DE102020117459A1

DE102020117459A1 - Hybridmodul

Info

Publication number: DE102020117459A1
Application number: DE102020117459.4A
Authority: DE
Inventors: Roman Weisenborn; Pascal Strasser; Marc Finkenzeller
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-07-02
Filing date: 2020-07-02
Publication date: 2022-01-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hybridmodul (1), insbesondere für einen Antriebsstrang (2) eines Kraftfahrzeugs (3), wobei das Hybridmodul (1) innerhalb des Antriebsstrangs (2) zwischen einer Brennkraftmaschine (4) und einem Fahrzeuggetriebe (5) des Kraftfahrzeugs (3) positionierbar ist, umfassend einen Elektromotor (6) und einen Drehschwingungsdämpfer (7), wobei der Drehschwingungsdämpfer (7) ein Zweimassenschwungrad (8) umfasst, welches ein Primärschwungrad (9) besitzt, dass eingangsseitig mit der Brennkraftmaschine (4) des Kraftfahrzeugs (3) gekoppelt ist, und ein Sekundärschwungrad (10) aufweist, dass ausgangsseitig mit einer Kupplungsanordnung (11) drehmomentübertragend verbunden ist, die im Momentenfluss zwischen der Brennkraftmaschine (4) und dem Elektromotor (6) angeordnet ist, so dass die Brennkraftmaschine (4) mittels der Kupplungsanordnung (11) in den Antriebsstrang (2) des Kraftfahrzeugs (3) einkuppelbar oder aus dem Antriebsstrang (2) des Kraftfahrzeugs (3) auskuppelbar ist, wobei der Drehschwingungsdämpfer (7) eine axiale Bauraumerstreckung (12) und eine radiale Bauraumerstreckung (13) aufweist, wobei das ringförmig ausgebildete Sekundärschwungrad (10) einen Sekundärschwungradinnendurchmesser (14) aufweist, und die Kupplungsanordnung (11) zumindest abschnittsweise innerhalb der axialen Bauraumerstreckung (12) des Drehschwingungsdämpfers (7) und in radialer Richtung unterhalb des Sekundärschwungradinnendurchmessers (14) positioniert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hybridmodul, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei das Hybridmodul innerhalb des Antriebsstrangs zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Fahrzeuggetriebe des Kraftfahrzeugs positionierbar ist, umfassend einen Elektromotor und einen Drehschwingungsdämpfer, wobei der Drehschwingungsdämpfer ein Zweimassenschwungrad umfasst, welches ein Primärschwungrad besitzt, dass eingangsseitig mit der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist, und ein Sekundärschwungrad aufweist, dass ausgangsseitig mit einer Kupplungsanordnung drehmomentübertragend verbunden ist, die im Momentenfluss zwischen der Brennkraftmaschine und dem Elektromotor angeordnet ist, so dass die Brennkraftmaschine mittels der Kupplungsanordnung in den Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs einkuppelbar oder aus dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs auskuppelbar ist.
Ein Antriebsstrang eines Hybridfahrzeuges umfasst eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor, und ermöglicht - beispielsweise in Ballungsgebieten - eine rein elektrische Betriebsweise bei gleichzeitiger ausreichender Reichweite und Verfügbarkeit gerade bei Überlandfahrten. Zudem besteht die Möglichkeit, in bestimmten Betriebssituationen gleichzeitig durch die Brennkraftmaschine und den Elektromotor anzutreiben. Der Elektromotor von Hybridfahrzeugen ersetzt dabei meist den früher üblichen Starter für die Brennkraftmaschine und die Lichtmaschine, um eine Gewichtszunahme des Hybridfahrzeuges gegenüber Fahrzeugen mit üblichen Antriebssträngen zu reduzieren.
Drehschwingungsdämpfer sind zur Dämpfung von Drehschwingungen einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors grundsätzlich bekannt. Beispielsweise ist aus der DE 10 2008 004 150 A1 ein Zweimassenschwungrad bekannt, bei dem zur Drehschwingungsdämpfung einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors ein Primärschwungrad über eine Bogenfeder mit einem relativ zum Primärschwungrad verdrehbaren Sekundärschwungrad gekoppelt ist. Die Bogenfeder ist in einem Bogenfederkanal angeordnet, wobei eine Kanalwand des Bogenfederkanals durch das Primärschwungrad ausgebildet ist. In den Bogenfederkanal ragt ein Flansch der des Sekundärschwungrads hinein, der über einen Reibring an der Kanalwand abgestützt ist.
