DE102019130588A1 - Hybridmodul mit einer Rotationsachse für einen Hybrid Antriebsstrang - Google Patents

Hybridmodul mit einer Rotationsachse für einen Hybrid Antriebsstrang Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hybridmodul (1) mit einer Rotationsachse (2) für einen Hybrid-Antriebsstrang (3), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:- einen Wellenanschluss (4) für eine Motorwelle (5);- einen Kupplungsanschluss (6) für eine Getriebekupplung (7);- eine elektrische Antriebsmaschine (8) mit einem Stator (9) und mit einem Rotor (10), wobei der Rotor (10) eine Magneteinrichtung (11) und einen die Magneteinrichtung (11) haltenden Rotorträger (12) umfasst, wobei der Rotor (10) mittels des Rotorträgers (12) zu der Rotationsachse (2) gelagert ist;- eine Trennkupplung (13) umfassend ein erstes Reibpaket (14) und einen ersten Kupplungsdeckel (15) zum trennbaren drehmomentübertragenden Verbinden des Wellenanschlusses (4) mit dem Kupplungsanschluss (6), wobei das erste Reibpaket (14) eine erste Anpressplatte (17), eine erste Gegenplatte (18) und eine erste Reibscheibe (16) umfasst. Das Hybridmodul (1) ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsdeckel (15) der Trennkupplung (13) von dem Rotorträger (12) einstückig gebildet ist.Mit dem hier vorgeschlagenen Hybridmodul ist mittels Vereinigung der Funktion des ersten Kupplungsdeckels und des Rotorträgers in einem Bauteil Bauraum gewonnen, während zugleich eine einfache Montierbarkeit und Wartbarkeit erzielbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hybridmodul mit einer Rotationsachse für einen Hybrid-Antriebsstrang, einen Hybrid-Antriebsstrang mit einem solchen Hybridmodul, sowie ein Hybridfahrzeug mit einem solchen Hybrid-Antriebsstrang.
  • Aus dem Stand der Technik sind Hybridmodule für einen Hybrid-Antriebsstrang, beispielsweise im Bereich Kraftfahrzeuge, bekannt. Dabei ist eine elektrische Antriebsmaschine konzentrisch oder mittels eines Riementriebs über eine Trennkupplung mit einer Motorwelle einer Verbrennungskraftmaschine trennbar drehmomentübertragend verbunden. Das Hybridmodul ist zwischen die Motorwelle und ein Übertragungsgetriebe, beispielsweise ein Doppelschaltgetriebe, zwischengeschaltet. Zwischen Übertragungsgetriebe und Hybridmodul ist eine Getriebekupplung, beispielsweise eine Doppelkupplung, geschaltet. Die Trennkupplung mit einer als Doppelkupplung ausgeführten Getriebekupplung wird auch als Dreifachkupplung bezeichnet. Gleichwohl ist die Trennkupplung zum Zuschalten der Motorwelle und die Getriebekupplung für ein Trennen des Übertragungsgetriebes von dem gesamten Antrieb, also elektrische Antriebsmaschine und Verbrennungskraftmaschine, eingerichtet und die Getriebekupplung bildet meist eine separate vormontierbare Baueinheit. Aufgrund der Vielzahl der Funktionskomponenten eines solchen Hybridmoduls ist es stets erwünscht, den benötigten Bauraum und/oder die Komplexität des Aufbaus zu reduzieren.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. 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, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
  • Die Erfindung betrifft ein Hybridmodul mit einer Rotationsachse für einen Hybrid-Antriebsstrang, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
    • - einen Wellenanschluss für eine Motorwelle;
    • - einen Kupplungsanschluss für eine Getriebekupplung;
    • - eine elektrische Antriebsmaschine mit einem Stator und mit einem Rotor, wobei der Rotor eine Magneteinrichtung und einen die Magneteinrichtung haltenden Rotorträger umfasst, wobei der Rotor mittels des Rotorträgers zu der Rotationsachse gelagert ist;
    • - eine Trennkupplung umfassend ein erstes Reibpaket
    und einen ersten Kupplungsdeckel zum trennbaren drehmomentübertragenden Verbinden des Wellenanschlusses mit dem Kupplungsanschluss, wobei das erste Reibpaket eine erste Anpressplatte, eine erste Gegenplatte und eine erste Reibscheibe umfasst.
  • Das Hybridmodul ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsdeckel der Trennkupplung von dem Rotorträger einstückig gebildet ist.
  • Es wird im Folgenden auf die genannte Rotationsachse Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, radiale Richtung oder die Umlaufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden. In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.
  • Das Hybridmodul ist beispielsweise für einen Hybrid-Antriebsstrang in einer sogenannten P2-Konfiguration eingerichtet, beispielsweise für ein Kraftfahrzeug. Damit ist zumindest ein rein elektrisches Fahren (mittels der elektrischen Antriebsmaschine) und ein paralleler Betrieb von einer weiteren Antriebsmaschine, beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine, ermöglicht, bevorzugt ist die weitere Antriebsmaschine mittels der elektrischen Antriebsmaschine startbar. Das Hybridmodul ist, hier als eingangsseitig bezeichnet, mittels eines Wellenanschlusses, beispielsweise mittels einer Steckverzahnung gebildet, mittelbar oder unmittelbar mit einer Motorwelle einer weiteren Antriebsmaschine verbindbar. Das Hybridmodul ist weiterhin, hier als ausgangsseitig bezeichnet, mittels eines Kupplungsanschlusses, beispielsweise mittels einer Verschraubung gebildet, mittelbar über eine Getriebekupplung mit einem Übertragungsgetriebe verbindbar.
