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Patent Searching and Data


Title:
HYBRID DRIVETRAIN
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/187529
Kind Code:
A1
Abstract:
A hybrid drivetrain (10) for a motor vehicle is proposed, which hybrid drivetrain comprises an internal combustion engine (42), an electric machine (12), a first clutch (20), which is provided for coupling a crankshaft (44) of the internal combustion engine (42) to the rotor (16), and a second, further clutch (26), which is designed as a wet-running clutch and which has a clutch cover (24). Furthermore, for the connection of the rotor (16) to the clutch cover (24) for conjoint rotation, a screw connection (32) is provided which comprises a screw (18) which is arranged substantially in an axial direction (36) and which at least partially extends through a connecting piece (20) which is fastened to the clutch cover (24) for conjoint rotation.

Inventors:
VELTHAUS JAN (DE)
HEUKELBACH KAI (DE)
LECHTHALER THOMAS (DE)
RUBE LUKAS (DE)
ZIEGLER BERNHARD (DE)
KOPPITZ BERND (DE)
LANGE AXEL (DE)
BAIER ALEXANDER (DE)
HOPP DANIEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/054723
Publication Date:
September 24, 2020
Filing Date:
February 24, 2020
Export Citation:
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Assignee:
DAIMLER AG (DE)
International Classes:
B60K6/48; F16D21/08; F16D25/0638; F16D25/10
Foreign References:
US20180313409A12018-11-01
US20020066607A12002-06-06
DE102018116589A12019-01-24
DE19964504B42016-02-04
DE102015007138A12016-01-21
DE102005053887A12007-05-16
DE102017129873A12019-02-07
Attorney, Agent or Firm:
SCHEIDLE, Thorsten (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Hybridantriebstrang (10) für ein Kraftfahrzeug

- mit einem Verbrennungsmotor (42),

- mit einer elektrischen Maschine (12), die einen Stator (14) und einen Rotor (16) aufweist,

- mit einer ersten Kupplung (20), die zu einer Kopplung einer Kurbelwelle (44) des Verbrennungsmotors (42) mit dem Rotor (16) vorgesehen ist,

- mit einer weiteren Kupplung (26), die als Nasskupplung ausgestaltet ist, und die einen Kupplungsdeckel (24) umfasst,

wobei ein Lamellenträger (22) der ersten Kupplung (20) mit einem Rotorträger (23) des Rotors (16) der elektrischen Maschine (12) drehfest verbunden ist, wobei der Rotorträger (23) drehfest mit dem Rotor (16) verbunden ist und zumindest bereichsweise in einer radialen Richtung (34) zwischen dem Rotor (16) und dem Kupplungsdeckel (24) angeordnet ist,

und wobei der Kupplungsdeckel (24) und der Rotor (16) koaxial zueinander angeordnet sind und der Kupplungsdeckel (24) drehfest mittels einer

Schraubverbindung (32) mit dem Rotor (16) verbunden ist,

wobei die Schraubverbindung (32) eine Schraube (18) umfasst, welche im

Wesentlichen in einer axialen Richtung (36) angeordnet ist und welche ein auf dem Kupplungsdeckel (24) drehfest befestigtes Verbindungsstück (28) zumindest teilweise durchdringt

dadurch gekennzeichnet, dass

die Schraube (18) den Rotor (16) in der axialen Richtung (36) durchdringt.

2. Hybridantriebstrang nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Verbindungsstück (28) einen Metallring aufweist. 3. Hybridantriebstrang (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Schraube (18) parallel zu einer Drehachse (38) des Rotors (16) angeordnet ist und dass die Schraube (18) den Rotor (16) und den Kupplungsdeckel (24) drehtest verbindet.

4. Hybridantriebstrang (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Schraube (18) den Rotorträger (23) in der axialen Richtung (36) durchdringt.

5. Hybridantriebstrang (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Verbindungsstück (28) radial umgebend und zumindest teilweise axial überlappend zu der weiteren Kupplung (26) angeordnet ist.

6. Hybridantriebstrang (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Rotor (16) radial umgebend und zumindest teilweise axial überlappend zu der ersten Kupplung (20) angeordnet ist.

7. Hybridantriebstrang (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die weitere Kupplung (26) als eine Wandlerüberbrückungskupplung ausgebildet ist.

