WO2017186228A1 - Welle, verfahren zur herstellung der welle und hybridmodul - Google Patents

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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a shaft, in particular an intermediate shaft for arrangement in a hybrid module, a method for producing the shaft and a hybrid module comprising the shaft.
  • Electric motor Electric motor, a torsional vibration damping element (for example, a two-mass flywheel) and a separating clutch arranged, by which the internal combustion engine can be switched on or decoupled.
  • the torque generated by the torsional vibration damping element for example, a two-mass flywheel
  • a separating clutch arranged, by which the internal combustion engine can be switched on or decoupled.
  • Combustion and / or electric motor is generated, can then by another controllable torque transmitting element, for. a clutch, a
  • Double clutch or a torque converter are transmitted to the transmission.
  • Double clutch or a torque converter are transmitted to the transmission.
  • Torque transmission element is a shaft between the crankshaft of the
  • This so-called intermediate shaft serves to torque the engine on the
  • torque can be transmitted from the electric machine to the internal combustion engine via the intermediate shaft in order to start it.
  • Diameter ratios is conditional. Even if the wave only in one Section has a large difference in diameter, such a wave is considerably more expensive than a shaft with smaller gradations.
  • FIG. 1 shows a half section of this hybrid module 100 with a conventional two-part intermediate shaft 1.
  • the following main components of the hybrid module 100 are depicted from left to right: two-mass flywheel 101, support wall 102 with two hydraulic actuation systems 131, electrical machine 110 (radially outside), the common bearing point 11 for the rotor of the electrical machine 1 10 and for the clutches, separating clutch (K0), first part clutch of the double clutch (K1), second
  • Partial clutch of the double clutch (K2) and far right another hydraulic actuation system Partial clutch of the double clutch (K2) and far right another hydraulic actuation system.
  • the basic function of the hybrid module 100 is as follows: When the vehicle is driven by the internal combustion engine, its torque is transmitted from the crankshaft via the two-mass flywheel 101 to the intermediate shaft 1.
  • the intermediate shaft 1 is connected to the clutch disc 120 of the clutch K0, so that when the clutch K0 is closed, the torque is transmitted via the clutch K0 to the rotor of the electric machine.
  • the torque is then directed to the inner and / or outer transmission input shaft of the dual-clutch transmission via the dual clutch, which is attached to the rotor. If only the electric machine 1 10 drives the vehicle, which is
  • Disconnect K0 open, so that the internal combustion engine is disconnected and can even be switched off.
  • the torque of the electric machine is then transmitted via the double clutch to the transmission.
  • the insects is in this embodiment of a long slender part, which can also be referred to as a cylindrical member 10 or cylinder-like, and a cup-shaped part, the cup-shaped element 20, composed.
  • a long slender part which can also be referred to as a cylindrical member 10 or cylinder-like, and a cup-shaped part, the cup-shaped element 20, composed.
  • the connection between the cylindrical element 10 and the pot-shaped element 20 by means of a tooth profile, for example by means of a
  • the intermediate shaft 1 is supported by rolling bearings 33 on the rotor carrier.
  • the intermediate shaft 1 may have further bearing points to support adjacent components or to be supported on adjacent components.
  • Transmission input shafts and the intermediate shaft 1 is arranged.
  • Multi-part intermediate shafts are made from a large and therefore expensive blank (e.g., forging blank).
  • Multi-part intermediate shafts consist of a flange shaft, to which other parts, which are usually configured disc-shaped or pot-shaped, are screwed or riveted.
  • These flange connections reduce the manufacturing costs or make complicated Bacwellenformen first.
  • the flange diameters continue to clearly exceed the remaining wave contour in the case of the flange shafts, they continue to be a significant cost factor.
  • the present invention is based on the object, a shaft and a method for producing the shaft and one with the shaft
  • radial, axial and circumferential direction in the context of the present invention always refer to the axis of rotation of the shaft.
  • the invention relates to a shaft, in particular an intermediate shaft for arrangement in a hybrid module for the purpose of torque transmission between a
  • the shaft comprises a cylindrical element and a cup-shaped element, wherein the cylindrical element with the cup-shaped element by means of a positive and / or non-positive connection, by forming at least one of the two components
  • cylindrical element and cup-shaped element is realized, or is connected by means of a material connection, in particular a welded joint.
  • the pot-shaped element can also be referred to as a plate carrier.
  • the reshaping takes place in such a way that when forming at least one of the two components cylindrical element and cup-shaped element directly contacts the respective other component, so that the forming and size of the two components in complementary areas are complementarily configured by the forming process most plastic occurs and consequently reshaped material remains substantially in the reshaped position and shape. It should not be excluded from the invention that the positive and / or non-positive connection with a material connection, such. B. a welded joint is combined.
  • the cylindrical element is only slightly larger at the point of connection to the pot-shaped element than in the remaining region of the cylindrical element. It can therefore be realized intermediate waves in which the Joint diameter of the cylindrical member to a maximum of 50% greater than the largest bearing seat diameter of the cylindrical member.
  • the designations "cylindrical element” and "cup-shaped element” are not intended to limit the named elements to the particular design corresponding to the name, but deviations from the geometric shapes of the invention are also included.
  • cup-shaped element may at least partially be disc-shaped, plate-shaped and / or spoke-shaped.
  • An intermediate shaft can also consist of more than two components and can also have more than one connection point.
  • shafts is particularly useful when parts with mainly axial extent, such as waves, tubes, rods, cylinders or parts that resemble these shapes, with parts that have a mainly radial extent, such as discs, plates, spokes, pots or Parts that resemble these shapes are joined together to form an intermediate shaft.
  • parts with mainly axial extent such as waves, tubes, rods, cylinders or parts that resemble these shapes
  • parts that have a mainly radial extent such as discs, plates, spokes, pots or Parts that resemble these shapes are joined together to form an intermediate shaft.
  • the deformation takes place by caulking, crimping, rolling, upsetting and / or widths.
  • the joining process is, generally speaking, a press connection which is at least partially reinforced by positive engagement.
  • the connection of the components is done mainly by
  • the joint can be reinforced before or subsequently additionally by other plastic deformations on the components.
  • the joining method described here as rolling is based on the joining by tightness of the radially outer component.
  • the connection is formed by the circumference of the radially outer component is reduced and so the outer component firmly against the inner component. This leads at least to a frictional connection.
  • the one workpiece contour is pressed into recesses of the other workpiece contour, so that a positive connection is formed.
  • the radially inner component can be widened. Which of the two
  • Components is deformed to approximate the other, or whether both components are plastically deformed, is not relevant for the subsequent function of the intermediate shaft.
  • Rolling, spinning, kneading, swaging and pressing can be used as further joining methods.
  • the intermediate shaft due to its cost-effective
  • the maximum radial extension of the cup-shaped element Dt to the maximum radial extent of the cylindrical element Dz should be in the ratio Dt / Dz> 1.5. This means that the pot-shaped element is substantially larger than the cylindrical element in the radial direction. In particular, the diameter ratio of Dt / Dz> 2 should be maintained.