Es ist ferner bekannt, zur Verbessrung der Dämpfungseigenschaften der Drehschwingungsdämpfer, diese mit einem Fliehkraftpendel zusammenzuschalten. Ein Fliehkraftpendel, wie aus der Anmeldung DE 10 2006 028 552 A1 bekannt, wird zur Reduktion der Torsionsschwingungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Personenkraftwagens (PKW), eingesetzt. Das Fliehkraftpendel verfügt über mindestens zwei Pendelmassen, die mittels Pendelrollen an einem Trägerelement oder zwei Trägerelementen, im Folgenden als Pendelflansch bezeichnet, entlang Laufbahnen geführt werden. Die Pendelmassen können im Feld 2 der Zentrifugalbeschleunigung zumindest eine Schwingbewegung entlang ihrer Laufbahnen ausführen, wenn sie von Drehmomentschwankungen eines Verbrennungsmotors angeregt werden. Durch diese Schwingbewegung wird der Erregerschwingung zu passenden Zeiten Energie entzogen und wieder zugeführt, so dass es zu einer Beruhigung der Erregerschwingung kommt, das Fliehkraftpendel also als Tilger wirkt. Da sowohl die Eigenfrequenz der Fliehkraftpendelschwingung als auch die Erregerfrequenz proportional zur Drehzahl sind, kann die Tilgerwirkung eines Fliehkraftpendels über den ganzen Frequenzbereich erzielt werden.
Wie aus der EP 0 773 127 A1 , DE 100 18 926 A1 und US 2007/0175726 A1 bekannt ist, kann zwischen Brennkraftmaschine und Elektromotor eine erste Kupplungsanordnung angeordnet sein, um die Brennkraftmaschine von dem Elektromotor und dem restlichen Antriebsstrang des Hybridfahrzeuges abzutrennen. Bei rein elektrischer Fahrt wird dann die erste Kupplungsanordnung geöffnet und die Brennkraftmaschine abgeschaltet, so dass das Abtriebsmoment des Hybridfahrzeuges alleine von dem Elektromotor aufgebracht wird.
Es besteht ein anhaltendes Bedürfnis darin, den hybriden Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs möglichst kompaktbauend auszuführen. Es besteht weiterhin ein anhaltendes Bedürfnis darin, die Bauelemente eines hybriden Antriebsstrangs möglichst montagefreundlich und kostengünstig herstellbar auszugestalten.
Die Aufgabe der Erfindung besteht folglich darin, ein Hybridmodul bereitzustellen, dass die skizzierten Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise behebt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Hybridmodul, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei das Hybridmodul innerhalb des Antriebsstrangs zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Fahrzeuggetriebe des Kraftfahrzeugs positionierbar ist, umfassend einen Elektromotor und einen Drehschwingungsdämpfer, wobei der Drehschwingungsdämpfer ein Zweimassenschwungrad umfasst, welches ein Primärschwungrad besitzt, dass eingangsseitig mit der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist, und ein Sekundärschwungrad aufweist, dass ausgangsseitig mit einer Kupplungsanordnung drehmomentübertragend verbunden ist, die im Momentenfluss zwischen der Brennkraftmaschine und dem Elektromotor angeordnet ist, so dass die Brennkraftmaschine mittels der Kupplungsanordnung in den Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs einkuppelbar oder aus dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs auskuppelbar ist, wobei der Drehschwingungsdämpfer eine axiale Bauraumerstreckung und eine radiale Bauraumerstreckung aufweist, wobei das ringförmig ausgebildete Sekundärschwungrad einen Sekundärschwungradinnendurchmesser aufweist, und die Kupplungsanordnung zumindest abschnittsweise innerhalb der axialen Bauraumerstreckung des Drehschwingungsdämpfers und in radialer Richtung unterhalb des Sekundärschwungradinnendurchmessers positioniert ist.
Durch das erfindungsgemäße Hybridmodul wird der zur Verfügung stehende Bauraum für den Drehschwingungsdämpfer und die Kupplungsanordnung bestmöglich ausgenutzt.
Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
in einem Hybridmodul können Bau- und Funktionselemente eines hybridisierten Antriebsstrangs räumlich und/oder baulich zusammengefasst und vorkonfiguriert sein, so dass ein Hybridmodul in einer besonders einfachen Weise in einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs integrierbar ist. Insbesondere können ein Elektromotor und ein Kupplungssystem, insbesondere mit einer Trennkupplung zum Einkuppeln des Elektromotors in und/oder Auskuppeln des Elektromotors aus dem Antriebsstrang, in einem Hybridmodul vorhanden sein.
