WO2023143654A1 - Drive unit and drive assembly - Google Patents

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WO2023143654A1
WO2023143654A1 PCT/DE2022/100922 DE2022100922W WO2023143654A1 WO 2023143654 A1 WO2023143654 A1 WO 2023143654A1 DE 2022100922 W DE2022100922 W DE 2022100922W WO 2023143654 A1 WO2023143654 A1 WO 2023143654A1
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rotor
drive
drive unit
friction
damper
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PCT/DE2022/100922
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Alexander Voit
Steffen Lehmann
Dominik Hans
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4825—Electric machine connected or connectable to gearbox input shaft

Definitions

  • the invention relates to a drive unit for a drive train of an electrically driven motor vehicle, in particular a hybrid motor vehicle, and a drive arrangement.
  • Integrating a drive unit with several electric rotating machines in a drive arrangement that is intended for a hybrid motor vehicle is subject to strict installation space requirements, particularly in the axial direction.
  • hybrid transmissions with two electrical machines which enable switching between serial operation and parallel operation.
  • serial operation an internal combustion engine drives a first electric machine that works as a generator. The electrical energy thus generated is used to drive the second electrical machine, the torque of which is transmitted to the wheels of a motor vehicle equipped with the hybrid transmission.
  • the torque of a connected internal combustion engine is directed to the wheels of a motor vehicle equipped with the hybrid transmission, with the second electric machine running idle, supporting the ferry operation or also recuperating.
  • a slipping clutch When a slipping clutch is used, it is often arranged between these two elements in relation to the flow of torque from the crankshaft of the internal combustion engine to the rotor of the rotary electric machine.
  • a hybrid transmission also includes a torsional damper, also generally referred to as a damper below, this is usually arranged downstream of the rotor of the rotary electric machine in the torque transmission path.
  • both the slipping clutch and the damper are connected downstream of the rotor or are arranged between the rotor and a drive shaft.
  • the slip clutch is often arranged between a flywheel, which can be firmly connected to a so-called flexplate and/or a ground ring, and the rotor of the electric rotary machine.
  • a flywheel which can be firmly connected to a so-called flexplate and/or a ground ring
  • the rotor of the electric rotary machine there are two groups of machine elements here, which are separated from one another along the torque transmission path through the slipping clutch are separated, namely on the one hand the flywheel, which can be equipped with a so-called flexplate and/or a mass ring, and which can also be assigned a connected crankshaft of an internal combustion engine.
  • This first group of machine elements has a primary inertia.
  • This arrangement of the slipping clutch between the two groups of machine elements that generate the mass moment of inertia means that the slipping clutch itself must be designed for a higher transmissible torque, since essentially only the proportion of the primary mass inertia, namely that between the combustion engine and the slipping clutch, but not the secondary mass inertia for the dimensioning of the slipping torque of the slipping clutch is important.
  • the slipping clutch is designed for a higher transmissible torque due to this distribution of the mass inertia, then in the event of torque surges, so-called impacts, this means that the slipping clutch only triggers at higher torques and can therefore protect the drive from overload.
  • the consequence of this is that the components of the drive system to be protected must also be designed for this higher triggering torque and the advantage of using an overload protection element in the form of a slipping clutch is therefore reduced. This can lead to space, cost and ultimately competitive disadvantages for the entire system.
  • the object of the present invention is to provide a drive unit and a drive arrangement equipped therewith which ensure efficient operation in a cost-effective design with a long service life and space-saving manner.
  • axial and radial relate to the axis of rotation of the first electric rotary machine.
  • the invention relates to a drive unit for a drive train of an electrically drivable motor vehicle, with a first electric rotary machine and with a gearbox and a slip clutch, with a rotor of the first electric rotary machine being mechanically coupled to an input of the gearbox by means of the slip clutch.
  • the slipping clutch is arranged at least in some areas radially and axially within a space delimited radially by the rotor of the first electric rotary machine and in a wet space of the transmission.
  • the space delimited radially by the rotor of the first rotary electric machine is located in the wet space of the transmission.
  • the slipping clutch can be arranged completely radially and axially within the space delimited radially by the rotor of the first electric rotary machine and in a wet space of the transmission.
  • the first electrical rotary machine is used in particular to generate electrical energy and to generate a torque, depending on the application.
  • the drive unit is designed in an advantageous manner for a hybrid vehicle with a transmission with two integrated rotary electric machines, namely for the described serial drive and parallel drive.
  • the use of the drive unit in a transmission with only one electric rotary machine or in one electric axis should not be ruled out.
  • Due to the arrangement of the slipping clutch in the wet area, the gearbox in which the drive unit is designed therefore has a gearbox-integrated sealing concept, with the simultaneous advantage of the optimal design of the torque that can be transmitted by the slipping clutch.
  • an input side of the slipping clutch is firmly connected to the rotor. The effect of this arrangement is a large moment of inertia of the assembly, which includes the input side of the slip clutch and the rotor.
  • the input side of the slip clutch is an element of the slip clutch into which torque can be introduced from the rotor and from which the torque can be transmitted via friction or slip elements of the slip clutch to an output side of the slip clutch and thus to the transmission.
  • the drive unit can have a damper, which is arranged at least in regions radially and axially inside the space radially delimited by the rotor of the first electric rotary machine.
  • the mentioned damper is to be understood as meaning a torsion damper. Due to the fact that the damper is also located in the space delimited by the rotor, the damper is also arranged in the wet space of the transmission. The damper can also be arranged completely within this space. Due to the fact that the slipping clutch is located in the wet area of the transmission, additional friction points are required radially inside the rotor to compensate for the lower coefficient of friction due to the lower coefficient of friction of the friction pairing of the plates of the slipping clutch compared to a dry friction system in order to maintain the radial installation space.
  • the slipping clutch has two friction packs, each of which includes friction disks and counter-plates, with one friction pack being arranged on each of the two axial sides of the damper.
  • all elements of the slipping clutch can also be arranged on one side of the damper.
  • Further components of a respective friction pack can be pressure plates, intermediate layers and/or cup springs.
  • the design of the slipping clutch with two friction packs on both sides of the damper leads to the desired increase in the number of friction points, and on the other hand it reduces the required axial force of a spring accumulator used, such as a plate spring per friction pack, which in turn leads to lower surface pressures on the contact surfaces of the friction partners leads.
  • the friction packs can be configured symmetrically in relation to each other. Depending on However, given the available space, an asymmetrical design is also possible, for example by varying the number of friction surfaces between the left and right units of the slipping clutch.
  • One embodiment of the drive unit provides that the two friction packs of the slipping clutch include identical parts. Identical parts are components of the slipping clutch that are found in the same design in both friction packs.
  • the friction disks and counter disks of the two friction packs can be arranged axially symmetrically on both sides of the damper.
  • the electric drive unit according to the invention can at a
  • Machine transmissions with only one electric machine or with two electric machines are used, e.g. for a hybrid vehicle or for an electric axle, or can be used as the sole drive for a purely electrically driven vehicle.
  • a further aspect of the present invention is a drive arrangement with a drive unit according to the invention and with an internal combustion engine which is coupled or can be coupled to the rotor of the first electric rotary machine by means of a crankshaft of the internal combustion engine.
  • the drive arrangement according to the invention can be designed in particular within a two-electric machine transmission for the serial and/or parallel drive of a hybrid vehicle.
  • the rotor of the first electric rotary machine is coupled in a torque-proof manner to the crankshaft of the internal combustion engine.
  • the transmission reliability of the slipping clutch can be reduced accordingly, so that it can have a relatively small installation space requirement and/or a reduced number of friction points.
  • the rotor of the first electric rotating machine can be coupled to a first shaft by means of the slipping clutch, the drive arrangement comprising an intermediate hub and the first shaft being mounted in a housing of the drive arrangement and via the intermediate hub in the crankshaft of the internal combustion engine. A seal between the dry room and the wet room takes place at the intermediate hub.
  • the drive arrangement can have a mass ring which is connected in a torque-proof manner to an output side of the crankshaft and to the input side of the slipping clutch.
  • the drive arrangement according to the invention can have a second electric rotary machine, wherein the first electric rotary machine can be used as a generator, for boosting and for starting the internal combustion engine.
  • the other, second rotary electric machine can be designed as the main driving machine, which can be decoupled in certain driving states to increase the transmission efficiency.
  • FIG. 2 a partial area of the drive arrangement shown in FIG. 1 in a sectional view
  • FIG. 3 a representation of the drive arrangement with a torque transmission path in a sectional view
  • 4 a partial area of the drive arrangement shown in FIG. 3 with a torque transmission path in a sectional view
  • Fig. 6 one side of the slipping clutch in sectional view
  • Fig. 7 the drive unit in sectional view
  • FIGS 1 and 2 show a drive unit 10 with a rotor-integrated damper 140 including a slipping clutch 150 of a first electric rotary machine 30 and a seal 210 integrated in the housing within a drive assembly 400 according to the invention with the following structure:
  • Internal combustion engine 20 is connected in a torque-locking manner to first electric rotary machine 30, which is designed as an internal rotor machine.
  • first electric rotary machine 30 which is designed as an internal rotor machine.
  • a slipping clutch 150 as an overload protection element and a damper 140 for vibration isolation are interposed.
  • the rotor 31 of the first electric rotary machine 30 serves as the primary flywheel mass inertia in order to reduce the rotational irregularities / torque fluctuations of the internal combustion engine 20 before they are introduced into the slip clutch 150 and the damper 140, so that the slip clutch 150 engages lower torque to be transmitted and the damper 140 may have a lower damping capacity.
  • Overload or impulse-like torques which can come both from a drive wheel of a motor vehicle equipped with drive unit 10 and from internal combustion engine 20, are effectively reduced with the aid of slip clutch 150 in order to displace damper 140 and the other components of transmission 90, which is the embodiment shown here is a differential gear to protect against damage.
  • the intermediate shaft 80 is coupled via a second separating clutch 170 to a drive shaft 70 which is connected to a rotor 41 of a second rotary electric machine 40 is rotationally coupled.
  • Another component of the second rotary electric machine 40 is a stator 42 which surrounds the rotor 41 of the second rotary electric machine 40 .
  • FIG. 2 shows in an enlarged illustration how advantageously a slipping clutch 150 and the damper 140 can be arranged with regard to the best possible use of installation space.
  • the first electric rotary machine 30 is located with a stator 32 of the first electric rotary machine 30 and a stator carrier 34 and rotor 31 of the first electric rotary machine 30 and rotor carrier 33 in the wet space 130 of the housing 230, which is also referred to as the oil space.
  • the transmitter wheel 180 of a rotor bearing sensor 181 can be arranged next to the rotor 31, which is connected to the housing 230, for example, via a screw connection.
  • the dry space 120 and the wet space 130 of the housing 230 are sealed off from one another.
  • a sealing plate 200 axially between the first electric rotary machine 30 and the internal combustion engine 20 and the components associated with the first electric rotary machine 30 and the internal combustion engine 20 .
  • This sealing plate 200 divides the housing space into a dry space 120 and a wet space 130 .
  • a seal 210 e.g. made of an elastomeric material between the sealing plate 200 and the stator carrier 34 in a position arranged radially above the first electric rotary machine 30 in relation to the seal 210 to the outside.
  • the seal 210 contributes to the fact that, on the one hand, no water can enter the housing 230 and, on the other hand, no oil can escape from the housing 230 .
  • another sealing element e.g. a radial shaft sealing ring 190, which seals the inside.
  • Sealing plate 200 and stator support 34 are connected to housing 230 in a rotationally fixed manner by means of a suitable connection, e.g. a screw 390.
  • the solution according to the invention enables the damper 140 and slip clutch 150 arranged on both sides to be placed in the wet space 130 of the housing 230 , highly integrated radially within the space surrounded by the rotor 31 of the first electric rotary machine 30 .
  • the arrangement in the wet space 130 of the housing 230 is advantageous in terms of damper service life, since the contact elements within the damper 140 are supplied with lubricant and wear can thus be reduced.
  • the bearing of the rotor carrier 33 together with the highly integrated damper slip clutch unit takes place on the transmission side by means of a rotor bearing 35 of the first electric rotary machine 30 in the housing 230.