  • At least one of the two components cylindrical element and cup-shaped element may have a radially extending shoulder, on which the respective other component is supported in the axial direction or can be supported there with appropriate loading in the axial direction of force.
  • the cylindrical element and the cup-shaped element each have a region with which the respective component contacts the respective other component, and that in this contacting region on at least one of the two parts deviating from the round shape Connecting contour, in particular a
  • Teeth is formed. This gearing serves the purpose of that through
  • Forming transformed material between the tooth flanks is introduced, so that for the purpose of transmitting a torque at least one positive
  • connection between the cylindrical element and the cup-shaped element is realized.
  • the deformation can be carried out in such a way that by reshaped material of the
  • This undercut serves for axial fixation and thus also forms a radially extending shoulder.
  • connection according to the invention it is provided that the cylindrical element is connected to the cup-shaped element in a radially extending region or in an axially extending portion of the pot-shaped element by means of at least one weld.
  • the weld is a friction weld.
  • the weld may be a laser beam weld or a
  • Another aspect of the present invention is a method for producing the shaft according to the invention, in which a cylindrical element and a cup-shaped element are provided, that cylindrical element with the cup-shaped element by forming at least one of the two components cylindrical element and cup-shaped element by means of a form- and / or non-positive connection is connected or the cylindrical element with the cup-shaped element by means of a material connection, in particular one
  • the invention is completed by a hybrid module, in particular by a hybrid module for arrangement in a drive train of a motor vehicle, which comprises an electric machine and a shaft according to the invention for transmitting a torque between a connectable to the hybrid module
  • This hybrid module can in particular be designed for a so-called P2 hybrid system, in which a separating clutch is arranged between the electric machine and the internal combustion engine.
  • the shaft according to the invention serves the arrangement of at least one clutch disc or clutch plate as part of a separating clutch between the internal combustion engine and the electric machine.
  • FIG. 1 a hybrid module
  • FIG. 2 shows the elements of an intermediate shaft to be produced prior to their connection in a first embodiment
  • FIG. 4 shows the elements of an intermediate shaft to be produced before their connection in a second embodiment
  • FIG. 6 shows a 3D view with an outbreak from the intermediate shaft shown in FIG. 5
  • FIG. 7 shows the elements of an intermediate shaft to be produced before it is connected in a third embodiment
  • FIG. 8 shows the elements from the elements shown in FIG. 7 by means of deformation
  • FIG. 9 shows the intermediate shaft in a variant which is described in relation to FIG.
  • FIG. 10 shows a hybrid module according to the invention
  • FIG. 11 elements of an intermediate shaft to be produced by means of a welded connection
  • FIG. 12 that produced from the elements in FIG. 11 by means of welding
  • FIG. 13 Elements of an intermediate shaft to be produced by means of welding of a second embodiment
  • Figure 14 the welded together from the elements shown in Figure 13 intermediate shaft.
  • FIG. 1 shows a half section of this hybrid module 100 with a conventional two-part intermediate shaft 1.
  • the following main components of the hybrid module 100 are depicted from left to right: two-mass flywheel 101, support wall 102 with two hydraulic actuation systems 131, electrical machine 110 (radially outside), the common bearing point 11 for the rotor of the electrical machine 1 10 and for the clutches, separating clutch (K0), first part clutch of the double clutch (K1), second
  • Partial clutch of the double clutch (K2) and far right another hydraulic actuation system Partial clutch of the double clutch (K2) and far right another hydraulic actuation system.
  • the basic function of the hybrid module 100 is as follows: When the vehicle is driven by the internal combustion engine, its torque is transmitted from the crankshaft via the two-mass flywheel 101 to the intermediate shaft 1.
  • the intermediate shaft 1 is connected to the clutch disc 120 of the clutch K0, so that when the clutch K0 is closed, the torque is transmitted via the clutch K0 to the rotor of the electric machine.
  • the torque is then directed to the inner and / or outer transmission input shaft of the dual-clutch transmission via the dual clutch, which is attached to the rotor. If only the electric machine 1 10 drives the vehicle, which is
  • Disconnect K0 open, so that the internal combustion engine is disconnected and can even be switched off.
  • the torque of the electric machine is then transmitted via the double clutch to the transmission.
  • the insects is in this embodiment of a long slender part, which can also be referred to as a cylindrical member 10 or cylinder-like, and a cup-shaped part, the cup-shaped element 20, composed.
  • a long slender part which can also be referred to as a cylindrical member 10 or cylinder-like, and a cup-shaped part, the cup-shaped element 20, composed.
  • the connection between the cylindrical element 10 and the pot-shaped element 20 by means of a tooth profile, for example by means of a
  • the intermediate shaft 1 Internal combustion engine side facing via a spline 32 connected to the flange of the two-mass flywheel 101 and on the other hand, there is a connection with the clutch disc 120 of the clutch K0, is supported by external teeth on the cup-shaped element 20 of the Eisenwellel the intermediate shaft 1 by rolling bearings 33 on the rotor arm.
  • the intermediate shaft 1 may have further bearing points to support adjacent components or to be supported on adjacent components.
  • Figures 2 and 3 show a caulked intermediate shaft 1 before and after assembly.
  • the pot-shaped element (20) has a toothed contour 24 at its
  • the cylindrical portion 1 1 is slightly larger than the top circle or the
  • Gearing contour 24 and / or the cylindrical portion plastically deformed during the pressing, so that a firm connection between the components is formed.
  • torque transmission it makes sense to match the strength of the two components and the tooth shape so that when pushing the cup-shaped
  • the stop contour 12 has a circumferential recess radially over the cylindrical region, so that the effective axial
  • FIG. 3 shows that parts of the cylindrical region or regions of the corrugated component adjoining the cylindrical region can be upset or otherwise shaped after the cup-shaped component has been formed
  • the cylindrical element 10 and the cup-shaped element 20 may both have a toothed contour 24, which are pushed into each other with oversize. If both components have a matching contour deviating from the round shape prior to caulking, the result is particularly large undercuts 15 of the two components in the tangential direction. Thereby, the torsional strength of the connection between the cup-shaped member 20 and the cylindrical member 10 is increased.
  • FIGS 4, 5 and 6 show another connection method for the
  • the cup-shaped element 20 merges radially inward into a substantially axially extending, annular connection region 25 which has a radially extending stop surface 26 extending in the axial direction on the inside.
  • Stop surface 26 is thus a radially extending shoulder 23, on which the cylindrical element 10 is supported or supported in the axial direction.
  • the cylindrical element 10 has a connection contour which rises radially only minimally above the remaining wave contour and which also has a stop face 26 acting radially on the outside.
  • Securing the terminal portion 25 of the cup-shaped element 20 can be folded behind the edge of the wave terminal contour.
  • Choice of materials and the heat treatment of the cylindrical member 10 must therefore not be taken into account for properties in order to enable a subsequent plastic deformation.
