-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungseinrichtung für einen hybrid oder vollelektrisch betreibbaren Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine elektrische Maschine mit einem Stator und einen relativ zum Stator drehbaren Rotor, wobei der Rotor mittels eines Rotorträgers an eine Abtriebswelle angebunden ist, wobei die Drehmomentübertragungseinrichtung ferner einen Drehschwingungsdämpfer besitzt, mit einem Primärteil, welches antriebsseitig mit dem Antriebsstrang koppelbar ist und einem Sekundärteil, wobei das Primärteil und das Sekundärteil zueinander um eine gemeinsame Drehachse entgegen der Wirkung mindestens einer Federeinrichtung verdehbar sind, wobei das Sekundärteil drehfest mit dem Rotorträger verbunden ist.
-
Ein Antriebsstrang eines Hybridfahrzeuges umfasst eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor, und ermöglicht - beispielsweise in Ballungsgebieten - eine rein elektrische Betriebsweise bei gleichzeitiger ausreichender Reichweite und Verfügbarkeit gerade bei Überlandfahrten. Zudem besteht die Möglichkeit, in bestimmten Betriebssituationen gleichzeitig durch die Brennkraftmaschine und den Elektromotor anzutreiben.
-
Wie aus der
EP0773127A1 ,
DE10018926A1 und
US2007/0175726A1 bekannt ist, kann zwischen Brennkraftmaschine und Elektromotor eine erste Kupplungsanordnung angeordnet sein, um die Brennkraftmaschine von dem Elektromotor und dem restlichen Antriebsstrang des Hybridfahrzeuges abzutrennen. Bei rein elektrischer Fahrt wird dann die erste Kupplungsanordnung geöffnet und die Brennkraftmaschine abgeschaltet, so dass das Abtriebsmoment des Hybridfahrzeuges allein von dem Elektromotor aufgebracht wird.
-
Um die Laufruhe in hybriden Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen zu optimieren, werden in den Antriebsstrang häufig Drehschwingungsdämpfer eingesetzt. Drehschwingungsdämpfer sind zur Dämpfung von Drehschwingungen einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors grundsätzlich bekannt. Beispielsweise ist aus der
DE 10 2008 004 70 A1 ein Zweimassenschwungrad bekannt, bei dem zur Drehschwingungsdämpfung einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors ein Primärschwungrad über eine Bogenfeder mit einem relativ zum Primärschwungrad verdrehbaren Sekundärschwungrad gekoppelt ist. Die Bogenfeder ist in einem Bogenfederkanal angeordnet, wobei eine Kanalwand des Bogenfederkanals durch das Primärschwungrad ausgebildet ist. In den Bogenfederkanal ragt ein Flansch der des Sekundärschwungrads hinein, der über einen Reibring an der Kanalwand abgestützt ist.
-
Ein weiterer Drehschwingungsdämpfer ist beispielsweise aus der Druckschrift
W014094761A1 bekannt. Der dort offenbarte Drehschwingungsdämpfer weist ein Eingangsteil und ein entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung aus über den Umfang verteilt angeordneten Bogenfedern begrenzt verdrehbares Ausgangsteil auf, welches eine Rückhalteschale für die Bogenfedern unter Fliehkrafteinwirkung aufweist. Die ausgangsseitigen Beaufschlagungsmittel des Ausgangsteils sind aus Mitnahmeelementen gebildet, die aus dem Ausgangsteil ausgestellt sind.
-
Es besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, Drehmomentübertragungseinrichtungen für hybrid oder auch vollelektrisch betriebene Antriebsstränge von Kraftfahrzeugen möglichst kompakt bauend auszuführen. Somit ist es die Aufgabe der Erfindung einen möglichst kompakt bauende Drehmomentübertragungseinrichtung bereitzustellen.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Drehmomentübertragungseinrichtung für einen hybrid oder vollelektrisch betreibbaren Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine elektrische Maschine mit einem Stator und einen relativ zum Stator drehbaren Rotor, wobei der Rotor mittels eines Rotorträgers an eine Abtriebswelle angebunden ist, wobei die Drehmomentübertragungseinrichtung ferner einen Drehschwingungsdämpfer besitzt, mit einem Primärteil, welches antriebsseitig mit dem Antriebsstrang koppelbar ist und einem Sekundärteil, wobei das Primärteil und das Sekundärteil zueinander um eine gemeinsame Drehachse entgegen der Wirkung mindestens einer Federeinrichtung verdehbar sind, wobei das Sekundärteil drehfest mit dem Rotorträger verbunden ist, wobei eine ringförmige Gegenscheibe drehfest an dem Rotorträger angebunden ist, welche die Federeinrichtung mit einem ersten Abschnitt in radial nach innen orientierter Richtung zumindest abschnittsweise überdeckt.