  • Die elektrische Antriebsmaschine ist hier als zu der Motorwelle konzentrisch angeordneter Antrieb ausgeführt. Ein Stator ist dazu konzentrisch radial-außen angeordnet und wirkt auf eine Magneteinrichtung eines Rotors ein, sodass der Rotor infolge einer Bestromung der elektrischen Antriebsmaschine für eine Drehmomentabgabe an den Wellenanschluss und/oder den Kupplungsanschluss rotierbar ist. Die Magneteinrichtung ist bevorzugt mittels eines Satzes magnetisierbarer Elemente gebildet, beispielsweise als Magneteinrichtung einer Asynchronmaschine mit gewickelter Statorspule. Die Magneteinrichtung ist mittels eines Rotorträgers gehalten und zu der Rotationsachse rotierbar gelagert, beispielsweise mittels eines Wälzlagers.
  • Zum trennbaren (drehmomentübertragenden) Verbinden des Rotors sowie des Kupplungsanschlusses mit dem Wellenanschluss ist eine Trennkupplung mit einem (ersten) Reibpaket vorgesehen. Das (erste) Reibpaket umfasst eine (erste) Reibscheibe, welche zwischen einer (ersten) Anpressplatte und einer (ersten) Gegenplatte zur reibschlüssig schaltbaren Drehmomentübertragung verpressbar ist. Die benötigte Anpresskraft ist von einer (ersten) Betätigungseinrichtung erzeugbar, beispielsweise einem, bevorzugt hydrostatischen, konzentrisch angeordneten Zentralausrücker. Die (erste) Betätigungseinrichtung wirkt mittelbar oder unmittelbar auf die (erste) Anpressplatte, welche beispielsweise konventionell, axial bewegbar zu der (ersten) Gegenplatte rotatorisch fixiert ist. Diese beiden Platten des (ersten) Reibpakets sind zu dem (ersten) Kupplungsdeckel rotatorisch fixiert, beispielsweise indem die (erste) Gegenplatte mit dem (ersten) Kupplungsdeckel verschraubt oder vernietet ist. Der Wellenanschluss ist mit dem ersten Reibpaket, beispielsweise mit dessen ersten Reibscheibe, drehmomentübertragend verbunden.
  • Der (erste) Kupplungsdeckel ist hier von dem Rotorträger einstückig gebildet, sodass hier keine Fügestelle und kein Montageschritt notwendig ist und zudem ein (separates) Bauteil entfällt. Hierbei ist zudem axialer und/oder radialer Bauraum einsparbar, welcher konventionell für eine Fügestelle benötigt wird.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Hybridmoduls vorgeschlagen, dass von dem Rotorträger einstückig zugleich der Kupplungsanschluss für eine Getriebekupplung gebildet ist, bevorzugt ein Kupplungsdeckel der Getriebekupplung mit dem Rotorträger verbunden ist.
  • Bei dieser Ausführungsform ist nicht allein die Funktion des (ersten) Kupplungsdeckels in den Rotorträger integriert, sondern darüber hinaus aus die Funktion des Kupplungsanschlusses. Somit sind der (erste) Kupplungsdeckel, der Rotorträger und der Kupplungsanschluss ein integrales Bauteil. Damit ist eine weitere Fügestelle und Montageschritt eingespart und ein zusätzliches (separates) Bauteil entfällt. Hierbei ist weiterhin axialer und/oder radialer Bauraum einsparbar, welcher konventionell für eine Fügestelle benötigt wird.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Hybridmoduls vorgeschlagen, dass die erste Reibscheibe der Trennkupplung mit dem Wellenanschluss verbunden ist, wobei der Wellenanschluss einstückig gebildet ist.
  • Bei dieser Ausführungsform ist die (erste) Reibscheibe der Trennkupplung mit dem Wellenanschluss verbunden, wobei beispielsweise die Reibscheibe ein Trägerblech und/oder eine Belagfederung umfasst, auf welcher zumindest ein Reibbelag, bevorzugt zwei Reibbeläge, angebracht (beispielsweise vernietet) ist. Das Trägerblech beziehungsweise die Belagfederung ist mit dem Wellenanschluss verbunden, beispielsweise vernietet, wobei die Verbindung bevorzugt vormontiert ist, also der Wellenanschluss einzig zusammen mit dem (ersten) Reibpaket, beziehungsweise mit der (ersten) Reibscheibe, montierbar ist.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Hybridmoduls vorgeschlagen, dass die erste Reibscheibe der Trennkupplung mit dem Wellenanschluss verbunden ist, wobei der Wellenanschluss einen radial-inneren Anschlussabschnitt und einen radial-äußeren Anschlussabschnitt mit einem Anschlussinnendurchmesser umfasst.