  • Figures 7 and 8 show a variation of the previously described
  • the rolling compound is oriented in the other direction.
  • the connecting portion of the cup-shaped member 20 When the connecting portion of the cup-shaped member 20 extends axially in the same direction as the cylindrical member 10, the connecting portion may be formed as a tubular portion 22 or may be connected to a tubular portion of the cup-shaped member 20, as shown in FIG ,
  • connection point 30 can be axially spaced from the radially outwardly leading region, if this offers advantages for the installation space situation of the hybrid module 100.
  • the tubular region of the pot-shaped element 20 can also be used as a bearing seat, via which the intermediate shaft 1 is supported on adjacent components or via which the intermediate shaft 1 adjacent components is supported.
  • the intermediate shaft 1 may not only have a connection point 30 between its cylindrical element 10 and a further intermediate shaft component associated with the electric machine 110 and / or the separating clutch (K0).
  • the intermediate shaft 1 may also have a plurality of connection points and / or have a connection point 30 between its cylindrical element 10 and one of the internal combustion engines facing further intermediate shaft component.
  • FIG. 10 shows a hybrid module 100 with integrated double clutch, in which a multi-part intermediate shaft 1 is used. This embwellel transmits
  • the intermediate shaft 1 has for this purpose a toothed body 61, which is in operative connection with the two-mass flywheel 101, and is connected via a first connection point 62 with a disk-shaped component 63. This disc-shaped intermediate shaft component is connected via a second connection point 64 with the
  • FIGS. 11 and 12 show, as alternative embodiments of the invention, a welded intermediate shaft before and after assembly.
  • Element 10 and the cup-shaped element 20 can be made very simple at the connection points 30, no complicated structuring is necessary in which the component shape changes on the circumference. The components must be before the
  • Connection contours designed as cylindrical surfaces, so that the cup-shaped element 20 and the cylindrical member 10 can be pushed together.
  • FIGS. 13 and 14 show a further exemplary embodiment of a welded intermediate shaft 1. This time, the intermediate shaft 1 is not welded in the region of its radial, but in the region of its axial extent.
  • the blank for the cylindrical element 10 can thereby have a smaller outer diameter and even shorter, if a tubular extension is integrally formed on the cup-shaped element 20 radially inward. This design reduces material usage to a minimum. Also for this weld 50 can be different
  • Intermediate shaft 1 must be arranged on the cylindrical element 10. at In this embodiment, a bearing for supporting the intermediate shaft 1 may be arranged in the tubular portion of the pot-shaped element 20.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Welle, insbesondere eine Zwischenwelle (1) zur Anordnung in einem Hybridmodul (100) zwecks Drehmomentübertragung zwischen einer Verbrennungskraftmaschine und einer elektrischen Maschine, umfassend ein zylinderförmiges (10) Element und ein topfförmiges Element (20), wobei das zylinderförmige Element (10) mit dem topfförmigen Element (20) mittels einer form- und/ oder kraftschlüssigen Verbindung (40), die durch Umformung wenigstens eines der beiden Bauteile zylinderförmige Element (10) und topfförmige Element (20) realisiert ist, oder mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, insbesondere einer Schweißverbindung (50), verbunden ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Welle und ein die Welle aufweisendes Hybridmodul. Mit der hier vorgeschlagenen, erfindungsgemäßen Welle sowie dem mit der erfindungsgemäßen Welle ausgestattetem Hybridmodul ist eine zuverlässige Übertragung von Drehmoment zwischen den Antriebsaggregaten mit geringen Herstellungskosten in beengten Bauraumverhältnissen möglich.

Description

Welle, Verfahren zur Herstellung der Welle und Hybridmodul
Die Erfindung betrifft eine Welle, insbesondere eine Zwischenwelle zur Anordnung in einem Hybridmodul, ein Verfahren zur Herstellung der Welle sowie ein die Welle umfassendes Hybridmodul.
Bei Kraftfahrzeugen mit Hybridsystemen und insbesondere sogenannten P2- Hybridsystemen, ist zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe ein
Elektromotor und mindestens ein Drehmomentübertragungselement angeordnet. Zudem ist meistens im Kraftfluss zwischen dem Verbrennungsmotor und dem
Elektromotor ein drehschwingungsdämpfendes Element (z.B. ein Zwei-Massen- Schwungrad) und eine Trennkupplung angeordnet, durch die der Verbrennungsmotor zugeschaltet oder abgekoppelt werden kann. Das Drehmoment, das vom
Verbrennungs- und/oder Elektromotor erzeugt wird, kann dann durch ein weiteres regelbares Drehmomentübertragungselement z.B. eine Kupplung, eine
Doppelkupplung oder ein Drehmomentwandler auf das Getriebe übertragen werden. Um diese verschiedenen Aggregate und Komponenten platzsparend anzuordnen und funktionell miteinander zu verbinden, wird bei derartigen Hybridsystemen als
Drehmomentübertragungselement eine Welle zwischen der Kurbelwelle des
Verbrennungsmotors und der Getriebeeingangswelle angeordnet. Diese sogenannte Zwischenwelle dient dazu, das Drehmoment vom Verbrennungsmotor auf das
Getriebe zu übertragen, wenn die Fahrsituation dies erfordert. Zusätzlich oder alternativ kann über die Zwischenwelle Drehmoment von der elektrischen Maschine auf den Verbrennungsmotor übertragen werden um ihn zu starten.
Meist sind die Zwischenwellen derart ausgeführt, dass sie in Bereichen der Lagerung bzw. Erstreckung durch andere Bauteile einen geringen Außendurchmesser und eine schlanke Form aufweisen und an anderen Stellen, wo sie zur Drehmomentübertagung mit anderen Bauteilen verbunden sind, deutlich größere Durchmesser aufweisen. Nachteilig daran ist der Kostenaufwand, der durch die unterschiedlichen
Durchmesserverhältnisse bedingt ist. Selbst wenn die Welle nur in nur einem Abschnitt einen großen Durchmesserunterschied aufweist ist eine solche Welle erheblich kostenaufwendiger als eine Welle mit geringeren Abstufungen.
Insbesondere bei Zwischenwellen für Hybridmodule ist es bekannt, diese mehrteilig auszuführen bzw. aus mehreren Halbzeugen herzustellen. Bei derzeit in Serie gefertigten P2-Hybridmodulen gibt es einteilige und mehrteilig ausgeführte Wellen.
Figur 1 zeigt einen Halbschnitt dieses Hybridmoduls 100 mit einer herkömmlichen zweiteiligen Zwischenwelle 1 . Es sind von links nach rechts folgende Hauptkomponenten des Hybridmoduls 100 abgebildet: Zwei-Massen-Schwungrad 101 , Stützwand 102 mit zwei hydraulischen Betätigungssystemen 131 , elektrische Maschine 1 10 (radial außen), die gemeinsame Lagerstelle 1 1 1 für den Rotor der elektrischen Maschine 1 10 und für die Kupplungen, Trennkupplung (K0), erste Teilkupplung der Doppelkupplung (K1 ), zweite
Teilkupplung der Doppelkupplung (K2) und ganz rechts ein weiteres hydraulisches Betätigungssystem .
