DE102018200569B3 - Hybrid drive module for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Hybridantriebsmodul (1) für ein Kraftfahrzeug, welches ein Gehäuse (GG), eine elektrische Maschine mit einem drehbaren Rotor (R) und einem gegenüber dem Gehäuse (GG) drehfesten Stator (S) sowie einen Drehmomentwandler (TC) aufweist, wobei der Rotor (R) auf einem Rotorträger (RT) angeordnet ist, welcher mit einer Nabe (N) fest verbunden ist, wobei die Nabe (N) über eine drehfeste Verbindung mit einem Wandlergehäuse (TCH) des Drehmomentwandlers (TC) verbunden ist. Das Hybridantriebsmodul (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass an einem am Gehäuse (GG) befestigten Lagerschild (LS) eine Vorzentriereinheit (Z) zur Positionierung der Nabe (N) vorgesehen ist, und dass die Vorzentriereinheit (Z) einen lichten Innendurchmesser (DV) aufweist, der die Bedingung DN < DV < [DN + 2*GSR] erfüllt, wobei DN für den Außendurchmesser der Nabe (N), DV für den lichten Innendurchmesser der Vorzentriereinheit (Z) und GSR für den Luftspalt zwischen Stator (S) und Rotor (R) steht. Weiter betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Hybridantriebsmodul (1).The invention relates to a hybrid drive module (1) for a motor vehicle which has a housing (GG), an electric machine with a rotatable rotor (R) and a stator (S) which is rotationally fixed relative to the housing (GG) and a torque converter (TC), wherein the rotor (R) is disposed on a rotor carrier (RT) fixedly connected to a hub (N), the hub (N) being connected via a rotationally fixed connection to a converter housing (TCH) of the torque converter (TC). The hybrid drive module (1) is characterized in that a pre-centering unit (Z) for positioning the hub (N) is provided on a bearing plate (LS) attached to the housing (GG), and that the pre-centering unit (Z) has a clear inside diameter (DV). which satisfies the condition DN <DV <[DN + 2 * GSR], wherein DN for the outer diameter of the hub (N), DV for the inner diameter of the pre-centering unit (Z) and GSR for the air gap between the stator (S) and Rotor (R) stands. Furthermore, the invention relates to a drive train for a motor vehicle with such a hybrid drive module (1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Hybridantriebsmodul für ein Kraftfahrzeug. Das Hybridantriebsmodul kann integraler Bestandteil eines Kraftfahrzeug-Automatikgetriebes sein, oder als eigenständige Einheit mit zumindest einer Schnittstelle zu einem Kraftfahrzeug-Automatikgetriebe ausgebildet sein. Die Erfindung betrifft ferner einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Hybridantriebsmodul.The invention relates to a hybrid drive module for a motor vehicle. The hybrid drive module may be an integral part of a motor vehicle automatic transmission, or be designed as a separate unit with at least one interface to a motor vehicle automatic transmission. The invention further relates to a drive train for a motor vehicle with such a hybrid drive module.
Die Patentschrift
Die Patentschrift
Die Patentanmeldung
Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik die Schriften
Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Hybridantriebsmodul bereitzustellen, welche eine möglichst präzise Lagerung und Zentrierung von Rotor und Drehmomentwandler ermöglicht, um einer Schwingungsanregung vorzubeugen.It is therefore an object of the invention to provide a hybrid drive module, which allows the most accurate storage and centering of rotor and torque converter to prevent vibration excitation.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie aus der Figur.The object is solved by the features of
Es wird ein Hybridantriebsmodul für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches ein Gehäuse, eine elektrische Maschine sowie einen Drehmomentwandler aufweist. Die elektrische Maschine weist einen drehbaren Rotor und einem gegenüber dem Gehäuse drehfesten Stator auf. Zwischen dem Rotor und dem Stator ist ein Luftspalt vorgesehen. Der Rotor ist auf einem Rotorträger angeordnet, welcher mit einer Nabe drehfest verbunden ist. Die Nabe ist über eine drehfeste Verbindung mit einem Wandlergehäuse des Drehmomentwandlers verbunden ist.It is proposed a hybrid drive module for a motor vehicle, which has a housing, an electric machine and a torque converter. The electric machine has a rotatable rotor and a stator rotatable relative to the housing. An air gap is provided between the rotor and the stator. The rotor is arranged on a rotor carrier, which is rotatably connected to a hub. The hub is connected via a rotationally fixed connection with a converter housing of the torque converter.
