DE102017130478A1

DE102017130478A1 - Einschubmodul, Hybridmodul, Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Zusammenbauen eines Antriebsstrangs

Info

Publication number: DE102017130478A1
Application number: DE102017130478.9A
Authority: DE
Inventors: Elmar Lorenz; Reiner Neukum
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-02-24
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2018-08-30
Also published as: WO2018153399A1; KR20190120203A; CN110248832B; DE112018000983A5; CN110248832A; KR102518271B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Einschubmodul, ein Hybridmodul und einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Hybridmodul. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Zusammenbauen eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs.Das Einschubmodul (40) umfasst einen im Wesentlichen rotationssymmetrischen Lamellenträger (90) und zumindest zwei Kupplungseinrichtungen (50,70, 80), wobei die Kupplungseinrichtungen (50,70, 80) jeweils wenigstens ein Lamellenpaket (51,71,81) aufweisen, von dem jeweils zumindest eine Lamelle drehmomentfest mit einer Mitnehmereinrichtung (100), insbesondere einer Verzahnung, des Lamellenträgers (90) verbunden ist, wobei der Lamellenträger (90) im Wesentlichen die Form eines aus zwei rotationssymmetrisch angeordneten Hohlzylindern (93,95) zusammengesetzten hohlen Ringzylinders aufweist und die Mitnehmereinrichtungen (100) in dem von dem Lamellenträger (90) radial abgegrenzten Raum an wenigstens einer der radial beabstandeten und einander zugewandten Innenseiten des hohlen Ringzylinders angeordnet sind, wobei der radial äußere, zweite Hohlzylinder (95) des Lamellenträgers (90) an einem axialen Endbereich (300) wenigstens ein nach radial außen abstehendes Formelement (301) aufweist, welches geeignet ist, in eine entsprechend komplementär geformte Ausnehmung (303) in einem Rotorträger (30) axial einzugreifen und Drehmoment zwischen Rotorträger (30) und Lamellenträger (90) zu übertragen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Einschubmodul zur Anordnung in einem Hybridmodul eines Kraftfahrzeuges, ein Hybridmodul für ein Kraftfahrzeug zum Ankoppeln einer Verbrennungskraftmaschine sowie eines Getriebes mit dem erfindungsgemäßen Einschubmodul und einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine und einem erfindungsgemäßen Hybridmodul. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Zusammenbauen eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs.
Zurzeit erhältliche Hybridmodule, die durch Ankopplung eines Verbrennungsmotors an einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, einen Elektromotorbetrieb mit einem Verbrennungsmotorbetrieb kombinieren können, weisen meist einen Elektromotor, eine Trennkupplung, deren Betätigungssystem, Lager und Gehäusekomponenten auf, die die drei Hauptkomponenten zu einer funktionstüchtigen Einheit verbinden.
Der Elektromotor ermöglicht das elektrische Fahren, Leistungszuwachs zum Verbrennungsmotorbetrieb und rekuperieren. Die Trennkupplung und deren Betätigungssystem sorgen für das Ankuppeln oder Abkuppeln des Verbrennungsmotors. Wenn ein Hybridmodul mit einer Doppelkupplung derart kombiniert wird, dass sich das Hybridmodul in Drehmomentübertragungsrichtung zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe befindet, müssen im Fahrzeug der Verbrennungsmotor, das Hybridmodul, die Doppelkupplung mit ihren Betätigungssystemen und das Getriebe hinter- oder nebeneinander angeordnet werden.
Ein derart positioniertes Hybridmodul wird auch als P2-Hybridmodul bezeichnet. Eine solche Anordnung führt jedoch sehr häufig zu erheblichen Bauraumproblemen, die auch die Montage beeinflussen bzw. erschweren.
Aus der DE 10 2009 059 944 A1 ist ein Hybridmodul bekannt, welches die Trennkupplung innerhalb eines Rotors einer elektrischen Maschine aufweist. Teilkupplungen einer Doppelkupplungsvorrichtung sind axial versetzt neben dem Rotor der elektrischen Maschine und somit auch neben der Trennkupplung angeordnet. Die Teilkupplungen sind dabei radial ineinander verschachtelt. Die Betätigungssysteme für die einzelnen Kupplungen sind axial versetzt neben diesen Kupplungen angeordnet.
Die DE 10 2007 008 946 A1 lehrt eine Mehrfachkupplung für ein Fahrzeug mit einem Hybridantrieb. In diesem Hybridmodul sind zwei Reibungskupplungen innerhalb des vom Rotor der elektrischen Maschine umschlossenen Raumes angeordnet. Der zur Verfügung stehende Bauraum in dem Hybridmodul wird maßgeblich durch die verwendete elektrische Maschine und deren Blechpaket vorgegeben.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Einschubmodul, ein Hybridmodul sowie einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, welche einen geringen Bauraum mit der Möglichkeit der einfachen Montage bzw. der Einhaltung geringer Toleranzen kombinieren.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Einschubmodul nach Anspruch 1 , durch das erfindungsgemäße Hybridmodul nach Anspruch 4, durch den erfindungsgemäßen Antriebsstrang nach Anspruch 9 sowie durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Zusammenbauen des Antriebsstrangs gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Einschubmoduls sind in den Unteransprüchen 2und 3 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Hybridmoduls sind in den Unteransprüchen 5 bis 8 angegeben.
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. 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.
Die Erfindung betrifft ein Einschubmodul zur Anordnung in einem Hybridmodul eines Kraftfahrzeuges, umfassend einen im Wesentlichen rotationssymmetrischen Lamellenträger und zumindest zwei Kupplungseinrichtungen, insbesondere eine Trennkupplung und mindestens eine Anfahrkupplung, wobei die Kupplungseinrichtungen jeweils wenigstens ein Lamellenpaket aufweisen, von dem jeweils zumindest eine Lamelle drehmomentfest mit einer Mitnehmereinrichtung, insbesondere einer Verzahnung, des Lamellenträgers verbunden ist. Der Lamellenträger weist im Wesentlichen die Form eines aus zwei rotationssymmetrisch angeordneten Hohlzylindern zusammengesetzten hohlen Ringzylinders auf. Es ist vorgesehen, dass die Mitnehmereinrichtungen in dem von dem Lamellenträger radial abgegrenzten Raum an wenigstens einer der radial beabstandeten und einander zugewandten Seiten des hohlen Ringzylinders angeordnet sind. Es ist vorgesehen, dass der radial äußere, zweite Hohlzylinder des Lamellenträgers an einem axialen Endbereich wenigstens ein nach radial außen abstehendes Formelement aufweist, welches geeignet ist, in eine entsprechend komplementär geformte Ausnehmung in einem Rotorträger axial einzugreifen und Drehmoment zwischen Rotorträger und Lamellenträger zu übertragen.
Der axiale Endbereich, an dem das bzw. die nach radial außen abstehenden Formelemente angeordnet sind, ist bevorzugt der stirnseitige Endbereich, der axial einem Verbindungselement der Hohlzylinder des Lamellenträgers gegenüberliegt. Das jeweilige, nach radial außen abstehende Formelement kann auch als Finger bezeichnet werden.
Vorzugsweise ist diese Ausnehmung im Rotorträger ebenfalls in dessen stirnseitigen Begrenzungsbereich ausgebildet, insbesondere in Schlitzform.
Damit wird in konstruktiv einfacher und bauraumsparender Weise die Übertragung von Drehmoment zwischen Rotorträger und Lamellenträger gewährleistet.
Der erste Hohlzylinder und der zweite Hohlzylinder des Lamellenträgers sind koaxial zueinander angeordnet.
Die Kupplungseinrichtungen können als nasse Kupplungen ausgestaltet sein.
