. The centrifugal force can also ensure that dirt particles are thrown off the clutch disks, the clutch disks or other coupling components and pass through the passage openings in the intermediate space between the first disk carrier and the substantially cylindrical inner side of the electric machine or the rotor carrier.
Weiterhin kann die elektrische Antriebseinheit eine zweite Kupplungseinrichtung umfassen, die ein zweites Reibpaket aufweist, das zumindest bereichsweise radial und axial innerhalb des vom Rotorträger radial umgebenden Raumes angeordnet ist, wobei die zweite Kupplungseinrichtung zur drehfesten Anordnung von wenigstens einer Lamelle des zweiten Reibpakets einen ebenfalls im Wesentlichen hohlzylinderförmigen zweiten Lamellenträger als Außenlamellenträger der zweiten Kupplungseinrichtung aufweist, der sich an der radialen Außenseite des zweiten Reibpakets erstreckt. Der erste Lammellenträger ist dann zwischen dem zweiten Lamellenträger und dem Rotorträger angeordnet. Der zweite Lamellenträger weist ebenfalls wenigstens eine, insbesondere mehrere an seinem Umfang verteilte zweite Durchgangsöffnungen zur Realisierung eines Stofftransports von der radialen Innenseite des zweiten Lamellenträgers zu dessen radialer Außenseite auf. Dies ermöglicht die Strömung erhitzter Luft aus dem vom zweiten Lamellenträger radial umgebenden Raum durch diesen hindurch auf dessen Außenseite und von dort durch die Durchgangsöffnungen des ersten Lamellenträgers auf dessen Außenseite. Durch die zweiten Durchgangsöffnungen ist es somit möglich, erwärmte Luft von dem zweiten Lamellenpaket durch den zweiten Lamellenträger auf dessen Außenseite zu führen bzw. beim Betrieb des zweiten Lamellenpakets entstandene Abrieb-Partikel durch diese Durchgangsöffnungen nach radial außen abzuführen. Das verwendete zweite Reibpaket umfasst insbesondere ebenfalls mehrere Reiblamellen und Gegenlamellen, die als Innenlamellen und Außenlamellen alternierend angeordnet sind. Auch hier ist vorzugsweise vorgesehen, dass sich das zweite Reibpaket vollständig in dem vom Rotorträger umgebenden Raum befindet. Die Erstreckung des zweiten Lamellenträgers an der radialen Außenseite des zweiten Reibpakets bedeutet, dass der zweite Lamellenträger das zweite Reibpaket zumindest abschnittsweise radial umgibt.Furthermore, the electric drive unit may comprise a second clutch device, which has a second friction pack, which is arranged at least partially radially and axially within the space radially surrounding the rotor carrier, wherein the second clutch means for the rotationally fixed arrangement of at least one blade of the second Reibpakets also substantially having hollow cylindrical second disc carrier as outer disc carrier of the second coupling device which extends on the radial outer side of the second Reibpakets. The first disk carrier is then arranged between the second disk carrier and the rotor carrier. The second disk carrier likewise has at least one, in particular a plurality of second passage openings distributed around its circumference for realizing a mass transfer from the radial inner side of the second disk carrier to its radial outer side. This allows the flow of heated air from the space radially surrounding the second disk carrier through the latter on the outside thereof and from there through the through openings of the first disk carrier on the outside thereof. By means of the second passage openings, it is thus possible to guide heated air from the second plate pack through the second plate carrier to the outside thereof or to remove abrasive particles produced during operation of the second plate packet radially outward through these passage openings. The second friction pack used in particular likewise comprises a plurality of friction disks and counter disks, which are arranged alternately as inner disks and outer disks. Here, too, it is preferably provided that the second friction package is located completely in the space surrounding the rotor carrier. The extension of the second disc carrier on the radial outer side of the second friction packet means that the second disc carrier at least partially surrounds the second friction packet radially.
