DE102021128777B3 - Elektrische Maschine zur Erzeugung elektrischer Energie und zur Erzeugung eines Drehmoments sowie Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug - Google Patents

Elektrische Maschine zur Erzeugung elektrischer Energie und zur Erzeugung eines Drehmoments sowie Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (1) zur Erzeugung elektrischer Energie und zur Erzeugung eines Drehmoments für ein hybrides Fahrzeug aufweisend:- ein Gehäuse (2) mit einer axialen Öffnung (E) zum Einbau einer Stator- (4) und einer Rotoreinrichtung (5) und mit wenigstens einem äußeren Gehäusewandteil (3), das die elektrische Maschine (1) zur Umgebung abgrenzt,- einen Torsionsschwingungsdämpfer (6) zur Dämpfung von Drehschwingungen einer Verbrennungskraftmaschine (100), und- eine drehmomentschaltende Sicherheitskupplung (7) zur Unterbindung bauteilschädigender Drehmomentunterschiede zwischen der elektrischen Maschine (1) und einer Verbrennungskraftmaschine (100),- wobei die elektrische Maschine (1) eine Dichteinrichtung (8) aufweist, die die axiale Öffnung (E) des Gehäuses (2) verschließt und das Innere des Gehäuses (2) in axialer Richtung (X) in zwei Raumabschnitte (A, B) unterteilt,- wobei der Torsionsschwingungsdämpfer (6) in einem der beiden Raumabschnitte (A, B) und die Sicherheitskupplung (7) im anderen der beiden Raumabschnitte (B, A) angeordnet ist.Ferner betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine zur Erzeugung elektrischer Energie und zur Erzeugung eines Drehmoments für ein hybrides Fahrzeug sowie eine Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug.
  • Anders ausgedrückt betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung bzw. eine elektrische Maschine und eine Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug, wie zum Beispiel ein dediziertes Hybridgetriebe bzw. Dedicated Hybrid Transmission bzw. DHT, mit einer oder zwei elektrischen Maschinen zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug.
  • Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen DE 10 2020 123 116 A1 ist ein Getriebe mit zwei elektrischen Maschinen bekannt, wie es in den 1 und 2 gezeigt ist.
  • Wie in 1 gezeigt, ist eine erste elektrische Maschine 1 als ein Generator direkt mit einer Kurbelwelle 101 eines Verbrennungsmotors 100 bzw. einer Verbrennungskraftmaschine 100 (lediglich mit Bezugszeichen angedeutet) verbunden.
  • In diesem Fall dient eine zweite E-Maschine bzw. eine zweite elektrische Maschine 200 als eine Traktions- bzw. Fahrmaschine.
  • Ein Motorgehäuse 104 bzw. ein Gehäuse 104 der Verbrennungskraftmaschine 100 und ein Getriebegehäuse 2 bzw. ein Gehäuse 2 der ersten elektrischen Maschine 1 sind miteinander verschraubt und bilden eine Trennebene T.
  • Der Verbrennungsmotor 100 bzw. die Verbrennungskraftmaschine 100 ist über eine Kurbelwellendichtung 105 bzw. eine Radialwellendichtung 105 abgedichtet.
  • 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt von 1.
  • Ein Stator 36 der ersten elektrischen Maschine 1 ist mittels eines Statorträgers 37 über z. B. Schrauben S mit dem Getriebegehäuse 2 bzw. dem Gehäuse 2 der elektrischen Maschine 1 verbunden.
  • Ein Kühlmittel- bzw. Kühlwasserkanal 38 bzw. ein Kühlkanal 38 ist durch das Getriebegehäuse bzw. durch das Gehäuse 2 der elektrischen Maschine 1 und den Statorträger 37 begrenzt.
  • Ein Rotor 32 der ersten elektrischen Maschine 1 ist durch einen Rotorträger 33 und Schrauben S mit der Kurbelwelle 101 verbunden.
  • Ein Raum A bzw. ein erster Raumabschnitt A, in dem sich die erste elektrische Maschine 1 befindet, ist trocken und durch das Getriebegehäuse 2 bzw. durch das Gehäuse 2 von einem Nass- bzw. Ölraum B des Getriebes oder von einem zweiten Raumabschnitt B getrennt.
  • Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen DE 10 2021 108 127 A1 ist ein Getriebe mit zwei elektrischen Maschinen bekannt, wie es in 3 gezeigt ist.
  • Wie es in 3 gezeigt ist, ist ein Rotor 32 einer ersten elektrischen Maschine 1 auf einer Seite über einen Rotorträger 33, Schrauben S, eine sogenannte Flexplate 102 bzw. ein flexibles Scheibenteil 102 und Schrauben S mit einer Kurbelwelle 101 einer Verbrennungskraftmaschine 100 (lediglich mit Bezugszeichen angedeutet) verbunden.
  • Auf einer der Verbindung des Rotors 32 mit der Kurbelwelle 101 axial gegenüberliegenden anderen Seite ist der Rotorträger 33 durch ein Wälzlager 35 bzw. durch ein Lager 35 gelagert.
  • Der Raum A bzw. der erste Raumabschnitt A der ersten elektrischen Maschine 1 ist trocken und durch das Getriebegehäuse 104 bzw. durch das Gehäuse 104 der Verbrennungskraftmaschine 100 und einen Radialwellendichtring 53 von einem Nass- bzw. Ölraum B des Getriebes bzw. von einem zweiten Raumabschnitt B getrennt.
  • Es hat sich herausgestellt, dass in dem zuvor angegebenen Stand der Technik der Raum bzw. der Raumabschnitt A zwischen dem Verbrennungsmotor 100 bzw. der Verbrennungskraftmaschine 100 und dem Getriebe bzw. dem Gehäuse 2 der elektrischen Maschine 1 schwierig abdichtbar ist und eine wasserfeste Isolation des Stators 36 der ersten elektrischen Maschine 1 schwierig und aufwändig ist.
  • Genauer gesagt ist es in vielen Fällen sehr schwer, die Trennebene T des Motorgehäuses 104 bzw. des Gehäuses 104 der Verbrennungskraftmaschine 100 und des Getriebegehäuse 2 bzw. des Gehäuses 2 der elektrischen Maschine 1 derart zu gestalten, dass eine geschlossene Abdichtfläche entsteht.