Die Trennkupplungseinrichtung ist dabei insbesondere mit einer Eingangsseite des Hybridmoduls verbunden. Vorzugsweise sind zusätzlich zur Trennkupplung zwei Teilkupplungseinrichtungen einer Doppelkupplungsvorrichtung vorgesehen, deren Lamellenpakete mit einer Ausgangsseite des Hybridmoduls verbunden sind.
Die drehmomentfeste Anwendung einer Lamelle eines Lamellenpakets an eine Mitnehmereinrichtung kann dabei eine axiale Verschiebung zulassen. Zu diesem Zweck ist die Mitnehmereinrichtung vorzugsweise als eine Steckverzahnung ausgebildet. Ein hohler Ringzylinder ist dabei ein Körper, dessen innerer Hohlzylinder eine Außenseite ausbildet, die der Innenseite des äußeren Hohlzylinders radial gegenüberliegt.
Somit wird als Unterzusammenbau oder Unterbaugruppe ein außerhalb eines Hybridmoduls prüfbares Einschubmodul zur Verfügung gestellt, welches bei Aufnahme von drei Kupplungseinrichtungen auch Triple-Clutch genannt wird.
Der Vorteil dieses Einschubmoduls liegt insbesondere in der hohen Maßhaltigkeit bzw. der geringen Montagetoleranzen im montierten Zustand auf Grund dessen, dass nahezu alle Montageschritte und Vermessungsvorgänge, die zur Fertigung des Einschubmoduls notwendig sind, außerhalb eines Rotors einer elektrischen Maschine eines Hybridmoduls, für welches das Einschubmodul vorgesehen ist, erfolgen können, so dass in zuverlässiger Weise alle geometrischen Verhältnisse der Kupplungseinrichtungen zueinander sowie in Bezug zum Lamellenträger auf das jeweilige gewünschte Ist-Maß eingestellt werden können.
Zudem lassen sich dadurch Einstellvorgänge an den Kupplungseinrichtungen einfacher bzw. genauer vornehmen.
Weiterhin ermöglicht das erfindungsgemäße Einschubmodul, dieses für unterschiedliche Hybridmodule bzw. Rotorträger zu fertigen, wobei lediglich die Kontur des Einschubmoduls passend zum Rotorträger zu fertigen ist, um eine Einheit als sogenanntes „Add in“ zur Verfügung zu stellen, die orts- und zeitunabhängig in einen Rotorträger integriert werden kann.
Insbesondere ist vorgesehen, dass Lammellenpakte von zwei Kupplungseinrichtungen radial versetzt zueinander angeordnet sind und die Mitnehmereinrichtungen zur Verbindung mit wenigstens einer Lamelle eines Lamellenpakets in dem von dem Lamellenträger radial abgegrenzten Raum an den beiden radial beabstandeten und einander zugewandten Innenseiten der beiden Hohlzylinder des hohlen Ringzylinders angeordnet sind. Das heißt, dass die Mitnehmereinrichtungen in einem von dem Lamellenträger radial abgegrenzten hohlen Ringzylinderraum an einander radial gegenüberliegenden Innenseiten angeordnet sind, an denen die Lamellenpakete drehfest angeschlossen sind, sodass die Lamellenpakete an gegenüberliegenden Innenseiten angeschlossen sind.
In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltungsform ist axial neben einer der beiden Kupplungseinrichtungen eine weitere Kupplungseinrichtung angeordnet, von der ebenfalls wenigstens eine Lamelle an einer Mitnehmereinrichtung an der Innenseite des Hohlzylinders angeordnet ist, an der auch wenigstens eine Lamelle des Lamellenpakets der axial benachbarten Kupplungseinrichtung angeordnet ist.
Das heißt, dass das Lamellenpaket der dritten Kupplungseinrichtung einen derartigen Abstand zur gemeinsamen Rotationsachse der Kupplungseinrichtungen hat, dass sich die Lamellenpakete der axial benachbarten Kupplungseinrichtungen in radialer Hinsicht überlagern. Dabei sind die Lamellen beider Lamellenpakete an derselben Seite desselben Hohlzylinders mit den dortigen Mitnehmereinrichtungen drehfest verbunden.
Trotz Anordnung von drei Lamellenpaketen bietet das erfindungsgemäße Einschubmodul den Vorteil des einfachen Handlings bei der Montage, insbesondere am Montageband, und beim Einsatz in einen Rotorträger eines zu erzeugenden Hybridmoduls, so dass die Montage und der Zusammenbau in vereinfachter Weise und störungsunanfällig manuell erfolgen können oder auch automatisiert.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Lamellenpakete einer ersten Teilkupplungseinrichtung und einer zweiten Teilkupplungseinrichtung einer Doppelkupplungsvorrichtung an der Innenseite des äußeren Hohlzylinders angeordnet sind und das Lamellenpaket einer Trennkupplung an der Außenseite des inneren Hohlzylinders angeordnet sind. An diesen Seiten der genannten Hohlzylinder sind die Lamellen der Lamellenpakete an dort realisierten Mitnehmereinrichtungen angeschlossen.
Bevorzugt sind die Mitnehmereinrichtungen als Verzahnungen ausgeführt, die mehrere am jeweiligen Umfang verteilt angeordnete und axial erstreckende Zähne aufweisen. Dabei kann in dieser Verzahnung zumindest ein Abstützungselement integriert sein, welches dazu dient, eine axial auf eine Kupplungseinrichtung aufgebrachte Betätigungskraft zur Betätigung der jeweiligen Kupplungseinrichtung aufzunehmen. So kann z.B. ein solches Abstützungselement eine Lücke in der Verzahnung sein, an der sich axial eine Gegenplatte eines Lamellenpakets abstützt oder abstützen kann.
Zur Ausbildung einer mechanischen Einheit, die die Montagevorgänge vereinfacht, ist vorgesehen, dass der hohle Ringzylinder des Lamellenträgers zumindest ein stirnseitiges Verbindungselement aufweist, das die beiden Hohlzylinder des hohlen Ringzylinders radial miteinander verbindet.
Um ein Drehmoment von einem rotatorisch angetriebenen Bauteil auf den Lamellenträger bzw. in umgekehrter Richtung zu übertragen ist vorgesehen, dass der Lamellenträger an seiner radialen Außenseite zumindest ein Drehmomentübertragungselement aufweist, zur Übertragung eines Drehmoments von dem Lamellenträger auf ein an ihn radial angeschlossenes Bauteil. Derart kann ein Drehmoment von dem Lamellenträger auf einen ihn radial umgebenden Rotorträger eines Hybridmoduls übertragen werden, und in umgekehrter Richtung.
Das Drehmomentübertragungselement kann ebenfalls eine Verzahnung sein, die ein axiales Einschieben des Lamellenträgers bzw. des gesamten Einschubmoduls in einen Rotorträger ermöglicht.
Der Lamellenträger kann einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig, ausgeführt sein, wobei er ein Innenteil und ein Außenteil aufweist und eine mechanische Verbindung des Innenteils und des Außenteils an einer radialen Position zwischen den radialen Positionen des inneren Hohlzylinders und des äußeren Hohlzylinders ausgeführt ist. So kann insbesondere ein stirnseitiges Verbindungselement zweigeteilt sein, wobei ein äußeres Teil des stirnseitigen Verbindungselements an dem Außenteil des Lamellenträgers angeordnet ist oder von diesem ausgeführt ist, und ein inneres Teil des stirnseitigen Verbindungselements an dem Innenteil des Lamellenträgers angeordnet ist oder von diesem ausgeführt ist, und eine mechanische Verbindung zwischen dem inneren Teil des stirnseitigen Verbindungselements und dem äußeren Teil des stirnseitigen Verbindungselements ausgeführt ist. Diese mechanische Verbindung kann durch eine Vielzahl am Umfang des Verbindungsbereichs realisierte Schraub- oder Nietverbindungen oder durch Clinch- oder Schweißverbindungen ausgeführt sein. Die Mehrteiligkeit des Lamellenträgers ermöglicht die Fertigung des Lamellenträgers mit einfacheren bzw. kostengünstigeren Herstellungsverfahren. Zudem eröffnet die Mehrteiligkeit des Lamellenträgers die Möglichkeit einer anderen Montagereihenfolge des Lamellenträgers in einen Rotorträger eines Hybridmoduls, da zunächst eines der Teile Innenteil und Außenteil im bzw. am Rotorträger angeordnet werden kann, ggf. Kupplungseinrichtungen in den vom Rotor der elektrischen Maschine des Hybridmoduls umgebenden Raums eingesetzt werden können und erst danach das jeweils andere Teil eingesetzt werden kann, welches ggf. vorher mit einem Lamellenpaket einer weiteren Kupplungseinrichtung bestückt wurde.