Die erste Kupplungseinrichtung und die zweite Kupplungseinrichtung sind vorzugsweise axial nebeneinander angeordnet, sodass der erste Lamellenträger sich abschnittsweise auch an der radialen Außenseite der zweiten Kupplungseinrichtung erstreckt, wobei der erste Lamellenträger auch auf dem axialen Längenabschnitt, mit dem der erste Lamellenträger die zweite Kupplungseinrichtung umgibt, erste Durchgangsöffnungen zur Realisierung des Stofftransports aufweist. Das bedeutet, dass die Reibpakete der ersten Kupplungseinrichtung und der zweiten Kupplungseinrichtung im Wesentlichen den gleichen Abstand zur gemeinsamen Rotationsachse haben.The first coupling device and the second coupling device are preferably arranged axially next to each other, so that the first plate carrier extends in sections on the radial outer side of the second coupling device, wherein the first plate carrier also on the axial longitudinal section, with which the first plate carrier surrounds the second coupling device, first Having passage openings for the realization of mass transfer. This means that the friction packs of the first clutch device and the second clutch device have substantially the same distance to the common axis of rotation.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der elektrischen Antriebseinheit ist vorgesehen, dass der Rotorträger an seiner radialen Innenseite wenigstens ein Leitelement aufweist, welches eine Leitfläche ausbildet, deren Erstreckungsrichtung zumindest eine axiale Komponente hat, zwecks Erzeugung eines Volumenstroms mit axialer Komponente. Erwärmte und an den Rotorträger gelangene Luft, die ggf. mit Schmutzpartikeln versetzt ist, kann somit axial abgeleitet werden. Dies erhöht die konstruktiv erreichte Kühlungswirkung sowie der Verringerung von Schmutzablagerungen in oder an der elektrischen Maschine bzw. den Kupplungseinrichtungen.In a further advantageous embodiment of the electric drive unit is provided that the rotor carrier has on its radially inner side at least one guide element which forms a guide surface whose extension direction has at least one axial component, for the purpose of generating a volume flow with an axial component. Heated and passed to the rotor carrier air, which is possibly mixed with dirt particles, can thus be derived axially. This increases the structurally achieved cooling effect and the reduction of dirt deposits in or on the electrical machine or the coupling devices.
Insbesondere kann das Leitelement an der radialen Innenseite des Rotorträgers in einer Spiralform ausgebildet sein, vorzugsweise durch einen Steg oder eine Nut realisiert. Es kann somit vorgesehen sein, dass die Spiralform durch eine Nut ringförmig in der Oberfläche der Innenseite des Rotorträgers ausgebildet ist, oder aber auch durch wenigstens einen Steg, der von der radialen Innenseite des Rotorträgers nach radial innen absteht, realisiert ist.In particular, the guide element may be formed on the radial inner side of the rotor carrier in a spiral shape, preferably realized by a web or a groove. It can thus be provided that the spiral shape is formed by a groove annular in the surface of the inside of the rotor carrier, or else by at least one web, which protrudes from the radial inner side of the rotor carrier radially inward, is realized.
In alternativer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Leitelement an der radialen Innenseite des Rotorträgers durch ein schaufelförmiges Element ausgebildet ist. Entsprechend kann ein und insbesondere können mehrere Elemente in Form von Lüfter- oder Turbinenschaufeln an der radialen Innenseite des Rotorträgers angeordnet sein.In an alternative embodiment, it is provided that the guide element is formed on the radially inner side of the rotor carrier by a paddle-shaped element. Accordingly, one and in particular a plurality of elements in the form of fan or turbine blades can be arranged on the radial inner side of the rotor carrier.
Durch die Strukturen auf der Innenseite des Rotorträgers, wie beispielsweise spiralförmige Nuten, spiralförmige Stege, Schaufeln (z.B. Lüfter- oder Turbinenschaufeln), kann erwärmte Luft zwischen den zeitweise mit Differenzdrehzahl drehenden Teilen Rotorträger und Außenlamellenträger in eine axiale Richtung abgelenkt werden. Somit kann die Luft, die radial aus der oder den Kupplungseinrichtungen austritt, gezielt in eine axiale Richtung gelenkt werden. Somit kann die erwärmte Luft beispielsweise zu einem Gehäusebestandteil geleitet werden, an dem die Luft abkühlen kann. Die Strukturelemente an der Innenseite des Rotorträgers können aber auch die Schmutzpartikel axial aus dem vom Rotor umschlossenen Raum hinausbefördern. So können beispielsweise Partikel, die von einer Kupplungseinrichtung nach außen geschleudert wurden und sich an der Innenwandung des Rotorträgers angelagert haben, in eine der spiralförmigen Nuten an der Innenwandung des Rotorträgers fallen und dann in der Nut entlangwandern, bis sie den Rand bzw. die Stirnseite des Rotorträgers erreicht haben und dann an der Stirnseite des Rotors bzw. Rotorträgers abgeschleudert werden. Die Schmutzpartikel bewegen sich durch die spiralförmigen Nuten, da die mit Differenzdrehzahl zum Rotor drehenden Außenlamellenträger eine tangentiale Luftströmung oder zumindest eine Luftströmung mit tangentialer Komponente innerhalb des Rotors bewirken, die die Schmutzpartikel in den Nuten antreibt.The structures on the inside of the rotor carrier, such as helical grooves, helical ridges, blades (e.g., fan or turbine blades), allow heated air to be deflected in an axial direction between the intermittently speed-rotating rotor arm and outer disc carrier parts. Thus, the air that emerges radially from the one or more coupling devices can be selectively directed in an axial direction. Thus, the heated air may, for example, be directed to a housing component, where the air can cool. However, the structural elements on the inside of the rotor carrier can also convey the dirt particles axially out of the space enclosed by the rotor. Thus, for example, particles thrown outwardly from a coupling device and attached to the inner wall of the rotor carrier may fall into one of the spiral grooves on the inner wall of the rotor carrier and then travel along the groove until they reach the edge or end face of the rotor carrier Have reached rotor carrier and then thrown off at the end face of the rotor or rotor carrier. The debris moves through the helical grooves because the outer lobe carriers rotating at differential speed to the rotor cause tangential air flow or at least one tangential component air flow within the rotor which drives the debris in the grooves.