Ein Hybridmodul kann je nach Eingriffspunkt des Elektromotors in den Antriebsstrang in die folgenden Kategorien P0-P4 eingeteilt werden:

P0: der Elektromotor ist vor der Brennkraftmaschine angeordnet und beispielsweise über einen Riemen mit der Brennkraftmaschine gekoppelt. Bei dieser Anordnung des Elektromotors wird dieser auch gelegentlich als Riemenstartergenerator (RSG) bezeichnet,
P1: der Elektromotor ist direkt hinter der Brennkraftmaschine angeordnet. Die Anordnung des Elektromotors kann beispielsweise kurbelwellenfest vor der Anfahrkupplung erfolgen,
P2: der Elektromotor ist zwischen einer häufig als KO bezeichneten Trennkupplung und der Anfahrkupplung aber vor dem Fahrzeuggetriebe im Antriebsstrang angeordnet,
P3: der Elektromotor ist im Fahrzeuggetriebe und/oder der Getriebeausgangswelle angeordnet,
P4: der Elektromotor ist an einer bestehenden oder separaten Fahrzeugachse angeordnet und
P5: der Elektromotor ist am oder im Fahrzeugrad angeordnet, beispielsweise als Radnabenmotor.

Das erfindungsgemäße Hybridmodul ist besonders bevorzugt als P2-, P2.5- oder P3 Hybridmodul konfiguriert.
Im Sinne dieser Anmeldung werden unter dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges alle Komponenten verstanden, die im Kraftfahrzeug die Leistung für den Antrieb des Kraftfahrzeugs generieren und über die Fahrzeugräder bis auf die Straße übertragen.
Als Kraftfahrzeuge im Sinne dieser Anmeldung gelten Landfahrzeuge, die durch Maschinenkraft bewegt werden, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Ein Kraftfahrzeug kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Personenkraftwagen (PKW), Lastkraftwagen (LKW), Kleinkrafträder, Leichtkraftfahrzeuge, Krafträder, Kraftomnibusse (KOM) oder Zugmaschinen. Ein Hybridelektrokraftfahrzeug, auch als Hybrid Electric Vehicle (HEV) bezeichnet, ist ein Elektrofahrzeug, das von mindestens einem Elektromotor sowie einem weiteren Energiewandler angetrieben wird und Energie sowohl aus seinem elektrischen Speicher (Akku) als auch einem zusätzlich mitgeführten Kraftstoff bezieht.
Eine Brennkraftmaschine, auch häufig als Verbrennungsmotor bezeichnet, wandelt chemische Energie in mechanische Arbeit um. Dazu wird im Brennraum der Brennkraftmaschine ein zündfähiges Gemisch aus Kraftstoff und Luft verbrannt. Kennzeichen der Brennkraftmaschinen ist die „innere Verbrennung“, also die Erzeugung der Verbrennungswärme in der Verbrennungskraftmaschine. Die Wärmeausdehnung des so entstehenden Heißgases wird genutzt, um Kolben (beim Wankelmotor Läufer) zu bewegen.
Das Fahrzeuggetriebe ist das Getriebe im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, das die Motordrehzahl auf die Antriebsdrehzahl übersetzt.
Ein Elektromotor ist eine elektrische Maschine, die elektrische Leistung in mechanische Leistung umwandelt. In der Regel erzeugen stromdurchflossene Leiterspulen in Elektromotoren Magnetfelder, deren gegenseitige Anziehungs- und Abstoßungskräfte in Bewegung umgesetzt werden.
Drehschwingungsdämpfer haben die Aufgabe, Schwingungen zwischen Motor und Getriebe zu dämpfen. Insbesondere Verbrennungsmotoren geben kein konstantes Drehmoment ab. Die ständig wechselnden Winkelgeschwindigkeiten der Kurbelwelle erzeugen Schwingungen, die über das Kupplungssystem und die Getriebeeingangswelle zum Fahrzeuggetriebe übertragen werden können. Hier können diese Schwingungen unerwünschte Rasselgeräusche hervorrufen. Drehschwingungsdämpfer sollen diese Schwingungen zwischen Motor und Getriebe verringern.
In einer möglichen Ausgestaltung kann ein Drehschwingungsdämpfer als Zweimassenschwungrad ausgebildet sein. Ein Zweimassenschwungrad kann insbesondere ein Primärschwungrad, ein Sekundärschwungrad, ein rotatives Gleitlager, eine oder mehrere Federeinrichtungen und ggf. eine oder mehrere Dämpfereinrichtung umfassen. Beim Zweimassenschwungrad (ZMS) ist die Schwungmasse aufgeteilt in die Primärschwungmasse (Primärschwungrad) und die Sekundärschwungmasse (Sekundärschwungrad). Im Momentenfluss zwischen dem Primärschwungrad und dem Sekundärschwungrad ist eine Federeinrichtung angeordnet, die das Primärschwungrad und das Sekundärschwungrad torsionsweich miteinander verbinden.
