DE102022109842A1

DE102022109842A1 - Antriebsanordnung

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Publication number: DE102022109842A1
Application number: DE102022109842.7A
Authority: DE
Inventors: Florian Maas; Marcel Philipp Mayer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2022-04-25
Filing date: 2022-04-25
Publication date: 2023-10-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung (1) für einen Antriebsstrang (2) eines hybrid oder vollelektrisch betreibbaren Kraftfahrzeugs (3) umfassend eine elektrische Maschine (4) mit einem Stator (5) und einem relativ zum Stator (5) drehbaren, auf einem Rotorträger (6) drehfest fixierten Rotor (7), welcher aus einer Mehrzahl von aneinander gestapelten Rotorblechen (8) gebildet ist, sowie einer Kupplungsvorrichtung (9) zum Einkuppeln und Auskuppeln des Rotors (7) in und aus dem Antriebsstrang (2) des Kraftfahrzeugs (3), wobei die Kupplungsvorrichtung (9) zumindest abschnittsweise in ihrer axialen Erstreckung radial innerhalb des Rotors (7) angeordnet ist und eine Betätigungseinrichtung (10) aufweist, mittels welcher eine Trennkupplung (11) der Kupplungsvorrichtung (9) aktuierbar ist, wobei der Rotorträger (6) aus einem Rotorblech (8) geformt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für einen Antriebsstrang eines hybrid oder vollelektrisch betreibbaren Kraftfahrzeugs umfassend eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem relativ zum Stator drehbaren, auf einem Rotorträger drehfest fixierten Rotor, welcher aus einer Mehrzahl von aneinander gestapelten Rotorblechen gebildet ist, sowie einer Kupplungsvorrichtung zum Einkuppeln und Auskuppeln des Rotors in und aus dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs, wobei die Kupplungsvorrichtung zumindest abschnittsweise in ihrer axialen Erstreckung radial innerhalb des Rotors angeordnet ist und eine Betätigungseinrichtung aufweist, mittels welcher eine Trennkupplung der Kupplungsvorrichtung aktuierbar 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 EP 0 773 127 A1 bekannt ist, kann zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor eine Trennkupplung angeordnet sein, um den Verbrennungsmotor vom Elektromotor und vom restlichen Antriebsstrang des Hybridfahrzeugs abzutrennen. Bei rein elektrischer Betriebsweise wird dann die Trennkupplung, die auch als KO-Kupplung bezeichnet wird, geöffnet und der Verbrennungsmotor abgeschaltet, so dass das Antriebsmoment des Hybridfahrzeugs ausschließlich vom Elektromotor aufgebracht wird.
Derartige Trennkupplungen werden üblicherweise mittels eines hydraulischen Betätigungssystems betätigt. Ein hydraulisches Betätigungssystem verfügt in der Regel über einen Geberzylinder, der den am Geberzylinder erzeugten Druck über eine hydraulische Druckleitung an einen Nehmerzylinder überträgt. Der Nehmerzylinder überträgt mittels eines in axialer Richtung verlagerbaren Kolbens, und unter Zwischenschaltung eines Kupplungsausrücklagers, den hydraulischen Druck auf ein Hebelsystem, mittels dessen ein Reibschluss an der Trennkupplung ausgebildet oder gelöst wird. Vollhydraulische Betätigungssysteme, wie sie in der Regel bei Hybridmodulen zum Einsatz kommen, können beispielsweise mit einem Zentralausrücker ausgestattet sein, der häufig auch als Concentric Slave Cylinder (CSC) bezeichnet wird.
Bei derartigen Hybridmodulen besteht an anhaltendes Bedürfnis daran, diese besonders kompakt, leistungsstark sowie kostengünstig herstellbar bereitzustellen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Anzahl der benötigten Bauteile für eine Antriebsanordnung für einen Antriebsstrang eines hybrid oder vollelektrisch betreibbaren Kraftfahrzeugs zu verringern bzw. den Materialeinsatz effizienter zu gestalten.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Antriebsanordnung für einen Antriebsstrang eines hybrid oder vollelektrisch betreibbaren Kraftfahrzeugs umfassend eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem relativ zum Stator drehbaren, auf einem Rotorträger drehfest fixierten Rotor, welcher aus einer Mehrzahl von aneinander gestapelten Rotorblechen gebildet ist, sowie einer Kupplungsvorrichtung zum Einkuppeln und Auskuppeln des Rotors in und aus dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs, wobei die Kupplungsvorrichtung zumindest abschnittsweise in ihrer axialen Erstreckung radial innerhalb des Rotors angeordnet ist und eine Betätigungseinrichtung aufweist, mittels welcher eine Trennkupplung der Kupplungsvorrichtung aktuierbar ist, wobei der Rotorträger aus einem Rotorblech geformt ist.