Weiterhin kann mit dem Rotorträger mechanisch fest verbunden ein Schmutzabweiser vorgesehen sein, der sich vom Rotorträger nach radial außen erstreckt und somit eine axiale Abschirmung zumindest des Rotors der elektrischen Maschine realisiert. Dabei kann der Schmutzabweiser auch eine axiale Komponente in seiner Erstreckungsrichtung haben, so dass er sich vom Rotorträger sowohl radial als auch axial und somit schräg erstreckt. Der Schmutzabweiser ist vorzugweise in einer Ringform ausgebildet.Furthermore, a dirt deflector can be provided mechanically fixedly connected to the rotor carrier, which extends radially outward from the rotor carrier and thus realizes an axial shielding of at least the rotor of the electric machine. In this case, the dirt deflector can also have an axial component in its direction of extent, so that it extends from the rotor arm both radially and axially and thus obliquely. The dirt deflector is preferably formed in a ring shape.
Ergänzend oder alternativ kann mit einem Gehäuse der elektrischen Antriebseinheit mechanisch fest verbunden eine Schmutzabschirmung vorgesehen sein, die sich vom Gehäuse nach radial innen erstreckt und somit eine axiale Abschirmung zumindest eines Stators, vorzugsweise auch des Rotors, der elektrischen Maschine realisiert. Dabei kann die Schmutzabschirmung auch eine axiale Komponente in ihrer Erstreckungsrichtung haben, so dass er sich vom Gehäuse sowohl radial als auch axial und somit schräg erstreckt, wie z.B. axial in Richtung auf den Rotorträger. Die Schmutzabschirmung ist vorzugweise ebenfalls in einer Ringform ausgebildet.Additionally or alternatively, with a housing of the electric drive unit mechanically fixed a dirt shield may be provided which extends radially inwards from the housing and thus realizes an axial shielding of at least one stator, preferably also of the rotor, of the electric machine. In this case, the dirt shield may also have an axial component in its direction of extent, so that it extends from the housing both radially and axially and thus obliquely, such. axially in the direction of the rotor carrier. The dirt shield is preferably also formed in a ring shape.