  • Bei dieser Ausführungsform ist die (erste) Reibscheibe der Trennkupplung mit dem Wellenanschluss verbunden, wobei beispielsweise die Reibscheibe ein Trägerblech und/oder eine Belagfederung umfasst, auf welcher zumindest ein Reibbelag, bevorzugt zwei Reibbeläge, angebracht (beispielsweise vernietet) ist. Das Trägerblech beziehungsweise die Belagfederung ist mit dem Wellenanschluss verbunden, beispielsweise vernietet, wobei die Verbindung bevorzugt vormontiert ist, also der Wellenanschluss einzig zusammen mit dem (ersten) Reibpaket, beziehungsweise mit der (ersten) Reibscheibe, montierbar ist. Hier ist jedoch vorgeschlagen, dass der Wellenanschluss zweiteilig ausgeführt ist. Die (erste) Reibscheibe ist mit dem radial-äußeren Anschlussabschnitt verbunden und die Motorwelle ist (mittelbar oder unmittelbar) mit dem radial-inneren Anschlussabschnitt verbunden. Dies ermöglicht, dass die Trennkupplung zusammen mit dem radial-äußeren Anschlussabschnitt bereits montiert werden kann, während radial innerhalb des Anschlussinnendurchmessers durch den radial-äußeren Anschlussabschnitt Bauteile hindurchführbar sind.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Hybridmoduls vorgeschlagen, dass ein Wälzlager mit einem Lageraußendurchmesser zum Lagern des Rotors vorgesehen ist, wobei das Wälzlager mittels eines ersten Axialsicherungselements, bevorzugt eines ersten Sprengrings an einem Lageraußenring, mit dem Rotorträger axial gesichert ist, und bevorzugt eingepresst ist, wobei bevorzugt der Lageraußendurchmesser des Wälzlagers kleiner als der Anschlussinnendurchmesser des radial-äußeren Anschlussabschnitts des Wellenanschlusses nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung ist.
  • Bei dieser Ausführungsform ist der Rotor mittels eines Wälzlagers, beispielsweise einem zweireihigen Rillenkugellager, bevorzugt unmittelbar, an dem (rotatorisch und axial fixierten) Gehäuse abgestützt. Indem das Wälzlager beziehungsweise dessen Lageraußenring mittels eines (ersten) Axialsicherungselements mit dem Rotorträger axial gesichert ist, ist der Rotorträger in dem Hybridmodul mittels des Wälzlagers (ausreichend) axial gesichert.
  • Bei einer Ausführungsform gemäß der vorhergehenden Beschreibung ist der Wellenanschluss mit einem radial-inneren Anschlussabschnitt und einem radial-äußeren Anschlussabschnitt ausgeführt, wobei das Wälzlager mit seinem geringeren Lageraußendurchmesser als dem Anschlussinnendurchmesser durch den radial-äußeren Anschlussabschnitt axial hindurchführbar ist. Bevorzugt ist der Lageraußenring zudem in dem Rotorträger eingepresst, sodass der Lageraußenring der mitlaufende Lagerring und der Lagerinnenring der freie Lagerring ist.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Hybridmoduls vorgeschlagen, dass der Rotorträger mittels eines zweiten Axialsicherungselements an dem axial fixierten Wälzlager, bevorzugt mittels eines zweiten Sprengrings an einem Lagerinnenring, in dem Hybridmodul axial gesichert ist.
  • Hier ist vorgeschlagen, dass der Rotorträger und damit der erste Kupplungsdeckel mittels eines zweiten Axialsicherungselements an dem Wälzlager gesichert ist, wobei bevorzugt der Lagerinnenring an einem Abschnitt des (rotatorisch fixierten) Gehäuses des Hybridmoduls axial gesichert ist. Bevorzugt ist der Lagerinnenring mittels eines (zweiten) Sprengrings gesichert. In einer Ausführungsform mit einem mehrteiligen Wellenanschluss gemäß obiger Beschreibung ist ein solcher Sprengring noch nach der Montage der Trennkupplung montierbar und somit auch eine Demontage des Wälzlagers ohne eine Demontage der Trennkupplung möglich. Die Trennkupplung und der Rotor sind in einer bevorzugten Ausführungsform, während die Getriebekupplung nicht montiert ist, einzig mittels des Wälzlagers axial fixiert. Eine axiale Fixierung der Trennkupplung und der Rotor ist einzig mittels des Abschnitts des Gehäuses, welcher die Getriebekupplung beziehungsweise deren (weitere) Betätigungseinrichtung axial fixiert, erzielt.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Hybridmoduls vorgeschlagen, dass das erste Reibpaket der Trennkupplung mittels einer Hebelfeder betätigbar ist, wobei die Hebelfeder mit einem Lagerrand an dem Rotorträger abgestützt ist und mit einem Betätigungsrand durch den Rotorträger hindurchragt, wobei bevorzugt das erste Reibpaket selbstnachstellend ausgeführt ist.