  • Es kann daher nicht verhindert werden, dass zum Beispiel bei Wasserdurchfahrten Feuchtigkeit in den Raum A bzw. in den ersten Raumabschnitt A eindringt.
  • Eine derartige Gestaltung des Stators 36 der ersten elektrischen Maschine 1, dass dieser in allen Fällen gegen Wasser isoliert ist und keine Kurzschlussgefahr entsteht, wäre zwar grundsätzlich möglich, ist jedoch fertigungstechnisch sehr aufwändig.
  • Ein direktes Anschrauben des Rotors 32 der ersten elektrischen Maschine 1 an die Kurbelwelle 101 würde der Notwendigkeit eines kompletten Testens der ersten elektrischen Maschine 1 vor einer Montage des Getriebes bzw. der elektrischen Maschine 1 an den Verbrennungsmotor 100 bzw. an die Verbrennungskraftmaschine 100 beseitigen, da der Rotor 32 Teil der Kurbelwelle 101 ist und erst bei der Montage mit dem Stator 36 kombiniert wird. Allerdings muss dann ein Einrichten der ersten elektrischen Maschine 1, wie zum Beispiel ein Einstellen eines Luftspalts zwischen dem Stator 36 und dem Rotor 32 bei bzw. nach der Montage des Getriebes / des Gehäuses 2 der elektrischen Maschine 1 an den Verbrennungsmotor 100 / an die Verbrennungskraftmaschine 100 durchgeführt werden, was nicht immer erwünscht ist.
  • Eine Gestaltung eines bekannten Getriebeeingangs mit einer verzahnten Getriebeeingangswelle und der ersten elektrischen Maschine 1 in einem Ölraum würde bei einem seriellen Antrieb aufgrund eines Verzahnungsspiels einer Steckverzahnung einen vorgeschalteten Torsionsschwingungsdämpfer erfordern und wäre ebenso kosten- und bauraumaufwändig.
  • Im Lichte obiger Ausführungen ist es zudem bekannt, dass eine serielle/parallele hybride Antriebseinheit mit einer Verbrennungskraftmaschine neben einem Torsionsschwingungsdämpfer nach Bedarf auch ein Zusatzelement, z. B. in Form einer Rutschkupplung, benötigt, um unzulässig hohe Belastungen auf die hybride Antriebseinheit zu vermeiden. Solche eine Lösung mit einer Schlupfkupplung ist z.B. aus der DE 10 2016 211 945 A1 bekannt.
  • Dabei existieren Lösungen, bei denen ein Torsionsschwingungsdämpfer und eine Rutschkupplung im Inneren eines Rotors einer elektrischen Maschine angeordnet sind. Hierbei zeigt sich erneut, dass zum Beispiel bei Wasserdurchfahrten Feuchtigkeit in den Raum A bzw. in den ersten Raumabschnitt A mit den elektrischen Maschinen eindringt.
  • Es ist demgemäß die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die zuvor genannten Probleme im Stand der Technik zu beseitigen und eine verbesserte Vorrichtung bzw. elektrische Maschine und eine verbesserte Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug mit einer oder zwei elektrischen Maschinen zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei einem ersten Aspekt weist eine elektrische Maschine zur Erzeugung elektrischer Energie und zur Erzeugung eines Drehmoments für ein hybrides Fahrzeug ein Gehäuse mit einer axialen Öffnung zum Einbau einer Stator- und einer Rotoreinrichtung und mit wenigstens einem äußeren Gehäusewandteil auf, das die elektrische Maschine zur Umgebung abgrenzt.
  • Ferner umfasst die elektrische Maschine eine Statoreinrichtung, die im Innerem des Gehäuses angeordnet ist.
  • Zudem umfasst die elektrische Maschine eine Rotoreinrichtung zur Verbindung mit einer Verbrennungskraftmaschine, sodass Drehenergie der Verbrennungskraftmaschine in elektrische Energie umwandelbar oder Drehenergie der elektrischen Maschine zur Verbrennungskraftmaschine führbar oder Drehenergie der elektrischen Maschine zur Drehenergie der Verbrennungskraftmaschine hinzufügbar ist.
  • Des Weiteren weist die elektrische Maschine einen Torsionsschwingungsdämpfer zur Dämpfung von Drehschwingungen einer Verbrennungskraftmaschine und eine drehmomentschaltende Sicherheitskupplung zur Unterbindung bauteilschädigender Drehmomentunterschiede zwischen der elektrischen Maschine und einer Verbrennungskraftmaschine auf.
  • Auch weist die elektrische Maschine eine Dichteinrichtung auf, die die axiale Öffnung des Gehäuses verschließt und das Innere des Gehäuses in axialer Richtung in zwei Raumabschnitte unterteilt, sodass in einem ersten Raumabschnitt bzw. ein einem Trockenraum eine Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine an die Rotoreinrichtung anschließbar und in einem zweiten Raumabschnitt bzw. in einem Ölraum die Statoreinrichtung angeordnet ist. Das Verschließen der axialen Öffnung des Gehäuses verhindert das Eindringen von Wasser in den zweiten Raumabschnitt, sodass die Statoreinrichtung bzw. deren Stator nicht beschädigt werden kann. Denn die Dichteinrichtung schützt den Stator bzw. die Statoreinrichtung vor Wasser und Schmutz. Zum anderen ist aufgrund der Dichteinrichtung ein Dichten der Statoreinrichtung der elektrischen Maschine mit einfachem Aufwand möglich. Ferner kann mithilfe der Dichteinrichtung die elektrische Maschine vor dem Zusammenbau mit einer Verbrennungskraftmaschine im Werk geprüft werden. Demzufolge kann also eine elektrische Maschine mit Gehäuse geschaffen werden, die vor der Montage mit einer Verbrennungskraftmaschine getestet werden kann und die gegen den Eintritt von Wasser und/oder Schmutz geschützt ist, obwohl die elektrische Maschine noch nicht mit einer Verbrennungskraftmaschine bzw. deren Gehäuse zusammengebaut ist. Anders ausgedrückt, sind ein erster und zweiter Raumabschnitt bzw. ein Trockenraum und Ölraum gegeneinander mithilfe der Dichteinrichtung abgedichtet. Die Abdichtung bzw. die Dichteinrichtung trägt dazu bei, dass zum einen kein Wassereintritt in die elektrische Maschine und zum anderen kein Ölaustritt aus der elektrischen Maschine erfolgt.