Durch den mitrotierenden Schmutzabweiser und/oder durch die nicht mitrotierende Schmutzabschirmung kann der an der Stirnseite der elektrischen Maschine austretende oder abgeschleuderte Schmutz der elektrischen Maschine oder anderen empfindlichen Teilen ferngehalten werden und an eine gewünschte Stelle axial außerhalb der elektrischen Maschine gelenkt werden. Sinnvollerweise ist die Schmutzabschirmung so geformt, dass eine Überdeckung in axialer Richtung zwischen der Stirnseite des Rotorträgers oder eines anders ausgestalteten Bauteils, von dem sich die Schmutzpartikel in radialer Richtung lösen können (z.B. dem Schmutzabweiser) und der Schmutzabschirmung besteht. Diese Überdeckung ist vorzugsweise so ausgeführt, dass sich das Ende des Schmutzabweisers in der radialen Bewegungsrichtung der Schmutzpartikel hinter deren Abschleuderposition befindet. Dadurch ist sichergestellt, dass die abgeschleuderten Partikel definitiv auf den Schmutzabweiser treffen und von diesem abgeleitet und somit von der elektrischen Maschine ferngehalten werden. Um einen besonders guten Schutz der elektrischen Maschine zu gewährleisten, kann der Schmutzabweiser oder ein anders ausgestaltetes Bauteil, von dem die Schmutzpartikel sich in radialer Richtung lösen können, und die Schmutzabschirmung auch zusätzlich eine radiale Überdeckung aufweisen.Due to the co-rotating dirt deflector and / or the non-co-rotating dirt shield the exiting on the front side of the electrical machine or thrown dirt of the electrical machine or other sensitive parts can be kept away and directed to a desired location axially outside the electric machine. It is expedient for the dirt shield to be shaped in such a way that an axial overlap exists between the end face of the rotor carrier or a differently designed component from which the dirt particles can be released in the radial direction (for example the dirt deflector) and the dirt shield. This overlap is preferably carried out so that the end of the dirt deflector is in the radial direction of movement of the dirt particles behind their Abschleuderposition. This ensures that the spun-off particles definitely hit the dirt deflector and are discharged from it and thus kept away from the electrical machine. In order to ensure a particularly good protection of the electrical machine, the dirt deflector or a differently designed component, from which the dirt particles can be solved in the radial direction, and the dirt shield also have a radial overlap.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine und einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinheit, insbesondere einem Hybridmodul, sowie mit einem Getriebe, wobei die elektrische Antriebseinheit bzw. das Hybridmodul mit der Verbrennungskraftmaschine und dem Getriebe mechanisch über wenigstens eine Kupplungseinrichtung der elektrischen Antriebseinheit bzw. des Hybridmoduls verbunden ist.Another aspect of the present invention is a drive arrangement for a motor vehicle with an internal combustion engine and an electric drive unit according to the invention, in particular a hybrid module, and with a transmission, wherein the electric drive unit or the hybrid module with the internal combustion engine and the transmission mechanically via at least one coupling device of electric drive unit or the hybrid module is connected.
Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in
-
1 : ein Teilschnitt durch ein erfindungsgemäßes Hybridmodul, -
2 : ein Schnitt durch einen mehrteilig aufgebauten und als Außenlamellenträger ausgeführten ersten Lamellenträger, -
3 : eine Draufsicht auf den mehrteilig aufgebauten ersten Lamellenträger, -
4 : ein Teilschnitt durch ein erfindungsgemäßes Hybridmodul mit Schmutzabweiser und Schmutzabschirmung, -
5 : ein Teilschnitt durch ein erfindungsgemäßes Hybridmodul mit Schmutzabschirmung, -
6 : ein Schnitt durch den Rotorträger und den ersten Lamellenträger, und -
7 : ein Schnitt durch den Rotorträger, den ersten Lamellenträger und den zweiten Lamellenträger.
-
1 a partial section through a hybrid module according to the invention, -
2 FIG. 2: a section through a first disk carrier constructed in several parts and designed as an outer disk carrier, FIG. -
3 a top view of the multi-part constructed first plate carrier, -
4 FIG. 2: a partial section through a hybrid module according to the invention with dirt deflector and dirt shield, FIG. -
5 FIG. 2: a partial section through a hybrid module according to the invention with dirt shielding, FIG. -
6 a section through the rotor carrier and the first plate carrier, and -
7 a section through the rotor carrier, the first plate carrier and the second plate carrier.