  • the first shaft 110 is mounted axially next to the described rotor bearing 35 in the transmission housing 230 on the first bearing 112 of the first shaft 110 and on the other hand on a second bearing 113 of the first shaft 113 radially inside the damper slip clutch unit, e.g. by means of a needle bearing.
  • the first shaft 110 is supported at a bearing point 270 in the crankshaft 60 via the intermediate hub 144, which also carries the second bearing 113 of the first shaft 110.
  • the crankshaft 60 is here an output element of the internal combustion engine 20. In the embodiment described here, this bearing point 270 does not experience any relative movement between the crankshaft 60 and the intermediate hub 144 during normal operation.
  • the needle bearing of the second bearing 113 of the first shaft 110 in turn, always experiences a relative movement between the intermediate hub 144 and the first shaft 110 when the damper 140 is twisted within its defined torsion characteristic on the push and pull side, or when the slip clutch 150 is triggered. Otherwise, the needle bearing of the second bearing 113 rotates at the absolute speed of the intermediate hub 144 and the first shaft 110 and thus ultimately of the internal combustion engine 20 and the rotor 31 of the first electric rotary machine 30 .
  • the relative movement when the slip clutch 150 is triggered occurs in the event of an overload between the input side 151 of the slip clutch 150 and a support element 154 of the slip clutch 150 and a carrier 156 of the slip clutch 150, which is fixed to the damper 140 and this in turn is connected to the first shaft 110 in a torque-transmitting manner.
  • FIGS. 3 and 4 illustrate the force/torque flow from the internal combustion engine 20 or the first electric rotary machine 30 to the vehicle drive 50, which can be implemented by cardan shafts or vehicle wheels.
  • the torque of the internal combustion engine 20 is introduced into a driver plate 157 in the flywheel 100 or a so-called flexplate via a mass ring 101, which is used or can be omitted as required for the relevant application.
  • Flywheel 100 and mass ring 101 are advantageously connected via a detachable connection, e.g. a flexplate screw 102, and in continuation the mass ring 101 and the driver plate 157 via suitable connecting elements, e.g. a rivet mass ring 310, as shown in Figure 7, or screws, torque-locked together.
  • the detachable connection is to be made directly between the flywheel 100 and driver plate 157 (not shown here).
  • a detachable connection is required at this point in order to be able to assemble the internal combustion engine 20 and the housing 230 at the customer's site or disassemble it for servicing.
  • the torque is transmitted from driver plate 157 via intermediate hub 144 to driver plate 280.
  • Intermediate hub 144 and driver plate 157 are connected to one another in a torque-locking manner using suitable connecting elements, eg blind rivets 250 or screws.
  • Intermediate hub 144 and driving plate 280 are connected to one another in a torque-locking manner via suitable connecting elements, for example blind rivets 250 or screws, and are arranged at a different point on the circumference than the screws.
  • driver plate 280 The torque is transferred between driver plate 280 and rotor carrier 33 via a suitable connection, e.g. driving rivet 290 or screws.
  • the torque of the first electric rotary machine 30 and the internal combustion engine 20 is introduced (in the radially outer area) from the rotor carrier 33 into the input side 151 of the slipping clutch 150 in a torque-locking manner, e.g. via toothing 158 on the input side.
  • the torque is transmitted via the at least two friction plates 152 of the slip clutch 150 to at least one counter plate 153 and support elements 154 of the slip clutch 150, e.g. via toothing 159 on the output side to the carrier 156 of the slip clutch 150.
  • the torque on the rotor carrier 33 is reduced to this divided between the two units, so that each unit only has to transmit half the torque for a symmetrical design.
  • the first friction pack 150a and the second friction pack 150b of the slipping clutch 150 each introduce the torque into the left and right part of the damper 140 via their own rotor carrier 156 .
  • the partial torques from the first friction assembly 150a and the second friction assembly 150b of the slipping clutch 150b add up again to form the total torque.
  • damper teeth 220 on the first shaft 10 which here represents an input 231 of the transmission 90 .
  • this damper toothing 220 particularly advantageously ensures the clearance angle required on the tension and thrust side to ensure the damper function.
  • a transition element between hub flange 148 and first shaft 110 in the form of a damper hub is not shown here, but is possible in principle and can also be used with other damper types.
  • the torque of the first rotary electric machine 30 is further transferred from the first shaft 10 to an intermediate shaft 80 via a first disconnect clutch 160 and a gear wheel 111 .
  • the torque is transferred from the intermediate shaft 80 to the differential gear 90 and finally to a vehicle drive 50, as can be seen from FIG.
  • FIG. 5 once again shows an enlarged view of the relevant elements of the drive unit 10 involved in the transmission of torque, without a torque transmission path shown, in particular the installation location of the first electric rotary machine 30 according to the invention as an example in a drive unit 10.
  • This is essentially the installation space from the highly integrated damper 140 including the slip clutch 150, arranged radially inside the space surrounded by the rotor 31 of the rotary electric machine 31, as well as its main components and interfaces and the axially arranged sealing plate 200 with the seal 210.
  • FIG. 6 shows a section of slip clutch 150.
  • the mode of operation of slip clutch 150 is explained by looking at FIGS. 5 and 6 together.
  • the respective input side 151 of the illustrated second friction pack 150b of the slip clutch 150 accepts the torque from the rotor carrier 33 via a suitable connection, e.g. input-side toothing 158, and forwards it to the at least two friction disks 152 and these in turn to a counter disk 153 and the support elements 154.
  • the counter disk 153 and the support elements 154 transfer the torque to the damper 140 via a suitable connection, e.g. a toothing 159 on the output side, by introducing it into the counter disk 142 on the left and into the driver disk 141 on the right.
  • each first and second friction pack 150a, 150b of the slipping clutch 150 serves as an axial energy store in order to apply the required normal force to the friction surfaces of the friction plates 152 and thus to generate the friction torque.
  • the components of the slipping clutch 150 are surrounded by the carrier 156 and the counter disk 142 or driver disk 141 of the damper and are held in position axially.
  • More or fewer than the six friction plates 152 shown here per first and second friction assembly 150a, 150b of the slip clutch 150 are also possible, with the number of input sides 151 of the slip clutch 150 and the counter-plates 153 increasing or decreasing accordingly.
  • the result is a compact slip clutch 150 with a corresponding frictional torque capacity, which can be adapted to the corresponding application via the number of friction surfaces, the disk spring force and other design criteria.
  • the interface between the slipping clutch 150 and the damper 140 is established via a suitable connection, eg riveting, which is realized by means of the spacer element 149 .
  • This spacer element 149 separates and connects the components of the damper 140 and connects the first friction assembly 150a and 150a the second friction pack 150b of the slipping clutch 150 with the counter disk 142 and the driver disk 141 of the damper 140.
  • the contact surface to the radial shaft sealing ring 190 which fulfills the sealing of the housing 230 to the inside.
  • the radial shaft sealing ring 190 is arranged on a relatively small diameter.
  • the input sides of the damper 140 are designed as a drive disk 141 and a counter disk 142, which are spaced together by at least one spacer element 149, enclose the components of the damper 140 and hold them in position axially.
  • damper components known from the prior art, e.g.
  • Hub flange 148, compression spring 143, friction rings 145 and disk spring 147 are arranged.
  • the output element of the damper 140 is the hub flange 148, which is connected to the first shaft 110 in a torque-locking manner via damper teeth 220 with or without play, depending on the damper variant.
  • the centering area 240 of the driver disk 141 and/or counter disk 142 centers the damper 140 in the rotor carrier 33.
  • a chamfer or rounding in the centering area 240 which is applied at least on one side and in the joining direction, facilitates assembly.
  • the design moment of the slipping clutch 150 can be scaled very easily by increasing or reducing the number of friction points, which, including a lengthening or shortening of the carrier 156, underlines the modular concept of the concept.
  • the slip clutch 150 arranged on both sides can be combined with any other type of damper.
  • FIG. 8 shows an enlarged section of the exemplary drive unit 10, which essentially shows the area where the first shaft 110 and the rotor support 33 are supported.
  • the rotor bearing 35 is held axially in position on the outer ring, on the housing 230 side, via the axial stop area 370 and a first housing-side securing element 330 .
  • the axial support takes place on the one hand on the rotor carrier 33 and on the opposite side on the rotor carrier side Securing element 340.
  • the first bearing 112 of the first shaft 110 is on the side of the housing 230 on the outer ring via the axial stop area 370 and a second housing-side securing element 350.
  • axial support is provided on the one hand on the axial stop 380 of the first shaft 110 and on the opposite side on the drive shaft-side securing element 360. This results in a fixed bearing for the first bearing 112.
  • the second bearing 113 of the first shaft 110 takes place on the internal combustion engine side via the needle bearing described above.
  • This needle bearing is held in position axially in the intermediate hub 144 on the combustion engine side via an axial stop 380 and on the transmission side via a snap ring 114 .
  • the outer area of the first shaft 110 can be crowned in the contact area with the rolling elements of the needle bearing in order to compensate for axial offset and misalignments between the crankshaft 60 and the first shaft 110, so that no impermissible additional loads are placed on the components of the transmission 90.
  • a radial clearance of the order of 0.05...0.3 mm can be provided nominally in this contact area.
  • a floating bearing results for the second bearing 113 .
  • Components of the transmission 90 which are to be protected by the use of the slip clutch 150 in the event of an overload, are adapted.

Abstract

The invention relates to a drive unit for a drive train of an electrically driven motor vehicle, in particular a hybrid motor vehicle, and to a drive assembly. The drive unit (10) is designed for a drive train of an electrically driven motor vehicle and comprises a first electric rotating machine (30), a transmission (90) and a friction clutch (150), wherein a rotor (31) of the first electric rotating machine (30) is mechanically coupled to an input (231) of the transmission (90) by means of the friction clutch (150), and wherein at least portions of the friction clutch (150) are located radially and axially within a space that is radially delimited by the rotor (31) of the first electric rotating machine (30) and are located in a wet space (130) of the transmission (90). The drive unit according to the invention therefore offers a very compact solution for electric motor drives.

Description

Antriebseinheit und Antriebsanordnunq Drive unit and drive arrangement
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybridkraftfahrzeuges, sowie eine Antriebsanordnung. The invention relates to a drive unit for a drive train of an electrically driven motor vehicle, in particular a hybrid motor vehicle, and a drive arrangement.
Aus dem Stand der Technik sind diverse Antriebseinheiten bekannt, die in Antriebsanordnungen oder Antriebseriellsträngen integriert sind. Various drive units are known from the prior art, which are integrated in drive arrangements or drive train trains.
Eine Antriebseinheit mit mehreren elektrischen Rotationsmaschinen in einer Antriebsanordnung zu integrieren, die für ein Hybridkraftahrzeug vorgesehen ist, unterliegt besonders in axialer Richtung strengen Bauraumanforderungen. Integrating a drive unit with several electric rotating machines in a drive arrangement that is intended for a hybrid motor vehicle is subject to strict installation space requirements, particularly in the axial direction.
Insbesondere bei Einsatz einer derartigen Antriebseinheit in sogenannten Front-Quer- Anordnungen in Kraftfahrzeugen, in welchen die elektrischen Rotationsmaschinen und die Verbrennungskraftmaschine als Frontantriebe eingesetzt werden und eine jeweilige Rotationsachse einer elektrischen Rotationsmaschine und der Verbrennungskraftmaschine quer zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, ist eine axial besonders kurz bauende Antriebsanordnung vorteilhaft. In particular, when using such a drive unit in so-called front-transverse arrangements in motor vehicles, in which the electric rotary machines and the internal combustion engine are used as front drives and a respective axis of rotation of an electric rotary machine and the internal combustion engine is arranged transversely to the longitudinal direction of the motor vehicle, an axial special short building drive assembly advantageous.