  • Außerdem ist der Torsionsschwingungsdämpfer in einem der beiden Raumabschnitte und die Sicherheitskupplung im anderen der beiden Raumabschnitte angeordnet. Genauer geschildert, kann der Torsionsschwingungsdämpfer im zweiten Raumabschnitt und die Sicherheitskupplung im ersten Raumabschnitt angeordnet sein. So kann der Torsionsschwingungsdämpfer gegen den Eintritt von Wasser und/oder Schmutz geschützt und mit z. B. Öl gekühlt werden. Hingegen benötigt die Sicherheitskupplung in der Regel keine Kühlung mit Öl und kann auch Wasser und/oder Schmutz ausgesetzt werden. Die oben vorgestellte Ausgestaltung einer elektrischen Maschine ermöglicht eine Anordnung der Sicherheitskupplung in einem Trockenraum bzw. im ersten Raumabschnitt. Der Torsionsschwingungsdämpfer kann in einem Ölraum bzw. im zweiten Raumabschnitt angeordnet sein. Dies bietet zusätzliche Vorteile bzgl. Dämpferlebensdauer, da die Kontaktelemente innerhalb des Dämpfers bzw. des Torsionsschwingungsdämpfers mit Schmierstoff versorgt werden und somit Verschleiß reduziert werden kann.
  • Des Weiteren kann die Dichteinrichtung innerhalb des Gehäuses angeordnet sein und sich von dem wenigstens einen äußeren Gehäusewandteil oder von einem Statorträger der Statoreinrichtung hin zur Rotoreinrichtung, beispielsweise in radialer Richtung und/oder beispielsweise zu einer Nabeneinheit der Rotoreinrichtung, erstrecken. Somit ist zwischen dem Gehäuse und der Rotoreinrichtung ein Eindringen von Wasser und Schmutz verhinderbar, da die Rotoreinrichtung, wie das Gehäuse, als Bauteil undurchlässig ausgebildet sein kann und somit selbst dichten kann.
  • Dabei kann die Dichteinrichtung dichtend an dem wenigstens einen äußeren Gehäusewandteil oder an einem Statorträger der Statoreinrichtung und an der Rotoreinrichtung, beispielsweise an einer Nabeneinheit der Rotoreinrichtung, anliegen.
  • Die Dichteinrichtung kann so ausgestaltet sein, dass diese zwischen dem wenigstens einen äußeren Gehäusewandteil und der Rotoreinrichtung bzw. einer Nabeneinheit der Rotoreinrichtung einklemmbar oder einspreizbar ist. Das verbessert das Abdichten der Dichteinrichtung. Auch kann die Dichteinrichtung so ausgestaltet sein, dass diese am Gehäuse oder in oder an das wenigstens eine äußere Gehäusewandteil einspreizbar oder klemmbar oder einpressbar ist. Somit kann auf Befestigungsmittel wie Schrauben oder Nieten verzichtet werden, wodurch Gewicht einsparbar ist und die Montage um anzubringende Schrauben vereinfacht wird. Ferner ist dadurch die Dichteinrichtung rotationsstarr am wenigstens einen äußeren Gehäusewandteil oder an dem Gehäuse angeordnet.
  • Die Dichteinrichtung kann eine Radialwellendichtung umfassen. Je kleiner deren Durchmesser desto besser ihre Dichtwirkung und desto weniger ihr Einfluss hinsichtlich Reibung.
  • Die Radialwellendichtung kann auf einer Dichtfläche einer Nabeneinheit der Rotoreinrichtung angeordnet sein. Dieses Zusammenspiel erlaubt ein optimales Abdichten.
  • Des Weiteren kann die Dichteinrichtung ein geformtes Dichtelement umfassen, dessen Verlauf trichterförmig ausgebildet ist. Innerhalb des Trichters kann die Sicherheitskupplung angeordnet sein. Somit ist eine platzsparende Anordnung realisierbar.
  • Das Dichtelement kann an seinem Ende, in radialer Richtung nach außen betrachtet, bzw. an seinem radial außenliegenden Ende eine Aufnahme für das Gehäuse oder für einen Statorträger der Statoreinrichtung bilden.
  • Ferner kann das Dichtelement drehfest am Gehäuse oder an einem Statorträger der Statoreinrichtung angeordnet sein.
  • Hierbei kann das Dichtelement am radial außenliegenden Ende wenigstens einen Durchgang für eine Schraube oder einen Niet aufweisen, sodass eine reib- oder kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Dichtelement und dem Gehäuse oder einem Statorträger der Statoreinrichtung erstellbar ist. Somit kann die Dichtwirkung erhöht und die Position des Dichtelements gesichert werden.
  • Zudem kann das Dichtelement an seinem Ende in radialer Richtung nach innen betrachtet bzw. an seinem radial innenliegenden Ende eine Aufnahme für eine Radialwellendichtung der Dichteinrichtung bilden und so ausgebildet sein, dass die Radialwellendichtung mit einer Vorspannkraft gegen eine Dichtfläche einer Nabeneinheit der Rotoreinrichtung spannbar ist. Die Vorspannkraft stellt ein sicheres Anliegen der Radialwellendichtung an der zugehörigen Dichtfläche sicher, wodurch die Dichtleistung erhöhbar ist.
  • Ferner kann das Dichtelement eine Dichtung aufweisen, die zwischen einem Statorträger der Statoreinrichtung bzw. zwischen einem Gehäusewandteil und einem Dichtelement der Dichteinrichtung angeordnet ist. Somit kann ebenfalls die Dichtleistung erhöht werden.
  • Des Weiteren kann die Rotoreinrichtung eine Nabeneinheit aufweisen, an welcher der Torsionsschwingungsdämpfer und die Sicherheitskupplung jeweils teilweise befestigt sind. Dies vereinfacht die Vormontage und erlaubt an der Rotoreinrichtung eine Schwingungsdämpfung sowie einen Überlastschutz.