  • Bei dieser Ausführungsform ist ein besonders kompakter Aufbau des Hybridmoduls erzielbar, indem eine Hebelfeder vorgesehen ist, deren Betätigungsrand, beispielsweise eine Tellerfeder beziehungsweise Membranfeder, durch den Rotorträger (und damit den ersten Kupplungsdeckel) axial hindurchragt. Der Betätigungsrand ist zum Aufgeben einer Betätigungskraft mittels der (ersten) Betätigungseinrichtung eingerichtet. Damit ist erreicht, dass der Betätigungsweg der (ersten) Betätigungseinrichtung sogar axial überlappend mit dem Rotorträger auslegbar ist. Die Hebelfeder ist an einem Lagerrand an dem Rotorträger (reibpaketseitig) abgestützt. Der Lagerrand ist zum Abstützen und/oder Vorspannen der Hebelfeder eingerichtet. Mit dem (ersten) Reibpaket in einer normal-offenen Konfiguration ist der Lagerrand bevorzugt radial möglichst weit außen der Hebelfeder, besonders bevorzugt möglichst weit radial außen der Trennkupplung angeordnet.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das (erste) Reibpaket der Trennkupplung selbstnachstellend eingerichtet, beispielsweise mittels eines Rampenrings zwischen der Hebelfeder und der (ersten) Anpressplatte des (ersten) Reibpakets. Dabei ist bevorzugt weiterhin eine Sensierfeder bei der Hebelfeder und ein Nachstellgetriebe bei dem (ersten) Kupplungsdeckel (also dem Rotorträger) vorgesehen. Es sei darauf hingewiesen, dass auch eine Trennkupplung ohne Hebelfeder, beispielsweise mit unmittelbarer Betätigung mittels der (ersten) Betätigungseinrichtung, einsetzbar ist, und bevorzugt auch bei einer solchen Betätigung das (erste) Reibpaket selbstnachstellend eingerichtet ist.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Hybridmoduls vorgeschlagen, dass der Rotorträger mit einer Klemmscheibe verbunden ist, wobei die Magneteinrichtung von dem Rotorträger und der Klemmscheibe axial fixiert ist.
  • Bei dieser Ausführungsform ist der Rotorträger zusammen mit einer Klemmscheibe zum axialen Fixieren der Magneteinrichtung eingerichtet. In einer Ausführungsform ist die Magneteinrichtung als Paket auf der Klemmscheibe in dem Hybridmodul vormontierbar und anschließend der Rotorträger mit der Klemmscheibe verbindbar. In einer anderen Ausführungsform sind die Klemmscheibe und der Rotorträger zusammen mit der Magneteinrichtung bereits vormontiert und werden gemeinsam in dem Hybridmodul montiert.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Hybrid-Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
    • - eine weitere Antriebsmaschine mit einer Motorwelle;
    • - einen Verbraucher zum Aufnehmen eines Drehmoments;
    • - ein Hybridmodul nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung; und
    • - ein Übertragungsgetriebe mit einer Getriebeeingangswelle,
    wobei der Verbraucher mittels des Übertragungsgetriebes mit dem Kupplungsanschluss des Hybridmoduls drehmomentübertragend verbunden ist.
  • Der hier vorgeschlagene Hybrid Antriebsstrang umfasst ein Hybridmodul in einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei der Kupplungsanschluss mittels der Getriebekupplung mittels eines Übertragungsgetriebes mit einem Verbraucher verbunden ist, sodass von dem Hybridmodul ein Drehmoment, sei es von der elektrischen Antriebsmaschine oder von der weiteren Antriebsmaschine, mittels des Übertragungsgetriebes an einen Verbraucher übertragbar ist. Das Hybridmodul bildet in einer bevorzugten Ausführungsform eine vormontierbare Baueinheit. Die erste Antriebsmaschine ist beispielsweise ein (koaxialer) Motorgenerator und die weitere Antriebsmaschine ist beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine. In einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Motorwelle der weiteren Antriebsmaschine und dem Wellenanschluss (beziehungsweise einer Zwischenwelle) des Hybridmoduls ein Torsionsschwingungsdämpfer, beispielsweise ein Zweimassenschwungrad, vorgesehen. Die Getriebekupplung ist beispielsweise eine Doppelschaltkupplung. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Getriebekupplung baueinheitlich mit dem Hybridmodul gebildet beziehungsweise an dem Hybridmodul vormontiert, sodass das Hybridmodul zusammen, also zeitgleich, mit der Getriebekupplung in dem Hybrid-Antriebsstrang montierbar ist.
  • Das Übertragungsgetriebe ist beispielsweise ein Übersetzungsgetriebe, sodass die erforderliche Drehzahl beziehungsweise das gewünschte Drehmoment automatisch oder manuell anpassbar ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Übersetzungsgetriebe ein kontinuierlich veränderbar übersetzendes Umschlingungsgetriebe (beispielsweise ein sogenanntes CVT [engl.: continuous variable transmission]), beispielsweise mit einem Zugmittel oder mit einem Schubgliederband.
  • Der hier vorgeschlagene Hybrid-Antriebsstrang ist besonders kompakt und zugleich einfach montierbar und (beispielsweise für eine Wartung) demontierbar, bevorzugt mit besonders wenig zu demontierenden Bauteilen beispielsweise zum Austausch des Wälzlagers für den Rotorträger.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Hybridfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend zumindest ein Vortriebsrad zum Vortrieb des Hybridfahrzeugs und einen Hybrid-Antriebsstrang nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung,
    wobei das zumindest eine Vortriebsrad mittels des Hybrid-Antriebsstrangs mit einem Drehmoment zum Vortrieb des Hybridfahrzeugs steuerbar versorgbar ist.
  • Der axiale und/oder radiale Bauraum ist gerade bei hybridisierten Kraftfahrzeugen aufgrund der hohen Anzahl von Antriebskomponenten besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, einen Hybrid-Antriebsstrang kleiner Baugröße zu verwenden. Verschärft wird diese Problematik bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Aggregate in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner. Dies ist dadurch erreichbar, dass das hier vorgeschlagene Hybridmodul besonders kompakt ausgeführt ist. Zugleich ist es einfach montierbar und demontierbar.
  • Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht und Leistung zugeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car zugeordnet und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beziehungsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen up! oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo MiTo, Volkswagen Polo, Ford Ka+ oder Renault Clio. Bekannte Voll-Hybride in der Kleinwagenklasse sind der BMW i3 oder der Toyota Yaris Hybrid.
  • 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 Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
    • 1: eine Schnittansicht eines Hybridmoduls in einer ersten Ausführungsform;
    • 2: eine Schnittansicht eines Hybridmoduls in einer zweiten Ausführungsform;
    • 3: eine Schnittansicht eines Hybridmoduls in einer dritten Ausführungsform; und
    • 4: ein Hybrid-Antriebsstrang in einem Hybridfahrzeug.
  • In 1 ist ein Hybridmodul 1 in einer Schnittansicht mit einer um eine Rotationsachse 2 rotierbar gelagerten und zu einer ersten Getriebeeingangswelle 37 und zu einer zweiten Getriebeeingangswelle 38 koaxial ausgerichteten Motorwelle 5 dargestellt. Es sei darauf hingewiesen, dass die hier als Motorwelle 5 bezeichnete Welle bevorzugt als eine Zwischenwelle zwischen einer Dämpfereinrichtung, beispielsweise umfassend ein Zweimassenschwungrad, eingerichtet ist und dann einzig mittelbar mit einer weiteren Antriebsmaschine 33 (vergleiche 3: Verbrennungskraftmaschine) drehmomentübertragend verbunden ist. Im Folgenden wird eine Verbindung als drehmomentübertragende oder kraftübertragende Verbindung verstanden und daher werden diese erläuternden Begriffe im Folgenden weggelassen. Das Hybridmodul 1 umfasst eine elektrische Antriebsmaschine 8, welche einen von einem Stator 9 magnetisch antreibbaren Rotor 10 umfasst, wobei deren Rotor 10 mittels eines Rotorträgers 12 über einen Kupplungsanschluss 6, hier (optional) mittels Verschraubung, mit einer Getriebekupplung 7, hier (optional) als Doppelkupplung ausgeführt, verbunden ist. Die erste Getriebeeingangswelle 37, hier (optional) als Vollwelle ausgeführt, ist mit einem Übertragungsgetriebe 36 (hier nicht dargestellt), beispielsweise einer ersten Anzahl von Stirnradstufen eines Doppelschaltgetriebes, verbunden. Die zweite Getriebeeingangswelle 38, hier (optional) als Hohlwelle ausgeführt, ist ebenfalls drehmomentübertragend mit einem Übertragungsgetriebe 36 (hier nicht dargestellt), beispielsweise einer zweiten Anzahl von Stirnradstufen eines Doppelschaltgetriebes, verbunden. Die Motorwelle 5 ist hier (optional) auf der ersten Getriebeeingangswelle 37 rotierbar gelagert. Mit der Motorwelle 5, hier (optional) mittels Steckverzahnung, axial frei bewegbar ist ein Wellenanschluss 4 verbunden. Der Wellenanschluss 4 ist mittels einer Trennkupplung 13 mit dem ersten Kupplungsdeckel 15 trennbar verbunden. Die Trennkupplung 13 umfasst hier (optional) ein erstes Reibpaket 14, welches eine erste Reibscheibe 16, eine erste Anpressplatte 17 und eine erste Gegenplatte 18 umfasst. Die erste Gegenplatte 18, hier (optional) verschraubt, und die erste Anpressplatte 17 sind mit dem ersten Kupplungsdeckel 15 verbunden. Der Wellenanschluss 4 ist, hier (optional) mittels einer Nietverbindung, mit der Reibscheibe 16 der Trennkupplung 13 verbunden. Der erste Kupplungsdeckel 15 ist (hier ebenfalls über den oben genannten Kupplungsanschluss 6 des Rotors 10) mittels der Getriebekupplung 7 trennbar mit den Getriebeeingangswellen 37,38 verbunden.
  • Das (erste) Reibpaket 14 der Trennkupplung 13 ist hier (optional) normal-offen ausgeführt, das heißt ohne aktive Betätigung mittels einer ersten Betätigungseinrichtung 40, hier (optional) mit einem hydrostatischen Kolben und einem ersten Betätigungslager 41, ist eine Drehmomentübertragung zwischen dem ersten Kupplungsdeckel 15 und der Motorwelle 5 getrennt. Das Reibpaket 14 der Trennkupplung 13 ist in der (optionalen) Ausführungsform mittels eines Blattfederpakets 42 axial separiert. Dem wirkt eine Betätigungskraft der Betätigungseinrichtung 40 mittels einer Hebelfeder 29, beispielsweise einer Membranfeder, (einzig aktiv) entgegen, indem die Betätigungseinrichtung 40 auf einen Betätigungsrand 31 einwirkt. Die Hebelfeder 29 ist mittels eines Lagerrands 30 an dem ersten Kupplungsdeckel 15 axial abgestützt und wirkt derart mit einem Anpressbereich 43 auf die Anpressplatte 17 der Trennkupplung 13, dass das Reibpaket 14 dadurch zur Drehmomentübertragung verpresst, also die Trennkupplung 13 (aktiv) geschlossen, wird.