Die Federeinrichtung kann insbesondere eine Bogenfeder umfassen. Bevorzugt kann zur Dämpfung der Torsion zwischen dem Primärschwungrad und dem Sekundärschwungrad eine Dämpfungseinrichtung, beispielsweise in Form einer Reibkupplung, im Momentenfluss zwischen dem Primärschwungrad und dem Sekundärschwungrad angeordnet sein.
Das Primärschwungrad hat die Funktion die Antriebsseite des Zweimassenschwungrads mit der Federeinrichtung zu koppeln. Das Primärschwungrad kann insbesondere mehrteilig ausgeführt sein und eine Primärschwungscheibe umfassen, welche insbesondere über eine Primärverbindungsscheibe mit der Primärradnabe verbunden ist. Die Primärschwungscheibe und die Primärverbindungsscheibe können bevorzugt über Nietverbindungen drehfest miteinander verbunden sein.
Eine Kupplungsanordnung hat die grundsätzliche Funktion, eine lösbare, kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung zwischen einer Kupplungseingangswelle und einer Kupplungsausgangswelle zur Übertragung eines Drehmoments herzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass der Drehschwingungsdämpfer ferner ein Fliehkraftpendel umfasst. Ein Fliehkraftpendel ist dazu eingerichtet, Drehungleichförmigkeiten bzw. Torsionsschwingungen in einem Antriebsstrang zu tilgen. Die Drehungleichförmigkeiten können insbesondere von einem Hubkolben-Verbrennungsmotor stammen. Wird die Drehbewegung der Antriebswelle beschleunigt, so speichert das Fliehkraftpendel Energie zwischen, wird die Welle wieder verzögert, so gibt das Fliehkraftpendel die zwischengespeicherte Energie wieder ab und kann so die auftretenden Drehungleichförmigkeiten in dem Antriebsstrang minimieren. Dazu umfasst ein Fliehkraftpendel üblicherweise einen Pendelflansch zur Verbindung mit der Antriebswelle und eine oder mehrere Pendelmassen, die jeweils entlang einer Pendelbahn in der Drehebene des Pendelflanschs verschiebbar angebracht sind. Ein einfaches Fliehkraftpendel verwendet Pendelbahnen, die lediglich eine Verschiebung der Pendelmassen erlauben. Bei einem Trapez-Fliehkraftpendel werden die Pendelmassen zusätzlich zu ihrer Verschiebebewegung auch um eigene Achsen verdreht, sodass der Rotationsimpuls der Pendelmassen zur verbesserten Energiespeicherung genutzt werden kann. Durch das Fliehkraftpendel kann die Drehschwingungsdämpfung im Momentenfluss zwischen der Brennkraftmaschine und der Kupplungsvorrichtung weiter verbessert werden.
Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass das Fliehkraftpendel in axialer Richtung neben dem Zweimassenschwungrad oder in radialer Richtung innerhalb des Zweimassenschwungrads angeordnet ist, so dass sich eine besonders kompakte und bauraumoptimierte Konfiguration von Zweimassenschwungrad und Fliehkraftpendel realisieren lässt. Es ist des Weiteren denkbar, dass das Fliehkraftpendel in radialer Richtung unterhalb des Bogenfederkanals des Zweimassenschwungrads angeordnet ist. Besonders bevorzugt kann es in diesem Zusammenhang auch sein, dass das Fliehkraftpendel in axialer Richtung wie radialer Richtung zumindest abschnittsweise, bevorzugt vollständig in dem von dem Bogenfederkanal aufgespannten Ringraum angeordnet ist, wodurch die kompakte Bauweise weiter optimiert werden kann.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass die Kupplungsanordnung auf einer Hybridmodulwelle gelagert ist. Hierdurch wird eine besonders montagefreundliche Ausführung des Hybridmoduls bereitgestellt.
Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass die Kupplungsanordnung als eine Parallelschaltung einer reibschlüssigen Kupplungseinheit und einer formschlüssigen Kupplungseinheit ausgeführt ist. Durch diese Konfiguration ist es zum einen möglich, eine hinreichend gute Regelbarkeit der Kupplungsvorgänge mittels der reibschlüssigen Kupplungseinheit zu gewährleisten und zum anderen hohe Drehmomente über die formschlüssige Kupplungseinheit zu übertragen. Es ist insbesondere bevorzugt, dass die reibschlüssige Kupplungseinheit und die formschlüssige Kupplungseinheit unabhängig voneinander betätigbar sind.
Eine formschlüssige Kupplungseinheit kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Klauenkupplungen, Zahnkupplungen, Metallbalgkupplungen, Parallelkurbelkupplungen und/oder Aldham-Kupplungen.