8. Hybridantriebstrang (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

gekennzeichnet durch

einen Drehmomentwandler (30), wobei ein Pumpenrad (40) des

Drehmomentwandlers drehtest mit dem Kupplungsdeckel (24) verbunden ist.

9. Hybridantriebstrang (10) nach den Ansprüchen 7 und 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Verbindungsstück (28) in axialer Richtung gesehen zwischen dem Rotor (16) und dem Drehmomentwandler (30) angeordnet ist.

10. Hybridantriebstrang (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsdeckel (24) drehfest mit einem Lamellenträger der weiteren Kupplung (26) verbunden ist.

11. Hybridantriebstrang (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Lamellenträger (22) als Außenlamellenträger der ersten Kupplung (20) und einteilig mit dem Rotorträger (23) des Rotors (16) der elektrischen Maschine (12) ausgebildet ist.

Description:
Hybridantriebstrang

Die Erfindung betrifft einen Hybridantriebstrang gemäß dem Oberbegriff von Patentan spruch 1.

Ein solcher Hybridantriebstrang ist aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits be kannt, beispielsweise aus der DE 10 2015 007 138 A1 , welche einen mittels einer Schraube an einem Kupplungsgehäuse befestigten Rotor einer elektrischen Maschine zeigt.

Ferner offenbart die DE 10 2005 053 887 A1 einen Hybridantriebstrang für ein Kraftfahr zeug mit einem Verbrennungsmotor, mit einer elektrischen Maschine, die einen Stator und einen Rotor aufweist, mit zumindest einer ersten Kupplung und einer weiteren Kupp lung, die als Nasskupplung ausgestaltet ist und die einen Kupplungsdeckel umfasst. Da bei ist ein Außenlamellenträger der ersten Kupplung drehfest mit einem Rotorträger des Rotors der elektrischen Maschine verbunden, wobei der Rotorträger zumindest be reichsweise in einer radialen Richtung, zwischen dem Rotor und dem Kupplungsdeckel angeordnet ist, wobei der Kupplungsdeckel und der Rotor koaxial zueinander angeord net sind und der Kupplungsdeckel drehfest mittels einer Schraubverbindung mit dem Ro tor verbunden werden kann.

Schließlich offenbart die gattungsgemäße DE 10 2017 129 873 A1 einen Hybridan triebstrang, bei welchem darüber hinaus die Schraubverbindung eine Schraube umfasst, welche im Wesentlichen in einer axialen Richtung angeordnet ist und welche ein auf dem Kupplungsdeckel drehfest befestigtes Verbindungsstück zumindest teilweise durch dringt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Hybridantriebstrang möglichst kom pakt, kostengünstig und einfach montierbar darzustellen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Hybridantriebstrang mit den Merkmal len des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung, sind den Unteransprüchen, sowie der nachfolgenden Figurenbeschreibung zu entnehmen.

Es wird ausgegangen von einem Hybridantriebstrang für ein Kraftfahrzeug, welcher einen Verbrennungsmotor, eine elektrische Maschine, die ihrerseits einen Stator und einen Rotor aufweist, eine erste Kupplung, die zu einer Kopplung des

Verbrennungsmotors mit dem Rotor vorgesehen ist, sowie eine weitere Kupplung umfasst, die als Nasskupplung ausgestaltet ist, und die ihrerseits einen Kupplungsdeckel umfasst.

Dabei ist ein Lamellenträger der ersten Kupplung mit einem Rotorträger des Rotors der elektrischen Maschine drehfest verbunden.

Weiterhin ist der Rotorträger zumindest bereichsweise in einer radialen Richtung zwi schen dem Rotor und dem Kupplungsdeckel angeordnet. Der Kupplungsdeckel und der Rotor sind koaxial zueinander angeordnet und der Kupplungsdeckel ist drehfest mittels einer Schraubverbindung mit dem Rotor verbunden.

Um den Hybridantriebstrang derart weiterzuentwickeln, dass die Kosten besonders ge ring gehalten, die Montierbarkeit verbessert und die Funktionalität erhalten werden kön nen, wird weiter davon ausgegangen, dass die Schraubverbindung, mittels derer der Ro tor und der Kupplungsdeckel drehfest miteinander verbunden sind, eine Schraube um fasst, welche im Wesentlichen in einer axialen Richtung angeordnet ist und welche ein auf dem Kupplungsdeckel drehfest befestigtes Verbindungsstück zumindest teilweise durchdringt.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Schraube den Rotor, vorteilhaft das Blechpa ket des Rotors, in axialer Richtung durchdringt.

