DE102018106285A1 - Hybriddämpferzentrierungslösung für ein Hybridmodul und einen Antriebsstrang - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hybridmodul (1) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einer einen Rotor (3) aufweisenden Elektromaschine (2), wobei im Drehmomentenfluss zwischen dem Rotor (3) und einer Abtriebswelle (5) ein (Sekundär-) Drehschwingungsdämpfer (4) angeordnet ist, der radial zentriert am Rotor (3) angeordnet ist, wobei der (Sekundär-) Drehschwingungsdämpfer (4) gezielt ausgelegt ist, um einen Achs- und/oder Winkelversatz auszugleichen. Die Erfindung betrifft auch einen Antriebsstrang mit einem ersten Antriebsaggregat im Drehmomentenfluss zwischen dem ersten Antriebsaggregat und jener von der Elektromaschine (2) des Hybridmoduls (1) der erfindungsgemäßen Art gestellten zweiten Antriebsaggregat ein (Primär-) Drehschwingungsdämpfer (7) vorhanden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hybridmodul für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wie eines Pkws, eines Lkws oder eines anderen Nutzfahrzeugs, mit einer einen Rotor aufweisenden Elektromaschine, wobei im Drehmomentenfluss zwischen dem Rotor und einer Abtriebswelle ein (Sekundär-) Drehschwingungsdämpfer angeordnet ist, der radial zentriert am Rotor angeordnet ist, vorzugsweise an dessen Innenbereich, und/oder radial zentriert an der Abtriebswelle angeordnet ist, vorzugsweise an deren Außenbereich.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung Hybridmodule mit besonders guten Drehschwingungsdämpfungseigenschaften zur Verfügung zu stellen, die hohen Anforderungen in puncto Noise-Vibration-Harshness gerecht werden, kostengünstig umzusetzen sind, langlebig sind und gleichzeitig ein geschicktes Zentrierkonzept umsetzen.
  • Diese Aufgabe wird bei einem entsprechenden Hybridmodul dadurch gelöst, dass der (Sekundär-) Drehschwingungsdämpfer (selbst) gezielt ausgelegt ist, um Achs- und/oder Winkelversätze auszugleichen.
  • Es wird somit ein besonders geschicktes Zentrierkonzept für einen Dämpfer an einem Hybridmodul vorgestellt. Die Zentrierung eines Dämpfereingangsteils kann dabei mittelbar oder unmittelbar im Rotor, vorzugsweise flankenzentriert über eine Verzahnung erfolgen. Die Zentrierung eines Dämpferausgangsteils kann unmittelbar oder mittelbar, z.B. über eine Nabe, auf der Ausgangswelle erfolgen. Dabei kann das Dämpferausgangsteil mit der Nabe fest verbunden sein oder in Umfangsrichtung beweglich zentriert sein.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
  • So ist es von Vorteil, wenn der (Sekundär-) Drehschwingungsdämpfer aus Bauteilen aufgebaut ist, die so aufeinander abgestimmt sind, dass zwischen zumindest zwei von diesen ein Radialspiel vorhanden ist. Ein Nicht-Fluchten einer Drehachse einer Abtriebswelle mit einer Drehachse des Rotors wird dabei besonders effizient ausgeglichen, ohne dass sich großer Verschleiß über die Lebensdauer zeigt.
  • In diesem Zusammenhang hat es sich auch bewährt, wenn der (Sekundär-) Drehschwingungsdämpfer einen am Rotor angebundenen Drehmomentüberträger / ein Drehmomenteingangsteil besitzt, der zu einem mit der Abtriebswelle verbundenen Drehmomentweitergabebauteil / Drehmomentausgangsteil Radial- und/oder Axialspiel besitzt. Schleif- und Knirschgeräusche lassen sich dann effizient vermeiden. Dies ist dem Verschleißverhalten zuträglich.
  • Um eine präzise Zentrierung zu erreichen, hat es ich bewährt, wenn das Drehmomentweitergabebauteil auf der Außenoberfläche der Abtriebswelle zentriert anliegt oder auf einer zwischengeschalteten Nabe zentriert anliegt.