-
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass eine Drehmomentübertragungseinrichtung zur Verfügung gestellt wird, bei der auf einfache Art und Weise eine Anbindung des Drehschwingungsdämpfers an den Rotorträger erfolgen kann.
-
Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
-
Ein Drehschwingungsdämpfer in der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungseinrichtung kann insbesondere die Aufgabe haben, Schwingungen zwischen einem Motor, wie einer Verbrennungskraftmaschine oder einer elektrischen Maschine und beispielsweise einem Getriebe innerhalb einesn Antriebsstrangs zu dämpfen. Insbesondere Verbrennungsmotoren geben kein konstantes Drehmoment ab. Die ständig wechselnden Winkelgeschwindigkeiten der Kurbelwelle erzeugen Schwingungen, die über das Kupplungssystem und die Getriebeeingangswelle zum Fahrzeuggetriebe übertragen werden können. Hier können diese Schwingungen unerwünschte Rasselgeräusche hervorrufen. Drehschwingungsdämpfer sollen diese Schwingungen zwischen Motor und Getriebe verringern.
-
Im Sinne dieser Anmeldung werden unter dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges alle Komponenten verstanden, die im Kraftfahrzeug die Leistung für den Antrieb des Kraftfahrzeugs generieren und über die Fahrzeugräder bis auf die Straße übertragen.Als Kraftfahrzeuge im Sinne dieser Anmeldung gelten Landfahrzeuge, die durch Maschinenkraft bewegt werden, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Ein Kraftfahrzeug kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Personenkraftwagen (PKW), Lastkraftwagen (LKW), Kleinkrafträder, Leichtkraftfahrzeuge, Krafträder, Kraftomnibusse (KOM) oder Zugmaschinen. Ein Hybridelektrokraftfahrzeug, auch als Hybrid Electric Vehicle (HEV) bezeichnet, ist ein Elektrofahrzeug, das von mindestens einem Elektromotor sowie einem weiteren Energiewandler angetrieben wird und Energie sowohl aus seinem elektrischen Speicher (Akku) als auch einem zusätzlich mitgeführten Kraftstoff bezieht.
-
Der Drehschwingungsdämpfer kann insbesondere als Zweimassenschwungrad ausgebildet sein. Ein als Zweimassenschwungrad ausgebildeter Drehmomentübertragungseinrichtung kann insbesondere ein als Primärteil ausgebildetes Primärschwungrad, ein als Sekundärteil ausgebildetes Sekundärschwungrad, ein rotatives Gleitlager, eine oder mehrere Federeinrichtungen und ggf. eine oder mehrere Dämpfereinrichtung umfassen. Beim Zweimassenschwungrad (ZMS) ist die Schwungmasse aufgeteilt in die Primärschwungmasse (Primärschwungrad) und die Sekundärschwungmasse (Sekundärschwungrad). Im Momentenfluss zwischen dem Primärschwungrad und dem Sekundärschwungrad ist eine Federeinrichtung angeordnet, die das Primärschwungrad und das Sekundärschwungrad torsionsweich miteinander verbinden.
-
Bevorzugt kann zur Dämpfung der Torsion zwischen dem Primärschwungrad und dem Sekundärschwungrad eine Dämpfungseinrichtung, beispielsweise in Form einer Reibkupplung, im Momentenfluss zwischen dem Primärschwungrad und dem Sekundärschwungrad angeordnet sein.
-
Das Primärschwungrad hat die Funktion die Antriebsseite des Zweimassenschwungrads mit der Federeinrichtung zu koppeln. Das Primärschwungrad kann insbesondere mehrteilig ausgeführt sein und eine Primärschwungscheibe umfassen, welche insbesondere über eine Primärverbindungsscheibe mit einer Primärradnabe verbunden sein kann. Die Primärschwungscheibe und die Primärverbindungsscheibe können bevorzugt über Nietverbindungen drehfest miteinander verbunden sein. Das Primärschwungrad ist bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff hergestellt.