Erfindungsgemäß ist an einem am Gehäuse befestigten Lagerschild eine Vorzentriereinheit zur Positionierung der Nabe vorgesehen, und die Vorzentriereinheit weist einen lichten Innendurchmesser auf, der die folgende Bedingung erfüllt:
Hierbei steht
In Ausführungsformen der Erfindung ist die drehfeste Verbindung der Nabe mit einem Wandlergehäuse des Drehmomentwandlers über eine Nietverbindung oder eine Schraubverbindung ausgebildet. In anderen Worten sind das Wandlergehäuse und der Rotorträger fest mit der Nabe verbunden, wodurch eine gleiche Rotationsachse von Rotor und Drehmomentwandler gewährleistet wird. Durch die radiale und axiale Abstützung der Nabe am Lagerschild kann somit eine präzise Lagerung sowohl des Rotors als auch des Wandlergehäuses erreicht werden.In embodiments of the invention, the rotationally fixed connection of the hub with a converter housing of the torque converter via a rivet connection or a screw connection is formed. In other words, the converter housing and the rotor carrier are fixedly connected to the hub, whereby a same axis of rotation of rotor and torque converter is ensured. Due to the radial and axial support of the hub on the bearing plate thus a precise storage of both the rotor and the converter housing can be achieved.
In erfindungsgemäße Ausführungsformen weist die Nabe eine drehmomentübertragende Schnittstelle zu einer ersten Hälfte eines Versatzausgleichselements auf. Eine zweite Hälfte des Versatzausgleichselements ist drehmomentübertragend an die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors anschließbar, gegebenenfalls über ein Zwischenelement. Das Versatzausgleichselement ist dazu eingerichtet, sowohl einen radialen Versatz zwischen den Drehachsen seiner beiden Hälften sowie einen axialen Versatz zwischen seinen beiden Hälften auszugleichen. Durch den Einsatz eines solchen Versatzausgleichselements ist die Lagerung und Abstützung des Verbunds aus Nabe, Drehmomentwandler und Rotorträger von der Kurbelwelle entkoppelt. Dies verringert die Anfälligkeit des Hybridantriebsmoduls für Schwingungen weiter.In embodiments of the invention, the hub has a torque transmitting interface to a first half of an offset compensation element. A second half of the offset compensation element can be connected torque-transmitting to the crankshaft of the internal combustion engine, optionally via an intermediate element. The offset compensation element is adapted to compensate for both a radial offset between the axes of rotation of its two halves and an axial offset between its two halves. The use of such an offset compensation element decouples the bearing and support of the hub, torque converter and rotor carrier assembly from the crankshaft. This further reduces the susceptibility of the hybrid drive module to vibration.
Vorzugsweise weist die erste Hälfte des Versatzausgleichselements an einer Stirnseite eine Verzahnung auf. Diese Verzahnung steht mit einer Verzahnung in Eingriff, welche an einer Stirnseite der Nabe ausgebildet ist, sodass die erste Hälfte des Versatzausgleichselements mit der Nabe drehmomentübertragend verbunden ist. Eine solche Verzahnungspaarung wird auch als Hirth-Verzahnung bezeichnet, und ermöglicht eine zuverlässige Zentrierung zwischen den mit der Verzahnung verbundenen Bauteilen. Vorzugsweise ist die Verzahnung zwischen der Nabe und dem Versatzausgleichselement mittels einer Schraube vorgespannt. Dadurch kann die Drehmomentübertragungsfähigkeit der Verzahnung erhöht werden.Preferably, the first half of the offset compensation element on a front side on a toothing. This toothing is in engagement with a toothing, which is formed on an end face of the hub, so that the first half of the offset compensation element is connected to transmit torque to the hub. Such a tooth pairing is also referred to as Hirth toothing, and enables a reliable centering between the components connected to the toothing. Preferably, the toothing between the hub and the offset compensation element is biased by a screw. Thereby, the torque transmission capability of the teeth can be increased.
Weiter bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Schraubenkopf der Schraube ein Kurbelwellenzapfen zur Zentrierung der Kurbelwelle ausgebildet ist. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Drehachse der Nabe und des Drehmomentwandlers mit der Drehachse der Kurbelwelle fluchtend ausgerichtet sind, wodurch Unwuchten und somit Verschleiß verringert sowie ein ruhiges Laufverhalten erreicht wird. Des Weiteren erfolgt hierdurch eine Lagerung der Nabe, was die Anzahl der Lagerstellen verringern kann und damit eine eventuell verbundene überbestimmte Lagerung der Nabe vermeidet.Further preferred embodiments of the invention are characterized in that a crankshaft journal for centering the crankshaft is formed by a screw head of the screw. This ensures that the axis of rotation of the hub and the torque converter are aligned with the axis of rotation of the crankshaft, whereby imbalances and thus reduces wear and a smooth running behavior is achieved. Furthermore, this results in a bearing of the hub, which can reduce the number of bearings and thus avoids any associated overdetermined storage of the hub.