Vorteilhaft sind der Rotor und der Kupplungsdeckel mittels der Schraubverbindung auch axial fest miteinander verbunden.

Unter einem solchen Verbindungsstück ist beispielsweise ein Metallaufsatz zu verstehen, der an geeigneter Stelle an den Kupplungsdeckel angeschweißt ist. Durch die Benut zung eines solchen Verbindungsstücks kann eine erleichterte Montage realisiert werden. Zusätzlich ist eine sehr kompakte Herstellung des Hybridantriebstranges realisierbar. Unter dem Rotor der elektrischen Maschine ist zum Beispiel ein aus Blechpaketen und zumindest einem Permanentmagneten zusammengesetzter Drehkörper zu verstehen. Der Rotor ist gegenüber dem Stator der elektrischen Maschine drehbar gelagert und ko axial zu diesem angeordnet.

Unter dem Rotorträger ist ein Bauteil zu verstehen, welches separat zu dem Rotor aus gebildet ist, welches drehtest mit dem Rotor verbunden ist und welches dazu vorgese hen ist, den Rotor zumindest radial gegenüber seiner drehbaren Lagerung abzustützen.

Vorteilhafter Weise ist der Rotor der elektrischen Maschine als ein sogenannter Innen läufer ausgebildet. Das heißt, dass der Rotor vorteilhaft radial innerhalb des Stators an geordnet ist.

Unter einer Kupplung ist eine Kopplungsvorrichtung zu verstehen, die dazu vorgesehen ist, zwei drehbar gelagerte Elemente nach Bedarf drehfest miteinander zu verbinden und diese Verbindung nach Bedarf auch wieder zu lösen.

Unter einem Kupplungsdeckel ist ein Bauteil zu verstehen, das mit einem der beiden drehbar gelagerten Elemente der Kupplung drehfest verbunden ist und das im Wesentli chen einen radial außen gelegenen Abschluss der Kupplung bildet.

Unter einer drehfesten Verbindung zweier drehbar gelagerter Elemente ist zu verstehen, dass die beiden Elemente koaxial zueinander angeordnet sind und derart miteinander verbunden sind, dass sie mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit drehen.

Unter dem Begriff der drehfesten Befestigung ist zum Beispiel eine Befestigung in Form einer Verschweißung, einer Verschraubung, einer Vernietung gemeint.

Unter einer bereichsweisen Anordnung des Rotorträgers radial zwischen dem Rotor und dem Kupplungsdeckel ist gemeint, dass zumindest ein sich in axialer Richtung erstre ckender Teilabschnitt des Rotorträgers radial zwischen dem Rotor und dem Kupplungs deckel angeordnet ist.

Mit der axialen Richtung ist im Zusammenhang mit der Erfindung eine Richtung parallel zu einer Drehachse der elektrischen Maschine beziehungsweise des Rotors der elektri schen Maschine gemeint. Vorteilhafter Weise sind der Rotor, die erste Kupplung und die weitere Kupplung koaxial zueinander angeordnet.

Vorteilhafter Weise sind auch der Rotor und eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors koaxial zueinander angeordnet.

Mit einer koaxialen Anordnung zweier Elemente ist gemeint, dass die beiden Elemente gleiche Drehachsen und/oder gleiche rotationssymmetrische Achsen haben.

Mit der weiteren Kupplung ist vorteilhaft eine Kupplung gemeint, mittels derer der Rotor mit einer Eingangswelle eines Getriebes drehfest gekoppelt werden kann. Die weitere Kupplung kann zum Beispiel als Drehmomentwandler oder besonders vorteilhaft als eine Wandlerüberbrückungskupplung für einen Drehmomentwandler ausgebildet sein. Die weitere Kupplung kann aber auch als nasse Anfahrkupplung ausgebildet sein.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Verbindungsstück ei nen Metallring aufweist. Vorteilhaft ist der Metallring koaxial zu der Drehachse der elektrischen Maschine beziehungsweise koaxial zu einer Drehachse der ersten Kupplung angeordnet. Vorteilhaft ist der Kupplungsdeckel selbst drehbar um die Drehachse der elektrischen Maschine und koaxial zu dem Metallring angeordnet. Die Ausgestaltung des Verbindungsstückes als Metallring bewirkt eine kostengünstige Herstellbarkeit.