  • Der Rotorträger 12 fixiert kraftschlüssig in Zusammenwirken mit einer Klemmscheibe 32, hier (optional) mittels einer Nietverbindung, die Magneteinrichtung 11 des Rotors 10. Der Rotor 10 ist über den Rotorträger 12 mittels eines Wälzlagers 23 auf dem Gehäuse 44 rotierbar abgestützt. Das Wälzlager 23, hier als (optional) zweireihiges Rillenkugellager ausgeführt, umfasst rotorträgerseitig einen Lageraußenring 26 und gehäuseseitig einen Lagerinnenring 27. Das Wälzlager 23 ist über den Lagerinnenring 27 mittels eines ersten Axialsicherungselements 25, hier (optional) als Sprengring ausgeführt, an dem Gehäuse 44 axial gesichert. Der Rotorträger 12 ist über den Lageraußenring 26 an dem Wälzlager 23 mittels eines zweiten Axialsicherungselements 28, hier (optional) als Sprengring ausgeführt, axial gesichert.
  • An dem Kupplungsanschluss 6 ist, hier (optional) mittels einer Verschraubung, die Getriebekupplung 7 (hier Doppelkupplung) mit einem zweiten Kupplungsdeckel 19 verbunden. Mit dem zweiten Kupplungsdeckel 19 ist von einem zweiten Reibpaket 45 (erste Teilkupplung) eine zweite Gegenplatte 46 rotatorisch und axial, sowie eine zweite Anpressplatte 47 rein rotatorisch und von einem dritten Reibpaket 48 (zweite Teilkupplung) eine dritte Gegenplatte 49 rotatorisch und axial, sowie eine dritte Anpressplatte 50 rein rotatorisch fixiert. Eine zweite Reibscheibe 51 des zweiten Reibpakets 45 ist mit der ersten Getriebeeingangswelle 37 und eine dritte Reibscheibe 52 des dritten Reibpakets 48 ist mit der zweiten Getriebeeingangswelle 38, hier (optional) mittels jeweils einer Steckverzahnung, verbunden. Diese (als Doppelkupplung ausgeführte) Getriebekupplung 7 ist beispielsweise konventionell ausgeführt, hier normal-offen, und mittels einer zweiten Betätigungseinrichtung 53 (zweites Reibpaket 45) beziehungsweise einer dritten Betätigungseinrichtung 54 (drittes Reibpaket 48) betätigbar, welche hier in einem sogenannten Doppel-Zentralausrücker [engl.: CSC, concentric slave cylinder] zusammengefasst sind, und auch hier (optional) über jeweils ein Betätigungslager 55,56 betätigbar. Weiterhin ist ein Kupplungslager 58 vorgesehen, mittels welchem der (mitrotierende) zweite Kupplungsdeckel 19 abgestützt ist, hier an der Einhausung der Betätigungseinrichtungen 53,54 der Getriebekupplung 7.
  • Das dargestellte Hybridmodul 1 ist hoch integriert, indem der Rotorträger 12 zugleich den ersten Kupplungsdeckel 15 und den Kupplungsanschluss 6 bildet. Zugleich bleibt das Hybridmodul 1 einfach montierbar, indem zunächst die erste Betätigungseinrichtung 40, dann die elektrische Antriebsmaschine 8 samt Rotorträger 12 (ersten Kupplungsdeckel 15) und samt Wälzlager 23, anschließend die Trennkupplung 13 und abschließend die Getriebekupplung 7 von darstellungsgemäß rechts montiert wird.
  • In 2 ist allein der Übersichtlichkeit halber ein Hybridmodul 1 in einer ähnlichen Ausführungsform wie in 1 dargestellt und insoweit wird auf die vorhergehende Beschreibung Bezug genommen. Ohne Ausschluss der Allgemeinheit ist ein Unterschied zu der Ausführungsform gemäß 1, dass der Wellenanschluss 4 zweiteilig ausgeführt ist. Von dem zweiteiligen Wellenanschluss 4 ist ein radial-innerer Anschlussabschnitt 20 wie in der Ausführungsform gemäß 1, (optional) mittels einer Steckverzahnung, mit der Motorwelle 5 verbunden. Von dem zweiteiligen Wellenanschluss 4 ist ein radial-äußerer Anschlussabschnitt 21 wie in der Ausführungsform gemäß 1, (optional) mittels einer Vernietung, mit der ersten Reibscheibe 16 der Trennkupplung 13 verbunden. Der radial-innere Anschlussabschnitt 20 und der radial-äußere Anschlussabschnitt 21 sind hier (optional) mittels einer Verzahnung miteinander verbunden. Die Verbindungsstelle zwischen dem radial-inneren Anschlussabschnitt 20 und dem radial-äußeren Anschlussabschnitt 21 weist einen Anschlussinnendurchmesser 22 auf, welcher größer ist als der Lageraußendurchmesser 24 des Lageraußenrings 26 des Wälzlagers 23 zum Abstützen des Rotorträgers 12. Ein weiterer davon unabhängiger Unterschied ist, dass bei der Getriebekupplung 19 kein Kupplungslager 58 vorgesehen ist. Vielmehr sind das zweite Reibpaket 45 und das dritte Reibpaket 48 einzig mittels jeweils eines Betätigungslagers 55,56 abgestützt. Diese genannten Unterschiede sind jeweils unabhängig voneinander und sind jeweils einzeln beispielsweise mit den Ausführungsformen gemäß 1 und/oder 3 kombinierbar.