Bekannt sind unter anderem sogenannte Hybridgetriebe mit zwei elektrischen Maschinen, die eine Umschaltung zwischen seriellem Betrieb und einem parallelen Betrieb ermöglichen. Bei einem seriellen Betrieb treibt eine Verbrennungskraftmaschine eine erste elektrische Maschine an, die als Generator arbeitet. Die damit generierte elektrische Energie wird zum Antrieb der zweiten elektrischen Maschine verwendet, deren Drehmoment an die Räder eines mit dem Hybridgetriebe ausgestatteten Kraftfahrzeugs geleitet wird. Among other things, so-called hybrid transmissions with two electrical machines are known, which enable switching between serial operation and parallel operation. In serial operation, an internal combustion engine drives a first electric machine that works as a generator. The electrical energy thus generated is used to drive the second electrical machine, the torque of which is transmitted to the wheels of a motor vehicle equipped with the hybrid transmission.
Im parallelen Betrieb wird das Drehmoment einer angeschlossenen Verbrennungskraftmaschine auf die Räder eines mit dem Hybridgetriebe ausgestatteten Kraftfahrzeugs geleitet, wobei die zweite elektrische Maschine leer mitläuft, den Fährbetrieb unterstützt oder auch rekuperiert. In parallel operation, the torque of a connected internal combustion engine is directed to the wheels of a motor vehicle equipped with the hybrid transmission, with the second electric machine running idle, supporting the ferry operation or also recuperating.
Bei Hybridgetrieben mit zwei elektrischen Maschinen besteht die Möglichkeit, sowohl rein elektrisch zu fahren als auch die Verbrennungskraftmaschine mit dem Fahrzeugantrieb bzw. mit der Fahrzeugantriebsachse eines Hybridfahrzeuges mittels eines Koppelelementes zu verbinden. Der sich daraus ergebende serielle bzw. parallele Hybridantrieb erfordert angepasst an die jeweilige Anwendung einen Torsionsschwingungsdämpfer und gegebenenfalls auch eine Rutschkupplung, um unzulässig hohe Momenten-Belastungen auf das Antriebssystem und/oder Schwingungen zu vermeiden. In the case of hybrid transmissions with two electrical machines, it is possible to drive purely electrically and to connect the internal combustion engine to the vehicle drive or to the vehicle drive axle of a hybrid vehicle by means of a coupling element. The resulting serial or parallel hybrid drive requires a torsional vibration damper adapted to the respective application and possibly also a slipping clutch in order to avoid impermissibly high torque loads on the drive system and/or vibrations.
Bei einigen dieser sogenannten Zwei-E-Maschinen-Hybridgetrieben besteht die Möglichkeit, rein elektrisch zu fahren und die Verbrennungskraftmaschine im Zusammenspiel mit einer als Generator betriebenen elektrischen Rotationsmaschine zur Stromerzeugung des Fahrstromes für eine weitere elektrische Rotationsmaschine bzw. zum Einspeisen der Energie in die Batterie zu nutzen. Hierbei handelt es sich um ein serielles Hybridfahrzeug. With some of these so-called two-electric machine hybrid transmissions, it is possible to drive purely electrically and to use the internal combustion engine in conjunction with an electric rotary machine operated as a generator to generate the driving current for another electric rotary machine or to feed the energy into the battery to use. This is a serial hybrid vehicle.
Bei derartigen Hybridgetriebe ist es oftmals notwendig, ein Getriebe-integriertes Dichtkonzept umzusetzen, welches das Getriebe vor Wassereintritt, z.B. bei einer Wasserdurchfahrt des Fahrzeuges, und in dessen Folge vor Schäden am elektromechanischen System schützt. With such hybrid transmissions, it is often necessary to implement a transmission-integrated sealing concept that protects the transmission from water ingress, e.g. when the vehicle drives through water, and as a result from damage to the electromechanical system.
Eine solche Abdichtung ist jedoch mit erhöhten Herstellungskosten verbunden. Zudem kann gegebenenfalls nicht über die gesamte Lebensdauer die Dichtigkeit einer derartigen Abdichtung gewährleistet werden. However, such a seal is associated with increased manufacturing costs. In addition, the tightness of such a seal may not be guaranteed over the entire service life.
Bei Anwendung einer Rutschkupplung ist diese oftmals, bezogen auf den Drehmomentenfluss von der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors zum Rotor der elektrischen Rotationsmaschine, zwischen diesen beiden Elementen angeordnet. Insofern ein derartiges Hybridgetriebe auch einen Torsionsdämpfer, im Folgenden auch allgemein als Dämpfer bezeichnet, umfasst, ist dieser üblicherweise im Drehmoment-Übertragungspfad dem Rotor der elektrischen Rotationsmaschine nachgeordnet. Das bedeutet, dass sowohl die Rutschkupplung als auch der Dämpfer dem Rotor nachgeschaltet sind, bzw. zwischen dem Rotor und einer Antriebswelle angeordnet sind. When a slipping clutch is used, it is often arranged between these two elements in relation to the flow of torque from the crankshaft of the internal combustion engine to the rotor of the rotary electric machine. Insofar as such a hybrid transmission also includes a torsional damper, also generally referred to as a damper below, this is usually arranged downstream of the rotor of the rotary electric machine in the torque transmission path. This means that both the slipping clutch and the damper are connected downstream of the rotor or are arranged between the rotor and a drive shaft.
Dies ermöglicht die Positionierung der Rutschkupplung in vorteilhafter Weise im Trockenraum des Getriebes. So ist die Rutschkupplung oftmals zwischen einem Schwungrad, welches mit einer sogenannten Flexplate und/oder einem Massering fest verbunden sein kann, und dem Rotor der elektrischen Rotationsmaschine angeordnet. Entsprechend sind hier also zwei Gruppen von Maschinenelementen vorhanden, die entlang des Drehmoment-Übertragungspfades durch die Rutschkupplung voneinander getrennt sind, nämlich einerseits das Schwungrad, welches mit einer sogenannten Flexplate und/oder einem Massering ausgestattet sein kann, und dem auch noch eine angeschlossene Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine zuzuordnen ist. Diese erste Gruppe von Maschinenelementen weist eine Primärmassenträgheit auf. This enables the slip clutch to be advantageously positioned in the dry area of the transmission. The slipping clutch is often arranged between a flywheel, which can be firmly connected to a so-called flexplate and/or a ground ring, and the rotor of the electric rotary machine. Correspondingly, there are two groups of machine elements here, which are separated from one another along the torque transmission path through the slipping clutch are separated, namely on the one hand the flywheel, which can be equipped with a so-called flexplate and/or a mass ring, and which can also be assigned a connected crankshaft of an internal combustion engine. This first group of machine elements has a primary inertia.
Demgegenüber steht eine zweite Gruppe von Maschinenelementen, gebildet aus dem Rotor der elektrischen Rotationsmaschine und dessen Rotorträger, welche eine Sekundärmassenträgheit aufweist. On the other hand there is a second group of machine elements, formed from the rotor of the electric rotary machine and its rotor carrier, which has a secondary mass inertia.
Diese Anordnung der Rutschkupplung zwischen den beiden massenträgheitsmomentbildenden Gruppen von Maschinenelementen hat zur Folge, dass die Rutschkupplung selbst auf ein höheres übertragbares Moment auszulegen ist, da im Wesentlichen nur der Anteil der Primärmassenträgheit, nämlich derjenigen zwischen Verbrennungsmotor und Rutschkupplung, aber nicht zusätzlich die Sekundärmassenträgheit für die Dimensionierung des Rutschmomentes der Rutschkupplung von Bedeutung ist. This arrangement of the slipping clutch between the two groups of machine elements that generate the mass moment of inertia means that the slipping clutch itself must be designed for a higher transmissible torque, since essentially only the proportion of the primary mass inertia, namely that between the combustion engine and the slipping clutch, but not the secondary mass inertia for the dimensioning of the slipping torque of the slipping clutch is important.
Ist die Rutschkupplung, bedingt durch diese Aufteilung der Massenträgheit auf ein höheres übertragbares Moment auszulegen, dann führt dies im Falle von Momentenstößen, sogenannten Impacts, dazu, dass die Rutschkupplung erst bei höheren Momenten auslöst und damit den Antrieb vor Überlast schützen kann. Dies hat zur Konsequenz, dass die zu schützenden Komponenten des Antriebssystems auch auf dieses höhere Auslösemoment auszulegen sind und sich damit der Vorteil durch den Einsatz eines Überlastschutzelementes in Form einer Rutschkupplung verringert. Dies kann zu Bauraum-, Kosten- und letztlich Wettbewerbsnachteilen für das Gesamtsystem führen. If the slipping clutch is designed for a higher transmissible torque due to this distribution of the mass inertia, then in the event of torque surges, so-called impacts, this means that the slipping clutch only triggers at higher torques and can therefore protect the drive from overload. The consequence of this is that the components of the drive system to be protected must also be designed for this higher triggering torque and the advantage of using an overload protection element in the form of a slipping clutch is therefore reduced. This can lead to space, cost and ultimately competitive disadvantages for the entire system.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinheit sowie eine damit ausgestattete Antriebsanordnung zur Verfügung zu stellen, die in kostengünstiger Ausgestaltung mit langer Lebensdauer sowie bauraumsparender Weise einen effizienten Betrieb gewährleisten. Proceeding from this, the object of the present invention is to provide a drive unit and a drive arrangement equipped therewith which ensure efficient operation in a cost-effective design with a long service life and space-saving manner.
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Antriebseinheit nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Antriebseinheit sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 angegeben. Ergänzend wird eine Antriebsanordnung, welche die Antriebseinheit aufweist, gemäß Anspruch 7 zur Verfügung gestellt. Deren vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen 8 bis 10 genannt. This object is achieved by the drive unit according to claim 1 according to the invention. Advantageous configurations of the drive unit are specified in dependent claims 2 to 6. In addition, a drive arrangement, which has the drive unit, according to claim 7 is provided. Its advantageous embodiments are specified in dependent claims 8 to 10.
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. The features of the claims can be combined in any technically meaningful way, with the explanations from the following description and features from the figures also being able to be used for this purpose, which include supplementary configurations of the invention.
Die Begriffe „axial“ und „radial“ beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf die Rotationsachse der ersten elektrischen Rotationsmaschine. In the context of the present invention, the terms “axial” and “radial” relate to the axis of rotation of the first electric rotary machine.
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, mit einer ersten elektrischen Rotationsmaschine sowie mit einem Getriebe und einer Rutschkupplung, wobei ein Rotor der ersten elektrischen Rotationsmaschine mechanisch mit einem Eingang des Getriebes mittels der Rutschkupplung gekoppelt ist. Die Rutschkupplung ist zumindest bereichsweise radial sowie axial innerhalb eines vom Rotor der ersten elektrischen Rotationsmaschine radial begrenzten Raums sowie in einem Nassraum des Getriebes angeordnet. The invention relates to a drive unit for a drive train of an electrically drivable motor vehicle, with a first electric rotary machine and with a gearbox and a slip clutch, with a rotor of the first electric rotary machine being mechanically coupled to an input of the gearbox by means of the slip clutch. The slipping clutch is arranged at least in some areas radially and axially within a space delimited radially by the rotor of the first electric rotary machine and in a wet space of the transmission.
Der vom Rotor der ersten elektrischen Rotationsmaschine radial begrenzte Raum befindet sich im Nassraum des Getriebes. Die Rutschkupplung kann dabei ein vorteilhafter Ausführungsform vollständig radial sowie axial innerhalb des vom Rotor der ersten elektrischen Rotationsmaschine radial begrenzten Raums sowie in einem Nassraum des Getriebes angeordnet sein. The space delimited radially by the rotor of the first rotary electric machine is located in the wet space of the transmission. In an advantageous embodiment, the slipping clutch can be arranged completely radially and axially within the space delimited radially by the rotor of the first electric rotary machine and in a wet space of the transmission.