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass der Rotorträger neben seiner Funktion der drehmomentübertragenden Anbindung des Rotors an den Drehmomentenpfad der Antriebsanordnung, auch eine axiale Verlängerung des Rotorblechpackets erfolgen kann. Das Rotorblech des Rotorträgers bildet somit also einen Teil des Blechpakets des Rotors und steht als dieser in elektromagnetischer Wechselwirkung mit dem Stator der elektrischen Maschine, wodurch die Leistung der elektrischen Maschine optimiert werden kann.
Das Rotorblech des Rotorträgers ist bevorzugt aus einem weichmagentischen Material geformt. Besonders bevorzugt ist der Rotorträger aus einem Elektroblech gebildet.
Zunächst werden nun die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
Die Antriebsanordnung weist eine elektrische Maschine zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs auf. Die elektrische Maschine dient zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und/oder umgekehrt, und sie umfasst in der Regel den als Stator, Ständer oder Anker bezeichneten ortsfesten Teil sowie einen als Rotor oder Läufer bezeichneten und gegenüber dem ortsfesten Teil beweglich, insbesondere drehbar, angeordneten Teil. Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt.
Die elektrische Maschine kann als Radialflussmaschine oder Axialflussmaschine ausgeführt sein. Dabei zeichnet sich eine Radialflussmaschine dadurch aus, dass die Magnetfeldlinien in dem zwischen Rotor und Stator ausgebildeten Luftspalt, sich in radialer Richtung erstrecken, während im Falle einer Axialflussmaschine sich die Magnetfeldlinien in dem zwischen Rotor und Stator gebildeten Luftspalt in axialer Richtung erstrecken. Es ist im Zusammenhang mit dieser Erfindung möglich, dass die elektrische Maschine als Radialflussmaschine oder Axialflussmaschine konfiguriert ist.
Es ist bevorzugt die elektrische Maschine als Radialflussmaschine auszuführen. Der Stator einer Radialflussmaschine ist üblicherweise zylindrisch bzw. zylinderringförmig aufgebaut und besteht in der Regel aus einem Statorkörper, der durch gegeneinander elektrisch isolierten und geschichtet aufgebauten und zu Blechpaketen paketierten Elektroblechen gebildet ist. Durch diesen Aufbau werden die durch das Statorfeld verursachten Wirbelströme im Stator geringgehalten. Über den Umfang verteilt, sind in das Elektroblech parallel zur Rotorwelle verlaufend angeordnet Nuten oder umfänglich geschlossene Ausnehmungen eingelassen, welche die Statorwicklung bzw. Teile der Statorwicklung aufnehmen. In Abhängigkeit von der Konstruktion zur Oberfläche hin, können die Nuten mit Verschlusselementen, wie Verschlusskeilen oder Deckeln oder dergleichen verschlossen sein, um ein Herauslösen der Statorwicklung zu verhindern.
Der Statorkörper ist bevorzugt einteilig ausgebildet. Ein einteiliger Statorkörper zeichnet sich dadurch aus, dass der gesamte Statorkörper umfänglich gesehen einteilig ausgebildet ist. Der Statorkörper ist dabei in der Regel aus einer Vielzahl von gestapelten laminierten Elektroblechen gebildet, wobei jedes der Elektrobleche zu einem Kreisring geschlossen ausgebildet ist. Die Einzelbleche können in dem Statorkörper beispielsweise durch Verklebung, Verschweißung oder Verschraubung zusammengehalten werden.
Ein Rotor ist der sich drehende (rotierende) Teil der elektrischen Maschine. Der Rotor ist mit einem Rotorträger verbunden, auf und/oder an welchem ein oder mehrere drehfest auf und/oder an dem Rotorträger angeordnete, aus Rotorblechpaketen gebildete Rotorkörper angeordnet sind.
Unter einem Rotorkörper wird im Sinne der Erfindung der Rotor ohne Rotorträger verstanden. Der Rotorkörper setzt sich demnach insbesondere zusammen aus einem Rotorblechpaket sowie den in die Taschen des Rotorblechpakets eingebrachten oder den umfänglich an dem Rotorblechpaket fixierten Permanentmagneten sowie ggf. vorhandenen axialen Deckelteilen zum Verschließen der der Taschen.