  • Ferner kann die Nabeneinheit zusammen mit der Dichteinrichtung die axiale Öffnung zum Einbau der Stator- und der Rotoreinrichtung dichtend verschließen.
  • Auch kann die Nabeneinheit zur Aufnahme einer Welle der elektrischen Maschine ausgebildet sein. Somit kann beispielsweise eine raumsparende Lagerung im Zusammenspiel mit der Nabeneinheit realisiert werden.
  • Die Nabeneinheit kann so ausgebildet und so ausgestaltet sein, dass diese im Bereich der Drehachse der elektrischen Maschine massiv bzw. undurchlässig ausgebildet ist, sich symmetrisch um die Drehachse erstreckt und in radialer Richtung weiter innen angeordnet ist als ein Rotorträger der Rotoreinrichtung.
  • Ferner kann die Nabeneinheit einen hohlzylindrischen Teil zur Aufnahme einer Welle der elektrischen Maschine umfassen.
  • Auch kann die Nabeneinheit einen vollzylindrischen Teil zur Wirkverbindung mit einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine umfassen.
  • Der hohlzylindrische und der vollzylindrische Teil können in axialer Richtung hintereinander angeordnet sein.
  • Ferner kann der hohlzylindrische Teil an seiner inneren Mantelfläche eine Aufnahme für ein Nadellager aufweisen, um Kräfte auf einer Welle der elektrischen Maschine abzustützen und um eine relative Drehung der Nabeneinheit zu dieser Welle und/oder zu einer Drehachse der elektrischen Maschine zu ermöglichen.
  • Dabei kann der vollzylindrische Teil an seiner äußeren Mantelfläche eine Lagerungsstelle zum Lagern an einer inneren Mantelfläche einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine aufweisen.
  • Des Weiteren kann die Nabeneinheit eine Dichtfläche für eine Radialwellendichtung der Dichteinrichtung aufweisen. Somit ist die Dichtleistung der Dichteinrichtung erhöhbar.
  • Die Dichtfläche kann zwischen einem ersten Mitnahmeteil der Rotoreinrichtung und einem zweiten Mitnahmeteil der Rotoreinrichtung angeordnet sein. Dabei können beide Mitnahmeteile an der Nabeneinheit angeordnet sein. Auf diese Weise ist das erste Mitnahmeteil im ersten Raumabschnitt und das zweite Mitnahmeteil im zweiten Raumabschnitt anordenbar, wobei die beiden Raumabschnitte mithilfe der Dichteinrichtung gegeneinander gedichtet sind, sodass Wasser und Schmutz nicht von dem einen Raumabschnitt in den anderen gelangen können.
  • Zudem kann die Dichtfläche von einem Absatz der Nabeneinheit gebildet werden. Dies gewährleistet, dass die Dichtfläche auf einfache Weise herstellbar ist.
  • Ferner kann die Nabeneinheit einen Absatz aufweisen, gegen den auf der einen Seite ein zweites Mitnahmeteil der Rotoreinrichtung und auf der anderen Seite ein erstes Mitnahmeteil der Rotoreinrichtung anliegt, sodass eine Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine über die Mitnahmeteile und über die Nabeneinheit mit einem Rotorträger der Rotoreinrichtung verbindbar ist.
  • Der Absatz kann in radialer Richtung gesehen nach außen vorspringen bzw. von der Nabeneinheit in radialer Richtung gesehen nach außen vorspringen. Auf diese Weise kann eine Dichtfläche, die an diesem ausgebildet ist, auf einfache Weise gefertigt werden.
  • Der Absatz kann mehrere Durchgangsbohrungen, beispielsweise in axialer Richtung verlaufend, aufweisen, in welchen jeweils ein Niet oder eine Schraube anordenbar ist, die die Nabeneinheit und/oder ein erstes Mitnahmeteil der Rotoreinrichtung und/oder ein zweites Mitnahmeteil der Rotoreinrichtung drehfest miteinander verbindet.
  • Außerdem kann die Rotoreinrichtung ein erstes Mitnahmeteil umfassen, mit welchem die Sicherheitskupplung an der Rotoreinrichtung angeordnet ist.
  • Die Rotoreinrichtung kann auch ein zweites Mitnahmeteil umfassen, mit welchem der Torsionsschwingungsdämpfer an der Rotoreinrichtung angeordnet ist.
  • Des Weiteren kann die Sicherheitskupplung einen Ausgang umfassen, mit welchem die Sicherheitskupplung an einer Nabeneinheit der Rotoreinrichtung angeordnet ist.
  • Der Ausgang kann dabei von einem ersten Mitnahmeteil der Rotoreinrichtung gebildet werden.
  • Zudem kann die Sicherheitskupplung einen Eingang aufweisen, der von einem Verbindungsteil gebildet wird, mit welchem die Sicherheitskupplung mit einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine verbindbar ist.
  • Auch kann die Sicherheitskupplung so ausgebildet sein, dass bei Überschreiten eines bestimmten Drehmoments der Eingang und der Ausgang relativ zueinander drehbar sind.
  • Außerdem kann die radiale Innenseite des Verbindungsteils einen Eingang in die drehmomentschaltende Sicherheitskupplung und somit einen Teil der drehmomentschaltende Sicherheitskupplung bilden.
  • Das Verbindungsteil kann an seiner radialen Außenseite wenigstens ein Innengewinde zur Verbindung mit einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine aufweisen.
  • Des Weiteren kann die Sicherheitskupplung wenigstens ein erstes Reibelement umfassen, das drehfest mit dem ersten Mitnahmeteil verbunden ist.
  • Die Sicherheitskupplung kann auch wenigstens ein zweites Reibelement umfassen, das drehfest mit dem Verbindungsteil verbunden ist.
  • Zwischen dem wenigstens einen ersten und zweiten Reibelement kann ein Reibbelag angeordnet sein.
  • Ferner kann die Sicherheitskupplung mindestens eine Tellerfeder als axialen Energiespeicher umfassen, um eine Normalkraft auf das wenigstens eine erste und zweite Reibelement und/oder auf einen Reibbelag aufzubringen und somit ein definierbares Reibmoment zu erzeugen.