Die erste elektrische Rotationsmaschine dient insbesondere zur Erzeugung elektrischer Energie und zur Erzeugung eines Drehmoments, je nach Anwendungsfall. Die Antriebseinheit ist in vorteilhafter Weise für ein hybrides Fahrzeug mit einem Getriebe mit zwei integrierten elektrischen Rotationsmaschinen ausgestaltet, nämlich für den beschriebenen seriellen Antrieb und den parallelen Antrieb. Dabei soll jedoch die Nutzung der Antriebseinheit in einem Getriebe mit nur einer elektrischen Rotationsmaschine bzw. in einer elektrischen Achse nicht ausgeschlossen sein. Aufgrund der Anordnung der Rutschkupplung im Nassraum weist das Getriebe, in dem die Antriebseinheit ausgeführt ist, demzufolge ein Getriebe-integriertes Dichtkonzept auf, mit dem gleichzeitigen Vorteil der optimalen Auslegung des von der Rutschkupplung übertragbaren Drehmoments. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Antriebseinheit ist vorgesehen, dass eine Eingangsseite der Rutschkupplung mit dem Rotor fest verbunden ist. Der Effekt dieser Anordnung ist ein großes Massenträgheitsmoment der Baugruppe, die die Eingangsseite der Rutschkupplung und den Rotor umfasst. The first electrical rotary machine is used in particular to generate electrical energy and to generate a torque, depending on the application. The drive unit is designed in an advantageous manner for a hybrid vehicle with a transmission with two integrated rotary electric machines, namely for the described serial drive and parallel drive. However, the use of the drive unit in a transmission with only one electric rotary machine or in one electric axis should not be ruled out. Due to the arrangement of the slipping clutch in the wet area, the gearbox in which the drive unit is designed therefore has a gearbox-integrated sealing concept, with the simultaneous advantage of the optimal design of the torque that can be transmitted by the slipping clutch. In an advantageous embodiment of the drive unit, it is provided that an input side of the slipping clutch is firmly connected to the rotor. The effect of this arrangement is a large moment of inertia of the assembly, which includes the input side of the slip clutch and the rotor.
Die Eingangsseite der Rutschkupplung ist dabei ein Element der Rutschkupplung, in welches Drehmoment vom Rotor einbringbar ist, und von welchem das Drehmoment über Reib- bzw. Rutschelemente der Rutschkupplung an eine Ausgangsseite der Rutschkupplung und damit ans Getriebe übertragbar ist. The input side of the slip clutch is an element of the slip clutch into which torque can be introduced from the rotor and from which the torque can be transmitted via friction or slip elements of the slip clutch to an output side of the slip clutch and thus to the transmission.
Des Weiteren kann die Antriebseinheit einen Dämpfer aufweisen, der zumindest bereichsweise radial sowie axial innerhalb des vom Rotor der ersten elektrischen Rotationsmaschine radial begrenzten Raums angeordnet ist. Furthermore, the drive unit can have a damper, which is arranged at least in regions radially and axially inside the space radially delimited by the rotor of the first electric rotary machine.
Unter dem genannten Dämpfer ist dabei ein Torsionsdämpfer zu verstehen. Aufgrund dessen, dass sich der Dämpfer ebenfalls in dem vom Rotor begrenzten Raum befindet, ist also der Dämpfer ebenfalls im Nassraum des Getriebes angeordnet. Dabei kann der Dämpfer auch vollständig innerhalb dieses Raums angeordnet sein. Aufgrund dessen, dass sich die Rutschkupplung im Nassraum des Getriebes befindet, sind aufgrund des niedrigeren Reibwertniveaus der Reibpaarung der Lamellen der Rutschkupplung gegenüber einem trockenen Reibsystem zur Einhaltung des radialen Bauraumes radial innerhalb des Rotors zusätzliche Reibstellen erforderlich, um den geringeren Reibwert zu kompensieren. The mentioned damper is to be understood as meaning a torsion damper. Due to the fact that the damper is also located in the space delimited by the rotor, the damper is also arranged in the wet space of the transmission. The damper can also be arranged completely within this space. Due to the fact that the slipping clutch is located in the wet area of the transmission, additional friction points are required radially inside the rotor to compensate for the lower coefficient of friction due to the lower coefficient of friction of the friction pairing of the plates of the slipping clutch compared to a dry friction system in order to maintain the radial installation space.
Dies wird dadurch gelöst, dass die Rutschkupplung zwei Reibpakete aufweist, die jeweils Reiblamellen und Gegenlamellen umfassen, wobei auf beiden axialen Seiten des Dämpfers jeweils ein Reibpaket angeordnet ist. This is achieved in that the slipping clutch has two friction packs, each of which includes friction disks and counter-plates, with one friction pack being arranged on each of the two axial sides of the damper.
Alternativ können aber auch alle Elemente der Rutschkupplung auf einer Seite des Dämpfers angeordnet sein. Weitere Bestandteile eines jeweiligen Reibpakets können Anpressplatten, Zwischenlagen und/ oder Tellerfedern sein. Alternatively, however, all elements of the slipping clutch can also be arranged on one side of the damper. Further components of a respective friction pack can be pressure plates, intermediate layers and/or cup springs.
Die Ausführung der Rutschkupplung durch zwei Reibpakete axial beidseitig des Dämpfers führt zum einen zur gewünschten Erhöhung der Anzahl der Reibstellen, zum anderen reduziert es die erforderliche Axialkraft eines verwendeten Federspeichers wie zum Beispiel einer Tellerfeder pro Reibpaket, was wiederum zu geringeren Flächenpressungen an den Kontaktflächen der Reibpartner führt. Die Reibpakete können Bezug zueinander symmetrisch ausgestaltet sein. Je nach Bauraumverhältnissen ist allerdings auch eine asymmetrische Ausführung z.B. durch Variation der Anzahl der Reibflächen zwischen linker und rechter Einheit der Rutschkupplung möglich. The design of the slipping clutch with two friction packs on both sides of the damper leads to the desired increase in the number of friction points, and on the other hand it reduces the required axial force of a spring accumulator used, such as a plate spring per friction pack, which in turn leads to lower surface pressures on the contact surfaces of the friction partners leads. The friction packs can be configured symmetrically in relation to each other. Depending on However, given the available space, an asymmetrical design is also possible, for example by varying the number of friction surfaces between the left and right units of the slipping clutch.
Eine Ausführungsform der Antriebseinheit sieht vor, dass die beiden Reibpakete der Rutschkupplung Gleichteile umfassen. Unter Gleichteilen sind Bauteile der Rutschkupplung zu verstehen, die in die in gleicher Ausführung in beiden Reibpaketen vorkommen. One embodiment of the drive unit provides that the two friction packs of the slipping clutch include identical parts. Identical parts are components of the slipping clutch that are found in the same design in both friction packs.
Weiterhin können die Reiblamellen und Gegenlamellen der beiden Reibpakete axial beidseitig des Dämpfers achssymmetrisch angeordnet sein. Furthermore, the friction disks and counter disks of the two friction packs can be arranged axially symmetrically on both sides of the damper.
Die erfindungsgemäße elektrische Antriebseinheit kann bei einemThe electric drive unit according to the invention can at a
Maschinengetriebe mit nur einer elektrischen Maschine oder auch mit zwei elektrischen Maschinen Anwendung finden, z.B. für ein Hybrid-Fahrzeug oder für eine elektrische Achse, oder kann als alleiniger Antrieb für ein rein elektrisch antreibbares Fahrzeug eingesetzt werden. Machine transmissions with only one electric machine or with two electric machines are used, e.g. for a hybrid vehicle or for an electric axle, or can be used as the sole drive for a purely electrically driven vehicle.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Antriebsanordnung mit einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit sowie mit einer Verbrennungskraftmaschine, die mittels einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine mit dem Rotor der ersten elektrischen Rotationsmaschine gekoppelt oder koppelbar ist. A further aspect of the present invention is a drive arrangement with a drive unit according to the invention and with an internal combustion engine which is coupled or can be coupled to the rotor of the first electric rotary machine by means of a crankshaft of the internal combustion engine.
Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung kann dabei insbesondere innerhalb eines Zwei-E-Maschinengetriebes für den seriellen und/ oder parallelen Antrieb eines Hybridfahrzeuges ausgestaltet sein. The drive arrangement according to the invention can be designed in particular within a two-electric machine transmission for the serial and/or parallel drive of a hybrid vehicle.
In einer Ausführungsform der Antriebsanordnung ist vorgesehen, dass der Rotor der ersten elektrischen Rotationsmaschine drehfest mit der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt ist. In one embodiment of the drive arrangement, it is provided that the rotor of the first electric rotary machine is coupled in a torque-proof manner to the crankshaft of the internal combustion engine.
Dadurch wird ein sehr großes, gemeinsames Massenträgheitsmoment ausgebildet, nämlich durch die Kurbelwelle selbst und den Rotor. Dadurch reduziert sich die Anforderung an das zu übertragende Drehmoment, da die Massenträgheit der der Rutschkupplung vorgeschalteten Baugruppe sehr groß ist. As a result, a very large, common mass moment of inertia is formed, namely by the crankshaft itself and the rotor. This reduces the demand on the torque to be transmitted, since the mass inertia of the assembly upstream of the slipping clutch is very high.
Bei Ungleichförmigkeit der Drehmomentabgabe des Verbrennungsmotors und daraus resultierender Wechselmomente lässt sich entsprechend die Übertragungssicherheit der Rutschkupplung verringern, sodass diese einen relativ geringen Bauraumbedarf und/oder eine verringerte Anzahl von Reibstellen aufweisen kann. Dabei kann der Rotor der ersten elektrischen Rotationsmaschine mittels der Rutschkupplung mit einer ersten Welle gekoppelt sein, wobei die Antriebsanordnung eine Zwischennabe umfasst und die erste Welle in einem Gehäuse der Antriebsanordnung und über die Zwischennabe in der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine gelagert ist. Eine Abdichtung zwischen Trockenraum und Nassraum erfolgt an der Zwischennabe. In the event of non-uniformity in the torque output of the internal combustion engine and the resulting alternating torques, the transmission reliability of the slipping clutch can be reduced accordingly, so that it can have a relatively small installation space requirement and/or a reduced number of friction points. The rotor of the first electric rotating machine can be coupled to a first shaft by means of the slipping clutch, the drive arrangement comprising an intermediate hub and the first shaft being mounted in a housing of the drive arrangement and via the intermediate hub in the crankshaft of the internal combustion engine. A seal between the dry room and the wet room takes place at the intermediate hub.
Weiterhin kann die Antriebsanordnung einen Massering aufweisen, der drehfest mit einer Ausgangsseite der Kurbelwelle sowie mit der Eingangsseite der Rutschkupplung verbunden ist. Furthermore, the drive arrangement can have a mass ring which is connected in a torque-proof manner to an output side of the crankshaft and to the input side of the slipping clutch.
Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Antriebsanordnung eine zweite elektrische Rotationsmaschine aufweisen, wobei die erste elektrische Rotationsmaschine als Generator, zum Boosten und für den Start der Verbrennungskraftmaschine Verwendung finden kann. Die andere, zweite elektrische Rotationsmaschine kann als Hauptfahrmaschine ausgeführt sein, die in bestimmten Fahrzuständen zur Steigerung des Getriebe-Wirkungsgrades abgekoppelt werden kann. Furthermore, the drive arrangement according to the invention can have a second electric rotary machine, wherein the first electric rotary machine can be used as a generator, for boosting and for starting the internal combustion engine. The other, second rotary electric machine can be designed as the main driving machine, which can be decoupled in certain driving states to increase the transmission efficiency.