Die Grundfunktion des Hybridmoduls 100 ist wie folgt: Wenn das Fahrzeug von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird, wird deren Drehmoment von der Kurbelwelle über das Zwei-Massen-Schwungrad 101 auf die Zwischenwelle 1 übertragen. Die Zwischenwelle 1 ist mit der Kupplungsscheibe 120 der Trennkupplung K0 verbunden, so dass bei geschlossener Trennkupplung K0 das Drehmoment über die Trennkupplung K0 auf den Rotor der elektrischen Maschine übertragen wird. Über die Doppelkupplung, die am Rotor befestigt ist, wird das Drehmoment dann auf die innere und/oder äußere Getriebeeingangswelle des Doppelkupplungsgetriebes geleitet. Wenn nur die elektrische Maschine 1 10 das Fahrzeug antreibt, ist die
Trennkupplung K0 geöffnet, so dass die Verbrennungskraftmaschine abgekoppelt ist und sogar abgeschaltet werden kann. Das Drehmoment der elektrischen Maschine wird dann über die Doppelkupplung an das Getriebe übertragen.
Die Zwischenwellel ist bei diesem Ausführungsbeispiel aus einem langen schlanken Teil, das man auch als zylinderförmiges Element 10 oder zylinderähnlich bezeichnen kann, und einen topfförmigen Teil, dem topfförmigem Element 20, zusammengesetzt. Hier ist die Verbindung zwischen dem zylinderförmigem Element 10 und dem topfförmigem Element 20 mittels eines Zahnprofils z.B. mittels einer
Evolventenverzahnung, einer Kerbverzahnung oder einer dargestellten
Keilwellenverzahnung 31 ausgeführt. Zusammen montiert bilden die beiden Bauteile die Zwischenwellel .
Um Drehmoment übertragen zu können, ist die Zwischenwellel auf der der
Verbrennungskraftmaschine zugewandten Seite über eine Steckverzahnung 32 mit dem Flansch des Zwei-Massen-Schwungrades 101 verbunden und auf der anderen Seite besteht eine Verbindung mit der Kupplungsscheibe 120 der Trennkupplung K0, durch eine Außenverzahnung am topfförmigem Element 20 der Zwischenwellel . Gelagert ist die Zwischenwelle 1 durch Wälzlager 33 am Rotorträger. Zusätzlich kann die Zwischenwelle 1 weitere Lagerstellen aufweisen, um benachbarte Bauteile abzustützen oder sich an benachbarten Bauteilen abzustützen. Bei diesem
Ausführungsbeispiel ist beispielsweise ein Nadellager 34 zwischen einer der
Getriebeeingangswellen und der Zwischenwelle 1 angeordnet.
Die DE 10 2014 212 799 A1 zeigt eine Zwischenwelle in einem Hybridmodul.
Einteilige Zwischenwellen werden aus einem großen und daher teuren Rohling (z.B. Schmiederohling) hergestellt. Mehrteilige Zwischenwellen bestehen aus einer Flanschwelle, an die weitere Teile, die üblicherweise scheibenförmig oder topfförmig ausgestaltet sind, angeschraubt oder angenietet werden. Diese Flanschverbindungen senken die Herstellkosten oder machen komplizierte Zwischenwellenformen erst herstellbar. Da bei den Flanschwellen die Flanschaußendurchmesser die restliche Wellenkontur weiterhin deutlich überragen, sind sie allerdings weiterhin ein deutlicher Kostenfaktor. Zudem benötigen die vernieteten oder verschraubten
Flanschverbindungen ebenfalls einen gewissen Bauraum, was insbesondere bei Hybridsystemen die meist sowieso schon vorhandenen Raumprobleme zusätzlich verschärft. Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Welle sowie ein Verfahren zur Herstellung der Welle und ein mit der Welle
ausgerüstetes Hybridmodul zur Verfügung zu stellen, die in einfacher, zuverlässiger und kostengünstiger weise eine sichere Übertragung eines Drehmomentes in beengten Bauraumverhältnissen gewährleisten.
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, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
Die Begriffe radial, axial und Umfangsrichtung beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung immer auf die Drehachse der Welle.
Die Erfindung betrifft eine Welle, insbesondere eine Zwischenwelle zur Anordnung in einem Hybridmodul zwecks Drehmomentübertragung zwischen einer
Verbrennungskraftmaschine und einer elektrischen Maschine. Die Welle umfasst ein zylinderförmiges Element und ein topfförmiges Element, wobei das zylinderförmige Element mit dem topfförmigen Element mittels einer form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung, die durch Umformung wenigstens eines der beiden Bauteile
zylinderförmiges Element und topfförmiges Element realisiert ist, oder mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, insbesondere einer Schweißverbindung verbunden ist. Das topfförmige Element kann dabei auch als Lamellenträger bezeichnet werden. Die Umformung erfolgt derart, dass beim Umformen wenigstens eines der beiden Bauteile zylinderförmiges Element und topfförmiges Element das jeweils andere Bauteil unmittelbar kontaktiert, so dass durch den Umformprozess die beiden Bauteile in einander kontaktierenden Bereichen hinsichtlich Form und Größe zueinander komplementär ausgestaltet werden, wobei die Umformung zum größten Teil plastisch erfolgt und demzufolge umgeformtes Material im Wesentlichen in der umgeformten Position und Form verbleibt. Es soll dabei nicht von der Erfindung ausgeschlossen sein, dass die form- und/oder kraftschlüssige Verbindung mit einer stoffschlüssigen Verbindung, wie z. B. einer Schweißverbindung, kombiniert ist.
Das zylinderförmige Element ist an der Verbindungsstelle zum topfförmigen Element nur geringfügig größer als in den übrigen Bereiches des zylinderförmigen Elementes. Es können demzufolge Zwischenwellen realisiert werden, bei denen der Verbindungsstellendurchmesser des zylinderförmigen Bauelementes bis maximal 50 % größer ist als der größte Lagersitzdurchmesser des zylinderförmigen Elementes. Die Bezeichnungen„zylinderförmiges Element" und„topfförmiges Element" sollen dabei die genannten Elemente nicht auf die jeweilige, dem Namen entsprechende Bauform einschränken, sondern es sind auch Abweichungen von den geometrischen Formen von der Erfindung umfasst.
So kann das topfförmige Element zumindest bereichsweise auch scheibenförmig, plattenförmig und/oder speichenförmig ausgebildet sein. Eine Zwischenwelle kann auch aus mehr als zwei Bauteilen bestehen und kann auch mehr als eine Verbindungsstelle aufweisen. Die mehrteilige Ausführung von
Zwischenwellen ist besonders dann sinnvoll, wenn Teile mit hauptsächlich axialer Erstreckung, wie beispielsweise Wellen, Rohre, Stangen, Zylinder oder Teile, die diesen Formen ähneln, mit Teilen, die eine hautsächlich radiale Erstreckung aufweisen, wie beispielsweise Scheiben, Platten, Speichen, Töpfe oder Teile, die diesen Formen ähneln, zu einer Zwischenwelle zusammengefügt werden.