Das Einschubmodul kann am stirnseitigen Umfang des Lamellenträgers mehrere nach radial außen abstehende Formelemente in gleichmäßigen Abständen verteilt angeordnet aufweisen. Dadurch bildet sich eine Verzahnungsstruktur an der axialen Stirnseite des Lamellenträgers aus, die in eine entsprechend komplementär ausgestaltete Verzahnungsstruktur, die durch die Ausnehmungen im Rotorträger gebildet ist, axial eingreifen kann.
Die radial abstehenden Formelemente können als axiale Fortsätze von Zähnen der als Steckverzahnung ausgebildeten Mitnehmereinrichtung an der Innenseite des zweiten Hohlzylinders ausgeführt sein.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Hybridmodul für ein Kraftfahrzeug zum Ankoppeln einer Verbrennungskraftmaschine sowie eines Getriebes, welches ein erfindungsgemäßes Einschubmodul sowie eine elektrische Maschine, deren Rotor drehfest mit einem Rotorträger verbunden ist, umfasst. Der Rotorträger ist drehfest mit dem Einschubmodul gekoppelt, sodass vom Rotor der elektrischen Maschine aufgebrachtes Drehmoment auf das Einschubmodul übertragbar ist. Der Rotorträger weist zur Aufnahme des Einschubmoduls an einer Stirnseite Ausnehmungen auf zwecks stirnseitiger Aufnahme der radial abstehenden Formelemente am Lamellenträger, so dass eine drehfeste Verbindung stirnseitig zwischen Lamellenträger und Rotorträger realisiert ist.
Zur Betätigung von axial nebeneinander angeordneten Kupplungseinrichtungen kann ein axial wirkendes Betätigungselement, welches an eine Anpressplatte einer der beiden Kupplungseinrichtungen mechanisch angeschlossen ist, durch das Lamellenpaket der axial benachbarten Kupplungseinrichtung hindurchführen, um durch dieses Lamellenpaket hindurch eine axiale Bewegungsübertragung zur realisieren. Der dieses Lamellenpaket umfassenden Kupplungseinrichtung ist ein Betätigungssystem zugeordnet, welches sich innerhalb oder auch außerhalb des radial und axial vom Lamellenträger umschlossenen Raumes befinden kann. Entsprechend kann sich auch ein Betätigungssystem, welches mit dem das Lamellenpaket axial durchgreifenden Betätigungselement mechanisch gekoppelt ist, innerhalb oder auch außerhalb des radial und axial vom Lamellenträger umschlossenen Raumes befinden. Die genannten Betätigungssysteme können den beiden Teilkupplungseinrichtungen einer Doppelkupplungsvorrichtung zugeordnet sein.
Die vorzugsweise als Verzahnungen vorgesehenen Mitnehmereinrichtungen sind dabei zur Übertragung des Drehmoments auf die beiden axial nebeneinander angeordneten Kupplungseinrichtungen mit gleichen radialen Abständen zur gemeinsamen Rotationsachse angeordnet, wobei jedoch bei einer der axial benachbarten Kupplungseinrichtungen die Lamellen, die nicht mit den Mitnehmereinrichtungen des Lamellenträgers zusammenwirken, eine geringere radiale Erstreckung aufweisen als die der benachbarten Kupplungseinrichtung, da zwischen den radialen Stirnseiten dieser Lamellen und der Mitnehmereinrichtung das axial wirkende Betätigungselement durch das Lamellenpaket hindurchgeführt ist.
Ein Betätigungssystem für die Trennkupplung kann axial auf der den beiden erwähnten Betätigungssystemen gegenüberliegenden Seiten des Lamellenträgers angeordnet sein, wobei hier ein diesem Betätigungssystem zugeordnetes Betätigungselement axial ein stirnseitiges Verbindungselement des hohlen Ringzylinders des Lamellenträgers durchgreift.
Der Rotorträger ist vorzugsweise hinsichtlich seiner Form zumindest bereichsweise komplementär zur äußeren Form des Lamellenträgers ausgestaltet, so dass der Rotorträger eine Ausnehmung in Form eines Hohlzylinders ausbildet, in welche das erfindungsgemäße Einschubmodul einsetzbar ist und vorzugsweise formschlüssig mit dem Rotorträger verbindbar ist, z.B. mittels einer Außenverzahnung, die drehfest mit einer Innenverzahnung des Rotorträgers zusammenwirkt. Das heißt, dass der Rotorträger den Lamellenträger zumindest bereichsweise radial umgibt.
Durch das separat fertigbare Einschubmodul kann ein modularer Zusammenbau des Hybridmoduls erfolgen.
Das radial abstehende Formelement kann sich vom Lamellenträger derart durch den Rotorträger radial hindurch erstrecken, dass sich ein Endbereich des radial abstehenden Formelements axial neben einem Abschnitt des Rotors der elektrischen Maschine befindet und derart dem Rotor der elektrischen Maschine axial in einer Richtung der translatorische Freiheitsgrad genommen ist. Der Abschnitt des Rotors der elektrischen Maschine, neben dem der Endbereich des radial abstehenden Formelements angeordnet ist, kann auch ein axial stirnseitiger Bereich des Rotors sein.
Weiterhin kann ein Endbereich eines radial abstehenden Formelements auch zur Anordnung eines sogenannten Wuchtgewichts genutzt werden. Das Wuchtgewicht ist dabei ein Ausgleichsgewicht zum Ausgleich eines ungleichmäßig verteilten Massenträgheitsmoments des Einschubmoduls bzw. der Gesamtheit des Einschubmoduls und des Rotors der elektrischen Maschine.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Hybridmoduls Hybridmodul ist axial neben dem Lamellenträger im Rotorträger dessen Ausnehmung an der radialen Innenseite des Rotorträgers umfangsseitig überbrückend ein Sicherungselement angeordnet ist, welches eine axiale Verschiebung des Einschubmoduls bzw. des Lamellenträgers bezüglich des Rotorträgers entlang einer Richtung verhindert, wobei das Sicherungselement insbesondere ein in einer Nut im Rotorträger montierter Sicherungsring ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Passstiftverbindung bzw. mehrere Passstiftverbindungen zwischen Lamellenträger und Rotorträger vorgesehen sein, und/ oder auch eine Schweißverbindung bzw. eine Schraubverbindung.
Weiterhin kann auch zwischen dem ersten Hohlzylinder und dem Rotorträger eine axiale Positionssicherung des Lamellenträgers durch einen Federring realisiert sein.
Weiterhin ist das Hybridmoduls dann vorteilhaft ausgebildet, wenn der hohle Ringzylinder des Lamellenträgers zumindest ein oben bereits beschriebenes stirnseitiges Verbindungselement aufweist, das die beiden Hohlzylinder des hohlen Ringzylinders radial miteinander verbindet, wobei eine Passstiftverbindung zwischen dem Rotorträger und dem stirnseitigen Verbindungselement bzw. in axialer Steckrichtung des Passstiftes realisiert ist.