Die hier beschriebene technische Lösung fasst die Vorteile einer bauraumoptimalen Anordnung des Dämpfers und einer Rutschkupplung für einen Antriebstrang eines seriell bzw. parallel antreibbaren Hybridfahrzeuges zusammen, wobei die Rutschkupplung und der Dämpfer in einem vom Rotor der ersten elektrischen Rotationsmaschine umgebenden Raum platzsparend untergebracht sind. Dabei erfolgt eine schwingungstechnisch geeignete Aufteilung von Primär- und Sekundär- Massenträgheit sowie eine getriebe-integrierte Abdichtung. 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 Maße eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in The technical solution described here summarizes the advantages of a space-optimized arrangement of the damper and a slip clutch for a drive train of a hybrid vehicle that can be driven in series or in parallel, with the slip clutch and the damper being accommodated in a space-saving manner in a space surrounded by the rotor of the first electric rotary machine. In doing so, the primary and secondary masses of inertia are divided up appropriately in terms of vibration technology, and a seal is integrated into the transmission. The invention described above is explained in detail below against the relevant technical background with reference to the accompanying drawings, which show preferred embodiments. The invention is in no way limited by the purely schematic drawings, it being noted that the exemplary embodiments shown in the drawings are not limited to the dimensions shown. It is shown in
Fig. 1 : eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung in Schnittansicht, 1: a drive arrangement according to the invention in a sectional view,
Fig. 2: ein Teilbereich der in Figur 1 dargestellten Antriebsanordnung in Schnittansicht Fig. 3: eine Darstellung der Antriebsanordnung mit Drehmoment-Übertragungspfad in Schnittansicht, Fig. 4: ein Teilbereich der in Figur 3 dargestellten Antriebsanordnung mit Drehmoment-Übertragungspfad in Schnittansicht, 2: a partial area of the drive arrangement shown in FIG. 1 in a sectional view; FIG. 3: a representation of the drive arrangement with a torque transmission path in a sectional view; 4: a partial area of the drive arrangement shown in FIG. 3 with a torque transmission path in a sectional view,
Fig. 5: die erfindungsgemäße Antriebseinheit in Schnittansicht, 5: the drive unit according to the invention in a sectional view,
Fig. 6: eine Seite der Rutschkupplung in Schnittansicht, Fig. 6: one side of the slipping clutch in sectional view,
Fig. 7: die Antriebseinheit in Schnittansicht, Fig. 7: the drive unit in sectional view,
Fig. 8: ein Teilbereich der Antriebseinheit in Schnittansicht, und 8: a partial area of the drive unit in a sectional view, and
Fig. 9: ein Teilbereich der Antriebseinheit im Bereich der zweiten Lagerung der ersten Welle. 9: a partial area of the drive unit in the area of the second bearing of the first shaft.
Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Antriebseinheit 10 mit Rotor-integriertem Dämpfer 140 inklusive Rutschkupplung 150 einer ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 und Gehäuse-integrierter Dichtung 210 innerhalb einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung 400 folgenden Aufbaus: Figures 1 and 2 show a drive unit 10 with a rotor-integrated damper 140 including a slipping clutch 150 of a first electric rotary machine 30 and a seal 210 integrated in the housing within a drive assembly 400 according to the invention with the following structure:
Die Verbrennungskraftmaschine 20 steht mit der ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 drehmomentschlüssig in Verbindung, die als Innenläufermaschine ausgebildet ist. Im Drehmomentfluss zwischen Verbrennungskraftmaschine 20 und/oder erster elektrischen Rotationsmaschine 30 und erster Welle 110 sind eine Rutschkupplung 150 als Überlastschutzelement und ein Dämpfer 140 zur Schwingungsisolation zwischengeschaltet. Internal combustion engine 20 is connected in a torque-locking manner to first electric rotary machine 30, which is designed as an internal rotor machine. In the torque flow between internal combustion engine 20 and/or first electric rotary machine 30 and first shaft 110, a slipping clutch 150 as an overload protection element and a damper 140 for vibration isolation are interposed.
Der Rotor 31 der ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 dient neben der elektromagnetischen Kopplung der ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 als primäre Schwungradmassenträgheit, um die Drehungleichförmigkeiten / Drehmomentschwankungen der Verbrennungskraftmaschine 20 bereits vor der Einleitung in die Rutschkupplung 150 und den Dämpfer 140 zu reduzieren, sodass die Rutschkupplung 150 ein geringeres zu übertragendes Drehmoment und der Dämpfer 140 eine geringere Dämpferkapazität aufweisen kann. Überlast- bzw. Impulsartige Drehmomente, die sowohl von einem Antriebsrad eines mit der Antriebseinheit 10 ausgestatteten Kraftfahrzeugs als auch von der Verbrennungskraftmaschine 20 kommen können, werden wirkungsvoll mit Hilfe der Rutschkupplung 150 reduziert, um den Dämpfer 140 und die übrigen Komponenten des Getriebes90, welches in der hier dargestellten Ausführungsform ein Differenzialgetriebe ist, vor Schäden zu schützen. Wie weiterhin Figur 1 entnehmbar ist, ist die Zwischenwelle 80 über eine zweite Trennkupplung 170 mit einer Antriebswelle 70 gekoppelt, die mit einem Rotor 41 einer zweiten elektrischen Rotationsmaschine 40 drehtest gekoppelt ist, Ein weiterer Bestandteil der der zweiten elektrischen Rotationsmaschine 40 ist ein Stator 42, der den Rotor 41 der zweiten elektrischen Rotationsmaschine 40 umgibt. In addition to the electromagnetic coupling of the first electric rotary machine 30, the rotor 31 of the first electric rotary machine 30 serves as the primary flywheel mass inertia in order to reduce the rotational irregularities / torque fluctuations of the internal combustion engine 20 before they are introduced into the slip clutch 150 and the damper 140, so that the slip clutch 150 engages lower torque to be transmitted and the damper 140 may have a lower damping capacity. Overload or impulse-like torques, which can come both from a drive wheel of a motor vehicle equipped with drive unit 10 and from internal combustion engine 20, are effectively reduced with the aid of slip clutch 150 in order to displace damper 140 and the other components of transmission 90, which is the embodiment shown here is a differential gear to protect against damage. As can also be seen from FIG. 1, the intermediate shaft 80 is coupled via a second separating clutch 170 to a drive shaft 70 which is connected to a rotor 41 of a second rotary electric machine 40 is rotationally coupled. Another component of the second rotary electric machine 40 is a stator 42 which surrounds the rotor 41 of the second rotary electric machine 40 .
Figur 2 zeigt in einer vergrößerten Abbildung, wie vorteilhaft eine Rutschkupplung 150 und der Dämpfer 140 bezüglich einer bestmöglichen Bauraumausnutzung anzuordnen sind. Die erste elektrische Rotationsmaschine 30 befindet sich mit einem Stator 32 der ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 und einem Statorträger 34 sowie Rotor 31 der ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 und Rotorträger 33 im Nassraum 130 des Gehäuses 230, der auch als Ölraum bezeichnet wird. Nach Bedarf kann neben dem Rotor 31 das Geberrad 180 eines Rotor-Lager-Sensors 181 angeordnet sein, welcher mit dem Gehäuse 230 z.B. über eine Verschraubung verbunden ist. FIG. 2 shows in an enlarged illustration how advantageously a slipping clutch 150 and the damper 140 can be arranged with regard to the best possible use of installation space. The first electric rotary machine 30 is located with a stator 32 of the first electric rotary machine 30 and a stator carrier 34 and rotor 31 of the first electric rotary machine 30 and rotor carrier 33 in the wet space 130 of the housing 230, which is also referred to as the oil space. If required, the transmitter wheel 180 of a rotor bearing sensor 181 can be arranged next to the rotor 31, which is connected to the housing 230, for example, via a screw connection.
Der Trockenraum 120 und der Nassraum 130 des Gehäuses 230 sind gegeneinander abgedichtet. Es befindet sich ein Dichtblech 200 axial zwischen erster elektrischen Rotationsmaschine 30 und Verbrennungskraftmaschine 20 sowie den jeweils der ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 und der Verbrennungskraftmaschine 20 zugeordneten Komponenten. Dieses Dichtblech 200 teilt den Gehäuseraum in Trockenraum 120 und Nassraum 130 auf. Zusätzlich befindet sich zwischen Dichtblech 200 und Statorträger 34 eine Dichtung 210 (z.B. aus einem Elastomerwerkstoff) in einer radial oberhalb der ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 angeordneten Position zur Dichtung 210 nach außen. Die Dichtung 210 trägt dazu bei, dass zum einen kein Wassereintritt ins Gehäuse 230 und zum anderen kein Ölaustritt aus dem Gehäuse 230 erfolgt. Am radial inneren Ende des Dichtblechs 200 befindet sich ein weiteres Dichtelement, z.B. ein Radialwellendichtring 190, der die Abdichtung nach innen erfüllt. The dry space 120 and the wet space 130 of the housing 230 are sealed off from one another. There is a sealing plate 200 axially between the first electric rotary machine 30 and the internal combustion engine 20 and the components associated with the first electric rotary machine 30 and the internal combustion engine 20 . This sealing plate 200 divides the housing space into a dry space 120 and a wet space 130 . In addition, there is a seal 210 (e.g. made of an elastomeric material) between the sealing plate 200 and the stator carrier 34 in a position arranged radially above the first electric rotary machine 30 in relation to the seal 210 to the outside. The seal 210 contributes to the fact that, on the one hand, no water can enter the housing 230 and, on the other hand, no oil can escape from the housing 230 . At the radially inner end of the sealing plate 200 there is another sealing element, e.g. a radial shaft sealing ring 190, which seals the inside.
Dichtblech 200 und Statorträger 34 sind über eine geeignete Verbindung, z.B. eine Schraube 390, mit dem Gehäuse 230 drehfest verbunden. Sealing plate 200 and stator support 34 are connected to housing 230 in a rotationally fixed manner by means of a suitable connection, e.g. a screw 390.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine Platzierung von Dämpfer 140 und beidseitig angeordneter Rutschkupplung 150 im Nassraum 130 des Gehäuses 230, hoch-integriert radial innerhalb des vom Rotor 31 der ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 umgebenden Raums. Für den Dämpfer 140 ist die Anordnung im Nassraum 130 des Gehäuses 230 vorteilhaft bezüglich Dämpferlebensdauer, da die Kontaktelemente innerhalb des Dämpfers 140 mit Schmierstoff versorgt werden und somit Verschleiß reduziert werden kann. The solution according to the invention enables the damper 140 and slip clutch 150 arranged on both sides to be placed in the wet space 130 of the housing 230 , highly integrated radially within the space surrounded by the rotor 31 of the first electric rotary machine 30 . For the damper 140, the arrangement in the wet space 130 of the housing 230 is advantageous in terms of damper service life, since the contact elements within the damper 140 are supplied with lubricant and wear can thus be reduced.
Die Lagerung des Rotorträgers 33 zusammen mit der hoch-integrierten Dämpfer- Rutschkupplungseinheit erfolgt getriebeseitig mittels eines Rotorlagers 35 der ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 im Gehäuse 230. The bearing of the rotor carrier 33 together with the highly integrated damper slip clutch unit takes place on the transmission side by means of a rotor bearing 35 of the first electric rotary machine 30 in the housing 230.
Die Lagerung der ersten Welle 110 erfolgt zum einen axial neben der beschriebenen Rotorlagerung 35 im Getriebegehäuse 230 an der ersten Lagerung 112 der ersten Welle 110 und zum anderen an einer zweiten Lagerung 113 der ersten Welle 113 radial innerhalb der Dämpfer-Rutschkupplungseinheit z.B. mittels eines Nadellagers. In axialer Fortführung in Richtung Verbrennungskraftmaschine 20 stützt sich die erste Welle 110 über die Zwischennabe 144, die auch die zweite Lagerung 113 der ersten Welle 110 trägt, in der Kurbelwelle 60 an einer Lagerstelle 270 ab. Die Kurbelwelle 60 ist hier ein Abtriebselement der Verbrennungskraftmaschine 20. Diese Lagerstelle 270 erfährt in der hier beschriebenen Ausführungsform im Normalbetrieb keine Relativbewegung zwischen Kurbelwelle 60 und Zwischennabe 144. The first shaft 110 is mounted axially next to the described rotor bearing 35 in the transmission housing 230 on the first bearing 112 of the first shaft 110 and on the other hand on a second bearing 113 of the first shaft 113 radially inside the damper slip clutch unit, e.g. by means of a needle bearing. Continuing axially in the direction of the internal combustion engine 20, the first shaft 110 is supported at a bearing point 270 in the crankshaft 60 via the intermediate hub 144, which also carries the second bearing 113 of the first shaft 110. The crankshaft 60 is here an output element of the internal combustion engine 20. In the embodiment described here, this bearing point 270 does not experience any relative movement between the crankshaft 60 and the intermediate hub 144 during normal operation.