In bevorzugten Ausführungsformen erfolgt die Umformung durch Verstemmen, Bördeln, Rollieren, Stauchen und/oder Weiten.
Bei dem als Verstemmen bezeichneten Fügeverfahren handelt es sich allgemein formuliert um eine Pressverbindung, die zumindest partiell durch Formschluss verstärkt wird. Die Verbindung der Bauelemente erfolgt hauptsächlich durch
Einpressen in axialer Richtung. Die Fügestelle kann zuvor oder nachträglich zusätzlich durch andere plastischen Verformungen an den Bauteilen verstärkt werden.
Das hier als Rollieren bezeichnete Fügeverfahren beruht auf dem Fügen durch Engen des radial äußeren Bauteils. Die Verbindung entsteht, indem der Umfang des radial äußeren Bauteils verkleinert wird und sich so das äußere Bauteil fest am das inneren Bauteil anlegt. Dies führt mindestens zu einem Kraftschluss. Vorteilhafterweise wird dabei die eine Werkstückkontur in Vertiefungen der anderen Werkstückkontur eingepresst, so dass ein Formschluss entsteht. Alternativ kann das radial innere Bauteil geweitet werden. Welches der beiden
Bauteile verformt wird, um sich dem anderen anzunähern, oder ob beide Bauelemente plastisch verformt werden, ist für die spätere Funktion der Zwischenwelle nicht relevant.
Als weitere Fügeverfahren können beispielsweise Walzen, Drückwalzen, Kneten, Rundkneten und Verpressen angewendet werden.
Wie bereits erwähnt, kann die Zwischenwelle, aufgrund ihrer kostengünstigen
Fertigung, Bereiche unterschiedlicher radialer Erstreckungen bzw. Durchmesser aufweisen. Die maximale radiale Erstreckung des topfförmigen Elements Dt zur maximalen radialen Erstreckung des zylinderförmigen Elements Dz sollte in dem Verhältnis Dt/Dz > 1 ,5 stehen. Das bedeutet, dass das topfförmige Element wesentlich größer als das zylinderförmige Element in radialer Richtung ist. Insbesondere sollte das Durchmesser-Verhältnis von Dt/Dz > 2 eingehalten werden.
Wenigstens eines der beiden Bauteile zylinderförmiges Element und topfförmiges Element kann einen sich radial erstreckenden Absatz aufweisen, an dem sich das jeweils andere Bauteil in axialer Richtung abstützt bzw. sich dort bei entsprechender Beaufschlagung in axialer Kraftrichtung abstützen kann. An der erfindungsgemäß hergestellten Verbindungsstelle können somit Drehmomente sowie Axial- und
Radialkräfte übertragen werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist vorgesehen, dass das zylinderförmige Element und das topfförmige Element jeweils einen Bereich aufweisen, mit dem das jeweilige Bauteil das jeweils andere Bauteil kontaktiert, und dass in diesem kontaktierenden Bereich an wenigstens einem der beiden Teile eine von der runden Form abweichende Verbindungskontur, insbesondere eine
Verzahnung ausgebildet ist. Diese Verzahnung dient dem Zweck, dass durch
Umformung umgeformtes Material zwischen die Zahnflanken eingebracht wird, so dass zwecks Übertragung eines Drehmomentes zumindest eine formschlüssige
Verbindung zwischen dem zylinderförmigen Element und dem topfförmigen Element realisiert ist. Die Umformung kann derart erfolgen dass durch umgeformtes Material des
umgeformten Bauteils ein Hinterschnitt ausgebildet ist.
Dieser Hinterschnitt dient der axialen Fixierung und bildet somit auch einen sich radial erstreckenden Absatz aus.
In einer alternativen Ausführung zu der durch Umformung realisierten Verbindung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das zylinderförmige Element an das topfförmige Element in einem radial verlaufenden Bereich oder in einem axial verlaufenden Bereich des topfförmigen Elementes mittels wenigstens einer Schweißnaht verbunden ist.
Es bietet sich dabei an, dass die Schweißnaht eine Reibschweißnaht ist. Alternativ kann die Schweißnaht eine Laserstrahlschweißnaht oder eine
Elektronenstrahlschweißnaht sein. Wie bereits erwähnt, soll nicht ausgeschlossen sein, dass die Schweißverbindung in Kombination mit einer kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung ausgeführt wird.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Welle, bei dem ein zylinderförmiges Element und ein topfförmiges Element bereitgehalten werden, dass zylinderförmige Element mit dem topfförmigen Element durch Umformung zumindest eines der beiden Bauteile zylinderförmiges Element und topfförmiges Element mittels einer form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung verbunden wird oder das zylinderförmige Element mit dem topfförmigen Element mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, insbesondere einer
Schweißverbindung verbunden wird.
Die Erfindung wird vervollständigt durch ein Hybridmodul, insbesondere durch ein Hybridmodul zur Anordnung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, welches eine elektrischen Maschine und eine erfindungsgemäße Welle zur Übertragung eines Drehmomentes zwischen einer an das Hybridmodul anschließbaren
Verbrennungskraftmaschine und der elektrischen Maschine und/oder einem an das Hybridmodul anschließbaren Getriebe aufweist. Dieses Hybridmodul kann insbesondere für ein sogenanntes P2-Hybridsystem ausgestaltet sein, bei dem eine Trennkupplung zwischen der elektrischen Maschine und der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Welle dient hier der Anordnung mindestens einer Kupplungsscheibe oder Kupplungslamelle als Bestandteil einer Trennkupplung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der elektrischen Maschine.
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 in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maß eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in Figur 1 : ein Hybridmodul,
Figur 2: die Elemente einer herzustellenden Zwischenwelle vor ihrer Verbindung in einer ersten Ausführungsform,
Figur 3: die aus den in Figur 2 dargestellten Elementen mittels Umformung
hergestellte Zwischenwelle,
Figur 4: die Elemente einer herzustellenden Zwischenwelle vor ihrer Verbindung in einer zweiten Ausführungsform,
Figur 5: die aus den in Figur 4 dargestellten Elementen mittels Umformung
hergestellte Zwischenwelle,
Figur 6: eine 3D-Ansicht mit Ausbruch aus der in Figur 5 dargestellten Zwischenwelle, Figur 7: die Elemente einer herzustellenden Zwischenwelle vor ihrer Verbindung in einer dritten Ausführungsform,
Figur 8: die aus den in Figur 7 dargestellten Elementen mittels Umformung
hergestellte Zwischenwelle,
Figur 9: die Zwischenwelle in einer in Bezug zur in Figur 8 dargestellten Variante
geänderten Ausführungsform
Figur 10: ein erfindungsgemäßes Hybridmodul,
Figur 1 1 : Elemente einer mittels Schweißverbindung herzustellenden Zwischenwelle, Figur 12: die aus den Elementen in Figur 1 1 mittels Schweißung hergestellte
Zwischenwelle,
Figur 13: Elemente einer mittels Schweißung herzustellenden Zwischenwelle einer zweiten Ausführungsform
Figur 14: die aus den in Figur 13 dargestellten Elementen zusammengeschweißte Zwischenwelle.