  • Besonders hohe Drehmomente lassen sich auch dann übertragen, wenn das Drehmomentweitergabebauteil oder die Nabe eine Innenverzahnung besitzt, die mit einer Außenverzahnung der Abtriebswelle in Formschluss steht. Insbesondere hat sich hier das Umsetzen einer Flankenzentrierung bewährt.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform ist auch dadurch gekennzeichnet, dass das bspw. einen in Axialrichtung abstehenden Kragen aufweisende Drehmomentweitergabebauteil oder die Nabe über einen in einer Umfangsnut der Abtriebswelle vorhandenen Axialanschlagsring, etwa nach Art eines Sprengringes und/oder einen am Rotor angebrachten Anschlag in seiner/ ihrer Axialposition festgelegt ist.
  • Es ist ferner zweckmäßig, wenn der Anschlag als eine am Innenumfang des Rotors angebrachte Scheibe ausgestaltet ist.
  • Ferner hat es sich bewährt, wenn ein radial inneres Ende des Drehmomentüberträgers an dem Drehmomentweitergabebauteil der Nabe und/oder der Abtriebswelle, etwa an ihrer Stirnfläche, anliegt oder davon, insbesondere axial und radial beabstandet ist.
  • Wenn im (Sekundär-) Drehschwingungsdämpfer (Druck- / Schrauben-) Federn, etwa Bogenfedern, verbaut sind, an deren Enden vorzugsweise Endkappen aufgesetzt sind, die Anlageflächen für je einen Federbetätiger, bspw. ein an einem Rotorteil des Drehmomentüberträgers angenietetes Dämpferteil stellen, so lässt sich mit kostengünstigen Bauteilen ein effizientes Funktionieren der Teilkomponenten bewirken.
  • Die Erfindung betrifft auch einen Antriebsstrang mit einem ersten, bspw. als Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Antriebsaggregat, wobei im Drehmomentenfluss zwischen dem ersten Antriebsaggregat und jener von der Elektromaschine des Hybridmoduls der erfindungsgemäßen Art gestellten zweiten Antriebsaggregat ein (Primär-) Drehschwingungsdämpfer vorhanden ist, und vorzugsweise zwischen diesem (Primär-) Drehschwingungsdämpfer und dem Rotor der Elektromaschine eine Trennkupplung / Reibkupplung, etwa nach Art einer Lamellen- oder Mehrscheibenkupplung angeordnet ist.
  • Mit dem vorgestellten Zentrierkonzept werden Positionsfehler, also insbesondere Achs- und Winkelversätze, zwischen dem Rotor und der Ausgangswelle / Abtriebswelle ausgeglichen, wobei die Montage und die Funktion, insbesondere in puncto Dämpfung und Unwucht, des Dämpfers bzw. des Aggregats sichergestellt wird. Die Zentrierung des Dämpfereingangsteils kann mittelbar oder unmittelbar im Rotor, vorzugsweise flankenzentriert über eine Verzahnung, stattfinden. Die Zentrierung des komplementären Dämpferausgangsteils unmittelbar oder mittelbar, z.B. über eine Nabe auf der Ausgangswelle, ist erprobt worden. Dabei kann das Dämpferausgangsteil mit der Nabe fest verbunden sein oder in Umfangsrichtung beweglich zentriert sein. Als Zentrierung sind dabei radiale Spiele kleiner 0,5 mm, vorzugsweise kleiner 0,3 mm und insbesondere kleiner 0,15 mm sinnvoll.