Das Nadellager der zweiten Lagerung 113 der ersten Welle 110 wiederum erfährt immer dann eine Relativbewegung zwischen Zwischennabe 144 und erster Welle 110, wenn der Dämpfer 140 innerhalb seiner definierten Torsionskennlinie zug- und schubseitig verdreht wird, beziehungsweise die Rutschkupplung 150 auslöst. Ansonsten läuft das Nadellager der zweiten Lagerung 113 mit der Absolutdrehzahl von Zwischennabe 144 und erster Welle 110 und damit letztlich von Verbrennungskraftmaschine 20 und Rotor 31 der ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 um. The needle bearing of the second bearing 113 of the first shaft 110, in turn, always experiences a relative movement between the intermediate hub 144 and the first shaft 110 when the damper 140 is twisted within its defined torsion characteristic on the push and pull side, or when the slip clutch 150 is triggered. Otherwise, the needle bearing of the second bearing 113 rotates at the absolute speed of the intermediate hub 144 and the first shaft 110 and thus ultimately of the internal combustion engine 20 and the rotor 31 of the first electric rotary machine 30 .
Die Relativbewegung beim Auslösen der Rutschkupplung 150 entsteht im Überiastfall zwischen der Eingangsseite 151 der Rutschkupplung 150 sowie einem Stützelement 154 der Rutschkupplung 150 und einem Träger 156 der Rutschkupplung 150, der mit dem Dämpfer 140 fest und dieser wiederum mit der ersten Welle 110 drehmomentübertragend verbunden ist. The relative movement when the slip clutch 150 is triggered occurs in the event of an overload between the input side 151 of the slip clutch 150 and a support element 154 of the slip clutch 150 and a carrier 156 of the slip clutch 150, which is fixed to the damper 140 and this in turn is connected to the first shaft 110 in a torque-transmitting manner.
Figuren 3 und 4 veranschaulichen den Kraft-/Momentfluss von der Verbrennungskraftmaschine 20 beziehungsweise der ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 zum Fahrzeugantrieb 50, der durch Gelenkwellen bzw. Fahrzeugräder realisiert sein kann. Das Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine 20 wird in das Schwungrad 100 beziehungsweise eine sogenannte Flexplate über einen Massering 101 , der nach Bedarf des entsprechenden Anwendungsfalles eingesetzt wird oder entfallen kann, in eine Mitnehmerplatte 157 eingeleitet. Schwungrad 100 und Massering 101 sind vorteilhafterweise über eine lösbare Verbindung, z.B. eine Flexplate-Schraube 102, und in der Fortführung den Massering 101 und die Mitnehmerplatte 157 über geeignete Verbindungselemente, z.B. ein Niet- Massering 310, wie in Figur 7 dargestellt, oder Schrauben, drehmomentschlüssig miteinander verbunden. Bei Entfall des Masserings 101 ist die lösbare Verbindung direkt zwischen Schwungrad 100 und Mitnehmerplatte 157 auszuführen (hier nicht dargestellt). Eine lösbare Verbindung ist an dieser Stelle erforderlich, um die Montage von Verbrennungskraftmaschine 20 und Gehäuse 230 beim Kunden oder eine Demontage im Servicefall durchführen zu können. Von der Mitnehmerplatte 157 aus erfolgt die Weitergabe des Drehmoments über die Zwischennabe 144 an das Mitnahmeblech 280. Zwischennabe 144 und Mitnehmerplatte 157 sind über geeignete Verbindungselemente, z.B. über Blindniete 250 bzw. Schrauben, drehmomentschlüssig miteinander verbunden. Zwischennabe 144 und Mitnahmeblech 280 sind über geeignete Verbindungselemente, z.B. Blindniete 250 oder Schrauben, drehmomentschlüssig miteinander verbunden und an einer am Umfang anderen Stelle als die Schrauben angeordnet. FIGS. 3 and 4 illustrate the force/torque flow from the internal combustion engine 20 or the first electric rotary machine 30 to the vehicle drive 50, which can be implemented by cardan shafts or vehicle wheels. The torque of the internal combustion engine 20 is introduced into a driver plate 157 in the flywheel 100 or a so-called flexplate via a mass ring 101, which is used or can be omitted as required for the relevant application. Flywheel 100 and mass ring 101 are advantageously connected via a detachable connection, e.g. a flexplate screw 102, and in continuation the mass ring 101 and the driver plate 157 via suitable connecting elements, e.g. a rivet mass ring 310, as shown in Figure 7, or screws, torque-locked together. If the mass ring 101 is omitted, the detachable connection is to be made directly between the flywheel 100 and driver plate 157 (not shown here). A detachable connection is required at this point in order to be able to assemble the internal combustion engine 20 and the housing 230 at the customer's site or disassemble it for servicing. The torque is transmitted from driver plate 157 via intermediate hub 144 to driver plate 280. Intermediate hub 144 and driver plate 157 are connected to one another in a torque-locking manner using suitable connecting elements, eg blind rivets 250 or screws. Intermediate hub 144 and driving plate 280 are connected to one another in a torque-locking manner via suitable connecting elements, for example blind rivets 250 or screws, and are arranged at a different point on the circumference than the screws.
Zwischen Mitnahmeblech 280 und Rotorträger 33 erfolgt die Drehmomentübergabe über eine geeignete Verbindung, z.B. Mitnahmeniete 290 oder Schrauben. The torque is transferred between driver plate 280 and rotor carrier 33 via a suitable connection, e.g. driving rivet 290 or screws.
Das Drehmoment der ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 und der Verbrennungskraftmaschine 20 wird (im radial außenliegenden Bereich) vom Rotorträger 33 in die Eingangsseite 151 der Rutschkupplung 150 drehmomentschlüssig z.B. über eine eingangsseitige Verzahnung 158 eingeleitet. Über die mindestens zwei Reiblamellen 152 der Rutschkupplung 150 wird das Drehmoment an mindestens eine Gegenlamelle 153 und Stützelemente 154 der Rutschkupplung 150 z.B. über eine ausgangsseitige Verzahnung 159 an den Träger 156 der Rutschkupplung 150 weitergeleitet. The torque of the first electric rotary machine 30 and the internal combustion engine 20 is introduced (in the radially outer area) from the rotor carrier 33 into the input side 151 of the slipping clutch 150 in a torque-locking manner, e.g. via toothing 158 on the input side. The torque is transmitted via the at least two friction plates 152 of the slip clutch 150 to at least one counter plate 153 and support elements 154 of the slip clutch 150, e.g. via toothing 159 on the output side to the carrier 156 of the slip clutch 150.
Bedingt durch die Aufteilung der Rutschkupplung 150 in ein erstes Reibpaket 150a und ein zweites Reibpaket 150b wird das Drehmoment am Rotorträger 33 auf diese beiden Einheiten aufgeteilt, sodass jede Einheit für sich bei symmetrischer Ausführung nur das jeweils halbe Drehmoment übertragen muss. Due to the division of the slipping clutch 150 into a first friction pack 150a and a second friction pack 150b, the torque on the rotor carrier 33 is reduced to this divided between the two units, so that each unit only has to transmit half the torque for a symmetrical design.
Das erste Reibpaket 150a und zweite Reibpaket150b der Rutschkupplung 150 leiten jeweils über ihren eigenen Rotorträger 156 das Drehmoment in den linken und rechten Teil des Dämpfers 140 ein. Im Dämpfer 140 selbst addieren sich die Teil- Drehmomente aus dem erstem Reibpaket 150a und dem zweiten Reibpaket 150b der Rutschkupplung 150b wieder zum Gesamt-Drehmoment. The first friction pack 150a and the second friction pack 150b of the slipping clutch 150 each introduce the torque into the left and right part of the damper 140 via their own rotor carrier 156 . In the damper 140 itself, the partial torques from the first friction assembly 150a and the second friction assembly 150b of the slipping clutch 150b add up again to form the total torque.
Vom Dämpfer 140 aus erfolgt die Weitergabe des Drehmomentes über einen Nabenflansch 148 mittels einer Dämpfer-Verzahnung 220 an der ersten Wellel 10, die hier einen Eingang 231 des Getriebes 90 darstellt. Diese Dämpfer-Verzahnung 220 gewährleistet besonders vorteilhaft bei der hier gezeigten Dämpfervariante mit Zwei- Flansch-Design den zug- und schubseitig erforderlichen Freiwinkel zur Gewährleistung der Dämpferfunktion. Hier nicht dargestellt, aber prinzipiell möglich und auch bei anderen Dämpfertypen einsetzbar, ist ein Übergangselement zwischen Nabenflansch 148 und erster Welle 110 in Form einer Dämpfernabe. From the damper 140 , the torque is transmitted via a hub flange 148 by means of damper teeth 220 on the first shaft 10 , which here represents an input 231 of the transmission 90 . In the damper variant with two-flange design shown here, this damper toothing 220 particularly advantageously ensures the clearance angle required on the tension and thrust side to ensure the damper function. A transition element between hub flange 148 and first shaft 110 in the form of a damper hub is not shown here, but is possible in principle and can also be used with other damper types.
Das Drehmoment der ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 wird von der ersten Wellel 10 weiter über eine erste T rennkupplung 160 und ein Zahnrad 111 an eine Zwischenwelle 80 übergeben. Von der Zwischenwelle 80 aus erfolgt die Übergabe des Drehmoments an das Differenzialgetriebe 90 und letztlich an einen Fahrzeugantrieb 50, wie aus Figur 3 ersichtlich ist. The torque of the first rotary electric machine 30 is further transferred from the first shaft 10 to an intermediate shaft 80 via a first disconnect clutch 160 and a gear wheel 111 . The torque is transferred from the intermediate shaft 80 to the differential gear 90 and finally to a vehicle drive 50, as can be seen from FIG.
Figur 5 stellt noch einmal in vergrößerter Ansicht die relevanten, an der Übertragung eines Drehmoments beteiligten Elemente der Antriebseinheit 10 dar, ohne eingezeichneten Drehmoment-Übertragungspfad, insbesondere des Einbauortes der erfindungsgemäßen ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 exemplarisch in einer Antriebseinheit 10. Hier sind im Wesentlichen der Einbauraum vom hoch-integriertem Dämpfer 140 inklusive Rutschkupplung 150, angeordnet radial innerhalb des vom Rotor 31 der elektrischen Rotationsmaschine 31 umgebenden Raums, sowie deren Hauptkomponenten und Schnittstellen und das axial angeordnete Dichtblech 200 mit Dichtung 210 gezeigt. Figure 5 once again shows an enlarged view of the relevant elements of the drive unit 10 involved in the transmission of torque, without a torque transmission path shown, in particular the installation location of the first electric rotary machine 30 according to the invention as an example in a drive unit 10. This is essentially the installation space from the highly integrated damper 140 including the slip clutch 150, arranged radially inside the space surrounded by the rotor 31 of the rotary electric machine 31, as well as its main components and interfaces and the axially arranged sealing plate 200 with the seal 210.
Figur 6 zeigt einen Ausschnitt aus der Rutschkupplung 150. Die Wirkungsweise der Rutschkupplung 150 wird aus einer Zusammenschau der Figuren 5 und 6 erläutert. Die jeweilige Eingangsseite 151 des dargestellten zweiten Reibepakets150b der Rutschkupplung 150 übernimmt das Drehmoment vom Rotorträger 33 über eine geeignete Verbindung, z.B. eine eingangsseitige Verzahnung 158, und leitet dieses an die mindestens zwei Reiblamellen 152 und diese wiederum an eine Gegenlamelle 153 und die Stützelemente 154 weiter. Die Gegenlamelle 153 und die Stützelemente 154 übergeben über eine geeignete Verbindung, z.B. eine ausgangsseitige Verzahnung 159, das Drehmoment an den Dämpfer 140 durch Einleitung links in die Gegenscheibe 142 und rechts in die Mitnehmerscheibe 141. FIG. 6 shows a section of slip clutch 150. The mode of operation of slip clutch 150 is explained by looking at FIGS. 5 and 6 together. The respective input side 151 of the illustrated second friction pack 150b of the slip clutch 150 accepts the torque from the rotor carrier 33 via a suitable connection, e.g. input-side toothing 158, and forwards it to the at least two friction disks 152 and these in turn to a counter disk 153 and the support elements 154. The counter disk 153 and the support elements 154 transfer the torque to the damper 140 via a suitable connection, e.g. a toothing 159 on the output side, by introducing it into the counter disk 142 on the left and into the driver disk 141 on the right.