Eine reibschlüssige Kupplungseinheit kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Einscheiben-Kupplungen und/oder der Lamellenkupplungen. Die reibschlüssige Kupplungseinheit kann naß- oder trockenlaufend ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann es bevorzugt sein, dass die reibschlüssige Kupplungseinheit derart konfiguriert ist, dass sie ein Drehmoment von dem Elektromotor zur Brennkraftmaschine überträgt, welches geeignet ist, die Brennkraftmaschine zu starten. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass die Brennkraftmaschine alleinig durch die reibschlüssige Kupplungseinheit mit dem Elektromotor kuppelbar ist, wodurch das Anlasserdrehmoment gut steuerbar ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass die formschlüssige Kupplungseinheit mittels der reibschlüssigen Kupplungseinheit synchronisierbar ist. Hierdurch kann ein besonders sicheres wie verschleißarmes und geräuschminimiertes Einkuppeln der formschlüssigen Kupplungseinheit erfolgen.
Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass die formschlüssige Kupplungseinheit bei Drehmomenten einkuppelt, welche oberhalb der von der reibschlüssigen Kupplungseinheit übertragbaren Momenten, besonders bevorzugt oberhalb der Drehmomente zum Anlassen der Brennkraftmaschine liegen, wodurch eine besonders effiziente Kupplungslogik realisiert werden kann, da zunächst die reibschlüssige Kupplungseinheit zum „weichen“ Anlassen der Verbrennungskraftmaschine verwendet werden kann und nach dem Anlassen die formschlüssige Kupplungseinheit eine hinreichende Momentübertragungskapazität für höhere von der Verbrennungskraftmaschine gelieferte Drehmomente bereitstellen kann.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass die Kupplungsanordnung zur Betätigung eine Zugstange und/oder Druckstange aufweist, welche innerhalb der als Hohlwelle ausgebildeten Hybridmodulwelle axialbeweglich geführt ist. Durch diese Ausführung kann der kompakte Aufbau des Hybridmoduls weiter optimiert werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch eine Drehmomentübertragungseinrichtung, insbesondere für ein Hybridmodul eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeugs, welches innerhalb des Antriebsstrangs zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Fahrzeuggetriebe des Kraftfahrzeugs positionierbar ist, wobei die Drehmomentübertragungseinrichtung einen Drehschwingungsdämpfer und eine Kupplungsanordnung aufweist, wobei der Drehschwingungsdämpfer ein Zweimassenschwungrad umfasst, welches ein Primärschwungrad besitzt, dass eingangsseitig mit der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs koppelbar ist, und ein Sekundärschwungrad aufweist, dass ausgangsseitig mit der Kupplungsanordnung drehmomentübertragend verbunden ist, wobei die Drehmomentübertragungseinrichtung im Momentenfluss zwischen der Brennkraftmaschine und dem Elektromotor positionierbar ist, so dass die Brennkraftmaschine mittels der Kupplungsanordnung in den Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs einkuppelbar oder aus dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs auskuppelbar ist, wobei der Drehschwingungsdämpfer eine axiale Bauraumerstreckung und eine radiale Bauraumerstreckung aufweist, wobei das ringförmig ausgebildete Sekundärschwungrad einen Sekundärschwungradinnendurchmesser aufweist, und die Kupplungsanordnung zumindest abschnittsweise innerhalb der axialen Bauraumerstreckung des Drehschwingungsdämpfers und in radialer Richtung unterhalb des Sekundärschwungradinnendurchmessers positioniert ist.
Hierdurch wird es insbesondere ermöglicht, dass die Drehmomentübertragungseinrichtung als ein modulares Bauteil in einen hybridisierten Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs integrierbar ist, wodurch der Montageaufwand deutlich reduziert werden kann.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch können die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele innerhalb des technisch machbaren frei miteinander kombiniert werden.
Es zeigen:

1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls in einer schematischen Querschnitts- und Blockschaltdarstellung
2 Blockschaltdarstellung einer ersten Ausführungsform eines Antriebsstranges mit einem Hybridmodul
3 Blockschaltdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines Antriebsstranges mit einem Hybridmodul
4 Blockschaltdarstellung einer dritten Ausführungsform eines Antriebsstranges mit einem Hybridmodul

1 zeigt ein Hybridmodul 1 für einen Antriebsstrang 2 eines Kraftfahrzeugs 3, wobei das Hybridmodul 1 innerhalb des Antriebsstrangs 2 zwischen einer Brennkraftmaschine 4 und einem Fahrzeuggetriebe 5 des Kraftfahrzeugs 3 positionierbar ist, so wie es beispielhaft in den 2-3 gezeigt ist.