Figur 1 zeigt einen Halbschnitt dieses Hybridmoduls 100 mit einer herkömmlichen zweiteiligen Zwischenwelle 1 .
Es sind von links nach rechts folgende Hauptkomponenten des Hybridmoduls 100 abgebildet: Zwei-Massen-Schwungrad 101 , Stützwand 102 mit zwei hydraulischen Betätigungssystemen 131 , elektrische Maschine 1 10 (radial außen), die gemeinsame Lagerstelle 1 1 1 für den Rotor der elektrischen Maschine 1 10 und für die Kupplungen, Trennkupplung (K0), erste Teilkupplung der Doppelkupplung (K1 ), zweite
Teilkupplung der Doppelkupplung (K2) und ganz rechts ein weiteres hydraulisches Betätigungssystem .
Die Grundfunktion des Hybridmoduls 100 ist wie folgt: Wenn das Fahrzeug von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird, wird deren Drehmoment von der Kurbelwelle über das Zwei-Massen-Schwungrad 101 auf die Zwischenwelle 1 übertragen. Die Zwischenwelle 1 ist mit der Kupplungsscheibe 120 der Trennkupplung K0 verbunden, so dass bei geschlossener Trennkupplung K0 das Drehmoment über die Trennkupplung K0 auf den Rotor der elektrischen Maschine übertragen wird. Über die Doppelkupplung, die am Rotor befestigt ist, wird das Drehmoment dann auf die innere und/oder äußere Getriebeeingangswelle des Doppelkupplungsgetriebes geleitet. Wenn nur die elektrische Maschine 1 10 das Fahrzeug antreibt, ist die
Trennkupplung K0 geöffnet, so dass die Verbrennungskraftmaschine abgekoppelt ist und sogar abgeschaltet werden kann. Das Drehmoment der elektrischen Maschine wird dann über die Doppelkupplung an das Getriebe übertragen.
Die Zwischenwellel ist bei diesem Ausführungsbeispiel aus einem langen schlanken Teil, das man auch als zylinderförmiges Element 10 oder zylinderähnlich bezeichnen kann, und einen topfförmigen Teil, dem topfförmigem Element 20, zusammengesetzt. Hier ist die Verbindung zwischen dem zylinderförmigem Element 10 und dem topfförmigem Element 20 mittels eines Zahnprofils z.B. mittels einer
Evolventenverzahnung, einer Kerbverzahnung oder einer dargestellten
Keilwellenverzahnung 31 ausgeführt. Zusammen montiert bilden die beiden Bauteile die Zwischenwellel .
Um Drehmoment übertragen zu können, ist die Zwischenwellel auf der der
Verbrennungskraftmaschine zugewandten Seite über eine Steckverzahnung 32 mit dem Flansch des Zwei-Massen-Schwungrades 101 verbunden und auf der anderen Seite besteht eine Verbindung mit der Kupplungsscheibe 120 der Trennkupplung K0, durch eine Außenverzahnung am topfförmigem Element 20 der Zwischenwellel Gelagert ist die Zwischenwelle 1 durch Wälzlager 33 am Rotorträger. Zusätzlich kann die Zwischenwelle 1 weitere Lagerstellen aufweisen, um benachbarte Bauteile abzustützen oder sich an benachbarten Bauteilen abzustützen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist beispielsweise ein Nadellager 34 zwischen einer der Getriebeeingangswellen und der
Zwischenwelle 1 angeordnet.
Die Figuren 2 und 3 zeigen eine verstemmte Zwischenwelle 1 vor und nach der Montage.
Das topfförmige Element (20) weist eine Verzahnungskontur 24 an seinem
Innendurchmesser auf, die beim Verstemmen der beiden Bauteile über einen zylinderförmigen Bereich 1 1 des zylinderförmigen Elements 10 geschoben wird. Der zylinderförmige Bereich 1 1 ist etwas größer als der Kopfkreis bzw. der
Innendurchmesser der Verzahnungskontur 24. Dadurch werden die
Verzahnungskontur 24 und/oder der zylindrische Bereich während des Aufpressens plastisch verformt, so dass eine feste Verbindung zwischen den Bauteilen entsteht. Für die Drehmomentübertragung ist es sinnvoll, die Festigkeit der beiden Bauteile und die Zahnform so abzustimmen, dass sich beim Aufschieben des topfförmigen
Elements 20 auf das zylinderförmige Element 10 jeder Zahn eine eigene Furche in das Nachbarbauteil schabt. Am zylinderförmigen Element 10 ist neben dem
zylindrischen Bereich eine Anschlagskontur 12 in radialer Erstreckung vorgesehen, die die richtige Position in axialer Richtung und Ausrichtung des topfförmigen
Elements 20 sicherstellt. Die Anschlagskontur 12 weist radial über dem zylindrischen Bereich einen umlaufenden Rücksprung auf, so dass die wirksame axiale
Anschlagsfläche 26 das topfförmige Element 20 radial außerhalb der Zahnkontur berührt. Dadurch erfolgt die Ausrichtung der beiden zu verbindenden Bauteile in einem Bereich, der beim Verstemmen nicht plastisch verformt wird.
Figur 3 zeigt, dass Teile des zylindrischen Bereichs oder sich an den zylindrischen Bereich anschließende Bereiche des wellenförmigen Bauteils angestaucht oder anders umgeformt werden können, nachdem das topfförmige Bauteil beim
Verstemmen darüber hinweg geschoben wurde. Dadurch entsteht hinter dem topfförmigen Element 20 ein Materialaufwurf 14 bzw. ein Hinterschnitt 15, der eine ungewollte axiale Verlagerung des topfförmigen Elements 20 verhindert.
Alternativ können auch das zylinderförmige Element 10 und das topfförmige Element 20 beide eine Verzahnungskontur 24 aufweisen, die mit Übermaß ineinander geschoben werden. Wenn beide Bauteile vor dem Verstemmen eine aufeinander abgestimmte von der runden Form abweichende Verbindungskontur aufweisen, entstehen besonders große Hinterschnitte 15 der beiden Bauteile in tangentialer Richtung. Dadurch wird die Torsionsfestigkeit der Verbindung zwischen dem topfförmigem Element 20 und dem zylinderförmigem Element 10 erhöht.