Die mindestens eine Tellerfeder 155 jedes ersten und zweiten Reibepakets 150a, 150b der Rutschkupplung 150 dient als axialer Energiespeicher, um die erforderliche Normalkraft auf die Reibflächen der Reiblamellen 152 aufzubringen und damit das Reibmoment zu erzeugen. The at least one disk spring 155 of each first and second friction pack 150a, 150b of the slipping clutch 150 serves as an axial energy store in order to apply the required normal force to the friction surfaces of the friction plates 152 and thus to generate the friction torque.
Die Komponenten der Rutschkupplung 150 werden vom Träger 156 und der Gegenscheibe 142 beziehungsweise Mitnehmerscheibe 141 des Dämpfers umschlossen und axial in Position gehalten. The components of the slipping clutch 150 are surrounded by the carrier 156 and the counter disk 142 or driver disk 141 of the damper and are held in position axially.
Der aufgrund der Position der Rutschkupplung 150 radial unterhalb des Rotorträgers 33 auftretende Verlust an Reibmoment -bedingt durch die Reduzierung des wirksamen Reibradius und des niedrigen Reibwertniveaus im Öl ist durch die Anordnung zusätzlicher Reibflächen kompensiert. Aufgrund der doppelten Anzahl von Reibpaketen lassen sich entsprechend viele Reibflächen realisieren. The loss of frictional torque occurring due to the position of the slipping clutch 150 radially below the rotor carrier 33--due to the reduction of the effective friction radius and the low level of friction in the oil--is compensated for by the arrangement of additional friction surfaces. Due to the double number of friction packs, a corresponding number of friction surfaces can be implemented.
Mehr oder weniger als die hier dargestellten sechs Reiblamellen 152 pro erstem und zweitem Reibepaket 150a, 150b der Rutschkupplung 150 sind auch möglich, wobei sich dabei auch die Anzahl der Eingangsseiten 151 der Rutschkupplung 150 und der Gegenlamellen 153 entsprechend erhöht oder verringert. More or fewer than the six friction plates 152 shown here per first and second friction assembly 150a, 150b of the slip clutch 150 are also possible, with the number of input sides 151 of the slip clutch 150 and the counter-plates 153 increasing or decreasing accordingly.
Zusammengefasst ergibt sich eine kompakt bauende Rutschkupplung 150 mit entsprechender Reibmomentkapazität, welche über die Anzahl der Reibflächen, die Tellerfederkraft und weitere Auslegungskriterien auf den entsprechenden Anwendungsfall angepasst werden kann. In summary, the result is a compact slip clutch 150 with a corresponding frictional torque capacity, which can be adapted to the corresponding application via the number of friction surfaces, the disk spring force and other design criteria.
Die Schnittstelle zwischen Rutschkupplung 150 und Dämpfer 140 erfolgt über eine geeignete Verbindung, z.B. eine Vernietung, die mittels des Abstandselementes 149 realisiert wird. Dieses Abstandselement 149 beabstandet und verbindet zum einen die Bauteile des Dämpfers 140 und verbindet zum anderen das erste Reibpaket 150a und das zweite Reibpaket 150b der Rutschkupplung 150 mit der Gegenscheibe 142 und der Mitnehmerscheibe 141 des Dämpfers 140. The interface between the slipping clutch 150 and the damper 140 is established via a suitable connection, eg riveting, which is realized by means of the spacer element 149 . This spacer element 149 separates and connects the components of the damper 140 and connects the first friction assembly 150a and 150a the second friction pack 150b of the slipping clutch 150 with the counter disk 142 and the driver disk 141 of the damper 140.
Im Bereich der Schnittstelle am radial außenliegenden Ende der Zwischennabe 144 befindet sich die Kontaktfläche zum Radialwellendichtring 190, der die Abdichtung des Gehäuses 230 nach innen erfüllt. Der Radialwellendichtring 190 ist auf einem relativ kleinen Durchmesser angeordnet. In the area of the interface at the radially outer end of the intermediate hub 144 is the contact surface to the radial shaft sealing ring 190, which fulfills the sealing of the housing 230 to the inside. The radial shaft sealing ring 190 is arranged on a relatively small diameter.
Die Eingangsseiten des Dämpfers 140 sind als Mitnehmerscheibe 141 und Gegenscheibe 142 ausgebildet, welche zusammen über mindestens ein Abstandselement 149 beabstandet, die Komponenten des Dämpfers 140 umschließen und axial in Position halten. The input sides of the damper 140 are designed as a drive disk 141 and a counter disk 142, which are spaced together by at least one spacer element 149, enclose the components of the damper 140 and hold them in position axially.
Innerhalb des Dämpfers 140 zwischen Mitnehmerscheibe 141 und Gegenscheibe 142 sind die nach dem Stand der Technik bekannten Dämpferkomponenten, z.B. The damper components known from the prior art, e.g.
Nabenflansch 148, Druckfeder 143, Reibringe 145 und Tellerfeder 147 angeordnet. Das Ausgangselement des Dämpfers 140 bildet der Nabenflansch 148, der drehmomentschlüssig über eine Dämpfer-Verzahnung 220 je nach Dämpfervariante spielfrei oder spielbehaftet mit der ersten Welle 110 verbunden ist. Hub flange 148, compression spring 143, friction rings 145 and disk spring 147 are arranged. The output element of the damper 140 is the hub flange 148, which is connected to the first shaft 110 in a torque-locking manner via damper teeth 220 with or without play, depending on the damper variant.
Der Zentrierbereich 240 der Mitnehmerscheibe 141 und/oder Gegenscheibe 142 zentriert den Dämpfer 140 im Rotorträger 33. Eine mindestens einseitig und in Fügerichtung angebrachte Fase bzw. Rundung im Zentrierbereich 240 erleichtert die Montage. In der hier beschriebenen Ausführung kann das Auslegungsmoment der Rutschkupplung 150 durch Erhöhung oder Reduzierung der Anzahl der Reibstellen ganz leicht skaliert werden, was inklusive einer Verlängerung oder Verkürzung des Trägers 156 den Baukastengedanken des Konzeptes unterstreicht. Außerdem kann die beidseitig angeordnete Rutschkupplung 150 mit jedem anderen Dämpfertyp kombiniert werden. The centering area 240 of the driver disk 141 and/or counter disk 142 centers the damper 140 in the rotor carrier 33. A chamfer or rounding in the centering area 240, which is applied at least on one side and in the joining direction, facilitates assembly. In the embodiment described here, the design moment of the slipping clutch 150 can be scaled very easily by increasing or reducing the number of friction points, which, including a lengthening or shortening of the carrier 156, underlines the modular concept of the concept. In addition, the slip clutch 150 arranged on both sides can be combined with any other type of damper.
In Figur 8 ist ein vergrößerter Ausschnitt der exemplarischen Antriebseinheit 10 dargestellt, der im Wesentlichen den Bereich der Lagerung der ersten Welle 110 und des Rotorträgers 33 zeigt. FIG. 8 shows an enlarged section of the exemplary drive unit 10, which essentially shows the area where the first shaft 110 and the rotor support 33 are supported.
Das Rotorlager 35 wird am Außenring, seitig des Gehäuses 230, über den Axialanschlagbereich 370 und ein erstes gehäuseseitiges Sicherungselement 330 axial in Position gehalten. Am Innenring erfolgt die axiale Abstützung einerseits am Rotorträger 33 und auf der gegenüberliegenden Seite am rotorträgerseitigen Sicherungselement 340. Die erste Lagerung 112 der ersten Welle 110 erfolgt seitlich des Gehäuses 230 am Außenring über den Axialanschlagbereich 370 und ein zweites gehäuseseitiges Sicherungselement 350. Am Innenring erfolgt die axiale Abstützung einerseits am Axial-Anschlag 380 der ersten Welle 110 und auf der gegenüberliegenden Seite am antriebswellenseitigen Sicherungselement 360. Damit ergibt sich für die erste Lagerung 112 eine Festlagerung. The rotor bearing 35 is held axially in position on the outer ring, on the housing 230 side, via the axial stop area 370 and a first housing-side securing element 330 . On the inner ring, the axial support takes place on the one hand on the rotor carrier 33 and on the opposite side on the rotor carrier side Securing element 340. The first bearing 112 of the first shaft 110 is on the side of the housing 230 on the outer ring via the axial stop area 370 and a second housing-side securing element 350. On the inner ring, axial support is provided on the one hand on the axial stop 380 of the first shaft 110 and on the opposite side on the drive shaft-side securing element 360. This results in a fixed bearing for the first bearing 112.
Die zweite Lagerung 113 der ersten Welle 110 erfolgt Verbrennungskraftmaschinenseitig über das oben beschriebene Nadellager. Dieses Nadellager wird in der Zwischennabe 144 Verbrennungskraftmaschinen-seitig über einen Axial-Anschlag 380 und Getriebe-seitig über einen Sprengring 114 axial in Position gehalten. The second bearing 113 of the first shaft 110 takes place on the internal combustion engine side via the needle bearing described above. This needle bearing is held in position axially in the intermediate hub 144 on the combustion engine side via an axial stop 380 and on the transmission side via a snap ring 114 .
Der Außenbereich der ersten Welle 110 kann im Kontaktbereich zu den Wälzkörpern des Nadellagers ballig ausgeführt werden, um Achsversatz und Schiefstellungen zwischen Kurbelwelle 60 und erster Welle 110 auszugleichen, sodass keine unzulässigen Zusatz-Belastungen auf die Komponenten des Getriebes 90 entstehen. Außerdem kann ein radiales Spiel in der Größenordnung 0,05 ... 0,3 mm in diesem Kontaktbereich nominal vorzusehen sein. Für die zweite Lagerung 113 ergibt sich eine Loslagerung. The outer area of the first shaft 110 can be crowned in the contact area with the rolling elements of the needle bearing in order to compensate for axial offset and misalignments between the crankshaft 60 and the first shaft 110, so that no impermissible additional loads are placed on the components of the transmission 90. In addition, a radial clearance of the order of 0.05...0.3 mm can be provided nominally in this contact area. A floating bearing results for the second bearing 113 .
Diese ist in vergrößerter Ansicht auch in Figur 9 dargestellt. This is also shown in an enlarged view in FIG.
Die erfindungsgemäße Lösung einer elektrischen Rotationsmaschine 30 mit Rotorintegriertem Dämpfer inklusive Rutschkupplung 150, die im Nassraum 130 angeordnet ist, sowie die Trennung von Nass- und Trockenraum 130,120 gegeneinander mittels eines Dichtblechs 200 und zusätzlicher Dichtelemente eines Getriebes 90 für seriellen und parallelen Betrieb weist gegenüber dem Stand der Technik Vorteile hinsichtlich des sehr hohen Integrationsgrades, der Isolationswirkung des Dämpfers 140 inklusive Anordnung der Primär- und Sekundär-Massenträgheiten sowie der Reibmomentkapazität der Rutschkupplung 150 auf. Bedingt durch die Anordnung einer großen verbrennungsmotorseitigen Primärmassenträgheit vor dem Eingangselement der Rutschkupplung 150 ergibt sich eine geringere Anforderung an das zu Übertragendende Drehmoment der Rutschkupplung 150. Aufgrund der reduzierten Ungleichförmigkeiten durch Wechselmomente der Verbrennungskraftmaschine 20 durch die gute Filter-Wirkung der großen Primärmassenträgheit kann das Auslegungsmoment der Rutschkupplung 150 abgesenkt werden und damit optimal an die Belastungsgrenzen der übrigenThe solution according to the invention of an electric rotary machine 30 with a rotor-integrated damper including a slipping clutch 150, which is arranged in the wet room 130, and the separation of the wet and dry room 130, 120 from one another by means of a sealing plate 200 and additional sealing elements of a gear 90 for serial and parallel operation has compared to the state the technology advantages in terms of the very high degree of integration, the isolation effect of the damper 140 including the arrangement of the primary and secondary inertia and the friction torque capacity of the slip clutch 150. Due to the arrangement of a large primary mass inertia on the combustion engine side in front of the input element of the slip clutch 150, there is a lower requirement for the torque to be transmitted by the slip clutch 150. Due to the reduced non-uniformity due to alternating torques of the internal combustion engine 20 due to the good filter effect of the large primary mass inertia, the design torque of the Slipping clutch 150 be lowered and thus optimally to the load limits of the others
Komponenten des Getriebes 90, die durch den Einsatz der Rutschkupplung 150 im Überlastfall geschützt werden sollen, angepasst werden. Components of the transmission 90, which are to be protected by the use of the slip clutch 150 in the event of an overload, are adapted.