Die Permanentmagnete können bevorzugt in die Taschen des Rotorblechpakets eingebracht sein. Dabei kann pro Tasche ein einziger größerer, als Stabmagnet ausgebildeter Rotormagnet oder mehrere kleinere Permanentmagnetelemente ausgebildete Rotormagnete vorgesehen werden.
Der Rotor weist bevorzugt eine Mehrzahl von Rotorkörpern auf. Besonders bevorzugt sind die Rotorkörper im Wesentlichen gleichteilig, insbesondere im Wesentlichen identisch, ausgebildet.
Höchst bevorzugt ist es, dass ein Rotorkörper aus gleichteiligen, insbesondere im Wesentlichen identischen Rotorblechen gebildet ist. Ein Rotorkörper ist also insbesondere bevorzugt aus einem Rotorblechpaket gebildet, welches aus einer Mehrzahl von in der Regel aus Elektroblech hergestellten laminierten Einzelblechen bzw. Rotorblechen zusammengesetzt ist, die aneinander zu einem Stapel, dem sog. Rotorblechpaket geschichtet und paketiert sind. Die Einzelbleche können in dem Rotorblechpaket durch Verklebung, Verschweißung oder Verschraubung zusammengehalten bleiben. Ein Rotorblechpaket kann insbesondere auch in die Taschen des Rotorblechpakets eingebrachte oder den umfänglich an dem Rotorblechpaket fixierte Permanentmagnete aufweisen.
Die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung umfasst eine Betätigungseinrichtung sowie eine Trennkupplung zum Ein- bzw. Auskuppeln der elektrischen Maschine in bzw. aus dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs.
Die Betätigungseinrichtung kann bevorzugt als ein hydraulisches Ausrücksystem ausgeführt sein. Ein hydraulisches Ausrücksystem verfügt in der Regel über einen Geberzylinder, der den am Geberzylinder erzeugten Druck über eine hydraulische Druckleitung an den Nehmerzylinder. Der hydraulische Druck kann insbesondere auch mittels eines sogg. Powerpacks bereitgestellt werden, welches aus einer Hydraulikpumpe und einem von der Hydraulikpumpe beaufschlagbaren hydraulischen Druckspeicher besteht. Hierbei kann dann eine Druckkammer des Nehmerzylinders beispielsweise auch von einem Geberzylinder, der mittels eines Elektromotors von einem Steuergerät gesteuert wird, oder von einer Hydraulikpumpe, gegebenenfalls unter Mitwirkung eines Druckspeichers, hydraulisch druckbeaufschlagt sein. In vorteilhafter Weise kann ein sogenanntes Powerpack eingesetzt werden, das über eine insbesondere zentrale Hydraulikpumpe und entsprechenden Ventilen mehrere Druckkreisläufe schaltet.
Das hydraulische Ausrücksystem betätigt somit besonders bevorzugt eine Trennkupplung des Kupplungssystems hydraulisch durch Beaufschlagung des Geberzylinders. Dies kann - wie erläutert - entweder mittels eines Aktors, der von einem Steuergerät gesteuert wird, erfolgen oder durch eine manuelle Betätigung durch den Fahrer mittels eines Kupplungspedals.
Der Nehmerzylinder eines hydraulischen Ausrücksystems ist bevorzugt als ein Zentralausrücker konfiguriert. Ein Zentralausrücker überträgt mittels eines axial verlagerbaren Kolbens und insbesondere bevorzugt unter Zwischenschaltung eines Kupplungsausrücklagers den hydraulischen Druck auf ein Hebelsystem, das beispielsweise durch eine Tellerfeder gebildet sein kann. Die Tellerfeder beaufschlagt beispielsweise eine axial verlagerbare Anpressplatte und ist gegen eine fest mit dem Rotor verbundene Gegendruckplatte verspannt.
Ein Zentralausrücker kann ein Zentralausrückergehäuse aufweisen. Das Zentralausrückergehäuse hat die Funktion Bauteile des Zentralausrückers wie insbesondere den beweglichen Zentralausrückerkolben aufzunehmen und vor äußeren mechanischen oder chemischen Einflüssen zu schützen. Ferner besitzt das Zentralausrückergehäuse die Funktion, eine einfache Montage und Fixierung des Zentralausrückers innerhalb des Antriebsstrangs zu erlauben. Das Zentralausrückergehäuse kann einstückig oder mehrstückig ausgebildet sein. Bevorzugt kann das Zentralausrückergehäuse aus einem Kunststoff, einem metallischen Werkstoff und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Der in dem Zentralausrückergehäuse ausgeformte Zentralausrückerkolbenraum dient der Aufnahme sowie der Führung des linearbeweglich in dem Zentralausrückergehäuse gelagerten Zentralausrückerkolben.