Die Abbildungen 4, 5 und 6 zeigen eine weitere Verbindungsmethode für die
Zwischenwelle 1 . Durch Rollieren werden auch hier das zylinderförmige Element 10 und das topfförmige Element 20 der Zwischenwellel ohne den Einsatz weiterer Verbindungselemente nur durch die plastische Umformung von mindestens einem der beiden Bauteile verbunden.
Das topfförmige Element 20 geht radial innen in einen sich im Wesentlichen axial erstreckenden, ringförmigen Anschlussbereich 25 über, der innen eine sich radial erstreckende, in axialer Richtung wirkende Anschlagsfläche 26 aufweist. Diese
Anschlagsfläche 26 ist somit ein sich radial erstreckender Absatz 23, an dem sich das zylinderförmige Element 10 in axialer Richtung abstützt oder abstützen kann. Das zylinderförmige Element 10 weist eine sich radial nur minimal über die restliche Wellenkontur erhebende Anschlusskontur auf, die radial außen ebenfalls über eine in axialer Richtung wirkende Anschlagsfläche 26 verfügt. Daneben befindet sich ein stark strukturierter, bei diesem Ausführungsbeispiel verzahnter, Verbindungssteg 16. Bei der Montage der Zwischenwelle 1 werden die beiden Bauteile axial
zusammengesteckt, bis die beiden Anschlagsflächen 26 aufeinander liegen. Wenn die beiden Bauteile dadurch richtig zueinander ausgerichtet sind, wird der Teil des ringförmigen Anschlussbereichs 25 des topfförmigen Elements 20 in die strukturierte Verbindungskontur des zylinderförmigen Elements 10 eingewalzt. Als axiale
Sicherung kann der Anschlussbereich 25 des topfförmigen Elements 20 hinter dem Rand der Wellenanschlusskontur umgelegt werden.
Der Vorteile dieses Verbindungskonzeptes ist, dass nur eines der beiden Bauteile, hier das topfförmige Element 20 plastisch verformt werden muss. Bei der
Werkstoffauswahl und der Wärmebehandlung des zylinderförmigen Elements 10 muss daher nicht auf Eigenschaften zwecks Ermöglichung einer nachträglich erfolgenden plastischen Umformung Rücksicht genommen werden.
Die Figuren 7 und 8 zeigen eine Variation des zuvor beschriebenen
Verbindungsverfahrens. Die Rollierverbindung ist dabei in die andere Richtung orientiert.
Wenn der Verbindungsbereich des topfförmigen Elements 20 sich axial in dieselbe Richtung erstreckt wie das zylinderförmige Element 10, kann der Verbindungsbereich auch als ein rohrförmiger Abschnitt 22 ausgeformt werden oder sich an einen rohrförmigen Bereich des topfförmigen Elements 20 anschließen, so wie es in Figur 9 gezeigt ist.
Dadurch ist es möglich, die axiale Länge der Zwischenwelle 1 , die bei den meisten Ausführungen im Wesentlichen durch das zylinderförmige Element 10 bestimmt wird, zumindest teilweise durch einen rohrförmigen Abschnitt des topfförmigen Elements 20 zu realisieren. Wenn der rohrförmige Abschnitt aus dem topfförmigem Element 20 ausgeformt werden kann, lässt sich damit ein kürzeres und damit auch günstigeres
zylinderförmiges Element 10 einsetzen. Ein weiterer Vorteil des in Figur 9 gezeigten Ausführungsbeispiels ist, dass die Verbindungsstelle 30 der beiden
Zwischenwelleneinzelteile sich nicht genau dort befinden muss, wo der radial innenliegende Teil der Zwischenwellel , der sich hauptsächlich axial erstreckt, in den radial äußeren Bereich übergeht, der sich radial erstreckt. Durch den rohrförmigen Abschnitt (22) des topfförmigen Elements 20 lässt sich die Verbindungsstelle 30 axial von dem radial nach außenführenden Bereich beabstanden, wenn dies Vorteile für die Bauraumsituation des Hybridmoduls 100 bietet. Der rohrförmige Bereich des topfförmigen Elements 20 kann auch als Lagersitz genutzt werden, über den sich die Zwischenwelle 1 an benachbarten Bauteilen abstützt oder über den die Zwischenwelle 1 benachbarte Bauteile abstützt. Die Zwischenwelle 1 kann nicht nur zwischen ihrem zylinderförmigem Element 10 und einem weiteren Zwischenwellenbauteil, das der elektrische Maschine 1 10 und/oder der Trennkupplung (K0) zugeordnet ist, eine Verbindungsstelle 30 aufweisen. Die Zwischenwelle 1 kann auch mehrere Verbindungstellen ausweisen und/oder eine Verbindungsstelle 30 zwischen ihrem zylinderförmigem Element 10 und einem der Verbrennungskraftmaschinen zugewandten weiteren Zwischenwellenbauteil aufweisen.
Figur 10 zeigt ein Hybridmodul 100 mit integrierter Doppelkupplung, bei dem eine mehrteilige Zwischenwelle 1 verwendet wird. Diese Zwischenwellel überträgt
Drehmoment zwischen den beiden Motoren, indem sie sowohl mit dem Zwei-Massen- Schwungrad 101 als auch der Trennkupplung (K0) verbunden ist. Die Zwischenwelle 1 verfügt dazu über einen Verzahnungskörper 61 , der mit dem Zwei-Massen- Schwungrad 101 in Wirkverbindung steht, und über eine erste Verbindungsstelle 62 mit einem scheibenförmigen Bauteil 63 verbunden ist. Dieses scheibenförmige Zwischenwellenbauteil ist über eine zweite Verbindungsstelle 64 mit dem
zylinderförmigen Element 10 verbunden. Es ist vorgesehen, dass insbesondere die zweite Verbindungsstelle 64 erfindungsgemäß ausgestaltet ist. Figuren 1 1 und 12 zeigen als alternative Ausführungsformen der Erfindung eine verschweißte Zwischenwellel vor und nach der Montage. Das zylinderförmige
Element 10 und das topfförmige Element 20 können an den Verbindungsstellen 30 sehr einfach gestaltet werden, es ist keine aufwendige Strukturierung nötig, bei der sich die Bauteilform am Umfang ändert. Die Bauteile müssen sich vor dem
Verschweißen an der Verbindungsstelle 30 nur radial und/oder axial berühren oder sie müssen so positioniert werden, dass sie einen definierten axialen und/oder radialen Schweißspalt aufweisen. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind beide
Anschlusskonturen als Zylinderflächen ausgeführt, so dass das topfförmige Element 20 und das zylinderförmige Element 10 ineinander geschoben werden können.