-
Das Sekundärschwungrad hat die Funktion die Abtriebsseite des Drehschwingungsdämpfers mit der Federeinrichtung zu koppeln. Das Sekundärschwungrad kann insbesondere mehrteilig ausgeführt sein und eine Sekundärschwungscheibe umfassen, welche insbesondere über eine Sekundärverbindungsscheibe mit einer Sekundärradnabe verbunden sein kann. Die Sekundärschwungscheibe und die Sekundärverbindungsscheibe können bevorzugt über Nietverbindungen drehfest miteinander verbunden sein. Das Sekundärschwungrad ist bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff hergestellt.
-
Die Primärschwungscheibe kann insbesondere eine Aufnahme für die Federeinrichtung besitzen. Bevorzugt ist die Aufnahme, insbesondere für eine Bogenfeder, kanalförmig in der Primärschwungscheibe angeordnet. Besonders bevorzugt ist es, dass die Aufnahme für die Federeinrichtung monolithisch mit der Primärschwungscheibe ausgeformt ist.
-
Der Drehschwingungsdämpfer ist insbesondere für eine Verwendung in einem vollelektrischen oder hybriden Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen.
-
Besonders bevorzugt ist es, den Drehschwingungsdämpfer in einem Hybridmodul zu verwenden. In einem Hybridmodul können Bau- und Funktionselemente eines hybridisierten Antriebsstrangs räumlich und/oder baulich zusammengefasst und vorkonfiguriert sein, so dass ein Hybridmodul in einer besonders einfachen Weise in einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs integrierbar ist. Insbesondere können ein Elektromotor und ein Kupplungssystem, insbesondere mit einer Trennkupplung zum Einkuppeln des Elektromotors in und/oder Auskuppeln des Elektromotors aus dem Antriebsstrang, in einem Hybridmodul vorhanden sein.
-
Ein Hybridmodul kann je nach Eingriffspunkt des Elektromotors in den Antriebsstrang in die folgenden Kategorien P0-P4 eingeteilt werden:
- P0: der Elektromotor ist vor der Brennkraftmaschine angeordnet und beispielsweise über einen Riemen mit der Brennkraftmaschine gekoppelt. Bei dieser Anordnung des Elektromotors wird dieser auch gelegentlich als Riemenstartergenerator (RSG) bezeichnet,
- P1: der Elektromotor ist direkt hinter der Brennkraftmaschine angeordnet. Die Anordnung des Elektromotors kann beispielsweise kurbelwellenfest vor der Anfahrkupplung erfolgen,
- P2: der Elektromotor ist zwischen einer häufig als K0 bezeichneten Trennkupplung und der Anfahrkupplung aber vor dem Fahrzeuggetriebe im Antriebsstrang angeordnet,
- P3: der Elektromotor ist im Fahrzeuggetriebe und/oder der Getriebeausgangswelle angeordnet,
- P4: der Elektromotor ist an einer bestehenden oder separaten Fahrzeugachse angeordnet und
- P5: der Elektromotor ist am oder im Fahrzeugrad angeordnet, beispielsweise als Radnabenmotor.
-
Es ist zu bevorzugen, den erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfer in einem P2-Hybridmodul anzuordnen.
-
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Federeinrichtung als Bogenfeder ausgeführt ist. Die Federeinrichtung kann insbesondere auch wenigstens eine Bogenfeder und/oder wenigstens eine Druckfeder umfassen. Die Federeinrichtung kann auch aus einer Mehrzahl von parallel- und/oder in Reihe wirkenden Federeinrichtungen gebildet sein.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Rotorträger topfartig ausgebildet ist, mit einem im Wesentlichen axial verlaufenden Mantelabschnitt und einem ringförmigen, im Wesentlichen radial verlaufenden Bodenabschnitt.
-
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass der Rotorträger an seinem axial freien Ende des Mantelabschnitts umlaufend eine Mehrzahl von axial aus dem Mantelabschnitt hervorstehenden Nietzapfen aufweist, an welchen die Gegenscheibe fixiert ist. Hierfür kann die Gegenscheibe beispielsweise auf den Rotorträger aufgesteckt werden. Anschließend kann dann der Nietzapfen verpresst werden, sodass eine feste Verbindung zwischen dem Rotorträger und der Gegenscheibe des Drehschwingungsdämpfers geschaffen wird. Um beim Vernieten des Rotorträgers mit dem Mitnahmesegment gegenhalten zu können, können am Rotorträger auf der den Nietzapfen gegenüberliegenden Seite Montageöffnungen vorgesehen sein. Diese Montageöffnungen bilden eine Fläche aus, um während des Nietvorgangs mit einem Werkzeug gegenhalten zu können. Ferner kann es in diesem Zusammenhang bevorzugt sein, in dem Bodenabschnitt des Rotorträgers in axialer Flucht zu jeweils einem Nietzapfen Montageöffnungen umfänglich verteilt angeordnet sind.