Der Zentralausrücker besitzt ferner einen Zentralausrückerkolben. Der Zentralausrückerkolben hat die Funktion eine hydraulische Druckbeaufschlagung in eine lineare Verschiebung des Zentralausrückerkolbens umzuwandeln, wobei diese bewirkt, dass das Kupplungssystem von einem eingekuppelten Betriebszustand in einen ausgekuppelten Betriebszustand überführbar ist. Der Zentralausrücker kann über einen ringförmigen Zentralausrückerkolben oder mehrere Zentralausrückerkolben (Mehrkolbenausrücker) verfügen.
Des Weiteren verfügt der Zentralausrücker über wenigstens eine Zentralausrückerkolbendichtung. Die Zentralausrückerkolbendichtung dichtet den linearbeweglich geführten Zentralausrückerkolben gegenüber dem den Zentralausrückerkolben aufnehmenden Zentralausrückergehäuse ab. Die Zentralausrückkolbendichtung kann insbesondere als Dichtring ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist es, dass die Zentralausrückerkolbendichtung aus einem elastischen, insbesondere bevorzugt gummielastischen Material geformt ist. Das elastische Material kann bevorzugt ganz oder teilweise aus einem Elastomer bestehen, wobei wiederum bevorzugt die Elastomere ausgewählt sind aus der Gruppe der Vulkanisate von Naturkautschuk und Silikonkautschuk.
Die Hydraulikflüssigkeit hat in einem hydraulischen Ausrücksystem einer Kupplungsvorrichtung die Funktion, Energie in Form von Druck möglichst verlustfrei innerhalb des Kupplungssystems des Fahrzeugs zu übertragen. Neben dieser Hauptaufgabe kann die Hydraulikflüssigkeit insbesondere auch die Schmierung und den Korrosionsschutz für die beweglichen Teile und die Metall-oberflächen des hydraulischen Ausrücksystems bereitstellen. Außerdem kann sie insbesondere auch Verunreinigungen (beispielsweise durch Abrieb), Wasser und Luft sowie Verlustwärme abführen.
Die Kupplungsvorrichtung hat die Funktion, die antreibende Motorseite in dem Antriebsstrang eines Fahrzeuges schaltbar insbesondere von der Getriebeseite zu kuppeln bzw. zu entkuppeln und so beispielsweise einen Gangwechsel des Getriebes während der Fahrt zu ermöglichen und den antreibenden Motor hierdurch in einem bevorzugten Drehzahl-/ Drehmomentenbereich betreiben zu können, und/oder einen elektrischen Motor bzw. eine Verbrennungskraftmaschine aus einem Antriebsstrang aus bzw. in einen Antriebsstrang einzukuppeln.
Derartige, bevorzugt vollhydraulisch betriebene Kupplungsvorrichtungen, insbesondere von Hybridfahrzeugen, können also bevorzugt mit einem Zentralausrücker ausgestattet sein, welcher häufig auch als Concentric Slave Cylinder (CSC) bezeichnet wird. Dieser kann insbesondere aus einem ringförmigen hydraulischen Zentralausrückerzylinder mit integriertem Ausrücklager bestehen, der in mittig zur Kupplungswelle angeordnet ist.
Die Kupplungsvorrichtung kann bevorzugt ferner ein Kupplungsausrücklager umfassen. Kupplungsausrücklager sind als solche bekannt. Es ist bevorzugt, das Kupplungsausrücklager als Wälzlager auszubilden. Ein Kupplungsausrücklager kann entsprechend bevorzugt zwischen einem Innenring und einem Außenring des Wälzlagers rollende Wälzkörper aufweisen. Zwischen diesen drei Hauptkomponenten Innenring, Außenring und den Wälzkörpern tritt innerhalb des Wälzlagers hauptsächlich Rollreibung auf. Ein Kupplungsausrücklager - wie es bevorzugt in der Kupplungsvorrichtung Verwendung findet - umfasst im Wesentlich drei Teile: Den Innenring, welcher vorzugsweise drehbar ist, den Außenring, welcher unabhängig vom Innenring feststehend gelagert ist, wobei die Lagerung über zwischen Innenring und Außenring angeordneten, in einem Käfig angeordneten Wälzkörpern erfolgt.