  • Die Sicherheitskupplung kann auch eine Gegenplatte und mindestens ein Abstandselement zur axialen Beabstandung der Gegenplatte von dem Verbindungsteil umfassen.
  • Zwischen der Gegenplatte und dem Verbindungsteil kann wenigstens ein erstes und wenigstens ein zweites Reibelement, eine Tellerfeder und/oder ein Reibbelag angeordnet sein, um ein Drehmoment zu übertragen. Durch gezielte Auswahl der Eigenschaften und Anzahl von Reibelementen, Tellerfeder und/oder ein Reibbelag kann das Drehmoment eingestellt werden, ab welchem die Sicherheitskupplung eine Momentenübertragung unterbindet.
  • Zudem kann die Sicherheitskupplung ohne bzw. abgesehen vom Verbindungsteil so ausgebildet sein, dass ein Rotor der Rotoreinrichtung einen größeren Durchmesser aufweist als die Sicherheitskupplung. Anders ausgedrückt, kann die Sicherheitskupplung einen kleineren Durchmesser aufweisen als ein Rotor der Rotoreinrichtung. Bei dieser Ausgestaltung kann aufgrund der Position der Sicherheitskupplung radial unterhalb eines Rotorträgers der Rotoreinrichtung und bei Anwendung im Trockenraum bzw. im ersten Raumabschnitt die Anzahl an Reibbelägen auf einfache Weise erhöht werden, um den Verlust an Reibmoment (bedingt durch die Reduzierung des wirksamen Reibradius) durch Hinzufügung zusätzlicher Reibflächen zu kompensieren. Dadurch bedarf der Einbauraum der Sicherheitskupplung in radialer Richtung keiner Erweiterung, wohingegen in axialer Richtung einer Erweiterung leicht möglich ist. Im Ergebnis kann eine kompakte Bauweise der elektrischen Maschine erreicht werden.
  • Der Torsionsschwingungsdämpfer umfasst in einer ersten Alternative wenigstens eine Druckfeder, einen Eingang und wenigstens ein Flanschteil als Ausgang zu einer Welle der elektrischen Maschine.
  • Der Eingang wird dabei von einem zweiten Mitnahmeteil der Rotoreinrichtung gebildet.
  • Die wenigstens eine Druckfeder nimmt ein Drehmoment von dem zweiten Mitnahmeteil auf und leitet es an das wenigstens eine Flanschteil weiter.
  • Der Eingang des Torsionsschwingungsdämpfers ist mittels eines oder mehrerer Spannstifte drehsicher bzw. verdrehfest und/oder drehmomentschlüssig an einem Rotorträger der Rotoreinrichtung angeordnet.
  • Der Torsionsschwingungsdämpfer kann ferner ein Gegenscheibenteil, mindestens ein Reibringteil, eine Tellerfeder und/oder ein Abstandselement umfassen. Genannte Bestandteile des Torsionsschwingungsdämpfers sowie dessen Druckfeder dienen dazu die Eigenschaften des Torsionsschwingungsdämpfers festzulegen.
  • Ferner kann der Torsionsschwingungsdämpfer, beispielsweise dessen wenigstens eines Flanschteil, in Wirkverbindung mit einer Welle der elektrischen Maschine sein. Somit ist ein Drehmoment bzw. Drehenergie von dem Torsionsschwingungsdämpfer auf eine Welle übertragbar, wobei Schwingungen bestenfalls nicht weiter übertragen werden.
  • Dabei kann die Wirkverbindung als formschlüssige Verbindung realisiert sein.
  • Auch kann das wenigstens eine Flanschteil des Torsionsschwingungsdämpfers eine Gegenverzahnung aufweisen.
  • Zudem kann der Torsionsschwingungsdämpfer so ausgebildet sein, dass ein Rotor der Rotoreinrichtung einen größeren Durchmesser aufweist als der Torsionsschwingungsdämpfer. Anders ausgedrückt, kann der Torsionsschwingungsdämpfer einen kleineren Durchmesser aufweisen als ein Rotor der Rotoreinrichtung. Somit kann eine kompakte Bauweise der elektrischen Maschine erreicht werden.
  • Des Weiteren kann die elektrische Maschine eine Welle aufweisen. Mit dieser können die Drehenergie bzw. das Drehmoment der elektrischen Maschine, aber auch das Drehmoment einer Verbrennungskraftmaschine weitergeleitet werden.
  • Die Welle kann eine Verzahnung umfassen, in welche wenigstens ein Flanschteil des Torsionsschwingungsdämpfers mit entsprechender Gegenverzahnung eingreift.
  • Hierbei können Verzahnung und Gegenverzahnung spielfrei oder spielbehaftet ausgebildet sein.
  • Ferner kann die Welle zusammen mit wenigstens einem Flanschteil des Torsionsschwingungsdämpfers eine Welle-Nabe-Verbindung bilden, mit deren Hilfe eine drehfeste Verbindung zwischen Torsionsschwingungsdämpfer und Welle gewährleistbar ist.
  • Zudem kann die Welle ein Zahnrad zum Übertragen von Drehenergie der elektrischen Maschine und/oder einer Verbrennungskraftmaschine auf eine Zwischenwelle umfassen.
  • Auch kann die Welle eine schaltbare Kupplung umfassen, um Drehenergie der elektrischen Maschine und/oder einer Verbrennungskraftmaschine auf ein Zahnrad der Welle zuschaltbar zu übertragen, sodass eine Zwischenwelle mit oder eben nicht mit Drehenergie versorgbar ist.
  • Die elektrische Maschine kann außerdem eine Lagerung aufweisen, mit welcher die Welle am Gehäuse gelagert ist.
  • Des Weiteren weist die Rotoreinrichtung in einer zweiten erfindungsgemäßen Alternative einen Rotor und einen Rotorträger auf, die miteinander drehfest verbunden sind. Der Rotor der elektrischen Maschine dient neben der elektromagnetischen Kopplung der elektrischen Maschine als primäre Schwungradmassenträgheit, um die Drehungleichförmigkeiten / Drehmomentschwankungen einer Verbrennungskraftmaschine bereits vor der Einleitung in den Torsionsschwingungsdämpfer zu reduzieren, sodass dieser eine geringere Dämpferkapazität aufweisen kann. Auch kann dieser als Innenläufer ausgeführt sein.