In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind Hybridantriebsmodule dadurch gekennzeichnet, dass an der Nabe oder der ersten Hälfte des Versatzausgleichselements ein Kurbelwellenzapfen zur Zentrierung der Kurbelwelle ausgebildet ist. Auch durch derartige Ausführungen kann gewährleistet werden, dass die Drehachse der Nabe und des Drehmomentwandlers mit der Drehachse der Kurbelwelle fluchtend ausgerichtet ist, wodurch Unwuchten und somit Verschleiß verringert sowie ein ruhiges Laufverhalten erreicht werden. Des Weiteren erfolgt hierdurch eine Lagerung der Nabe, was die Anzahl der Lagerstellen verringern kann und damit eine eventuell verbundene überbestimmte Lagerung der Nabe vermeidet.In further embodiments according to the invention, hybrid drive modules are characterized in that a crankshaft journal for centering the crankshaft is formed on the hub or the first half of the offset compensation element. By such embodiments can be ensured that the axis of rotation of the hub and the torque converter is aligned with the axis of rotation of the crankshaft, whereby imbalances and thus reduces wear and a smooth running behavior can be achieved. Furthermore, this results in a bearing of the hub, which can reduce the number of bearings and thus avoids any associated overdetermined storage of the hub.
Vorzugsweise ist die zweite Hälfte des Versatzausgleichselements über eine Flexplate an die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors anschließbar. Unter einer Flexplate wird hierbei eine plattenförmige drehmomentübertragende Vorrichtung verstanden, welche flexibel genug ist um geringfügige Fehlstellungen der zu verbindenden Bauteile auszugleichen.Preferably, the second half of the offset compensation element can be connected via a flexplate to the crankshaft of the internal combustion engine. A flexplate is understood to mean a plate-shaped torque-transmitting device which is flexible enough to compensate for slight misalignments of the components to be connected.
Das Versatzausgleichselement kann durch einen Verbund gebildet sein, welcher einen Torsionsschwingungsdämpfer und einen Drehschwingungstilger umfasst. Der Torsionsschwingungsdämpfer ist neben seiner Funktion zur Dämpfung von Drehschwingungen dazu eingerichtet, einen radialen Versatz auszugleichen. Der Drehschwingungstilger ist neben seiner Funktion zur zumindest teilweisen Tilgung von Drehschwingungen dazu eingerichtet, einen axialen Versatz auszugleichen. Bei einer solchen Ausgestaltung des Versatzausgleichselements kann die drehmomentübertragende Schnittstelle des Versatzausgleichselements zur Nabe als Steckverzahnung ausgeführt werden. Vorzugsweise ist der Drehschwingungstilger zwischen dem Torsionsschwingungsdämpfer und der Nabe angeordnet.The offset compensation element may be formed by a composite comprising a torsional vibration damper and a torsional vibration damper. The torsional vibration damper is designed in addition to its function for damping torsional vibrations to compensate for a radial offset. The torsional vibration damper is in addition to its function for the at least partial eradication of torsional vibrations adapted to compensate for an axial offset. In such an embodiment of the offset compensation element, the torque-transmitting interface of the offset compensation element to the hub can be designed as a spline. Preferably, the torsional vibration damper is disposed between the torsional vibration damper and the hub.
Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Hybridantriebsmoduls sind dadurch gekennzeichnet, dass die Vorzentriereinheit aus einem Kunststoff, einem Material für Gleitlagerungen oder einem anderen gegenüber der Nabe weicheren Material ausgebildet ist. Hierdurch wird der Zusammenbau des Hybridantriebsmoduls erleichtert und gleichzeitig ist sichergestellt, dass die Nabe nicht durch eine Kontaktierung mit der Vorzentriereinheit beschädigt wird.Embodiments of a hybrid drive module according to the invention are characterized in that the pre-centering unit is formed from a plastic, a material for sliding bearings or another material softer relative to the hub. As a result, the assembly of the hybrid drive module is facilitated and at the same time it is ensured that the hub is not damaged by a contact with the pre-centering unit.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Rotorträger mit der Nabe verschraubt, vernietet oder verschweißt. Eine solche zweiteilige Konstruktion des Verbunds aus Nabe und Rotorträger erleichtert die mechanische Bearbeitung der Nabe. According to a preferred embodiment, the rotor carrier is bolted to the hub, riveted or welded. Such a two-part construction of the hub and rotor carrier assembly facilitates mechanical machining of the hub.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Wandlergehäuse über ein zweites Lager an einem zweiten Lagerschild des Hybridantriebsmoduls drehbar gelagert. Das zweite Lager befindet sich vorzugsweise an einem axialen Ende des Drehmomentwandlers, welches der Schnittstelle zur Nabe gegenüberliegt. Dadurch kann eine besonders breite Lagerbasis des Verbunds aus Drehmomentwandler, Nabe und Rotorträger samt Rotor sowie Kurbelwelle erzielt werden.According to a preferred embodiment, the converter housing is rotatably mounted via a second bearing on a second bearing plate of the hybrid drive module. The second bearing is preferably located at an axial end of the torque converter, which faces the interface with the hub. As a result, a particularly broad bearing base of the composite torque converter, hub and rotor arm including rotor and crankshaft can be achieved.
Vorzugsweise ist der Stator unmittelbar am Lagerschild befestigt. Da der Rotor über den Rotorträger, Nabe und Vorzentriereinheit am selben Lagerschild zumindest temporär abgestützt beziehungsweise positioniert ist, ergibt sich eine kurze Toleranzkette zwischen Rotor und Stator. Dadurch ist der Luftspalt zwischen Rotor und Stator beziehungsweise die koaxiale Ausrichtung der Vorzentriereinheit und der Drehachse des Rotors besonders genau einstellbar, und unterliegt nur geringen Toleranzen.Preferably, the stator is attached directly to the bearing plate. Since the rotor is at least temporarily supported or positioned via the rotor carrier, hub and pre-centering unit on the same bearing plate, a short tolerance chain between rotor and stator results. As a result, the air gap between the rotor and stator or the coaxial alignment of the pre-centering unit and the axis of rotation of the rotor is particularly accurately adjustable, and is subject to only small tolerances.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist innerhalb des Wandlergehäuses eine Kupplung angeordnet, wobei durch Schließen dieser Kupplung das Wandlergehäuse mit einem Turbinenrad des Drehmomentwandlers verbindbar ist. Da ein Pumpenrad des Drehmomentwandlers üblicherweise mit dem Wandlergehäuse drehfest verbunden ist, führt das Schließen dieser Kupplung zu einer Überbrückung des Drehmomentwandlers. Innerhalb des Wandlergehäuses ist ferner ein Torsionsschwingungsdämpfer angeordnet, welcher zwischen der Kupplung und einem mit dem Turbinenrad verbundenen Abtriebsnabe des Drehmomentwandlers wirkt. Durch eine solche Ausgestaltung können Drehschwingungen bei geschlossener Kupplung an der Nabe reduziert werden. Vorzugsweise ist ferner ein Drehschwingungstilger vorgesehen, welcher innerhalb des Wandlergehäuses angeordnet ist und zwischen dem Turbinenrad und der Abtriebsnabe des Drehmomentwandlers wirkt. Durch eine solche Anordnung können Drehschwingungen an der Abtriebsnabe weiter reduziert werden, besonders im Wirkungsbereich des Drehschwingungstilgers. Zusätzlich kann ein weiterer Torsionsschwingungsdämpfer vorgesehen sein, welcher innerhalb des Wandlergehäuses angeordnet ist und zwischen der Kupplung und dem Drehschwingungstilger wirkt. Auch eine solche Anordnung verringert die an der Abtriebsnabe auftretenden Drehschwingungen.According to a preferred embodiment, a clutch is arranged within the converter housing, wherein the converter housing can be connected to a turbine wheel of the torque converter by closing this clutch. Since an impeller of the torque converter is usually non-rotatably connected to the converter housing, the closing of this clutch leads to a bridging of the torque converter. Within the converter housing, a torsional vibration damper is further arranged, which acts between the clutch and an output hub of the torque converter connected to the turbine wheel. By such a configuration, torsional vibrations can be reduced at the hub when the clutch is closed. Preferably, a torsional vibration damper is further provided, which is arranged within the converter housing and acts between the turbine wheel and the output hub of the torque converter. By such an arrangement, torsional vibrations on the output hub can be further reduced, especially in the area of action of the torsional vibration damper. In addition, a further torsional vibration damper may be provided, which is arranged within the converter housing and acts between the clutch and the torsional vibration damper. Such an arrangement also reduces the torsional vibrations occurring at the output hub.