  • Ein Versatz- oder Winkelausgleich kann somit zumindest teilweise innerhalb des Dämpfers erfolgen. Dabei verschieben sich das Dämpfereingangsteil und das Dämpferausgangsteil gegeneinander. Weist das Dämpfereingangsteil konstruktiv zusätzlich eine radiale Positionierung gegenüber der Ausgangswelle auf, z.B. mittelbar über eine Nabe, so ist das radiale Spiel größer als das zwischen dem Dämpferausgangsteil und der Ausgangswelle bzw. der Nabe, vorteilhaft größer als 0,2 mm, weiter vorteilhaft größer als 0,5 mm. Ist ein weiterer Dämpfer, also ein (Primär-) Drehschwingungsdämpfer vorgesehen, so kann dieser ebenfalls gemäß den oben angeführten Definitionen zur Ausgangswelle integriert sein.
  • Es sei erwähnt, dass wenn der dem Rotor unmittelbar im Kraftfluss folgende Dämpfer ein Bogenfederdämpfer ist, die Bogenfeder zur Verbesserung der Federbetätigung bei Radialversatz zwischen dem Dämpfereingangsteil und dem Dämpferausgangsteil vorzugsweise mit Endkappen, die auch als End-Cap bezeichnet werden können, bestückt werden kann. Besonders geschickte Hybriddämpferkombinationen lassen sich dadurch realisieren. Ein Ausgleich im Dämpfer wird ergo erzwungen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Dabei sind unterschiedliche Ausführungsformen realisiert. Es zeigen:
    • 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls in einer teilweise dargestellten Längsschnittdarstellung, wobei eine Zentrierung zwischen einem Rotor einer Elektromaschine und einem Dämpfereingangsteil eines (Sekundär-) Drehschwingungsdämpfers einerseits und eine Zentrierung zwischen dem Dämpferausgangsteil dieses (Sekundär-) Drehschwingungsdämpfers mittelbar über eine Nabe auf einer Abtriebswelle / Ausgangswelle realisiert ist, wobei dort Spiel akzeptiert und Beweglichkeit in Umfangsrichtung vorgehalten ist,
    • 2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls, in einer zur 1 vergleichbaren Darstellungsweise, wobei eine Außenzentrierung des (Sekundär-) Drehschwingungsdämpfers am Rotor einerseits vorliegt und eine Innenzentrierung zwischen dem Dämpferausgangsteil mittelbar über die Nabe zur Ausgangswelle über eine feste Verbindung realisiert ist und ein Radialspiel zwischen dem Dämpfereingangsteil und der Nabe vorherrscht,
    • 3 eine vergrößerte Darstellung des Kontaktbereiches zwischen einer Nabe und einer Abtriebswelle einerseits und einem Dämpferausgangsteil und der Abtriebswelle andererseits in einer weiteren Ausführungsform,
    • 4 ein Dämpferausgangsteil mit Kragen einer weiteren Ausführungsform,
    • 5 eine Ausführungsform, in der ein Dämpfereingangsteil ohne Führung am Innendurchmesser unmittelbar oder mittelbar zur Abtriebswelle ausgebildet ist und
    • 6 eine Querschnittsdarstellung einer in einem (Sekundär-) Drehschwingungsdämpfer verbauten Bogenfeder mit daran angreifender Endkappe.
  • Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können untereinander ausgetauscht werden. Insbesondere sind Bogenfedern und Endkappen, wie sie exemplarisch in der 6 dargestellt sind, in den Ausführungsformen der 1 und 2 und 5 einsetzbar. Die Ausführungsform der 2 kann alternativ auch Innen ohne Zentrierung auskommen.
  • In der 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls 1 wiedergegeben. Das Hybridmodul 1 weist eine Elektromaschine 2 auf, die einen Rotor 3 besitzt, der in Drehbewegung versetzbar ist. Das vom Rotor 3 gestellte Drehmoment wird dann an einen (Sekundär-) Drehschwingungsdämpfer 4 weitergegeben. Der (Sekundär-) Drehschwingungsdämpfer 4 ist mit einer Abtriebswelle 5 verbunden.