Zudem kann der Rotorträger eine axiale Durchführungsöffnung aufweisen, durch die ein Kupplungsbetätigungselement eines Betätigungssystems einer der Kupplungseinrichtungen des Einschubmoduls, insbesondere der Trennkupplung, hindurchgeführt ist, sodass axial durch den Rotorträger hindurch eine Betätigung dieser Kupplungseinrichtung vornehmbar ist.
Insbesondere ist diese Durchführungsöffnung ebenfalls im Verbindungsteil des Lamellenträgers ausgebildet.
Das erfindungsgemäße Einschubmodul und das damit ausgestattete Hybridmodul gewährleisten kostengünstig und Bauraum-effizient eine sichere Übertragung von Drehmoment zwischen der elektrischen Maschine und einer Ausgangsseite des Hybridmoduls. Durch die axiale Anlage des Einschubmoduls bzw. dessen Lamellenträgers mit dem stirnseitigen Verbindungselement am Rotorträger einerseits und der axialen Fixierung über die radial Abstimmenden Formelemente andererseits ist sichergestellt, dass keine axiale Relativbewegung zwischen dem Einschubmodul und dem Rotorträger erfolgen kann, sodass keine erhöhten axialen Verfahrwege in den Kupplungseinrichtungen aufgrund etwaiger elastischer Verformungen des Lamellenträgers bzw. des Einschubmoduls stattfinden.
Weiterhin weist die erfindungsgemäße Konstruktion den Vorteil auf, dass sie in einfacher und zeitsparender Weise im bzw. am Rotorträger montierbar ist, nämlich im Wesentlichen durch axiales Einschieben des Einschubmoduls in den vom Rotorträger radial begrenzten Bauraum.
Ebenso betrifft die vorliegende Erfindung einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine und einem erfindungsgemäßen Hybridmodul sowie mit einem Getriebe, wobei das Hybridmodul mit der Verbrennungskraftmaschine und dem Getriebe mechanisch über Kupplungseinrichtungen des Einschubmoduls im Hybridmodul verbindbar oder verbunden ist.
Ergänzend wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Zusammenbauen eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs zur Verfügung gestellt, bei dem ein erfindungsgemäßes Einschubmodul bereitgestellt wird, ein Rotorträger eines herzustellenden Hybridmoduls bereitgestellt wird, eine Ausgangswelle einer Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt wird, der Lamellenträger des Einschubmoduls in dem vom Rotorträger radial umschlossenen Raum eingesetzt wird, und eine drehfeste mechanische Verbindung zwischen der Ausgangswelle und einer der Kupplungseinrichtungen des Einschubmoduls sowie eine drehfeste mechanische Verbindung zwischen dem Lamellenträger und dem Rotorträger realisiert wird, wobei wenigstens ein radial abstehendes Formelement am Lamellenträger in einer Ausnehmung an der Stirnseite des Rotorträgers stirnseitig aufgenommen wird, so dass eine drehfeste Verbindung stirnseitig zwischen Lamellenträger und Rotorträger realisiert wird.
Dabei sind die Schritte des Realisierens einer jeweiligen drehfesten Verbindung nicht zwingend in der genannten Reihenfolge auszuführen.
Vor der Realisierung einer drehfesten mechanischen Verbindung zwischen der Ausgangswelle und einer der Kupplungseinrichtungen des Einschubmoduls kann ein Gehäuseteil des mit dem Einschubmodul zu versehenen Hybridmoduls drehbeweglich auf der Ausgangswelle gelagert werden.
Ein Aktor bzw. ein Betätigungssystem zum Betätigen einer der Kupplungseinrichtungen, insbesondere einer Trennkupplung, kann in oder an einer Wand des Gehäuseteils angeordnet werden. Der Rotorträger, auf dem der Rotor der elektrischen Maschine relativ zu dem Rotorträger drehfest angeordnet ist, kann auf einem Abschnitt des Gehäuseteils angeordnet werden, so dass der Rotorträger relativ zu dem Gehäuseteil drehbeweglich ist.
Beim Montagevorgang wird das Einschubmodul mit darin aufgenommener Trennkupplung sowie einer weiteren Kupplungseinrichtung, wie z.B. einer Anfahrkupplung, in den Rotorträger axial eingeschoben. Eine mit dem Einschubmodul bzw. einer der Kupplungseinrichtungen gekoppelte Zwischenwelle, die z.B. mit einer Eingangsseite der Trennkupplung gekoppelt ist, wird mit der Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine drehfest gekoppelt.
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 erfindungsgemäßes Hybridmodul im Teilschnitt,
2: einen Lamellenträger einer ersten Ausführungsform im Teilschnitt,
3: einen Lamellenträger einer zweiten Ausführungsform im Teilschnitt,
4: einen Lamellenträger einer dritten Ausführungsform im Teilschnitt,
5: eine axiale Abstützung von Tellerfedern am Lamellenträger einer ersten Alternative,
6: eine axiale Abstützung von Tellerfedern am Lamellenträger einer zweiten Alternative, und
7: eine axiale Abstützung von Tellerfedern am Lamellenträger einer dritten Alternative,
8: einen Ausschnitt aus dem in 1 dargestellten Teilschnitts des erfindungsgemäßen Hybridmoduls,
9: eine vergrößerte Darstellung eines Teilbereichs des in 8 dargestellten Ausschnitts, und
10: eine weitere vergrößerte Darstellung eines Teilbereichs des in 8 dargestellten Ausschnitts mit angedeutetem Werkzeug.

Eine mit dem in 1 dargestellten Hybridmodul 10 gekoppelte Zwischenwelle 32 des Hybridmoduls 10 ist zum Beispiel über einen (hier nicht dargestellten) Dämpfer, wie zum Beispiel ein Zweimassenschwungrad, mit einer Ausgangswelle einer nicht gezeigten Verbrennungskraftmaschine gekoppelt bzw. verbunden.
Die Ausgangsseite der eine Eingangsseite 11 des Hybridmoduls 10 darstellenden Zwischenwelle 32 ist drehfest mit einem Außenlamellenträger 54 einer Trennkupplung 50 gekoppelt. Lamellen des Lamellenpakets 51 der Trennkupplung 50 sind dabei in einem Ringzylinderraum 91, der von einem Lamellenträger 90 ausgebildet ist, angeordnet, nämlich hier an der Außenseite 94 eines ersten Hohlzylinders 93 des Lamellenträgers 90.
Der Lamellenträger 90 weist ein stirnseitiges Verbindungselement 110 auf, mit dem der erste Hohlzylinder 93 radial mit einem zweiten Hohlzylinder 95 gekoppelt ist. An dessen Innenseite 96 sind Lamellenpakete 71,81 einer ersten Teilkupplungseinrichtung 70 und einer zweiten Teilkupplungseinrichtung 80, die zusammen eine Doppelkupplungsvorrichtung 60 ausbilden, angeordnet.
Ein Innenlamellenträger 74 der ersten Teilkupplungseinrichtung 70 ist dazu eingerichtet, vom Lamellenpaket 71 der ersten Teilkupplungseinrichtung 70 ein Drehmoment auf eine hier nicht dargestellte erste Getriebeeingangswelle zu übertragen.
Ein Innenlamellenträger 84 der zweiten Teilkupplungseinrichtung 80 ist dazu eingerichtet, vom Lamellenpaket 81 der zweiten Teilkupplungseinrichtung 80 ein Drehmoment auf eine hier nicht dargestellte zweite Getriebeeingangswelle zu übertragen. Die beiden Innenlamellenträger 74,84 bilden die Ausgangsseite 12 des Hybridmoduls 10. An der Außenseite 94 des ersten Hohlzylinders 93 sowie auch an der Innenseite 96 des zweiten Hohlzylinders 95 sind Mitnehmereinrichtungen 100, vorzugsweise in Form von Verzahnungen, angeordnet, die formschlüssig mit Lamellen der Lamellenpakete 51, 71,81 der Trennkupplung 50, der ersten Teilkupplungseinrichtung 70 und der zweiten Teilkupplungseinrichtung 80 zusammenwirken.