Anschließend verbindet die Schweißnaht dann die beiden Bauteile entlang der kreisrunden Kontaktierungsfläche. Es können hierzu verschiedene Schweißverfahren verwendet werden wie z.B. Laserstrahlschweißen oder Elektronenstrahlschweißen. Um die Ausrichtung der zu verschweißenden Bauteile zu verbessern, kann die Verbindungsgeometrie auch mit axial wirkenden Anschlagsflächen 26 versehen werden, beispielsweise wie bei den zuvor beschriebenen verstemmten oder rollierten Ausführungsbeispielen gezeigt. Die Figuren 13 und 14 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer geschweißten Zwischenwelle 1 . Diesmal ist die Zwischenwelle 1 nicht im Bereich ihrer radialen, sondern in Bereich ihrer axialen Erstreckung verschweißt. Der Rohling für das zylinderförmige Element 10 kann dadurch einen kleineren Außendurchmesser aufweisen und sogar kürzer werden, wenn an das topfförmige Element 20 radial innen ein rohrförmiger Fortsatz angeformt ist. Diese Bauform reduziert den Materialeinsatz auf ein Minimum. Auch für diese Schweißnaht 50 können verschiedene
Schweißverfahren eingesetzt werden, wie z.B. eine Reibschweißung. Diese lässt sich auch an der schwer zugänglichen Stelle dieses Ausführungsbeispiels wirtschaftlich herstellen und erlaubt auch das Verschweißen von hochlegierten Wellenwerkstoffen. Dieses Ausführungsbeispiel zeigt auch, dass nicht alle Lagerstellen der
Zwischenwelle 1 am zylinderförmigen Element 10 angeordnet werden müssen. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann ein Lager zur Lagerung der Zwischenwelle 1 dem rohrförmigen Abschnitt des topfförmigen Elements 20 angeordnet sein.
Mit der hier vorgeschlagenen, erfindungsgemäßen Welle sowie dem mit der erfindungsgemäßen Welle ausgestattetem Hybridmodul ist eine zuverlässige Übertragung von Drehmoment zwischen den Antriebsaggregaten mit geringen Herstellungskosten in beengten Bauraumverhältnissen möglich.
Bezugszeichenliste
1 Zwischenwelle
10 zylinderförmiges Element
1 1 zylinderförmiger Bereich
12 Anschlagskontur
13 Rücksprung
14 Materialaufwurf
15 Hinterschnitt
16 Verbindungssteg
20 topfförmiges Element
21 axial verlaufender Bereich
22 rohrförmiger Abschnitt
23 radial erstreckender Absatz
24 Verzahnungskontur
25 Anschlussbereich
26 Anschlagsfläche
27 umgeformter Bereich
30 Verbindungsstelle
31 Keilwellenverzahnung
32 Steckverzahnung
33 Wälzlager
34 Nadellager
40 form- und/ oder kraftschlüssigen Verbindung
50 Schweißverbindung
Dt maximale radiale Erstreckung des topfförmiges Elements
Dz maximalen radialen Erstreckung des zylinderförmiges Elements
60 Verzahnung
61 Verzahnungskörper
62 erste Verbindungsstelle
63 scheibenförmigen Bauteil
64 zweite Verbindungsstelle 100 Hybridmodul
101 Zwei-Massen-Schwungrad
102 Stützwand
1 10 elektrische Maschine
1 1 1 gemeinsame Lagerstelle
κο Trennkupplung
120 Kupplungsscheibe
K1 erste Teilkupplung der Doppelkupplung
Κ2 zweite Teilkupplung der Doppelkupplung
130 erstes hydraulisches Betätigungssystem
131 zweites hydraulisches Betätigungssystem
132 drittes hydraulisches Betätigungssystem

Claims

Patentansprüche
Welle, insbesondere Zwischenwelle (1 ) zur Anordnung in einem Hybridmodul (100) zwecks Drehmomentübertragung zwischen einer
Verbrennungskraftmaschine und einer elektrischen Maschine, (umfassend ein zylinderförmiges (10) Element und ein topfförmiges Element (20)), wobei das zylinderförmige Element (10) mit dem topfförmigen Element (20)
mittels einer form- und/ oder kraftschlüssigen Verbindung (40), die durch Umformung wenigstens eines der beiden Bauteile zylinderförmige Element (10) und topfförmige Element (20) realisiert ist, oder
mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, insbesondere einer
Schweißverbindung (50),
verbunden ist.
Welle nach Anspruch 1 , wobei die Umformung durch Verstemmen, Bördeln, Rollieren, Stauchen und/ oder Weiten realisiert ist.
Welle nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei die maximale radiale
Erstreckung des topfförmigen Elements Dt zur maximalen radialen Erstreckung des zylinderförmigen Elements Dz in folgendem Verhältnis steht: Dt/Dz >1 ,5.
Welle nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eines der beiden Bauteile zylinderförmiges Element und
topfförmiges Element einen sich radial erstreckenden Absatz (23) aufweist, an dem sich das jeweils andere Bauteil in axialer Richtung abstützt.
Welle nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zylinderförmige Element (10) und das topfförmige Element (20) jeweils einen Bereich aufweisen, mit dem das jeweilige Bauteil das jeweils andere Bauteil kontaktiert, und dass in diesem kontaktierenden Bereich an wenigstens einem der beiden Bauteile eine von der runden Form abweichende Verbindungskontur, insbesondere eine Verzahnung (60) ausgebildet ist.
6. Welle nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, dass durch umgeformtes Material des umgeformten Bauteils ein Hinterschnitt (15) ausgebildet ist.
7. Welle nach Anspruch 1 , dass das topfförmige Element einen radial
verlaufenden Bereich und einen mit diesem mechanisch verbundenen axial verlaufenden Bereich (21 ) aufweist, wobei das zylinderförmige Element (10) an das topfförmige Element (20)
i) in dem radial verlaufenden Bereich, oder
ii) in dem axial verlaufenden Bereich (21 )
mittels wenigstens einer Schweißnaht verbunden ist.
8. Welle nach Anspruch 7, wobei die Schweißnaht eine Reibschweißnaht oder eine Laserstrahlschweißnaht oder eine Elektronenstrahlschweißnaht ist.
9. Verfahren zur Herstellung einer Welle, insbesondere einer Zwischenwelle zur Anordnung in einem Hybridmodul (100) zwecks Drehmomentübertragung zwischen einer Verbrennungskraftmaschine und einer elektrischen Maschine, bei dem:
- ein zylinderförmiges Element (10) und ein topfförmiges Element (20) bereit gehalten werden,
- das zylinderförmige Element (10) mit dem topfförmigen Element (20) durch Umformung wenigstens eines der beiden Bauteile zylinderförmiges Element (10) und topfförmiges Element (10) mittels einer form- und/ oder
kraftschlüssigen Verbindung (40) verbunden wird, oder
- das zylinderförmige Element (10) mit dem topfförmigem Element (20) mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, insbesondere einer Schweißverbindung (50), verbunden wird. Hybridmodul (100), insbesondere Hybridmodul (100) zur Anordnung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, umfassend eine elektrische Maschine (1 10) und eine Welle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Übertragung eines Drehmomentes zwischen einer an das Hybridmodul (100)
anschließbaren Verbrennungskraftmaschine und einer elektrischen Maschine (1 10) und/ oder einem an das Hybridmodul (100) anschließbaren Getriebe.
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