  • Die Elektromaschine 2 ist ein zweites Antriebsaggregat, das zusätzlich zu einem ersten Antriebsaggregat in einem das Hybridmodul 1 einsetzenden Antriebsstrang verwendet ist. Das erste Antriebsaggregat, nämlich eine Verbrennungskraftmaschine, gibt dabei Drehmoment an eine Kurbelwelle 6 weiter. Die Kurbelwelle 6 ist mit einem (Primär-) Drehschwingungsdämpfer 7 verbunden. Dieser (Primär-) Drehschwingungsdämpfer 7 gibt Drehmoment an eine Antriebswelle 8 weiter, die mit einer als Reibkupplung ausgebildeten Trennkupplung 9 verbunden ist. Die Trennkupplung 9 ist nach Art einer Lamellenkupplung 10 ausgebildet.
  • Der Rotor 3 weist auf seiner Innenseite eine Verzahnung 11 auf. In die Verzahnung sind Lamellen 12 der Lamellenkupplung 10 eingeschoben. Es ist zwischen den Lamellen 12 und einem Drehmomentüberträger 13 des (Sekundär-) Drehschwingungsdämpfers 4 ein Anschlag 14 vorhanden.
  • Der Drehmomentüberträger 13 ist in einen Rotorteil 15 und einen Dämpferteil 16 aufgeteilt, die beide über eine Nietverbindung 17 miteinander verbunden sind.
  • Das Dämpferteil 16 wirkt dann als Federbetätiger 18 und wirkt auf eine Feder 19, nämlich eine Bogenfeder 20, bspw. unter Zwischenschaltung einer Endkappe 21, wie in 6 dargestellt, ein. Zurückkommend auf 1 sei herausgestellt, dass der (Sekundär-) Drehschwingungsdämpfer 4 in einen Vordämpfer 22 und einen Nachdämpfer 23 aufgeteilt ist. Der Vordämpfer 22 ist radial außerhalb des Nachdämpfers 23 angeordnet.
  • Der (Sekundär-) Drehschwingungsdämpfer 4, insbesondere der Nachdämpfer 23, besitzt ein Drehmomentweitergabebauteil 24, das auf eine Nabe 25 einwirkt. Axial beabstandet zur Nabe 25 ist ein Axialanschlagring 26 vorhanden.
  • In dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 besitzt der Elektromotor natürlich auch einen Stator 27.
  • Anders als in der Ausführungsform gemäß der 1, weist die Ausführungsform gemäß der 2 jedoch keinen zweigeteilten (Sekundär-) Drehschwingungsdämpfer 4 auf, sondern nur einen einstufigen Dämpfer. Der Drehmomentüberträger 13, insbesondere sein Dämpferteil 16 endet radial innerhalb der Nabe 25, aber radial beabstandet dazu, so dass sich ein Radialspiel 27 einstellt. Benachbart dazu ist eine Anschlagscheibe 28 vorhanden.
  • In der Ausführungsform der 3 ist zu erkennen, dass eine Innenfläche des Drehmomentweitergabebauteils 24 auf einer Außenfläche 30 der Abtriebswelle 5 zentrierend anliegt. Die Nabe 25 weist eine Innenverzahnung 31 auf, welche flankenzentriert in Anlage mit einer Außenverzahnung 32 der Abtriebswelle 5 in Formschluss steht.
  • Das in der 4 gezeigte Drehmomentweitergabebauteil 24 besitzt einen axial abstehenden Kragen 33.
  • In der 5 ist ein radial inneres Ende 34 des Drehmomentüberträgers 13, insbesondere des Rotorteils 15 radial innerhalb der Nabe 25 angeordnet, aber nur so weit nach innen gezogen, dass es zu einer Stirnfläche 35 der Abtriebswelle 5 benachbart ist.