Der erste Hohlzylinder 93 und der zweite Hohlzylinder 95 des Lamellenträgers 90 sind koaxial zueinander angeordnet.
Der Lamellenträger 90 hat an der Außenseite 94 des ersten Hohlzylinders sowie auch an der Innenseite 96 des zweiten Hohlzylinders 95 jeweils ein Abstützungselement 101, hier in Form einer Kerbe bzw. Nut ausgeführt. Dieses Abstützungselement 101 dient der Aufnahme sowie axialen Abstützung der Gegenplatte 73 der ersten Teilkupplungseinrichtung 70 an der Innenseite 96 des zweiten Hohlzylinders 95 und der Aufnahme sowie axialen Abstützung der Gegenplatte 53 der Trennkupplung 50 an der Außenseite 94 des ersten Hohlzylinders 93, wenn die jeweiligen Lamellenpakete 51,71 axial durch die jeweiligen Betätigungssysteme 52,72 belastet werden und sich an den Gegenplatten 53,73 abstützen.
Es ist ersichtlich, dass ein axial wirkendes Betätigungselement 83 zur Betätigung der zweiten Teilkupplungseinrichtung 80 sich axial durch das Lamellenpaket 71 der ersten Teilkupplungseinrichtung 70 hindurch erstreckt.
Ein Aktor bzw. ein Betätigungssystem 52 zum Betätigen der Trennkupplung 50 ist auf einer axialen Seite des Hybridmoduls 10 vorgesehen, die in einem Zustand, in dem das Hybridmodul 10 in einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs eingebaut ist, der Verbrennungskraftmaschine zugewandt ist. Aktoren bzw. Betätigungssysteme 72,82 zum Betätigen der ersten Teilkupplungseinrichtung und der zweiten Teilkupplungseinrichtung 80 sind auf einer Seite des Hybridmoduls 10 vorgesehen, die in einem Zustand, in dem das Hybridmodul 10 in den Antriebsstrang des Hybridfahrzeugs eingebaut ist, dem Getriebe zugewandt ist. Dies bedeutet, dass der Aktor bzw. das Betätigungssystem 52 zum Betätigen der Trennkupplung 50 eine Betätigungsrichtung aufweist, die in eine entgegengesetzte Richtung bezüglich der Betätigungsrichtung der Betätigungssysteme 72,82 bzw. Aktoren zum Betätigen der ersten Teilkupplungseinrichtung 70 und/oder der zweiten Teilkupplungseinrichtung 80 gerichtet ist.
Der Lamellenträger 90 zum Tragen von Lamellen von Lamellenpaketen 71,81 von der ersten Teilkupplungseinrichtung 70 und der zweiten Teilkupplungseinrichtung 80 ist als ein bezüglich eines Rotorträgers 30 des Hybridmoduls 10 zur drehfesten Anordnung eines Rotors 22 einer elektrischen Maschine 20 getrenntes Bauteil vorgesehen.
Der Rotorträger 30 und der Lamellenträger 90 sind über Drehmomentübertragungselemente 120 derart drehfest miteinander verbunden bzw. gekoppelt, dass ein Drehen des Rotorträgers 30 ein Drehen des Lamellenträgers 90 bewirkt. Das Drehmomentübertragungselement 120 kann zum Beispiel mittels einer Einfräsung, einer Verschraubung, einer Bohrung, einer Verstiftung oder ähnlichem realisiert sein.
Der Lamellenträger 90 ist drehfest in einem vom Rotorträger 30 ausgebildeten Raum am Rotorträger 30 angeordnet.
Der Rotorträger 30 dient zur Aufnahme bzw. Anordnung eines an der radialen Innenseite eines Stators 21 einer elektrischen Maschine 20 angeordneten Rotors 22. Der Rotor 22 sowie der Rotorträger 30 und das Einschubmodul 40 sind alle auf einer gemeinsamen Rotationsachse 1 im Wesentlichen koaxial angeordnet.
Der Rotorträger stützt sich dabei über Wälzlager 140 an einem Gehäuseteil 31 ab, welches sich wiederum radial auf der Zwischenwelle 32 abgestützt.
Durch die Ausbildung des Rotorträgers 30 und des Lamellenträgers 90 als voneinander getrennte Bauteile kann ein die Trennkupplung 50 und die Anfahrkupplungseinrichtungen, hier als Teilkupplungseinrichtungen 70,80 ausgeführt, aufweisendes Einschubmodul 40 geschaffen werden, das auf eine einfache Weise axial in den Rotorträger 30 des Hybridmoduls 10 geschoben werden kann, was ein modulares Zusammenbauen des Hybridmoduls 10 zulässt.
Bei einem Zusammenbauen des Hybridmoduls 10 in dem Antriebsstrang bzw. einem Einbauen des Hybridmoduls 10 in den Antriebsstrang wird das Gehäuseteil 31 derart auf einer Ausgangswelle der Brennkraftmaschine gelagert, dass die Ausgangswelle relativ zu dem Gehäuseteil 31 drehbeweglich ist. Ein Aktor bzw. ein Betätigungssystem 52 zum Betätigen der Trennkupplung 50 wird in einer Wand des Gehäuseteils 31 angeordnet. Der Rotorträger 30, auf dem der Rotor 22 der elektrischen Maschine 20 relativ zu dem Rotorträger 30 drehfest angeordnet ist, wird derart auf einem Abschnitt des Gehäuseteils 31 gelagert, dass der Rotorträger 30 relativ zu dem Gehäuseteil 32 drehbeweglich ist. Das Einschubmodul 40 mit der Trennkupplung 50 und den Teilkupplungseinrichtungen 70,80 wird derart in den Rotorträger 30 eingeschoben, dass die Zwischenwelle 32 des Einschubmoduls 40, die mit einer Eingangsseite der Trennkupplung 50 gekoppelt. bzw. verbunden ist, mit der Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine drehfest gekoppelt bzw. verbunden wird. Der Lamellenträger90 wird mit dem Rotorträger 30 drehmomentübertragend verbunden.
Wie weiterhin aus 1 ersichtlich ist, umfasst das Hybridmodul 10 radial zwischen dem Gehäuseteil 31 und dem Rotorträger 30, der bereichsweise koaxial zum Gehäuseteil 31 verläuft, ein Beabstandungselement 150, welches auch als Spacer bezeichnet wird. Dieses Beabstandungselement 150 liegt mit seiner radialen Innenseite 151 an der radialen Außenseite des Gehäuseteils 31 an und stützt sich dort radial ab. Dabei blockiert das Beabstandungselement 150 eine axiale Bewegung des Wälzlagers 140, welches ebenfalls zwischen dem Rotorträger 30 und dem Gehäuseteil 31 angeordnet ist und sich an der dem Beabstandungselement 150 gegenüberliegenden Seite an einem Absatz des Gehäuseteils 1 axial abstützt. An der dem Wälzlager 140 axial gegenüberliegenden Seite liegt an dem Beabstandungselement 150 ein Fixierungselement 170 an, welches hier in Form einer Spezialmutter ausgebildet ist. Das Innengewinde 171 dieser Spezialmutter auf einem Außengewinde 172 des Gehäuseteils 31. Das Fixierungselement 170 bzw. die Spezialmutter weist am Umfang verteilte Eingriffslöcher 163 auf, in die Formelemente eines Spezialwerkzeugs einsteckbar sind, um das Fixierungselement verdrehen und damit axial verschieben zu können, und somit den Abstand zwischen dem Fixierungselement 170 und dem Wälzlager 140 einzustellen. Entsprechend kann im Beabstandungselement 150 eine axiale Vorspannung erzeugt werden, sodass das Beabstandungselement 150 axial wie eine Feder gegen das Wälzlager 140 sowie gegen das Fixierungselement 170 drückt. Dies sichert die axiale Position des Wälzlagers 140.