Vorzugsweise ist das Hybridantriebsmodul integraler Bestandteil eines Kraftfahrzeug-Automatikgetriebes. Der Drehmomentwandler dient dabei als Anfahrelement eines mit dem Automatikgetriebe ausgestatteten Kraftfahrzeugs. Das ein- oder mehrteilige Gehäuse des Hybridantriebsmoduls beherbergt dabei Planetenradsätze und Schaltelemente, mittels denen eine Mehrzahl von Gängen zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle des Automatikgetriebes schaltbar sind. Die Antriebswelle ist mit der Abtriebsnabe des Drehmomentwandlers verbunden.Preferably, the hybrid drive module is an integral part of a motor vehicle automatic transmission. The torque converter serves as a starting element of a motor vehicle equipped with the automatic transmission. The one- or multi-part housing of the hybrid drive module accommodates planetary gear sets and switching elements by means of which a plurality of gears between a drive shaft and an output shaft of the automatic transmission can be shifted. The drive shaft is connected to the output hub of the torque converter.
Alternativ dazu kann das Hybridantriebsmodul als eine eigenständige Einheit mit einer Schnittstelle zu einem Kraftfahrzeug-Automatikgetriebe ausgebildet sein. Das Hybridantriebsmodul ist dabei von dem Automatikgetriebe lösbar.Alternatively, the hybrid drive module may be formed as a stand-alone unit with an interface to a motor vehicle automatic transmission. The hybrid drive module is detachable from the automatic transmission.
Das Hybridantriebsmodul kann Bestandteil eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs sein. Die elektrische Maschine des Hybridantriebsmoduls kann zum Antrieb des Kraftfahrzeugs und/oder zum Starten eines Verbrennungsmotors des Antriebsstrangs vorgesehen sein.The hybrid drive module may be part of a drive train of a motor vehicle. The electric machine of the hybrid drive module can be provided for driving the motor vehicle and / or for starting an internal combustion engine of the drive train.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der beigefügten Figur detailliert beschrieben. Es zeigen:
-
1 ein Hybridantriebsmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
2 und3 je einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
-
1 a hybrid drive module according to an embodiment; -
2 and3 each a drive train of a motor vehicle.
Der Rotor
Das Lagerschild
Die Nabe
Die Nabe
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist ebenfalls ein optionales Ventil dargestellt, welches als federbelastetes Sitzventil ausgeführt ist. Das Wandlergehäuse
Die in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- HybridantriebsmodulHybrid drive module
- GGGG
- Gehäusecasing
- SS
- Statorstator
- RR
- Rotorrotor
- RTRT
- Rotorträgerrotorarm
- GSRGSR
- Luftspaltair gap
- NRNO
- Nassraumwet room
- TRTR
- Trockenraumdrying room
- DRDR
- Dichtringseal
- NN
- Nabehub
- NZNZ
- Verzahnunggearing
- LSLS
- Lagerschildend shield
- ZZ
- VorzentriereinheitVorzentriereinheit
- L2L2
- Zweites LagerSecond camp
- LS2LS2
- Zweites LagerschildSecond bearing plate
- TCTC
- Drehmomentwandlertorque converter
- TCHTCH
- Wandlergehäuseconverter housing
- PP
- Pumpenradimpeller
- LL
- Leitradstator
- TT
- Turbinenradturbine
- WKWK
- Kupplungclutch
- TITI
- DrehschwingungstilgerA torsional vibration damper
- TD2TD2
- Torsionsschwingungsdämpfertorsional vibration damper
- TD3TD3
- Torsionsschwingungsdämpfertorsional vibration damper
- RIRI
- Nietverbindungrivet
- KWKW
- Kurbelwellecrankshaft
- VMVM
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- VAVA
- VersatzausgleichselementOffset compensation element
- VA1VA1
- Erste HälfteFirst half
- VA2VA2
- Zweite HälfteSecond half
- VAZVAZ
- Verzahnunggearing
- SZSZ
- Schraubescrew
- ATAT
- Automatikgetriebeautomatic transmission
- TATA
- Abtriebsnabeoutput hub
- GW1LV1
- Antriebswelledrive shaft
- AA
- Öffnungopening
- AGAG
- Differentialgetriebedifferential gear
- DWDW
- Antriebsraddrive wheel
Claims (15)
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-
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