  • Das dargestellte Hybridmodul 1 ist somit auch hoch integriert, indem der Rotorträger 12 zugleich den ersten Kupplungsdeckel 15 und den Kupplungsanschluss 6 bildet. Zugleich bleibt das Hybridmodul 1 einfach montierbar, indem zunächst die erste Betätigungseinrichtung 40, dann die elektrische Antriebsmaschine 8 samt Rotorträger 12 (und anders als in 1 ohne Wälzlager 23), anschließend die Trennkupplung 13 mit zunächst einzig dem radial-äußeren Anschlussabschnitt 21 des Wellenanschlusses 4 und abschließend die Getriebekupplung 7 von darstellungsgemäß rechts montiert wird. Bevor die Getriebekupplung 7 montiert ist und nachdem die Trennkupplung 13 montiert ist, wird das Wälzlager 23 und anschließend der radial-innere Anschlussabschnitt 20 des Wellenanschlusses 4 von darstellungsgemäß rechts montiert und die Anschlussabschnitte 20,21 miteinander verbunden und hier (optional) mittels eines Sprengrings axial zueinander gesichert.
  • In 3 ist allein der Übersichtlichkeit halber ein Hybridmodul 1 in einer ähnlichen Ausführungsform wie in 1 und 2 dargestellt und insoweit wird auf die vorhergehende Beschreibung Bezug genommen. Ohne Ausschluss der Allgemeinheit sind die einzigen Unterschiede zu der Ausführungsform gemäß 1, dass erstens der Rotorträger 12 zum Halten der Magneteinrichtung 11 eingerichtet ist, ohne dass dazu eine Klemmscheibe 32 (vergleiche 1 und 2) notwendig ist. Vielmehr ist hier ein Sicherungsring 57 vorgesehen, beispielsweise ausgeführt als Sprengring oder (wie hier angedeutet) als angeschweißte Scheibe. Ein zweiter Unterschied ist die Art der Lagerung des Rotorträgers 12, wobei hier der Rotorträger 12 an dem Lagerinnenring 27 abgestützt ist und der Lageraußenring 26 an dem Gehäuse 44 abgestützt ist. Der Lagerinnenring 27 ist mittels des (ersten) Axialsicherungselements 25 axial gesichert, und bevorzugt ist der Lagerinnenring 27 auf den Rotorträger 12 aufgepresst. Die erste Betätigungseinrichtung 40 für die Trennkupplung 13 ist zusammen mit einem separaten Abschnitt des Gehäuses 44 danach von darstellungsgemäß links zu montieren. Diese genannten Unterschiede sind jeweils unabhängig voneinander und sind jeweils einzeln beispielsweise mit den Ausführungsformen gemäß 1 und/oder 2 kombinierbar.
  • In 4 ist ein Hybridfahrzeug 39 mit einem Hybrid-Antriebsstrang 3 (optional vor der Fahrerkabine 59 und optional in Queranordnung, also mit der Motorachse 60 quer zur Längsachse 61 des Hybridfahrzeugs 39) in schematischer Ansicht von oben gezeigt. Das linke Antriebsrad 34 und das rechten Antriebsrad 35 sind hier (optional) von dem Hybrid-Antriebsstrang 3 angetrieben. Der Hybrid-Antriebsstrang 3 umfasst eine elektrische Antriebsmaschine 8, welche in ein Hybridmodul 1 integriert ist, und eine weitere Antriebsmaschine 33, welche als Verbrennungskraftmaschine ausgeführt ist. Beide Antriebsmaschinen 8,33 sind mittels eines Übertragungsgetriebes 36, beispielsweise ein Doppelschaltgetriebe, mit dem linken Antriebsrad 34 und dem rechten Antriebsrad 35 drehmomentübertragend verbunden.
  • Mit dem hier vorgeschlagenen Hybridmodul ist mittels Vereinigung der Funktion des ersten Kupplungsdeckels und des Rotorträgers in einem Bauteil Bauraum gewonnen, während zugleich eine einfache Montierbarkeit und Wartbarkeit erzielbar ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Hybridmodul
    2
    Rotationsachse
    3
    Hybrid-Antriebsstrang
    4
    Wellenanschluss
    5
    Motorwelle
    6
    Kupplungsanschluss
    7
    Getriebekupplung
    8
    elektrische Antriebsmaschine
    9
    Stator
    10
    Rotor
    11
    Magneteinrichtung
    12
    Rotorträger
    13
    Trennkupplung
    14
    erstes Reibpaket
    15
    erster Kupplungsdeckel
    16
    erste Reibscheibe
    17
    erste Anpressplatte
    18
    erste Gegenplatte
    19
    zweiter Kupplungsdeckel
    20
    radial-innerer Anschlussabschnitt
    21
    radial-äußerer Anschlussabschnitt
    22
    Anschlussinnendurchmesser
    23
    Wälzlager
    24
    Lageraußendurchmesser
    25
    erstes Axialsicherungselement
    26
    Lageraußenring
    27
    Lagerinnenring
    28
    zweites Axialsicherungselement
    29
    Hebelfeder
    30
    Lagerrand
    31
    Betätigungsrand
    32
    Klemmscheibe
    33
    Verbrennungskraftmaschine
    34
    linkes Vortriebsrad
    35
    rechtes Vortriebsrad
    36
    Übertragungsgetriebe
    37
    erste Getriebeeingangswelle
    38
    zweite Getriebeeingangswelle
    39
    Hybridfahrzeug
    40
    erste Betätigungseinrichtung
    41
    erstes Betätigungslager
    42
    Blattfederpaket
    43
    Anpressbereich
    44
    Gehäuse
    45
    zweites Reibpaket
    46
    zweite Gegenplatte