Die Kupplungsvorrichtung umfasst des Weiteren eine Trennkupplung. Eine Trennkupplung hat die Funktion, eine lösbare, kraftschlüssige Verbindung zwischen einer Kupplungseingangswelle und einer Kupplungsausgangswelle zur Übertragung eines Drehmoments herzustellen. Die Trennkupplung kann bevorzugt als Reibkupplung ausgeführt sein, wobei jedoch auch Formschlusskupplungen, wie beispielsweise Klauenkupplungen, denkbar sind.
Die Trennkupplung kann trockenlaufend oder nasslaufend ausgebildet werden. Ferner ist es möglich, die Trennkupplung als Einscheibenkupplung oder Lamellenkupplung zu realisieren.
Die Trennkupplung kann bevorzugt ein Kupplungsgehäuse aufweisen, dass zumindest Teile der Trennkupplung zumindest abschnittsweise umhaust. Ebenfalls bevorzugt ist es, dass das Rotorblech des Rotorträgers zumindest einen Abschnitt eines Kupplungsgehäuses bilden. Beispielsweise kann das Kupplungsgehäuse einen Kupplungsdeckel einer trockenen Scheibenkupplung oder ein Gehäusekorb einer trockenen oder nassen Lamellenkupplung sein.
Die zur Hybridisierung konventioneller Antriebsstränge benötigten Trennkupplungen müssen verglichen mit konventionellen Anfahr- bzw. Gangwechselkupplungen besonderen Anforderungen hinsichtlich Baugröße und Energieeffizienz genügen. Insbesondere bei rotorintegrierten Einscheibenkupplungen ist die Drehmomentkapazität aufgrund des geringen Reibradius begrenzt. Bei Verbrennungsmotoren mit hohem Drehmoment können bevorzugt dann Zwei- oder Mehrscheibenkupplungen (Lamellenkupplungen) eingesetzt werden.
Die Trennkupplung kann also auch als trocken- oder nasslaufende Lamellenkupplung ausgeführt sein. Bei derartigen Lamellenkupplungen erfolgt eine reibschlüssige Übertragung von Drehmoment von einer Eingangswelle auf eine Ausgangswelle über eine Vielzahl von auch als Lamellen bezeichneten Reibpartnern, von denen eine erste Gruppe, die ersten Reibpartner, mit einer Eingangswelle der Reibkupplung und eine zweite Gruppe der Lamellen, die zweiten Reibpartner, mit einer Ausgangswelle der Reibkupplung rotationsfest verbunden sind. Die als Lamellenkupplung ausgeführte Trennkupplung kann dabei geschlossen oder eingerückt werden, indem die Reibpartner in Richtung der Rotationsachse der Wellen gegeneinander bewegt und miteinander verpresst werden. Ein Lösen oder Ausrücken der Lamellenkupplung erfolgt durch eine entsprechend entgegengesetzte Bewegung der ersten Reibpartner und der zweiten Reibpartner.
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.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Rotorträger topfartig mit einem ringförmigen umlaufenden Kragen, der mit den Rotorblechen des Rotors gestapelt ist.
Der Rotorträger kann hierdurch insbesondere auch die Funktion eines Kupplungsdeckels aufweisen, wobei sich eine Wandung des topfartigen Rotorträgers bzw. Kupplungsdeckels in axialer Richtung zwischen der radial innen angeordneten Reibpaarung der Trennkupplung und einem Stapel von radial außen angeordneten, ringförmigen Rotorblechen hindurcherstreckt und in einen Radialabschnitt übergeht, der seinerseits eines dieser Rotorbleche des Rotors bildet. Um Wirbelströme zu verhindern, können die einzelnen Rotorbleche des Rotors sowie des Rotorblechs des Rotorträgers durch Beschichtung, Folie, oder dergleichen in axialer Richtung elektrisch isolierend voneinander getrennt sein. Auch in radialer Richtung kann die Mantelfläche der Topfwandung des topfartigen Rotorträgers von den Innenflächen der ringförmigen Rotorbleche z.B. durch eine Beschichtung getrennt sein.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass der Rotorträger kreisringscheibenartig ausgebildet und mit den Rotorblechen des Rotors gestapelt ist. Es kann auch hierdurch erreicht werden, dass der Rotorträger die Funktion eines Kupplungsdeckels übernimmt, bei dem dann der Außenbereich des Kupplungsdeckels scheibenförmig ausgebildet ist, welcher eines der Rotorbleche des Rotors bildet. Die Innenflächen der übrigen, gestapelten, ringförmigen Rotorbleche des Rotors begrenzen bevorzugt den Raum, in dem die Reibpaarung der Trennkupplung angeordnet ist.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Rotorblech des Rotorträgers aus dem gleichen Material gebildet ist wie die Rotorbleche des Rotors, wodurch die Bauteilvarianz in der Antriebsanordnung weiter gesenkt werden kann. In diesem Zusammenhang ist es ferner von Vorteil, wenn die Statorbleche, die Rotorbleche des Rotors sowie das Rotorblech des Rotorträgers aus dem gleichen Material gebildet sind.