Zwischen dem Beabstandungselement 150 und dem Rotorträger 30 ist ein weiteres Rotationslager 160 angeordnet, welches in der hier dargestellten Ausführungsform ein Nadellager ist. Dieses Rotationslager 160 dient somit der weiteren radialen Abstützung des Rotorträgers 30 auf dem Gehäuseteil 31, nämlich durch Einleitung von radialen Kräften in das Rotationslager 160 und von diesem auf das Beabstandungselement 150, welches sich radial auf dem Gehäuseteil 31 abstützt.
In der hier dargestellten Ausführungsform ist dies allerdings nicht die alleinige Funktion des Beabstandungselements 150, sondern es dient auch der Zuführung bzw. Einstellung eines Schmiermittel-Volumenstroms in den von dem Einschubmodul 40 radial umschlossenen Raum, in dem sich die Kupplungseinrichtungen 50,70, 80 befinden. Zu diesem Zweck umfasst das Beabstandungselement eine Durchgangsöffnung 180, die Teil des Strömungspfades 181 des Schmiermittels ist. Diese Durchgangsöffnung 180 fluchtet in radialer Richtung mit einem an der radial äußeren Seite des Beabstandungselements 150 angeordneten Durchlass 190 im Gehäuseteil 31, und einem an der radial inneren Seite des Beabstandungselements 150 angeordneten Durchlass 191 im Rotorträger 30, wobei diese beiden Durchlässe 190,191 ebenfalls einen Teil des Strömungspfades 181 ausbilden. Durch die Dimensionierung der Durchgangsöffnung 180 sowie die Positionierung des Beabstandungselements 150 kann die lichte Weite des Strömungspfades 181 und somit der Volumenstrom eines zuzuführenden Schmiermittels eingestellt werden.
Jeder der axial benachbart angeordneten Kupplungseinrichtungen 70,80 ist ein Druckelement 85,86 zugeordnet. Das Druckelement 75 der ersten Kupplungseinrichtung 70 stützt sich axial direkt bzw. unmittelbar an dem Lamellenpaket 71 der ersten Teilkupplungseinrichtung 70 ab.
Das Druckelement 85 der zweiten Teilkupplungseinrichtung 80 stützt sich mittelbar am Lamellenpaket 81 der zweiten Teilkupplungseinrichtung 80, nämlich hier über das axial wirkende Betätigungselement 83, das durch Lamellen des Lamellenpakets der ersten Teilkupplungseinrichtung 70 führt.
Jeder der beiden Teilkupplungseinrichtungen 70,80 ist zudem eine Tellerfeder 76,86 zugeordnet. Diese Tellerfedern 76,86 stützen sich mit ihrem jeweiligen radial äußeren Rand 200 an der Innenseite 96 des zweiten Hohlzylinders 95 des Lamellenträgers 90 ab. Zu diesem Zweck weist der Lamellenträger 90 an diesen Stellen stufenförmige Elemente 97 auf.
Der radial innere Rand 201 einer jeweiligen Tellerfeder 76,86 wirkt axial gegen ein jeweiliges Druckelement 75,85. Ein jeweiliges Druckelement 75,85 steht axial mit einem jeweiligen Betätigungssystem 72,82 der beiden Teilkupplungseinrichtungen 70,80 mechanisch in Verbindung.
Bei Betätigung eines solchen Betätigungssystems 20,82 wird axial eine Kraft auf das jeweilige Druckelement 75,85 übertragen, welches unmittelbar oder mittelbar die Axialkraft auf ein jeweiliges Lamellenpaket 71,81 überträgt. Derart werden die Lamellen des Lamellenpakets 71,81 aneinander gepresst und es kann Drehmoment mit der jeweiligen Teilkupplungseinrichtung 70,80 übertragen werden. Insofern eine Teilkupplungseinrichtung 70,80 wieder geöffnet werden soll, wird die Betätigung des jeweiligen Betätigungssystems 72,82 beendet. Eine jeweilige Tellerfeder 76,86 bewirkt nunmehr eine axiale Rückstellbewegung des jeweiligen Druckelements 75,85, sodass sich die Lamellen des Lamellenpakets 71,81 voneinander lösen können.
2 zeigt den Lamellenträger 90 als ein einteiliges Bauteil. Erkennbar ist insbesondere die Mitnehmereinrichtung 100, die an der Außenseite 94 des ersten Hohlzylinders 93 sowie auch an der Innenseite 96 des zweiten Hohlzylinders 95 angeordnet ist. Die beiden Hohlzylinder 93,95b sind stirnseitig über das Verbindungselement 110 mechanisch verbunden.
Der Lamellenträger 90 kann aber auch als zeiteiliges Bauteil ausgestaltet sein, wie aus den 3 und 4 ersichtlich ist. Im Fall des zweiteiligen Bauteils ist als mechanische Verbindung132 zwischen einem Innenteil 130 und einem Außenteil 131 als mechanische Verbindung 132 eine Trennfuge der beiden einzelnen Teile benachbart zur Trennkupplung 50 vorgesehen, so wie es in 3 dargestellt ist. Diese Trennfuge bzw. mechanische Verbindung 132 kann zum Beispiel eine Schweißverbindung sein.
4 zeigt eine weitere Alternative der konstruktiven Ausgestaltung des Lamellenträgers 90, bei der das Innenteil 130 und das Außenteil 131 des Lamellenträgers 90 einander axial überlappen und mit mehreren Schraubverbindungen oder mit einer oder mehreren Schweißverbindungen als mechanische Verbindung 132 aneinander befestigt sind.
In den 5, 6 und 7 sind unterschiedliche Ausgestaltungen der Auflagen der Tellerfedern 76,86 am Lamellenträger 90 dargestellt.
Aus diesen 3 Figuren ist ersichtlich, dass eine axiale Öffnung 87 in dem axial wirkenden Betätigungselement 83 der zweite Teilkupplungseinrichtung 80 eine größere radiale Erstreckung bzw. einen größeren Durchmesser aufweist als die Außendurchmesser der beiden Tellerfedern 76,86. Dies ermöglicht bei bereits montiertem axial wirkenden Betätigungselement 83 die Möglichkeit des späteren Einsatzes der Tellerfedern 76,86 in den Lamellenträger 90.
5 zeigt, dass die Tellerfeder 76 der ersten Teilkupplungseinrichtung als auch die Tellerfeder 86 der zweiten Teilkupplungseinrichtung 80 jeweils an einem stufenförmigen Element 97 des Lamellenträgers 90 bzw. an dessen Innenseite 96 des zweiten Hohlzylinders 95 angelegt sind und sich dort axial abstützen.
6 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der sich die Tellerfeder 86 weiterhin lediglich an einem stufenförmigen Element 97 axial abstützt, die Tellerfeder 76 jedoch sich an einem Auflagering 98 abstützt, der sich wiederum axial an einem stufenförmigen Element 97 abstützt.
Die Ausführungsform gemäß 7 unterscheidet sich von der Ausführungsform, die in 6 gezeigt ist, darin, dass statt des Auflagerings 98 ein Sicherungsring 99 angeordnet ist, auf dem sich der radial äußere Rand 200 der Tellerfeder 76 axial abstützt.
In den 8 und 9 ist jeweils ein Ausschnitt aus dem erfindungsgemäßen Hybridmodul dargestellt, wobei 9 den relevanten Bereich noch stärker vergrößert darstellt.