Vorteilhaft weist die Schraubverbindung mehrere Schrauben auf, die entweder mit meh reren Verbindungsstücken oder mit dem als Metallring ausgeführten Verbindungsstück an mehreren Stellen verbunden sind.

Vorteilhaft ist die Schraube parallel zu der Drehachse des Rotors angeordnet und ver bindet den Rotor und den Kupplungsdeckel. Durch diese Art der Anordnung lässt sich der Hybridantriebstrang einfach montieren.

Vorteilhaft durchdringt die Schraube den Rotorträger in der axialen Richtung. Der Rotor träger weist hierzu vorteilhaft ein Ringsegment auf, welches koaxial zu der Drehachse angeordnet ist und welches sich in radialer Richtung erstreckt und zumindest eine Boh rung in axialer Richtung aufweist. Dabei ist vorteilhaft die Schraube innerhalb der Boh rung angeordnet. Mittels der Schraubverbindung sind vorteilhaft der Rotor, der Rotorträger, das Verbin dungsstück und der Kupplungsdeckel drehtest und vorteilhaft auch axial fest miteinander verbunden.

Eine weitere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Verbindungsstück radial umgebend und zumindest teilweise axial überlappend zu der weiteren Kupplung ange ordnet ist. Dadurch lässt sich ein sehr kompakter Hybridantriebstrang darstellen.

Eine andere Weiterbildung sieht vor, dass der Rotor radial umgebend und zumindest teilweise axial überlappend zu der ersten Kupplung angeordnet ist, was ebenfalls zu ei ner besonders kompakten Struktur führt.

Vorteilhaft ist der Rotor radial umgebend und zumindest teilweise axial überlappend zu der weiteren Kupplung angeordnet ist, was die Kompaktheit weiter erhöht.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt bzw. ergeben sich aus der Zeichnung.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung beispielhaft be schrieben.

Die einzige Figur zeigt dabei in einer teilweise schematisierten Axialschnittdarstellung, einen Hybridantriebstrang (10), der eine elektrische Maschine (12) aufweist, welche ei nen Rotor (16) und einen Stator (14) umfasst.

Der Rotor (16) ist dabei mittels einer Schraubverbindung (32) mit einem Kupplungsde ckel (24) verbunden. Vorteilhafter Weise ist der Rotor (16), insbesondere ein nicht näher dargestelltes Blechpaket des Rotors (16), in einer axialen Richtung (36) von einer Schraube (18) der Schraubverbindung (32) durchdrungen.

Zur Verbindung mit der Schraube (18) ist der Kupplungsdeckel (24) drehfest und axial fest mit einem Verbindungsstück (28) verbunden.

Vorteilhafter Weise durchdringt die Schraube (18) außerdem einen Rotorträger (23). Der Rotorträger (23) ist im vorteilhaften Ausführungsbeispiel radial gegenüber einer Ein gangswelle (46) des Hybridantriebstranges (10) gelagert. Der Rotorträger (23) hat in ei nem Erstreckungsbereich des Rotors (16) in der axialen Richtung (36) eine annähernd zylindrische Form. Auf einer dem Verbindungsstück (28) zugewandten Seite des Rotors weist der Rotorträger (23) ein Ringsegment (48) auf, welches koaxial zu einer Drehachse (38) des Rotors (16) angeordnet ist und welches sich in einer radialen Richtung (34) er streckt und zumindest eine in der Zeichnung nicht näher bezeichnete Bohrung in axialer Richtung aufweist, innerhalb derer die Schraube (18) angeordnet ist. Die Bohrung in dem Ringsegment (48) fluchtet mit einer weiteren Bohrung (ebenfalls ohne Bezugszeichen in der Zeichnung) in dem Verbindungsstück (28). Die Schraube (18) ist auch innerhalb der weiteren Bohrung angeordnet.

Mittels der Schraubverbindung (32) sind der Rotor (16), der Rotorträger (23), das Verbin dungsstück (28) und der Kupplungsdeckel (24) drehfest und vorteilhaft auch axial fest miteinander verbunden.