Es kann auch vorteilhaft sein, dass der Rotorträger aus einer Mehrzahl von paketierten Rotorblechen gebildet ist, wodurch das durch ihn übertragbare Drehmoment gesteigert werden kann.
Ebenfalls kann es bevorzugt sein, dass eine Mehrzahl der Rotorbleche, bevorzugt alle Rotorbleche, des Rotors und das Rotorblech des Rotorträgers eine im Wesentlichen identische axiale Dicke aufweisen.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Rotorträger an einem der axialen, stirnseitigen Enden, des Rotors angebunden ist, was montagetechnisch besonders günstig ist. Grundsätzlich wäre es aber auch denkbar, dass der Rotorträger an einer beliebigen Stalle zwischen den axialen Enden des Rotors innerhalb des Rotorblechpakets integriert und angebunden ist.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass der Rotor drehfest mit einer Gegendruckplatte der Trennkupplung verbunden ist, was sowohl montagetechnisch als auch aus Bauraumsicht vorteilhaft sein kann.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Antriebsanordnung eine insbesondere mit einer Verbrennungskraftmaschine koppelbare und koaxial zum Rotor angeordnete Antriebswelle aufweist, an welcher eine Kupplungsscheibe drehfest fixiert ist, die zwischen einer von der Betätigungseinrichtung axial versetzbare Anpressplatte und der Gegendruckplatte der Trennkupplung eingreift.
Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass der Rotorträger mehrteilig ausgeführt ist und wenigstens ein Rotorträgerteil nicht aus einem Rotorblech gebildet ist, wodurch der Rotorträger hinsichtlich seiner elektromagnetischen wie mechanischen Eigenschaft besser konfigurierbar ist.
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass das Rotorblech des Rotorträgers zumindest im Bereich einer seiner stirnseitigen Anlagefläche mit einem der Rotorbleche des Rotors eine elektrische Isolation aufweist, wodurch die Ausbildung von unerwünschten Wirbelströmen innerhalb des Rotorblechpakets verringert oder vermieden werden kann.
Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass die Antriebsanordnung als ein Hybridmodul konfiguriert ist.
Der Vorteil, der sich hierdurch ergibt ist insbesondere, dass in einem Hybridmodul Bau- und Funktionselemente eines hybridisierten Antriebsstrangs räumlich und/oder baulich zusammengefasst und vorkonfiguriert sein können, so dass ein Hybridmodul in einer besonders einfachen Weise in einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs integrierbar ist. Insbesondere können ein Elektromotor und eine Kupplungsvorrichtung, 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.

Besonders bevorzugt ist das Hybridmodul als ein P2-Hybridmodul konfiguriert.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
Es zeigt:

1 eine erste Ausführungsform einer Antriebsanordnung in einer schematischen Axialschnittansicht,
2 eine zweite Ausführungsform einer Antriebsanordnung in einer schematischen Axialschnittansicht,
3 ein Kraftfahrzeug mit einem hybriden Antriebsstrang in einer schematischen Blockschaltdarstellung.

Die 1 zeigt eine erste Antriebsanordnung 1 für ein Antriebsstrang 2 eines hybrid betreibbaren Kraftfahrzeugs 3, wie es exemplarisch auch in der 3 skizziert ist.
Die Antriebsanordnung 1 umfasst eine als Radialflussmaschine ausgeführte elektrische Maschine 4 mit einem Stator 5 und einem relativ zum Stator 5 drehbaren, auf einem Rotorträger 6 drehfest fixierten innenlaufenden Rotor 7, welcher aus einer Mehrzahl von aneinander gestapelten Rotorblechen 8 gebildet ist, was auch als Rotorblechpaket bezeichnet werden kann.