Dazu geht die Trennwand
Auf der Zwischenwelle
Die Besonderheit dieses Hybridmoduls
Die in der Mehrfachkupplungseinrichtung
Das Aufbringen und das Abstützen der Anpresskraft erfolgt bei dieser ersten Kupplungseinrichtung
Die Federelemente
Demzufolge weist der erste Lamellenträger
Die
Die einzigen unterschiedlichen Ausführungen bzw. bezüglich der in
Wie aus den
In den
Die elektrische Maschine
Dabei ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Anordnung von Schmutzabweiser
Außerdem sind die als spiralförmige Nuten ausgestalteten Leitelemente
Die
Der Schmutz- und Wärmeabtransport aus einer jeweiligen Kupplungseinrichtung
Der Schmutz- und Wärmeabtransport aus einer jeweiligen Kupplungseinrichtung 10,50 kann zusätzlich zu den hier vorgestellten Maßnahmen auch durch Öffnungen in den Innenlamellenträgern verbessert werden.The removal of dirt and heat from a
Mit der hier vorgeschlagenen elektrischen Antriebseinheit wird eine Einrichtung zur Verfügung gestellt, die mit geringem Bauraumbedarf einer Überhitzung vorbeugt und eine geringe Verschmutzungsneigung aufweist.With the electric drive unit proposed here, a device is provided which prevents overheating with a small space requirement and has a low tendency to fouling.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Rotationsachseaxis of rotation
- 22
- Gehäusecasing
- 1010
- erste Kupplungseinrichtungfirst coupling device
- 1111
- ReibpaketReibpaket
- 1212
- erste Lamellenfirst lamellae
- 1313
- zweite Lamellensecond fins
- 2020
- erster Lamellenträgerfirst plate carrier
- 2121
- axial verlagerbarer Teilaxially displaceable part
- 2222
- axial unbeweglicher Teilaxially immovable part
- 2323
- Nabehub
- 2424
- Trägerringsupport ring
- 2525
- erstes Federelementfirst spring element
- 2626
- zweites Federelementsecond spring element
- 2727
- zweiter Lamellenträgersecond plate carrier
- 2828
- erste Anpressplattefirst pressure plate
- 2929
- erste Gegenplattefirst counter plate
- 3030
- Betätigungssystem für die erste KupplungseinrichtungActuation system for the first clutch device
- 3131
- translatorische Betätigungskrafttranslatory actuating force
- 3232
- erste Durchgangsöffnungfirst passage opening
- 32a32a
- Zweite DurchgangsöffnungSecond passage opening
- 3333
- Verzahnunggearing
- 3434
- Steckverzahnungsplines
- 4040
- MehrfachkupplungseinrichtungMultiple clutch device
- 5050
- zweite Kupplungseinrichtungsecond coupling device
- 5151
- Reibpaket der zweiten KupplungseinrichtungReibpaket the second clutch device
- 5252
- radiale Außenseiteradial outside
- 5353
- InnenlamellenträgerInner disk carrier
- 5454
- Innenlamelleninner disk
- 5555
- Außenlamellenouter disk
- 5656
- Aussparungrecess
- 5757
- zweiter Lamellenträger, Außenlamellenträgersecond plate carrier, outer plate carrier
- 6060
- Betätigungssystem für die zweite KupplungseinrichtungActuation system for the second clutch device
- 6161
- Betätigungslageroperation seat
- 6262
- Adapterringadapter ring
- 6363
- DurchgriffselementPenetration element
- 6464
- Zweite AnpressplatteSecond pressure plate
- 6565
- zweite Gegenplattesecond counter plate
- 6666
- Sicherungsringcirclip
- 6767
- Federfeather
- 7070
- Hybridmodulhybrid module
- 7171
- elektrische Maschineelectric machine
- 7272
- Statorstator
- 7373
- Rotorrotor
- 7474
- Rotorträgerrotorarm
- 7575
- Zwischenraumgap
- 7676
- Eingangsseite der MehrfachkupplungseinrichtungInput side of the multiple clutch device
- 7777
- Schmutzabweiserdirt deflector
- 7878
- Schmutzabschirmungdirt shield
- 7979
- Stirnseitefront
- 8080
- erste Getriebeeingangswellefirst transmission input shaft
- 8181
- zweite Getriebeeingangswellesecond transmission input shaft
- 8383
- Leitelementvane
- 9090
- Kurbelwellenstumpftail shaft
- 9191
- Schwungradflywheel
- 100100
- Trennkupplungseparating clutch
- 101101
- Kupplungsscheibe der TrennkupplungClutch disc of the separating clutch
- 102102
- Anpressplatte der TrennkupplungPressure plate of the separating clutch
- 103103
- Gegendruckplatte der TrennkupplungCounterpressure plate of the separating clutch
- 104104
- Betätigungssystem für die TrennkupplungActuation system for the separating clutch
- 110110
- Zwischenwelleintermediate shaft
- 120120
- Trennwandpartition wall
- 130130
- Lagerträgerbearing bracket
- 140140
- WälzlagerRolling
- 150150
- GetrieberückwandTransmission rear wall
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017130349.9A DE102017130349A1 (en) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | Electric drive unit and drive arrangement for a motor vehicle |
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---|---|---|---|---|
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-
2017
- 2017-12-18 DE DE102017130349.9A patent/DE102017130349A1/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20220056964A1 (en) * | 2019-01-16 | 2022-02-24 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Dry double clutch for an electric axle, and electric axle comprising the dry double clutch |
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JP7207161B2 (en) | 2019-05-22 | 2023-01-18 | マツダ株式会社 | automatic transmission |
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