-
Auch kann die Montage dahingehend vereinfacht sein, dass eine Stufe im Rotorträger vorgesehen ist, um eine Abstützfläche während einer Verbietung von Gegenscheibe und Rotorträger zu bilden. In diesem Zusammenhang ist es des Weiteren bevorzugt, dass der Rotor in axialer Richtung an der Stufe anliegt, wobei die Stufe so einen Anschlag für die Rotorzentrierung auf dem Rotorträger bereitstellt.
-
Auch kann es bevorzugt sein, dass an der Gegenscheibe in axialer Richtung in die Federeinrichtung eingreifende Federbetätigungselemente angeordnet sind. Besonders bevorzugt ist es, dass die Federbetätigungselemente einstückig, insbesondere monolithisch, mit der Gegenscheibe ausgeformt sind.
-
Höchst bevorzugt ist es, die Drehmomentübertragungseinrichtung in einem hybriden Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs anzuordnen.
-
Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass die Gegenscheibe an dem Rotorträger mittels Verstemmen der Nietzapfen und/oder mittels eine durch die Nietzapfen verlaufenden Nietverbindung und/oder mittels einer durch die Nietzapfen verlaufenden Schraubverbindung fixiert ist.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
-
Es zeigt:
- 1 eine erste Ausführungsform einer Drehmomentübertragungseinrichtung in einer schematischen Axialschnittansicht,
- 2 zwei perspektivische Ansichten auf einen freigestellten Rotorträger,
- 3 ein Kraftfahrzeug mit einer Drehmomentübertragungseinrichtung in einer schematischen Blockschaltansicht
-
Die Figur zeigt eine Drehmomentübertragungseinrichtung 10 für einen hybrid oder vollelektrisch betreibbaren Antriebsstrang 11 eines Kraftfahrzeugs 12, wie es auch exemplarisch in der 3 skizziert ist.
-
Die Drehmomentübertragungseinrichtung 10 umfasst eine elektrische Maschine 13 mit einem Stator 14 und einen relativ zum Stator 14 drehbaren Rotor 15. Der Rotor 15 ist mittels eines Rotorträgers 16 an eine Abtriebswelle 17 angebunden. Der Rotorträger 16 ist topfartig ausgebildet, mit einem im Wesentlichen axial verlaufenden Mantelabschnitt 21 und einem ringförmigen, im Wesentlichen radial verlaufenden Bodenabschnitt 22, was auch gut aus der Zusammenschau von 1 mit 2 hervorgeht.
-
Die Drehmomentübertragungseinrichtung 10 besitzt ferner einen Drehschwingungsdämpfer 1 mit einem Primärteil 5, welches antriebsseitig mit dem Antriebsstrang 11 koppelbar ist und einem Sekundärteil 6, wobei das Primärteil 5 und das Sekundärteil 6 zueinander um eine gemeinsame Drehachse entgegen der Wirkung mindestens einer Federeinrichtung 7 verdehbar sind und das Sekundärteil 6 drehfest mit dem Rotorträger 16 verbunden ist. Die Antriebsseite des Primärteils 5 ist beispielsweise eine Kurbelwelle einer nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine. An dem Rotorträger 16 ist eine Gegenscheibe 20 angeordnet, die das Federelement 7 einfasst und axial führt.
-
Das Sekundärteil 6 ist drehfest mit dem Rotorträger 16 mittels Nietverbindungen verbunden. Dabei liegt die als Bogenfeder ausgeführte Federeinrichtung 7 in Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise radial an der inneren Mantelfläche eines Federkanals des Sekundärteil 6 an. Die radial äußere Mantelfläche des Federkanals stützt sich in radialer Richtung an dem Rotorträger 16 ab. Durch diese radiale Abstützung des Federkanals an dem Rotorträger 16 dann das Sekundärteil 6 bzw. der Federkanal aus einem vergleichsweise dünnen Blech geformt sein, was zum einen Gewicht und zum anderen Kosten spart. Die Fliehkraft des Federelements 7 (Bogenfeder) stützt sich somit in radialer Richtung hauptsächlich an dem massiveren Rotorträger 16 ab. Der Wirkradius des als Federdämpfer ausgeführten Drehschwingungsdämpfers 1 wird somit über den Innendurchmesser des Rotorträgers 16 definiert.