Der Rotorträger (23) ist drehfest mit einem Außenlamellenträger (22) einer ersten Kupp lung (20) verbunden. Der Rotorträger (23) ist besonders vorteilhaft einteilig mit dem Au ßenlamellenträger (22) der ersten Kupplung (20) ausgebildet, sprich der Rotorträger (23) ist gleichzeitig Außenlamellenträger (22). Die erste Kupplung (20) kann vorteilhaft als trockene Lamellenkupplung ausgestaltet sein.

Die erste Kupplung (20) ist dazu vorgesehen, eine Kurbelwelle (44) eines Verbren nungsmotors (42) mit dem Rotor (16) drehfest zu verbinden und nach Bedarf diese Ver bindung auch wieder zu lösen.

Der Hybridantriebstrang (20) umfasst außerdem eine weitere Kupplung (26), vorzugs weise als eine Nasskupplung ausgebildet, die eine vorzugsweise als Lamellenträger ausgebildete Eingangsseite aufweist, die drehfest mit dem Kupplungsdeckel (24) ver bunden ist. Besonders bevorzugt sind der Kupplungsdeckel (24) und ein Innenlamellen träger der weiteren Kupplung (26) drehfest miteinander verbunden. Die Eingangsseite ist somit bevorzugt als Innenlamellenträger ausgebildet. Der Kupplungsdeckel (24) ist koa xial zu dem Rotor (16) angebracht.

Der Rotor (16) ist dabei als ein Innenläufer ausgeführt und radial innerhalb des Stators (14) angeordnet.

Radial innerhalb des Rotors (16) ist der Rotorträger (23) angeordnet. Radial innerhalb des Rotorträgers (23) ist - bereichsweise - der Kupplungsdeckel (24) angeordnet. Die weitere Kupplung (26) ist vorzugsweise als eine Wandlerüberbrückungskupplung ausgebildet. Vorzugsweise ist der Kupplungsdeckel (24) drehtest mit einem Pumpenrad (40) eines Drehmomentwandlers (30) verbunden.

Vorzugsweise ist das Verbindungsstück (28) in der axialen Richtung (36) gesehen zwi schen dem Rotor (16) und dem Drehmomentwandler (30) angeordnet.

Vorzugsweise ist die erste Kupplung (20) radial innerhalb des Rotors (16) und axial über lappend zu dem Rotor (16) angeordnet.

Vorzugsweise ist die weitere Kupplung (26) radial innerhalb des Rotors (16) und axial überlappend zu dem Rotor (16) angeordnet.

Vorzugsweise sind in der axialen Richtung (36) gesehen der Verbrennungsmotor (42), die erste Kupplung (20), die weitere Kupplung (26) und der Drehmomentwandler (30) in der genannten Reihenfolge nacheinander angeordnet. Vorzugsweise sind dabei die ers te Kupplung (20) und die weitere Kupplung (26) in einer radialen Richtung (34) gesehen zumindest teilweise überlappend angeordnet. Besonders bevorzugt haben die erste Kupplung (20) und die weitere Kupplung (26) im Wesentlichen einen gleichen Außen durchmesser.

Eine nicht näher dargestellte Abtriebsseite des Drehmomentwandlers (30) und auch eine weitere, ebenfalls nicht dargestellte Abtriebsseite der weiteren Kupplung (26) sind jeweils drehfest mit einer Eingangswelle (50) eines nicht weiter dargestellten Getriebes verbun den. Die weitere Abtriebsseite der weiteren Kupplung (26) ist dabei vorteilhaft als ein Außenlamellenträger ausgebildet.

Die elektrische Maschine (12), die Kupplungen (20, 26) und der Drehmomentwandler (30) sind dabei von einem Gehäuse (11) umgeben, das vorteilhafter Weise separat von einem nicht dargestellten Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors (42) sowie separat von einem ebenfalls nicht dargestellten Getriebegehäuse des Getriebes ausgebildet ist. Bezugszeichenliste

Hybridantriebstrang

Gehäusedeckel

elektrische Maschine

Stator

Rotor

Schraube

erste Kupplung

Außenlamellenträger

Rotorträger

Kupplungsdeckel

weitere Kupplung

Verbindungsstück

Drehmomentwandler

Schraubverbindung

radiale Richtung

axiale Richtung

Drehachse

Pumpenrad

Verbrennungsmotor

Kurbelwelle

Eingangswelle