  • Der Rotor, in radialer Richtung gesehen, ist dabei außen am Rotorträger angeordnet, wobei der Rotorträger, in radialer Richtung gesehen, innen eine Lageraufnahme für ein Lager aufweist, mit welcher Kräfte der Rotoreinrichtung aufnehmbar, an das Gehäuse weiterleitbar und zusammen mit einem Lager die Drehung der Rotoreinrichtung gewährleistbar ist. Der Rotor kann magnetisierte Elemente, Magnete, und/oder Spulen aufweisen.
  • Ferner kann die Rotoreinrichtung ein Lager umfassen, das an der Lageraufnahme des Rotorträgers angeordnet ist. Mit diesem können Kräfte der Rotoreinrichtung aufgenommen und die Drehung der Rotoreinrichtung gewährleistet werden.
  • Zudem kann das wenigstens eine äußere Gehäusewandteil zur Anordnung der Statoreinrichtung ausgebildet sein.
  • Die Statoreinrichtung kann einen Stator und einen Statorträger umfassen, an welchem radial innenseitig der Stator befestigt ist und welcher radial außenseitig an dem wenigstens einen Gehäusewandteil angeordnet ist. Der Stator kann magnetisierte Elemente, Magnete, und/oder Spulen aufweisen.
  • Zwischen dem Statorträger und dem wenigstens einen Gehäusewandteil kann ein Kühlkanal ausgebildet sein, um Betriebswärme des Stators abzuführen.
  • Der Statorträger kann dabei ähnlich einem Hohlzylinder ausgebildet sein.
  • Auch kann der Statorträger wenigstens einen Absatz aufweisen, mit welchem dieser gegen einen Absatz des wenigstens einen äußeren Gehäusewandteils anliegt.
  • Der Statorträger kann zudem radial außenseitig eine oder mehrere Nuten zur Anbringung von Dichtelementen aufweisen, sodass ein Kühlkanal in axialer Richtung abdichtbar ist. Ferner kann der Statorträger Dichtelemente umfassen, die in dessen Nuten angeordnet sind.
  • Auch kann der Statorträger wenigstens einen Durchgang, beispielsweise in axialer Richtung verlaufend, aufweisen, der in radialer Richtung gesehen außen angeordnet ist, um den Statorträger bzw. Statorträger und Dichtelement der Dichteinrichtung mit dem wenigstens einen äußeren Gehäusewandteil zu verbinden.
  • Der wenigstens eine Durchgang kann an einem Absatz ausgebildet sein, mit welchem der Statorträger gegen einen Absatz des wenigstens einen äußeren Gehäusewandteils anliegt.
  • Das wenigstens eine äußere Gehäusewandteil kann wenigstens ein Innengewinde umfassen, in welches jeweils eine Schraube geschraubt ist, um den Statorträger bzw. Statorträger und Dichtelement der Dichteinrichtung am Gehäuse zu befestigen.
  • Ferner kann der Statorträger an einem axialen Ende bzw. an einem Ende, betrachtet in axialer Richtung, eine Fase aufweisen, an welcher eine Dichtung zwischen dem Statorträger und der Dichteinrichtung bzw. deren Dichtelement angeordnet ist. Somit kann die Dichtleistung erhöht werden.
  • Abschließend sei noch erwähnt, dass die elektrische Maschine zur Erzeugung von elektrischer Energie und zur Erzeugung eines Drehmoments für ein hybrides Fahrzeug ausgebildet ist, um z. B. eine Batterie zu laden und/oder einen elektrischen Motor und/oder einen Verbrennungsmotor mit Energie zu versorgen und/oder ein Fahrzeug zu bewegen.
  • Ferner wird darauf hingewiesen, dass die Achse eines Durchgangs oder einer Durchgangsbohrung in axialer Richtung verlaufen kann.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug nach Anspruch 8.
  • Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Merkmale der elektrischen Maschine, wie sie unter den obigen Aspekten erwähnt werden, einzeln oder miteinander kombinierbar bei der Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug Anwendung finden können.
  • Anders ausgedrückt, die oben unter den obigenAspekten der Erfindung genannten Merkmale betreffend die elektrische Maschine können auch hier unter dem zweiten Aspekt der Erfindung mit weiteren Merkmalen kombiniert werden.
  • Eine Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug umfasst eine elektrische Maschine nach Anspruch 8 sowie eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Kurbelwelle und einem flexiblen Scheibenteil. Selbstverständlich kann der hybride Antrieb auch neben der elektrischen Maschine bzw. ersten elektrischen Maschine eine weitere, zweite elektrische Maschine aufweisen, wobei beispielsweise die erste elektrische Maschine als Generator oder als Antrieb dient und die weitere, zweite elektrische Maschine als Antrieb für ein Hybridfahrzeug. Dabei kann die Antriebseinheit als sogenannter serieller Antrieb, bei dem eine elektrische Maschine als Generator und die andere als Antrieb eines Hybridfahrzeuges arbeitet, ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, dass die Antriebseinheit als sogenannter paralleler Antrieb, bei dem eine elektrische Maschine und eine Verbrennungskraftmaschine als Antrieb und ein andere elektrische Maschine ebenfalls als Antrieb eines Hybridfahrzeuges arbeitet, ausgebildet ist.
  • Das flexible Scheibenteil kann drehfest mit der Kurbelwelle und drehfest mit einem Verbindungsteil der Sicherheitskupplung der elektrischen Maschine verbunden sein, sodass die Drehenergie der Verbrennungskraftmaschine über die Kurbelwelle, das flexible Scheibenteil und das Verbindungsteil hin zu einem Nabenteil der Rotoreinrichtung und über einen Rotorträger der Rotoreinrichtung hin zu einem Rotor der Rotoreinrichtung oder umgekehrt übertragbar ist, um beispielsweise mechanische in elektrische Energie oder elektrische in mechanische Energie zu wandeln.
  • Dabei kann das flexible Scheibenteil mittels Schrauben an der Kurbelwelle befestigt sein.