Die Antriebsanordnung 1 besitzt ferner eine Kupplungsvorrichtung 9 zum Einkuppeln und Auskuppeln des Rotors 7 in und aus dem Antriebsstrang 2 des Kraftfahrzeugs 3, wobei die Kupplungsvorrichtung 9 in ihrer axialen Erstreckung radial innerhalb des Rotors 7 angeordnet ist. Dies wird gelegentlich auch als rotorintegrierte Kupplungsanordnung bezeichnet.
Die Kupplungsvorrichtung 9 weist eine Betätigungseinrichtung 10 auf, mittels welcher eine Trennkupplung 11 der Kupplungsvorrichtung 9 aktuierbar ist. Diese Betätigungseinrichtung 10 ist als ein hydraulisch aktuierbarer Zentralausrücker 20, welcher über das Kupplungsausrücklager 21 auf eine Hebelfeder 22 einwirkt, welche mit der axial versetzbaren Anpressplatte 17 der Trennkupplung 11 gekoppelt ist.
Der Rotorträger 6 ist aus einem Rotorblech 8 geformt und topfartig mit einem ringförmigen umlaufenden Kragen 12 ausgebildet, der mit den Rotorblechen 8 des Rotors 7 gestapelt ist. Der Rotorträger 6 kann hierdurch insbesondere auch die Funktion eines Kupplungsdeckels aufweisen, wobei sich eine Wandung des topfartigen Rotorträgers 6 bzw. Kupplungsdeckels in axialer Richtung zwischen der radial innen angeordneten Reibpaarung der Trennkupplung 11 bestehend aus der Anpressplatte 17, der Kupplungsscheibe 18 und der Gegendruckplatte 15, und einem Stapel von radial außen angeordneten, ringförmigen Rotorblechen 8 hindurcherstreckt und in einen Radialabschnitt übergeht, der seinerseits eines dieser Rotorbleche 8 bildet. Das gesamte aus den Rotorblechen 8 (also den Rotorblechen 8 des Rotors 7 sowie dem Rotorblech 8 des Rotorträgers 6) gebildete Blechpaket des Rotors 7 ist mit der Gegendruckplatte 15 und der Abtriebseite der Antriebsanordnung 1 durch in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Bolzen 19 verschraubt. Hierzu weisen die Rotorbleche 8 entsprechende Öffnungen auf, die von den Bolzen 19 in axialer Richtung durchgriffen werden.
Die umfängliche Mantelfläche des topfartigen Rotorträgers 6 erstreckt sich in axialer Richtung im Wesentlichen über die gesamte axiale Erstreckung des aus den Rotorblechen 8 des Rotors 7 gebildeten Rotorblechpakets. Ferner wird das Rotorblechpaket der Rotorbleche 8 des Rotors 7 durch das Rotorblech 8 des Rotorträgers 6 axial verlängert, wodurch höhere Leistungen der elektrischen Maschine 4 erzielbar sind.
Alternativ zu der in der 1 gezeigten Ausführungsform kann der Rotorträger 6 auch kreisringscheibenartig ausgebildet und mit den Rotorblechen 8 des Rotors 7 gestapelt sein, was in der 2 gezeigt ist. Es kann auch hierdurch erreicht werden, dass der Rotorträger 6 die Funktion eines Kupplungsdeckels übernimmt, bei dem dann der Außenbereich des Kupplungsdeckels scheibenförmig ausgebildet ist, welcher eines der Rotorbleche 8 des Rotors 7 bildet. Die Innenflächen der übrigen, gestapelten, ringförmigen Rotorbleche 8 des Rotors 7 begrenzen den Raum, in dem die Reibpaarung der Trennkupplung 11 angeordnet ist, was sich gut anhand der 2 nachvollziehen lässt.
Den Ausführungsformen der 1 und der 2 ist gemein, dass das Rotorblech 8 des Rotorträgers 6 aus dem gleichen Material gebildet ist wie die Rotorbleche 8 des Rotors 7. Ferner ist der Rotorträger 6 in beiden Ausführungsbeispielen an einem der axialen, stirnseitigen Enden 13,14 des Rotors 7 angebunden, wobei der Rotor 7 seinerseits drehfest mit der Gegendruckplatte 15 der Trennkupplung 11 verbunden ist.