  • In der 6 ist das verschleißreduzierende Zusammenwirken der in die Bogenfeder 20 eingesetzten Endkappe 21 bei Zusammenwirken mit einem Haken, wie dem Federbetätiger 18 angedeutet.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Hybridmodul
    2
    Elektromaschine
    3
    Rotor
    4
    (Sekundär-) Drehschwingungsdämpfer
    5
    Abtriebswelle
    6
    Kurbelwelle
    7
    (Primär-) Drehschwingungsdämpfer
    8
    Abtriebswelle
    9
    Trennkupplung
    10
    Lamellenkupplung
    11
    Verzahnung
    12
    Lamelle
    13
    Drehmomentüberträger
    14
    Anschlag
    15
    Rotorteil
    16
    Dämpferteil
    17
    Nietverbindung
    18
    Federbetätiger
    19
    Feder
    20
    Bogenfeder
    21
    Endkappe
    22
    Vordämpfer
    23
    Nachdämpfer
    24
    Drehmomentweitergabebauteil
    25
    Nabe
    26
    Axialanschlagring
    27
    Radialspiel
    28
    Anschlagscheibe
    29
    Innenfläche des Drehmomentweitergabebauteils
    30
    Außenfläche
    31
    Innenverzahnung der Nabe
    32
    Außenverzahnung der Abtriebswelle
    33
    Kragen
    34
    radial inneres Ende
    35
    Stirnfläche der Abtriebswelle

Claims (10)

  1. Hybridmodul (1) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einer einen Rotor (3) aufweisenden Elektromaschine (2), wobei im Drehmomentenfluss zwischen dem Rotor (3) und einer Abtriebswelle (5) ein (Sekundär-) Drehschwingungsdämpfer (4) angeordnet ist, der radial zentriert am Rotor (3) angeordnet ist, wobei der (Sekundär-) Drehschwingungsdämpfer (4) gezielt ausgelegt ist, um einen Achs- und/oder Winkelversatz auszugleichen.
  2. Hybridmodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der (Sekundär-) Drehschwingungsdämpfer (4) aus Bauteilen aufgebaut ist, die so aufeinander abgestimmt sind, dass zwischen zumindest zwei von diesen ein Radialspiel (27) vorhanden ist.
  3. Hybridmodul (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der (Sekundär-) Drehschwingungsdämpfer (4) einen am Rotor (3) angebundenen Drehmomentüberträger (13) besitzt, der zu einem mit der Abtriebswelle (5) verbundenen Drehmomentweitergabebauteil (24) Radial- und/oder Axialspiel besitzt, wobei vorteilhafterweise das radiale Spiel größer ist als das zwischen dem Dämpferausgangsteil und der Ausgangswelle bzw. der Nabe, beispielsweise größer als 0,2 mm, besonders vorteilhaft größer als 0,5 mm.
  4. Hybridmodul (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmomentweitergabebauteil (24) auf der Außenoberfläche (30) der Abtriebswelle (5) zentriert anliegt oder auf einer zwischengeschalteten Nabe (25) zentriert anliegt.
  5. Hybridmodul (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmomentweitergabebauteil (24) oder die Nabe (25) eine Innenverzahnung (31) besitzt, die mit einer Außenverzahnung (32) der Abtriebswelle (5) in Formschluss steht.
  6. Hybridmodul (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmomentweitergabebauteil (24) oder die Nabe (25) über einen in einer Umfangsnut der Abtriebswelle (5) vorhandenen Axialanschlagring (26) und/oder einen am Rotor (3) angebrachten Anschlag (14) in seiner / ihrer Axialposition festgelegt ist.
  7. Hybridmodul (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (14) als eine am Innenumfang des Rotors (3) angebrachte Scheibe ausgestattet ist.
  8. Hybridmodul (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein radial inneres Ende (34) des Drehmomentüberträgers (13) an dem Drehmomentweitergabebauteil (24), der Nabe (25) und/oder der Abtriebswelle (5) anliegt oder davon beabstandet ist.
  9. Hybridmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im (Sekundär-) Drehschwingungsdämpfer (4) Federn (19) verbaut sind.
  10. Antriebsstrang mit einem ersten Antriebsaggregat im Drehmomentenfluss zwischen dem ersten Antriebsaggregat und jener von der Elektromaschine (2) des Hybridmoduls (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche gestellten zweiten Antriebsaggregat ein (Primär-) Drehschwingungsdämpfer (7) vorhanden ist.
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