-
Das Sekundärteil 6 weist sich in axiale Richtung erstreckende Federbetätigungselemente auf, durch die die in Umfangsrichtung des Drehschwingungsdämpfers 1 wirkende Federeinrichtung 7 komprimierbar ist. An der Gegenscheibe 20 sind in axialer Richtung in die Federeinrichtung 7 eingreifende Federbetätigungselemente 9 angeordnet. Diese Federbetätigungselemente 9 sind einstückig, insbesondere monolithisch, mit der Gegenscheibe 20 ausgeformt.
-
Die ringförmige Gegenscheibe 20 ist ebenfalls drehfest an dem Rotorträger 16 angebunden, welche die Federeinrichtung 7 mit einem ersten Abschnitt 24 in radial nach innen orientierter Richtung zumindest abschnittsweise überdeckt. An dem ersten Abschnitt 24 sind ebenfalls sich in axiale Richtung erstreckende Federbetätigungselemente 9 ausgeformt, durch die die in Umfangsrichtung des Drehschwingungsdämpfers 1 wirkende Federeinrichtung 7 komprimierbar ist.
-
Der Rotorträger 16 weist an seinem axial freien Ende des Mantelabschnitts 21 umlaufend eine Mehrzahl von axial aus dem Mantelabschnitt 21 hervorstehenden Nietzapfen 23 auf, an welchen die Gegenscheibe 20 fixiert ist. Die Gegenscheibe 20 kann an dem Rotorträger 16 mittels Verstemmen der Nietzapfen 23 und/oder mittels eine durch die Nietzapfen 23 verlaufenden Nietverbindung und/oder mittels einer durch die Nietzapfen 23 verlaufenden Schraubverbindung fixiert sein. Hierzu ist es denkbar, die Nietzapfen 23 in eine sich radial erstreckende Lage umzuformen. Die Nietzapfen 23 sind einteilig mit dem Rotorträger 16 ausgeführt oder an den Rotorträger 16 angeschweißt.
-
In dem Bodenabschnitt 22 des Rotorträgers 16 sind in axialer Flucht zu jeweils einem Nietzapfen 23 Montageöffnungen 30 umfänglich verteilt angeordnet, was gut aus der 2 erkennbar ist. Ferner ist eine Stufe 31 im Rotorträger 16 vorgesehen, um eine Abstützfläche während einer Vernietung von Gegenscheibe 20 und Rotorträger 16 zu bilden. Der Rotor 15 liegt in axialer Richtung an der Stufe 31 an, wobei die Stufe 31 so einen Anschlag für die Rotorzentrierung auf dem Rotorträger 16 bereitstellt. Wird also die Gegenscheibe 20 auf die Nietzapfen 23 aufgesteckt, wird das freie Ende des Rotorträgers 16 automatisch über diese radial gestützt. Zum Vernieten benötigt es hierzu nur eine kleine Fläche. Ebenso kann erst der Rotor 15 aufgeschoben werden und dann über den Rotor 15 abgestützt werden.
-
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Drehschwingungsdämpfer
- 5
- Primärteil
- 6
- Sekundärteil
- 7
- Federeinrichtung
- 9
- Federbetätigungselemente
- 10
- Drehmomentübertragungseinrichtung
- 11
- Antriebsstrang
- 12
- Kraftfahrzeug
- 13
- elektrische Maschine
- 14
- Stator
- 15
- Rotor
- 16
- Rotorträger
- 17
- Abtriebswelle
- 20
- Gegenscheibe
- 21
- Mantelabschnitt
- 22
- Bodenabschnitt
- 23
- Nietzapfen
- 24
- Abschnitt
- 30
- Montageöffnung
- 31
- Stufe
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 0773127 A1 [0003]
- DE 10018926 A1 [0003]
- US 2007/0175726 A1 [0003]
- DE 10200800470 A1 [0004]
- WO 14094761 A1 [0005]