Das Hybridmodul 1 umfasst einen Elektromotor 6 und einen Drehschwingungsdämpfer 7, wobei der Drehschwingungsdämpfer 7 ein Zweimassenschwungrad 8 umfasst, welches ein Primärschwungrad 9 besitzt, dass eingangsseitig mit der Brennkraftmaschine 4 des Kraftfahrzeugs 3 gekoppelt ist. Das Zweimassenschwungrad 8 weist ferner ein Sekundärschwungrad 10 auf, dass ausgangsseitig mit einer Kupplungsanordnung 11 drehmomentübertragend verbunden ist. Im Momentenfluss zwischen dem Primärschwungrad 9 und dem Sekundärschwungrad 10 ist eine nicht näher bezeichnete Federeinrichtung in Form einer Bogenfeder angeordnet, die das Primärschwungrad 9 und das Sekundärschwungrad 10 torsionsweich miteinander verbindet.
Die Kupplungsanordnung 11 ist im Momentenfluss zwischen der Brennkraftmaschine 4 und dem Elektromotor 6 angeordnet, so dass die Brennkraftmaschine 4 mittels der Kupplungsanordnung 11 in den Antriebsstrang 2 des Kraftfahrzeugs 3 einkuppelbar oder aus dem Antriebsstrang 2 des Kraftfahrzeugs 3 auskuppelbar ist.
Der Drehschwingungsdämpfer 7 besitzt eine axiale Bauraumerstreckung 12 und eine radiale Bauraumerstreckung 13, durch die ein zylinderringförmiger Bauraum definiert wird, der in der 1 durch die Punkt-Linie angedeutet ist. Das ringförmig ausgebildete Sekundärschwungrad 10 weist einen Sekundärschwungradinnendurchmesser 14 auf. An dem Sekundärschwungradinnendurchmesser 14 ist ein drehmomentübertragendes Kopplungselement 21 mit der Kupplungsanordnung 11 vorgesehen, die in der gezeigten Ausführungsform der 1 als Nabenverbindung ausgebildet ist. Das Kopplungselement 21 übertragt folglich Drehmoment zwischen der Kupplungsanordnung11 und dem Drehschwingungsdämpfer 7.
Die Kupplungsanordnung 11 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel vollständig innerhalb der axialen Bauraumerstreckung 12 des Drehschwingungsdämpfers 7 und in radialer Richtung unterhalb des Sekundärschwungradinnendurchmessers 14 positioniert, woraus sich ein sehr kompakter Aufbau des Hybridmoduls 1 ergibt.
Der Drehschwingungsdämpfer 7 umfasst neben dem Zweimassenschwungrad 8 ferner ein Fliehkraftpendel 15, das in axialer Richtung neben dem Zweimassenschwungrad 8 angeordnet ist. Es ist grundsätzlich auch denkbar, das Fliehkraftpendel 15 in radialer Richtung innerhalb des Zweimassenschwungrads 8 anzuordnen, auch wenn dies in der 1 nicht gezeigt ist.
Die Kupplungsanordnung 11 ist auf einer Hybridmodulwelle 16 gelagert. Die Hybridmodulwelle 16 kann im gezeigten Ausführungsbeispiel insbesondere dazu dienen, als Getriebeeingangswelle zu fungieren, um Drehmoment aus dem Hybridmodul 1 in das Fahrzeuggetriebe 5 einzuleiten, so wie es exemplarisch in dem Blockschaltbild der 2 angedeutet ist.
Der Drehschwingungsdämpfer 7 ist eingangsseitig mittels einer nicht näher bezeichneten Schraubverbindung mit der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine 4 drehmomentübertragend gekoppelt. Man erkennt anhand der 1, dass der Schraubenkopf dieser Schraubverbindung abschnittsweise in die Kupplungsanordnung 11 in Axialrichtung hineinragt, um die kompakte Bauform des Hybridmoduls 1 in axialer Richtung weiter zu optimieren.
Die Kupplungsanordnung 11 ist als eine Parallelschaltung einer reibschlüssigen Kupplungseinheit 17 und einer formschlüssigen Kupplungseinheit 18 ausgeführt. Das über das drehmomentübertragende Kopplungselement 20 zur Kupplungsanordnung 11 geführte Drehmoment kann durch verschiedene Kupplungsprozesse bzw. Schaltlogiken der reibschlüssigen und der formschlüssigen Kupplungseinheit 18 an den Antriebsstrang 2 gekoppelt werden.
Die reibschlüssige Kupplungseinheit 17 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel derart konfiguriert, dass sie ein Drehmoment von dem Elektromotor 6 zur Brennkraftmaschine 4 überträgt, welches geeignet ist, die Brennkraftmaschine 4 zu starten. Die formschlüssige Kupplungseinheit 18 befindet sich dann in ihrem gelüfteten Betriebszustand.
Zum Zuschalten der formschlüssigen Kupplungseinheit 18 ist die formschlüssige Kupplungseinheit 18 mittels der reibschlüssigen Kupplungseinheit 17 synchronisierbar, was ein besonders sicheres und geräuscharmes Zuschalten der formschlüssigen Kupplungseinheit 18 erlaubt.