Ersichtlich ist hier, dass in einem axialen Endbereich 300 des Lamellenträgers 90 dieser von seinem zweite Hohlzylinder 95 radial nach außen abstehende Formelemente 301, sogenannte Finger, aufweist. Diese nach radial außen abstehenden Formelemente 301 durchdringen den Rotorträger 30 in radialer Richtung, nämlich durch zu diesem Zweck angeordnete Ausnehmungen 303 im Rotorträger 30, die insbesondere die Form von Schlitzen haben. Diese Ausnehmungen 303 sind in der hier dargestellten Ausführungsform in die Stirnseite 304 des Rotorträgers 30 eingearbeitet. Derart lässt sich in einfacher und bauraumsparender Weise Drehmoment zwischen dem Rotorträger 30 und dem Lamellenträger 90 bzw. dem damit ausgebildeten Einschubmodul 40 übertragen. Zwecks Sicherung der axialen Position des Lamellenträgers 90 in Bezug zum Rotorträger 30 ist an der radialen Innenseite des Rotorträgers 30 ein Sicherungselement 305 angeordnet, welches radial in den Rotorträger 30 eingelassen ist und durch eine axiale Anlage am Lamellenträger 90 eine axiale Verschiebung des Lamellenträgers 90 und demzufolge des Einschubmoduls 40 blockiert.
In der hier dargestellten Ausführungsform ist die sie noch nicht das einzige Element, was eine axiale Verschiebung blockiert, sondern auch am ersten Hohlzylinder 93 des Lamellenträgers 90 ist zwischen dessen radialer Innenseite und dem Rotorträger 30 ein weiteres Element zur Blockade des translatorischen Freiheitsgrads des Lamellenträgers 90 angeordnet, nämlich hier ein Federring 306, der in einer Nut 309 im Rotorträger 30 angeordnet ist.
Als ein weiteres konstruktives Element zur formschlüssigen Übertragung von Drehmoment zwischen dem Rotorträger 30 und dem Lamellenträger 90 ist ein Passstift 307 vorgesehen, der im stirnseitigen Verbindungselement 110 des Lamellenträgers 90 sowie im Rotorträger 30 steckt.
Zwecks Realisierung einer konstruktiv einfachen Betätigung der dargestellten Trennkupplung 50 ist im Rotorträger 30 sowie auch im stirnseitigen Verbindungselement 110 wenigstens eine Durchführungsöffnung 308, vorzugsweise mehrere derartiger Durchführungsöffnungen 308, vorgesehen, durch die ein Kupplungsbetätigungselement 310 hindurch führt zur Beaufschlagung der Lamellen der Trennkupplung 50 mit einer Betätigungskraft.
10 zeigt einen weiteren Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Hybridmodul, nämlich hier insbesondere die Trennkupplung 50, die ebenfalls innerhalb des Lamellenträgers 90 angeordnet ist. Es ist ersichtlich, dass der Lamellenträger 90 mit seiner radialen inneren Begrenzung am Rotorträger 30 anliegt. Zur Sicherung der axialen Position des Lamellenträgers 90 bzw. des damit ausgestatteten Einschubmoduls 40 in Bezug zum Rotorträger 30 ist ein Verriegelungselement, hier in Form des dargestellten Federrings 306, zwischen Rotorträger 30 und Lamellenträger 90 angeordnet.
In der dargestellten Position des Federrings 306, in der er einen größeren Durchmesser aufweist als der Rotorträger 30, liegt der Federring 306 spannungsfrei vor und erstreckt sich bis in die gestrichelt dargestellte Kontur. Nach Montage des Federrings 306 am Rotorträger 30 und vor dem axialen Einschieben des Lamellenträgers 90 bzw. des damit ausgestatteten Einschubmoduls 40 in den Rotorträger 30 stellt der Federring 306 demzufolge eine axiale Blockade gegen den Einschiebe-Vorgang dar.
Um das Einschieben zu ermöglichen sind in den beiden Innenlamellenträgern 74,84 der ersten Teilkupplungseinrichtung 70 und der zweiten Teilkupplungseinrichtung 80 axial verlaufende Durchgriffsöffnungen 400 ausgebildet. Eine derartige Durchgangsöffnung 400 ist zudem auch in dem Außenlamellenträger 54 der Trennkupplung 50 ausgebildet. Die Durchgriffsöffnungen 400 sind derart angeordnet, dass sie axial miteinander fluchten können, so wie in 10 dargestellt.
Dies ermöglicht den axialen Einschub eines Werkzeugs 401 in die Durchgriffsöffnungen 400. Mit dem Werkzeug kann der radial herausragende Federring 306 in den Rotorträger 30 verschoben werden, um ein ungehindertes Einschieben des Lamellenträgers 90 in den Rotorträger 30 zu ermöglichen. Vorzugsweise sind in den Innenlamellenträgern bzw. dem Außenlamellenträger mehrere gleichmäßig verteilte Durchgriffsöffnungen 400 vorhanden, die den gleichzeitigen axialen Eingriff von mehreren Werkzeugen 401 ermöglichen.
Eine weitere Hilfe beim Einschieben des Lamellenträgers 90 in den Rotorträger 30 wird durch einen Abschnitt mit zumindest bereichsweisen schrägen Verlauf 403 am Lamellenträger 90 bewirkt. Dieser Abschnitt 403 ist zwischen dem inneren, ersten Hohlzylinder 93 des Lamellenträgers 90 und dem im Wesentlichen senkrecht dazu verlaufenden stirnseitigen Verbindungselement 110 angeordnet. Dieser schräge Bereich bzw. eine dort vorgesehene Rundung am Lamellenträger 90 bewirkt beim Einschieben des Lamellenträgers 90 in den Rotorträger eine Keilwirkung auf den radial vorstehenden Federring 306, sodass dieser bei der Einschub-Bewegung des Lamellenträgers 90 in den Rotorträger 30 nach axial innen weggedrückt wird.
Mit dem hier vorgeschlagenen Einschubmodul sowie dem damit hergestellten Hybridmodul werden Einheiten zur Verfügung gestellt, die sich in einfacher und manueller sowie auch automatisierter Weise mit geringen Toleranzen montieren lassen.