Mit der hier vorgeschlagenen Antriebseinheit wird somit eine sehr bauraumsparende Lösung für elektromotorische Antriebe zur Verfügung gestellt. With the drive unit proposed here, a very space-saving solution for electric motor drives is thus made available.
Bezuqszeichenliste Reference character list
10 Antriebseinheit 10 drive unit
20 Verbrennungskraftmaschine 20 internal combustion engine
30 erste elektrische Rotationsmaschine 30 first rotary electric machine
31 Rotor der ersten elektrischen Rotationsmaschine31 Rotor of the first rotary electric machine
32 Stator der ersten elektrischen Rotationsmaschine32 Stator of the first rotary electric machine
33 Rotorträger 33 rotor carrier
34 Statorträger 34 stator carrier
35 Rotorlager der ersten elektrischen Rotationsmaschine35 rotor bearings of the first electric rotary machine
40 zweite elektrische Rotationsmaschine 40 second rotary electric machine
41 Rotor der zweiten elektrischen Rotationsmaschine41 rotor of the second rotary electric machine
42 Stator der zweiten elektrischen Rotationsmaschine42 Stator of the second rotary electric machine
50 Fahrzeugantrieb 50 vehicle propulsion
60 Kurbelwelle 60 crankshaft
70 Antriebswelle 70 drive shaft
80 Zwischenwelle 80 intermediate shaft
90 Getriebe 90 gears
100 Schwungrad 100 flywheel
101 Massering 101 ground ring
102 Flexplate-Schraube 102 flexplate screw
110 erste Welle 110 first wave
111 Zahnrad 111 gear
112 erste Lagerung der ersten Welle 112 first bearing of the first shaft
113 zweite Lagerung der ersten Welle 113 second bearing of the first shaft
114 Sprengring 114 snap ring
120 Trockenraum 120 drying room
130 Nassraum 130 wet room
140 Dämpfer 140 damper
141 Mitnehmerscheibe 141 drive plate
142 Gegenscheibe 143 Druckfeder 142 counter disc 143 compression spring
144 Zwischennabe 144 intermediate hub
145 Reibring 145 friction ring
147 Tellerfeder Dämpfer 147 disc spring damper
148 Nabenflansch 148 hub flange
149 Abstandselement Dämpfer 149 spacer damper
150 Rutschkupplung 150 slipper clutch
151 Eingangsseite der Rutschkupplung151 Input side of the slipping clutch
152 Reiblamelle 152 friction plate
153 Gegenlamelle 153 counter blade
154 Stützelement Rutschkupplung154 Support element slipping clutch
155 Tellerfeder 155 disc spring
156 Träger 156 carriers
157 Mitnehmerplatte 157 driver plate
158 eingangsseitige Verzahnung 158 teeth on the input side
159 ausgangsseitige Verzahnung 159 gearing on the output side
150a erstes Reibpaket 150a first friction pack
150b zweites Reibpaket 150b second friction pack
160 erste Trennkupplung 160 first disconnect clutch
170 zweite Trennkupplung 170 second disconnect clutch
180 Geberrad 180 encoder wheel
181 Rotor-Lage-Sensor 181 rotor position sensor
190 Radialwellendichtring 190 radial shaft seal
200 Dichtblech 200 sealing plate
210 Dichtung 210 seal
220 Dämpfer-Verzahnung 220 Damper Serration
230 Gehäuse 230 housing
231 Eingang des Getriebes 231 input of the gearbox
240 Zentrierbereich 240 centering area
250 Blindniet 270 Lagerstelle 250 blind rivet 270 storage location
280 Mitnahmeblech 280 take-away plate
290 Mitnahmeniet 290 take-along rivet
320 Niet 320 rivet
330 erstes gehäuseseitiges Sicherungselement330 first housing-side fuse element
340 rotorträgerseitiges Sicherungselement340 rotor carrier-side securing element
350 zweites gehäuseseitiges Sicherungselement350 second housing-side fuse element
360 antriebswellenseitiges Sicherungselement360 drive shaft side locking element
370 Axialanschlagbereich 370 axial stop area
380 Axial-Anschlag 380 axial stop
390 Schraube 390 screw
400 Antriebsanordnung 400 drive assembly

Claims

Patentansprüche Antriebseinheit (10) für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, mit einer ersten elektrischen Rotationsmaschine (30) sowie mit einem Getriebe (90) und einer Rutschkupplung (150), wobei ein Rotor (31 ) der ersten elektrischen Rotationsmaschine (30) mechanisch mit einem Eingang (231 ) des Getriebes (90) mittels der Rutschkupplung (150) gekoppelt ist, wobei die Rutschkupplung (150) zumindest bereichsweise radial sowie axial innerhalb eines vom Rotor (31 ) der ersten elektrischen Rotationsmaschine (30) radial begrenzten Raums sowie in einem Nassraum (130) des Getriebes (90) angeordnet ist. Antriebseinheit (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Eingangsseite (151 ) der Rutschkupplung (150) mit dem Rotor (31 ) fest verbunden ist. Antriebseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (10) weiterhin einen Dämpfer (140) aufweist, der zumindest bereichsweise radial sowie axial innerhalb des vom Rotor (31 ) der ersten elektrischen Rotationsmaschine (30) radial begrenzten Raums angeordnet ist. Antriebseinheit (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rutschkupplung (150) zwei Reibpakete (150a, 150b) aufweist, die jeweils Reiblamellen (152) und Gegenlamellen (153) umfassen, wobei auf beiden axialen Seiten des Dämpfers (140) jeweils ein Reibpaket (150a, 150b) angeordnet ist. Antriebseinheit (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Reibpakete (150a, 150b) der Rutschkupplung (150) Gleichteile umfassen. Antriebseinheit (10) nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reiblamellen (152) und Gegenlamellen (153) der beiden Reibpakete (150a, 150b) axial beidseitig des Dämpfers (140) achssymmetrisch angeordnet sind. Antriebsanordnung (400) mit einer Antriebseinheit (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 sowie mit einer Verbrennungskraftmaschine (20), die mittels einer Kurbelwelle (60) der Verbrennungskraftmaschine (20) mit dem Rotor (31 ) der ersten elektrischen Rotationsmaschine (30) gekoppelt oder koppelbar ist. Antriebsanordnung (400) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (31 ) der ersten elektrischen Rotationsmaschine (30) drehfest mit der Kurbelwelle (60) der Verbrennungskraftmaschine (20) gekoppelt ist. Antriebsanordnung (400) nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (31 ) der ersten elektrischen Rotationsmaschine (30) mittels der Rutschkupplung (150) mit einer ersten Welle (110) gekoppelt ist, wobei die Antriebsanordnung (400) eine Zwischennabe (144) umfasst und die erste Welle (110) in einem Gehäuse (230) der Antriebsanordnung (400) und über die Zwischennabe (144) in der Kurbelwelle (60) der Verbrennungskraftmaschine gelagert ist. Antriebsanordnung (400) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsanordnung (400) einen Massering (101 ) aufweist, der drehfest mit einer Ausgangsseite der Kurbelwelle (60) sowie mit der Eingangsseite (151 ) der Rutschkupplung (150) verbunden ist. Claims Drive unit (10) for a drive train of an electrically drivable motor vehicle, with a first electric rotary machine (30) and with a gear (90) and a slipping clutch (150), wherein a rotor (31) of the first electric rotary machine (30) mechanically with an input (231) of the transmission (90) by means of the slipping clutch (150), wherein the slipping clutch (150) is at least partially radially and axially within a space delimited radially by the rotor (31) of the first electric rotary machine (30) and in a Wet space (130) of the transmission (90) is arranged. Drive unit (10) according to claim 1, characterized in that an input side (151) of the slip clutch (150) is firmly connected to the rotor (31). Drive unit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the drive unit (10) also has a damper (140) which is at least partially radially and axially within the rotor (31) of the first electric rotary machine (30) radially delimited space is arranged. Drive unit (10) according to Claim 3, characterized in that the slipping clutch (150) has two friction packs (150a, 150b), each of which comprises friction lamellae (152) and counter lamellae (153), on both axial sides of the damper (140) respectively a friction pack (150a, 150b) is arranged. Drive unit (10) according to Claim 4, characterized in that the two friction packs (150a, 150b) of the slipping clutch (150) comprise identical parts. Drive unit (10) according to one of Claims 4 and 5, characterized in that the friction lamellae (152) and counter lamellae (153) of the two friction assemblies (150a, 150b) are arranged axially symmetrically on both sides of the damper (140). Drive arrangement (400) with a drive unit (10) according to one of Claims 1 to 6 and with an internal combustion engine (20) which is connected by means of a crankshaft (60) of the internal combustion engine (20) to the rotor (31) of the first electric rotary machine (30) is coupled or capable of being coupled. Drive arrangement (400) according to claim 7, characterized in that the rotor (31) of the first electric rotary machine (30) is coupled in a torque-proof manner to the crankshaft (60) of the internal combustion engine (20). Drive arrangement (400) according to one of Claims 7 and 8, characterized in that the rotor (31) of the first electric rotary machine (30) is coupled to a first shaft (110) by means of the slip clutch (150), the drive arrangement (400) an intermediate hub (144) and the first shaft (110) is mounted in a housing (230) of the drive assembly (400) and via the intermediate hub (144) in the crankshaft (60) of the internal combustion engine. Drive arrangement (400) according to one of Claims 7 to 9, characterized in that the drive arrangement (400) has a mass ring (101) which is non-rotatably connected to an output side of the crankshaft (60) and to the input side (151) of the slip clutch (150) connected is.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19631384C1 (en) * 1996-08-02 1997-10-16 Clouth Gummiwerke Ag Electric machine with rotor in drive train e.g. of motor vehicle
DE10160884A1 (en) * 2001-12-12 2003-06-26 Volkswagen Ag Automatic gear especially for vehicle having internal combustion engine with crankshaft has gear control apparatus, which controls oil pump driving motor and power of starter and generator operation of crankshaft-starter generator
DE102005040770A1 (en) * 2005-08-29 2007-03-08 Zf Friedrichshafen Ag Drive section for use in hybrid vehicle, has rotor support with bearing support at radial inner side of rotor support, and bearing support directly supported in oil pump housing by pivot bearing and directly driving impeller of oil pump
EP1777426A1 (en) * 2005-10-20 2007-04-25 Getrag Ford Transmissions GmbH Double clutch

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19631384C1 (en) * 1996-08-02 1997-10-16 Clouth Gummiwerke Ag Electric machine with rotor in drive train e.g. of motor vehicle
DE10160884A1 (en) * 2001-12-12 2003-06-26 Volkswagen Ag Automatic gear especially for vehicle having internal combustion engine with crankshaft has gear control apparatus, which controls oil pump driving motor and power of starter and generator operation of crankshaft-starter generator
DE102005040770A1 (en) * 2005-08-29 2007-03-08 Zf Friedrichshafen Ag Drive section for use in hybrid vehicle, has rotor support with bearing support at radial inner side of rotor support, and bearing support directly supported in oil pump housing by pivot bearing and directly driving impeller of oil pump
EP1777426A1 (en) * 2005-10-20 2007-04-25 Getrag Ford Transmissions GmbH Double clutch

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