  • Auch kann zwischen dem Verbindungsteil der Rotoreinrichtung und dem flexiblen Scheibenteil ein Masseteil in Form eines Rings angeordnet sein. Das Masseteil kann somit bei Bedarf als Zusatzmassenträgheit zu z. B. Sicherheitskupplung und Rotor der Rotoreinrichtung angeordnet sein.
  • Ferner kann das flexible Scheibenteil an seiner Außenseite, in radialer Richtung nach außen betrachtet, bzw. an seiner radialen Außenseite wenigstens einen Durchgang aufweisen, durch welchen eine Schraube hindurchführbar ist, um das flexible Scheibenteil mit dem Verbindungsteil der Rotoreinrichtung der elektrischen Maschine zu verbinden.
  • Des Weiteren weist die elektrische Maschine bzw. die erste elektrische Maschine eine Welle auf. Hierbei umfasst die Welle ein Zahnrad zum Übertragen von Drehenergie der elektrischen Maschine und/oder einer Verbrennungskraftmaschine auf eine Zwischenwelle.
  • Ferner weist die Antriebseinheit eine weitere elektrische Maschine zum Antreiben eines Hybridfahrzeuges bzw. eine zweite elektrische Maschine auf.
  • Die weitere elektrische Maschine umfasst eine Welle mit einer Verzahnung zum Eingriff in ein Zahnrad einer Zwischenwelle.
  • Zudem umfasst die Antriebseinheit eine Zwischenwelle, mit welcher Drehenergie der elektrischen Maschine, der weiteren elektrischen Maschine und einer Verbrennungskraftmaschine kombinierbar auf ein Differential zur Verteilung der Drehenergie an Fahrzeugräder leitbar ist.
  • Die Zwischenwelle umfasst ebenso ein Zahnrad zum Übertragen von Drehenergie der weiteren elektrischen Maschine auf die Zwischenwelle.
  • Außerdem kann die Zwischenwelle eine schaltbare Kupplung umfassen, um Drehenergie der weiteren elektrischen Maschine auf das Zahnrad der Zwischenwelle zuschaltbar zu übertragen, sodass die Zwischenwelle der Antriebseinheit mit oder eben nicht mit Drehenergie von der weiteren elektrischen Maschine versorgbar ist.
  • Die oben aufgezeigten Lösungen mit Sicherheitskupplung, angeordnet in einem Trockenraum bzw. in einem ersten Raumabschnitt, und Torsionsschwingungsdämpfer, angeordnet in einem Ölraum bzw. im zweiten Raumabschnitt, wobei die Raumabschnitte mittels einer Dichteinrichtung gegeneinander abgedichtet sind, weist für einen seriellen und parallelen Betrieb eines hybriden Fahrzeuges gegenüber dem Stand der Technik Vorteile hinsichtlich Einbauraum, Isolationswirkung des Torsionsschwingungsdämpfers inkl. Anordnung der Primär- und Sekundär-Massenträgheiten, Reibmomentkapazität der Sicherheitskupplung und vereinfachter Montage auf.
  • Zusammengefasst kann für die oben geschilderte Antriebseinheit festgehalten werden, dass diese für seriellen und parallelen Antrieb eines Hybridfahrzeuges mit zwei elektrischen Maschinen geeignet ist, wobei die eine als Generator, zum Boosten und für den Verbrennungskraftmaschinen-Start verwendet werden kann und die andere, weitere elektrische Maschine als Hauptfahrmaschine ausführbar ist, die in bestimmten Fahrzuständen zur Steigerung des Wirkungsgrades abkoppelbar ist.
  • Ferner sei noch bemerkt, dass der Begriff „drehfest“ auch als „drehmomentübertragend“ verstanden werden kann.
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen schematisch:
    • 1 und 2 eine Schnittansicht auf ein Getriebe mit zwei elektrischen Maschinen aus dem Stand der Technik, wobei 2 eine vergrößerte Darstellung eines Abschnitts von 1 zeigt;
    • 3 eine Schnittansicht auf ein weiteres Getriebe mit zwei elektrischen Maschinen aus dem Stand der Technik;
    • 4 und 5 eine Schnittansicht auf eine Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug, wobei 5 eine vergrößerte Darstellung eines Teils der Antriebseinheit aus 4 zeigt;
    • 6 eine Schnittansicht auf die elektrische Maschine aus 5, jedoch beidseitig der Drehachse; und
    • 7 und 8 jeweils einen Momentenfluss durch die Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug in Anlehnung an die 4 und 5.
  • In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Gegenstände verwendet.
  • 1 bis 3 zeigen Schnittansichten auf Ausführungen aus dem Stand der Technik, die bereits eingangs dieser Beschreibung diskutiert wurden, sodass an dieser Stelle von weiteren Erläuterungen abgesehen wird.
  • 4 und 5 zeigen eine Schnittansicht auf eine Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug, wobei 5 eine vergrößerte Darstellung eines Teils der Antriebseinheit aus 4 zeigt.
  • 6 hingegen zeigt eine Schnittansicht auf die elektrische Maschine aus 5, jedoch beidseitig der Drehachse D.
  • Der Einfachheit und Kürze halber werden nachstehend die 4 bis 6 gemeinsam beschrieben.
  • So zeigen die genannten 4 bis 6 eine Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug mit einer elektrischen Maschine 1 zur Erzeugung elektrischer Energie und zur Erzeugung eines Drehmoments für ein hybrides Fahrzeug. Die Antriebseinheit hat zusätzlich eine weitere elektrische Maschine 200 zum Antreiben eines Hybridfahrzeuges (vgl. 4).
  • Des Weiteren umfasst die Antriebseinheit eine Verbrennungskraftmaschine 100 (lediglich als Bezugszeichen dargestellt) mit einer Kurbelwelle 101 und einem flexiblen Scheibenteil 102.
  • Ferner hat die Antriebseinheit eine Zwischenwelle 300, mit welcher Drehenergie der elektrischen Maschine 1, der weiteren elektrischen Maschine 200 und der Verbrennungskraftmaschine 100 kombinierbar auf ein Differential 400 zur Verteilung der Drehenergie an Fahrzeugräder leitbar ist (vgl. 4).