Die in den 1-2 gezeigten Antriebsanordnungen 1 weisen jeweils eine mit einer Verbrennungskraftmaschine koppelbare und koaxial zum Rotor 7 angeordnete Antriebswelle 16 auf, an welcher eine Kupplungsscheibe 18 drehfest fixiert ist, die zwischen einer von der Betätigungseinrichtung 10 axial versetzbare Anpressplatte 17 und der Gegendruckplatte 15 der Trennkupplung 11 eingreift.
Das Rotorblech 8 des Rotorträgers 6 besitzt zumindest im Bereich einer seiner stirnseitigen Anlagefläche mit einem der Rotorbleche 8 des Rotors 7 eine elektrische Isolation, welche beispielsweise als Beschichtung oder Folie ausgeführt sein kann. Um Wirbelströme zu verhindern, können bevorzugt alle Rotorbleche 8 des Rotors sowie das Rotorblech 8 des Rotorträgers 6 durch eine elektrische Isolation (Beschichtung, Folie, oder dergleichen) in axialer Richtung voneinander getrennt sein. Auch in radialer Richtung kann die Mantelfläche des topfartigen Rotorträgers 6, wie er in 1 gezeigt ist, von den Innenflächen der ringförmigen Rotorbleche 8 des Rotors 7, z.B. durch eine Beschichtung, getrennt sein.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Antriebsanordnung 1 als ein Hybridmodul konfiguriert.
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: Antriebsanordnung
2: Antriebsstrang
3: Kraftfahrzeug
4: elektrische Maschine
5: Stator
6: Rotorträger
7: Rotor
8: Rotorblechen
9: Kupplungsvorrichtung
10: Betätigungseinrichtung
11: Trennkupplung
12: Kragen
13: Ende
14: Ende
15: Gegendruckplatte
16: Antriebswelle
17: Anpressplatte
18: Kupplungsscheibe
19: Bolzen
20: Zentralausrücker
21: Kupplungsausrücklager
22: Hebelfeder

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]

Claims

Antriebsanordnung (1) für einen Antriebsstrang (2) eines hybrid oder vollelektrisch betreibbaren Kraftfahrzeugs (3) umfassend eine elektrische Maschine (4) mit einem Stator (5) und einem relativ zum Stator (5) drehbaren, auf einem Rotorträger (6) drehfest fixierten Rotor (7), welcher aus einer Mehrzahl von aneinander gestapelten Rotorblechen (8) gebildet ist, sowie einer Kupplungsvorrichtung (9) zum Einkuppeln und Auskuppeln des Rotors (7) in und aus dem Antriebsstrang (2) des Kraftfahrzeugs (3), wobei die Kupplungsvorrichtung (9) zumindest abschnittsweise in ihrer axialen Erstreckung radial innerhalb des Rotors (7) angeordnet ist und eine Betätigungseinrichtung (10) aufweist, mittels welcher eine Trennkupplung (11) der Kupplungsvorrichtung (9) aktuierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorträger (6) aus einem Rotorblech (8) geformt ist.
Antriebsanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorträger (6) topfartig mit einem ringförmigen umlaufenden Kragen (12), der mit den Rotorblechen (8) des Rotors (7) gestapelt ist.
Antriebsanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorträger (6) kreisringscheibenartig ausgebildet und mit den Rotorblechen (8) des Rotors (7) gestapelt ist.
Antriebsanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorblech (8) des Rotorträgers (6) aus dem gleichen Material gebildet ist wie die Rotorbleche (8) des Rotors (7)
Antriebsanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorträger (6) an einem der axialen, stirnseitigen Enden (13,14) des Rotors (7) angebunden ist.
Antriebsanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (7) drehfest mit einer Gegendruckplatte (15) der Trennkupplung (11) verbunden ist.
Antriebsanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsanordnung (1) eine insbesondere mit einer Verbrennungskraftmaschine koppelbare und koaxial zum Rotor (7) angeordnete Antriebswelle (16) aufweist, an welcher eine Kupplungsscheibe (18) drehfest fixiert ist, die zwischen einer von der Betätigungseinrichtung (10) axial versetzbare Anpressplatte (17) und der Gegendruckplatte (15) der Trennkupplung (11) eingreift.
Antriebsanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorträger (6) mehrteilig ausgeführt ist und wenigstens ein Rotorträgerteil nicht aus einem Rotorblech (8) gebildet ist.
Antriebsanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorblech (8) des Rotorträgers (6) zumindest im Bereich einer seiner stirnseitigen Anlagefläche mit einem der Rotorbleche (8) des Rotors (7) eine elektrische Isolation aufweist.
Antriebsanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsanordnung (1) als ein Hybridmodul konfiguriert ist.