Bezugszeichenliste

1: Rotationsachse
10: Hybridmodul
11: Eingangsseite des Hybridmoduls
12: Ausgangsseite des Hybridmoduls
20: elektrische Maschine
21: Stator
22: Rotor
30: Rotorträger
31: Gehäuseteil
32: Zwischenwelle
40: Einschubmodul
50: Trennkupplung
51: Lamellenpaket der Trennkupplung
52: Betätigungssystem der Trennkupplung
53: Gegenplatte der Trennkupplung
54: Außenlamellenträger der Trennkupplung
60: Doppelkupplungsvorrichtung
70: Erste Teilkupplungseinrichtung
71: Lamellenpaket der ersten Teilkupplungseinrichtung
72: Betätigungssystem der ersten Teilkupplungseinrichtung
73: Gegenplatte der ersten Teilkupplungseinrichtung
74: Innenlamellenträger der ersten Teilkupplungseinrichtung
75: Druckelement der ersten Teilkupplungseinrichtung
76: Tellerfeder der ersten Teilkupplungseinrichtung
80: Zweite Teilkupplungseinrichtung
81: Lamellenpaket der zweiten Teilkupplungseinrichtung
82: Betätigungssystem der zweiten Teilkupplungseinrichtung
83: axial wirkendes Betätigungselement
84: Innenlamellenträger der zweiten Teilkupplungseinrichtung
85: Druckelement der zweiten Teilkupplungseinrichtung
86: Tellerfeder der zweiten Teilkupplungseinrichtung
87: axiale Öffnung
90: Lamellenträger
91: Ringzylinderraum
93: Erster Hohlzylinder
94: Außenseite des ersten Hohlzylinders
95: Zweiter Hohlzylinder
96: Innenseite des zweiten Hohlzylinders
97: stufenförmiges Element
98: Auflagering
99: Sicherungsring
100: Mitnehmereinrichtung
101: Abstützungselement
110: stirnseitiges Verbindungselement
120: Drehmomentübertragungselement
130: Innenteil
131: Außenteil
132: mechanische Verbindung
140: Wälzlager
150: Beabstandungselement
151: radiale Innenseite
160: Rotationslager
170: Fixierungselement
171: Innengewinde
172: Außengewinde
173: Eingriffsloch
180: Durchgangsöffnung
181: Strömungspfad
190: Durchlass im Gehäuseteil
191: Durchlass im Rotorträger
200: radial äußerer Rand
201: radial innerer Rand
300: axialer Endbereich
301: nach radial außen abstehendes Formelement
302: Endbereich
303: Ausnehmung
304: Stirnseite
305: Sicherungselement
306: Federring
307: Passstift
308: Durchführungsöffnung
309: Nut
310: Kupplungsbetätigungselement
400: Durchgriffsöffnung
401: Werkzeug
402: Aussparung
403: Abschnitt mit zumindest bereichsweise schrägem Verlauf

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009059944 A1 [0005]
DE 102007008946 A1 [0006]

Claims

Einschubmodul (40) zur Anordnung in einem Hybridmodul (10) eines Kraftfahrzeuges, umfassend einen im Wesentlichen rotationssymmetrischen Lamellenträger (90) und zumindest zwei Kupplungseinrichtungen (50,70, 80), insbesondere eine Trennkupplung (50) und mindestens eine Anfahrkupplung, wobei die Kupplungseinrichtungen (50,70, 80) jeweils wenigstens ein Lamellenpaket (51,71,81) aufweisen, von dem jeweils zumindest eine Lamelle drehmomentfest mit einer Mitnehmereinrichtung (100), insbesondere einer Verzahnung, des Lamellenträgers (90) verbunden ist, wobei der Lamellenträger (90) im Wesentlichen die Form eines aus zwei rotationssymmetrisch angeordneten Hohlzylindern (93,95) zusammengesetzten hohlen Ringzylinders aufweist und die Mitnehmereinrichtungen (100) in dem von dem Lamellenträger (90) radial abgegrenzten Raum an wenigstens einer der radial beabstandeten und einander zugewandten Innenseiten des hohlen Ringzylinders angeordnet sind, wobei der radial äußere, zweite Hohlzylinder (95) des Lamellenträgers (90) an einem axialen Endbereich (300) wenigstens ein nach radial außen abstehendes Formelement (301) aufweist, welches geeignet ist, in eine entsprechend komplementär geformte Ausnehmung (303) in einem Rotorträger (30) axial einzugreifen und Drehmoment zwischen Rotorträger (30) und Lamellenträger (90) zu übertragen.
Einschubmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am stirnseitigen Umfang des Lamellenträgers (90) mehrere nach radial außen abstehende Formelemente (301) in gleichmäßigen Abständen verteilt angeordnet sind.
Einschubmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radial abstehenden Formelemente (301) axiale Fortsätze von Zähnen der als Steckverzahnung ausgebildeten Mitnehmereinrichtung (100) an der Innenseite des zweiten Hohlzylinders (95) sind.
Hybridmodul (10) für ein Kraftfahrzeug zum Ankoppeln einer Verbrennungskraftmaschine sowie eines Getriebes, umfassend ein Einschubmodul (40) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 sowie eine elektrische Maschine (20), deren Rotor (22) drehfest mit einem Rotorträger (30) verbunden ist, wobei der Rotorträger (30) drehfest mit dem Einschubmodul (40) gekoppelt ist, sodass vom Rotor (22) der elektrischen Maschine (20) aufgebrachtes Drehmoment auf das Einschubmodul (40) übertragbar ist, und wobei der Rotorträger (30) zur Aufnahme des Einschubmoduls (40) an einer Stirnseite (304) Ausnehmungen (303) aufweist zur stirnseitigen Aufnahme der radial abstehenden Formelemente (301) am Lamellenträger (90), so dass eine drehfeste Verbindung stirnseitig zwischen Lamellenträger (90) und Rotorträger (30) realisiert ist.
Hybridmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das radial abstehende Formelement (301) sich vom Lamellenträger (90) derart durch den Rotorträger (30) radial hindurch erstreckt, dass sich ein Endbereich (302) des radial abstehenden Formelements (301) axial neben einem Abschnitt des Rotors (22) der elektrischen Maschine (20) befindet und derart dem Rotor (22) der elektrischen Maschine (20) axial in einer Richtung der translatorische Freiheitsgrad genommen ist. Wie
Hybridmodul nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass axial neben dem Lamellenträger (90) im Rotorträger (30) dessen Ausnehmung (303) an der radialen Innenseite des Rotorträgers (30) umfangsseitig überbrückend ein Sicherungselement (305) angeordnet ist, welches eine axiale Verschiebung des Einschubmoduls (40) bzw. des Lamellenträgers (90) bezüglich des Rotorträgers (30) entlang einer Richtung verhindert, wobei das Sicherungselement (303) insbesondere ein in einer Nut (309) im Rotorträger (30) montierter Sicherungsring ist.
Hybridmodul nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, dass der hohle Ringzylinder des Lamellenträgers (90) zumindest ein stirnseitiges Verbindungselement (110) aufweist, das die beiden Hohlzylinder (93,95) des hohlen Ringzylinders radial miteinander verbindet, wobei eine Passstiftverbindung (307) zwischen dem Rotorträger (30) und dem stirnseitigen Verbindungselement (110) bzw. in axialer Steckrichtung des Passstiftes (307) realisiert ist.
Hybridmodul nach einem der Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorträger (30) eine axiale Durchführungsöffnung (308) aufweist, durch die ein Kupplungsbetätigungselement (310) eines Betätigungssystems (53) einer der Kupplungseinrichtungen (50) des Einschubmoduls (40), insbesondere der Trennkupplung (50), hindurchgeführt ist, sodass axial durch den Rotorträger (30) hindurch eine Betätigung dieser Kupplungseinrichtung (50) vornehmbar ist.
Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine und einem Hybridmodul (10) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 8 sowie mit einem Getriebe, wobei das Hybridmodul (10) mit der Verbrennungskraftmaschine und dem Getriebe mechanisch über Kupplungseinrichtungen des Einschubmoduls (40) im Hybridmodul (10) verbindbar oder verbunden ist.
Verfahren zum Zusammenbauen eines Antriebsstrangs gemäß Anspruch 9, umfassend die folgenden Schritte: -Bereitstellen eines Einschubmoduls (40) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, - Bereitstellen eines Rotorträgers (30) eines Hybridmoduls (10) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 8, - Bereitstellen einer Ausgangswelle einer Verbrennungskraftmaschine, -Einsetzen des Lamellenträgers (90) des Einschubmoduls (40) in dem vom Rotorträger (30) radial umschlossenen Raum, -Realisieren einer drehfesten mechanischen Verbindung zwischen der Ausgangswelle und einer der Kupplungseinrichtungen (50,70, 80) des Einschubmoduls (40), und - Realisieren einer drehfesten mechanischen Verbindung zwischen dem Lamellenträger (90) und dem Rotorträger (30), wobei wenigstens ein radial abstehendes Formelement (301) am Lamellenträger (90) in einer Ausnehmung (303) an der Stirnseite (304) des Rotorträgers (30) stirnseitig aufgenommen wird, so dass eine drehfeste Verbindung stirnseitig zwischen Lamellenträger (90) und Rotorträger (30) realisiert wird.