    47
    zweite Anpressplatte
    48
    drittes Reibpaket
    49
    dritte Gegenplatte
    50
    dritte Anpressplatte
    51
    zweite Reibscheibe
    52
    dritte Reibscheibe
    53
    zweite Betätigungseinrichtung
    54
    dritte Betätigungseinrichtung
    55
    zweites Betätigungslager
    56
    drittes Betätigungslager
    57
    Sicherungsring
    58
    Kupplungslager
    59
    Fahrerkabine
    60
    Motorachse
    61
    Längsachse

Claims (10)

  1. Hybridmodul (1) mit einer Rotationsachse (2) für einen Hybrid-Antriebsstrang (3), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - einen Wellenanschluss (4) für eine Motorwelle (5); - einen Kupplungsanschluss (6) für eine Getriebekupplung (7); - eine elektrische Antriebsmaschine (8) mit einem Stator (9) und mit einem Rotor (10), wobei der Rotor (10) eine Magneteinrichtung (11) und einen die Magneteinrichtung (11) haltenden Rotorträger (12) umfasst, wobei der Rotor (10) mittels des Rotorträgers (12) zu der Rotationsachse (2) gelagert ist; - eine Trennkupplung (13) umfassend ein erstes Reibpaket (14) und einen ersten Kupplungsdeckel (15) zum trennbaren drehmomentübertragenden Verbinden des Wellenanschlusses (4) mit dem Kupplungsanschluss (6), wobei das erste Reibpaket (14) eine erste Anpressplatte (17), eine erste Gegenplatte (18) und eine erste Reibscheibe (16) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsdeckel (15) der Trennkupplung (13) von dem Rotorträger (12) einstückig gebildet ist.
  2. Hybridmodul (1) nach Anspruch 1, wobei von dem Rotorträger (12) einstückig zugleich der Kupplungsanschluss (6) für eine Getriebekupplung (7) gebildet ist, bevorzugt ein Kupplungsdeckel (19) der Getriebekupplung (7) mit dem Rotorträger (12) verbunden ist.
  3. Hybridmodul (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Reibscheibe (16) der Trennkupplung (13) mit dem Wellenanschluss (4) verbunden ist, wobei der Wellenanschluss (4) einstückig gebildet ist.
  4. Hybridmodul (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Reibscheibe (16) der Trennkupplung (13) mit dem Wellenanschluss (4) verbunden ist, wobei der Wellenanschluss (4) einen radial-inneren Anschlussabschnitt (20) und einen radial-äußeren Anschlussabschnitt (21) mit einem Anschlussinnendurchmesser (22) umfasst.
  5. Hybridmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Wälzlager (23) mit einem Lageraußendurchmesser (24) zum Lagern des Rotors (10) vorgesehen ist, wobei das Wälzlager (23) mittels eines ersten Axialsicherungselements (25), bevorzugt eines ersten Sprengrings an einem Lageraußenring (26), mit dem Rotorträger (12) axial gesichert ist, und bevorzugt eingepresst ist, wobei bevorzugt der Lageraußendurchmesser (24) des Wälzlagers (23) kleiner als der Anschlussinnendurchmesser (22) des radial-äußeren Anschlussabschnitts (21) des Wellenanschlusses (4) nach Anspruch 4 ist.
  6. Hybridmodul (1) nach Anspruch 5, wobei der Rotorträger (12) mittels eines zweiten Axialsicherungselements (28) an dem axial fixierten Wälzlager (23), bevorzugt mittels eines zweiten Sprengrings an einem Lagerinnenring (27), in dem Hybridmodul (1) axial gesichert ist.
  7. Hybridmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Reibpaket (14) der Trennkupplung (13) mittels einer Hebelfeder (29) betätigbar ist, wobei die Hebelfeder (29) mit einem Lagerrand (30) an dem Rotorträger (12) abgestützt ist und mit einem Betätigungsrand (31) durch den Rotorträger (12) hindurchragt, wobei bevorzugt das erste Reibpaket (14) selbstnachstellend ausgeführt ist.
  8. Hybridmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rotorträger (12) mit einer Klemmscheibe (32) verbunden ist, wobei die Magneteinrichtung (11) von dem Rotorträger (12) und der Klemmscheibe (32) axial fixiert ist.
  9. Hybrid-Antriebsstrang (3), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - eine weitere Antriebsmaschine (33) mit einer Motorwelle (5); - einen Verbraucher (34,35) zum Aufnehmen eines Drehmoments; - ein Hybridmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; und - ein Übertragungsgetriebe (36) mit einer Getriebeeingangswelle (37,38), wobei der Verbraucher (34,35) mittels des Übertragungsgetriebes (36) mit dem Kupplungsanschluss (6) des Hybridmoduls (1) drehmomentübertragend verbunden ist.
  10. Hybridfahrzeug (39), aufweisend zumindest ein Vortriebsrad (34,35) zum Vortrieb des Hybridfahrzeugs (39) und einen Hybrid-Antriebsstrang (3) nach Anspruch 9, wobei das zumindest eine Vortriebsrad (34,35) mittels des Hybrid-Antriebsstrangs (3) mit einem Drehmoment zum Vortrieb des Hybridfahrzeugs (39) steuerbar versorgbar ist.
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