In dem Beispiel der 1 wird die formschlüssige Kupplungseinheit 18 bei Drehmomenten einkuppelt, welche oberhalb der Drehmomente zum Anlassen der Brennkraftmaschine 4 liegen.
Die Kupplungsanordnung 11 besitzt zur Betätigung eine Zugstange und/oder Druckstange 19, welche innerhalb der als Hohlwelle ausgebildeten Hybridmodulwelle 16 axialbeweglich geführt ist und so den kompakten Aufbau des Hybridmoduls 1 weiter optimiert. Selbstverständlich sind jedoch auch andere Betätigungsvorrichtungen, insbesondere hydraulische Betätigungsvorrichtungen wie ein hydraulische aktuierbarer Zentralausrücker oder Nehmerzylinder verwendbar. Auch elektrische Aktuatoren können grundsätzlich zur Betätigung der Kupplungsanordnung 11 eingesetzt werden.
Aus der 1 kann ebenfalls entnommen werden, dass der Drehschwingungsdämpfer 7 und die Kupplungsanordnung 11 zu einer Baugruppe zusammengefasst werden können, die als Drehmomentübertragungseinrichtung 20 in der 1 bezeichnet ist.
2-4 zeigen jeweils voneinander verschiedene Konfigurationsmöglichkeiten des Hybridmoduls 1 bzw. der Drehmomentübertragungseinrichtung 20 die nachfolgend näher erläutert werden.
2 zeigt zunächst den aus der 1 bereits grundsätzlich bekannten Aufbau eines Hybridmoduls 1 und eines Antriebsstrangs 2 in einem Kraftfahrzeug 3 in einer Blockschaltdarstellung. Man erkennt anhand der Blockschaltdarstellung gut die Konfiguration des Hybridmoduls 1 als ein P2-Hybridmodul.
3 zeigt ebenfalls eine P2-Anordnung des Hybridmoduls 1, bei der der Elektromotor jedoch nicht koaxial zur Rotationsachse der Kupplungsanordnung 11 und/oder der Rotationsachse des Getriebes 5 ausgebildet ist, sondern parallel dazu beabstandet. Es ist ersichtlich, dass die Drehmomentübertragungseinrichtung 20 in der Ausführungsform der 2 und 3 unverändert ist.
4 schließlich zeigt eine P3-Konfiguration des Hybridmoduls 1, bei der der Elektromotor 6 in oder an dem Getriebe 5 angeordnet ist. Die gezeigte Ausführungsform kann auch als P2.5-Konfiguration bezeichnet werden, da die Rotationsachse des Elektromotors 6 nicht koaxial zur Rotationsachse des Getriebes 5, sondern parallel hierzu verläuft. Auch hier ist die Drehmomentübertragungseinrichtung 20 unverändert zu der in der 2 gezeigten.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
Die in dieser Anmeldung verwendeten Richtungsangaben axial, radial, tangential und/oder Umfangsrichtung beziehen sich auf eine gedachte Rotationachse des jeweils betreffenden bzw. beschriebenen Bauteils.
Bezugszeichenliste

1: Hybridmodul
2: Antriebsstrang
3: Kraftfahrzeugs
4: Brennkraftmaschine
5: Fahrzeuggetriebe
6: Elektromotor
7: Drehschwingungsdämpfer
8: Zweimassenschwungrad
9: Primärschwungrad
10: Sekundärschwungrad
11: Kupplungsanordnung
12: axiale Bauraumerstreckung
13: radiale Bauraumerstreckung
14: Sekundärschwungradinnendurchmesser
15: Fliehkraftpendel
16: Hybridmodulwelle
17: reibschlüssigen Kupplungseinheit
18: formschlüssigen Kupplungseinheit
19: Zugstange/ Druckstange
20: Drehmomentübertragungseinrichtung
21: Kopplungselement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008004150 A1 [0003]
DE 102006028552 A1 [0004]
EP 0773127 A1 [0005]
DE 10018926 A1 [0005]
US 2007/0175726 A1 [0005]

Claims

Hybridmodul (1), insbesondere für einen Antriebsstrang (2) eines Kraftfahrzeugs (3), wobei das Hybridmodul (1) innerhalb des Antriebsstrangs (2) zwischen einer Brennkraftmaschine (4) und einem Fahrzeuggetriebe (5) des Kraftfahrzeugs (3) positionierbar ist, umfassend einen Elektromotor (6) und einen Drehschwingungsdämpfer (7), wobei der Drehschwingungsdämpfer (7) ein Zweimassenschwungrad (8) umfasst, welches ein Primärschwungrad (9) besitzt, dass eingangsseitig mit der Brennkraftmaschine (4) des Kraftfahrzeugs (3) gekoppelt ist, und ein Sekundärschwungrad (10) aufweist, dass ausgangsseitig mit einer Kupplungsanordnung (11) drehmomentübertragend verbunden ist, die im Momentenfluss zwischen der Brennkraftmaschine (4) und dem Elektromotor (6) angeordnet ist, so dass die Brennkraftmaschine (4) mittels der Kupplungsanordnung (11) in den Antriebsstrang (2) des Kraftfahrzeugs (3) einkuppelbar oder aus dem Antriebsstrang (2) des Kraftfahrzeugs (3) auskuppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschwingungsdämpfer (7) eine axiale Bauraumerstreckung (12) und eine radiale Bauraumerstreckung (13) aufweist, wobei das ringförmig ausgebildete Sekundärschwungrad (10) einen Sekundärschwungradinnendurchmesser (14) aufweist, und die Kupplungsanordnung (11) zumindest abschnittsweise innerhalb der axialen Bauraumerstreckung (12) des Drehschwingungsdämpfers (7) und in radialer Richtung unterhalb des Sekundärschwungradinnendurchmessers (14) positioniert ist.
Hybridmodul (1), nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschwingungsdämpfer (7) ferner ein Fliehkraftpendel (15) umfasst.
Hybridmodul (1), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fliehkraftpendel (15) in axialer Richtung neben dem Zweimassenschwungrad (8) oder in radialer Richtung innerhalb des Zweimassenschwungrads (8) angeordnet ist.
Hybridmodul (1), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsanordnung (11) auf einer Hybridmodulwelle (16) gelagert ist.
Hybridmodul (1), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsanordnung (11) als eine Parallelschaltung einer reibschlüssigen Kupplungseinheit (17) und einer formschlüssigen Kupplungseinheit (18) ausgeführt ist.
Hybridmodul (1), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die reibschlüssige Kupplungseinheit (17) derart konfiguriert ist, dass sie ein Drehmoment von dem Elektromotor (6) zur Brennkraftmaschine (4) überträgt, welches geeignet ist, die Brennkraftmaschine (4) zu starten.
Hybridmodul (1), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Kupplungseinheit (18) mittels der reibschlüssigen Kupplungseinheit (17) synchronisierbar ist.
Hybridmodul (1), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Kupplungseinheit (18) bei Drehmomenten einkuppelt, welche oberhalb der von der reibschlüssigen Kupplungseinheit (17) übertragbaren Momenten, besonders bevorzugt oberhalb der Drehmomente zum Anlassen der Brennkraftmaschine (4) liegen.
Hybridmodul (1), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsanordnung (11) zur Betätigung eine Zugstange und/oder Druckstange (19) aufweist, welche innerhalb der als Hohlwelle ausgebildeten Hybridmodulwelle (16) axialbeweglich geführt ist.
Drehmomentübertragungseinrichtung (20), insbesondere für ein Hybridmodul (1) eines Antriebsstranges (2) eines Kraftfahrzeugs (3), welches innerhalb des Antriebsstrangs (2) zwischen einer Brennkraftmaschine (4) und einem Fahrzeuggetriebe (5) des Kraftfahrzeugs (3) positionierbar ist, wobei die Drehmomentübertragungseinrichtung (20) einen Drehschwingungsdämpfer (7) und eine Kupplungsanordnung (11) aufweist, wobei der Drehschwingungsdämpfer (7) ein Zweimassenschwungrad (8) umfasst, welches ein Primärschwungrad (9) besitzt, dass eingangsseitig mit der Brennkraftmaschine (4) des Kraftfahrzeugs (3) koppelbar ist, und ein Sekundärschwungrad (10) aufweist, dass ausgangsseitig mit der Kupplungsanordnung (11) drehmomentübertragend verbunden ist, wobei die Drehmomentübertragungseinrichtung im Momentenfluss zwischen der Brennkraftmaschine (4) und dem Elektromotor (6) positionierbar ist, so dass die Brennkraftmaschine (4) mittels der Kupplungsanordnung (11) in den Antriebsstrang (2) des Kraftfahrzeugs (3) einkuppelbar oder aus dem Antriebsstrang (2) des Kraftfahrzeugs (3) auskuppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschwingungsdämpfer (7) eine axiale Bauraumerstreckung (12) und eine radiale Bauraumerstreckung (13) aufweist, wobei das ringförmig ausgebildete Sekundärschwungrad (10) einen Sekundärschwungradinnendurchmesser (14) aufweist, und die Kupplungsanordnung (11) zumindest abschnittsweise innerhalb der axialen Bauraumerstreckung (12) des Drehschwingungsdämpfers (7) und in radialer Richtung unterhalb des Sekundärschwungradinnendurchmessers (14) positioniert ist.