  • Mit Blick auf 5 und 6 ist zu erkennen, dass die elektrische Maschine 1 zur Erzeugung elektrischer Energie und zur Erzeugung eines Drehmoments für ein hybrides Fahrzeug ein Gehäuse 2 mit einer axialen Öffnung E zum Einbau einer Stator- 4 und einer Rotoreinrichtung 5 hat. Ferner hat die elektrische Maschine 1 bzw. deren Gehäuse 2 ein äußeres Gehäusewandteil 3, das die elektrische Maschine 1 zur Umgebung abgrenzt.
  • Zudem umfasst die elektrische Maschine 1 eine Statoreinrichtung 4, die im Inneren des Gehäuses 2 angeordnet ist. Auch hat die elektrische Maschine 1 eine Rotoreinrichtung 5 zur Verbindung mit einer Verbrennungskraftmaschine 100, sodass Drehenergie der Verbrennungskraftmaschine 100 in elektrische Energie umwandelbar oder Drehenergie der elektrischen Maschine 1 zur Verbrennungskraftmaschine 100 führbar oder Drehenergie der elektrischen Maschine 1 zur Drehenergie der Verbrennungskraftmaschine 100 hinzufügbar ist.
  • Des Weiteren zeigen 5 und 6, dass die elektrische Maschine 1 einen Torsionsschwingungsdämpfer 6 zur Dämpfung von Drehschwingungen der Verbrennungskraftmaschine 100 hat.
  • Zudem hat die elektrische Maschine 1 eine drehmomentschaltende Sicherheitskupplung 7 zur Unterbindung bauteilschädigender Drehmomentunterschiede zwischen der elektrischen Maschine 1 und der Verbrennungskraftmaschine 100.
  • Gemäß 5 weist die elektrische Maschine 1 auch eine Dichteinrichtung 8 auf, die die axiale Öffnung E des Gehäuses 2 verschließt und das Innere des Gehäuses 2 in axialer Richtung X in zwei Raumabschnitte A, B unterteilt, sodass in einem ersten Raumabschnitt A eine Kurbelwelle 101 einer Verbrennungskraftmaschine 100 an die Rotoreinrichtung 5 anschließbar und in einem zweiten Raumabschnitt B die Statoreinrichtung 4 angeordnet ist.
  • Dabei ist der Torsionsschwingungsdämpfer 6 in einem der beiden Raumabschnitte A, B und die Sicherheitskupplung 7 im anderen der beiden Raumabschnitte B, A angeordnet ist. Genau genommen ist der Torsionsschwingungsdämpfer 6 im zweiten Raumabschnitt B und die Sicherheitskupplung 7 im ersten Raumabschnitt A angeordnet.
  • Zurückkommend zur Dichteinrichtung 8, mithilfe der vorgestellten Anordnung schützt die Dichteinrichtung 8 einen Stator 36 der Statoreinrichtung 4 sowie einen Rotor 32 der Rotoreinrichtung 5 vor Wasser und Schmutz. Zudem ist aufgrund der Dichteinrichtung 8 ein Dichten der Statoreinrichtung 4 der elektrischen Maschine 1 mit einfachem Aufwand möglich. Auch kann mithilfe der Dichteinrichtung 8 die elektrische Maschine 1 vor dem Zusammenbau mit der Verbrennungskraftmaschine 100 im Werk geprüft werden. Demzufolge kann also eine vollständig gedichtete und vorgeprüfte elektrische Maschine 1 geschaffen werden, die vor der Montage mit einer Verbrennungskraftmaschine 100 getestet werden kann und gegen den Eintritt von Wasser und/oder Schmutz geschützt ist, obwohl die elektrische Maschine 1 noch nicht mit einer Verbrennungskraftmaschine 100 bzw. deren Gehäuse zusammengebaut ist.
  • Wie in 5 und 6 gezeigt, ist die Dichteinrichtung 8 innerhalb des Gehäuses 2 angeordnet und erstreckt sich von dem äußeren Gehäusewandteil 3 oder von einem Statorträger 37 der Statoreinrichtung 4, z. B. in radialer Richtung Y nach innen, hin zur Rotoreinrichtung 5 bzw. hin zu deren Nabeneinheit 14.
  • Dabei liegt die Dichteinrichtung 8 dichtend an dem Statorträger 37 der Statoreinrichtung 4 und an der Rotoreinrichtung 5, insbesondere an einer Nabeneinheit 14 der Rotoreinrichtung 5, an.
  • Des Weiteren zeigt 5, dass die Dichteinrichtung 8 eine Radialwellendichtung 9 hat, die auf einer Dichtfläche 17 einer Nabeneinheit 14 der Rotoreinrichtung 5 angeordnet ist.
  • Dabei hat die Dichteinrichtung 8 ein geformtes Dichtelement 10, dessen Verlauf trichterförmig ausgebildet ist, wobei innerhalb des Trichters die Sicherheitskupplung 7 angeordnet ist. Das Dichtelement 10 bildet an seinem Ende in radialer Richtung Y nach außen betrachtet bzw. an seinem radial außenliegenden Ende eine Aufnahme 11 für den Statorträger 37 der Statoreinrichtung 4, wobei das Dichtelement 10 am radial außenliegenden Ende mehrere Durchgänge 12 für Schrauben S oder Nieten aufweist, sodass eine reib- oder kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Dichtelement 10 und dem Statorträger 37 der Statoreinrichtung 4 bzw. auch dem Gehäuse 2 erstellbar ist. Auf diese Weise ist die Dichteinrichtung 8 bzw. das geformte Dichtelement 10 am Statorträger 37 der Statoreinrichtung 4 und am Gehäuse 2 rotationsstarr angeordnet.
  • Ferner bildet das Dichtelement 10 an seinem Ende in radialer Richtung Y nach innen betrachtet bzw. an seinem radial innenliegenden Ende eine Aufnahme 13 für die Radialwellendichtung 9 der Dichteinrichtung 8 und ist dabei so ausgebildet, dass die Radialwellendichtung 9 mit einer Vorspannkraft gegen eine Dichtfläche 17 einer Nabeneinheit 14 der Rotoreinrichtung 5 gespannt ist.
  • Wie in den 4 und 5 dargestellt und wie bereits schon erwähnt, hat die Rotoreinrichtung 5 eine Nabeneinheit 14, an welcher der Torsionsschwingungsdämpfer 6 und die Sicherheitskupplung 7 jeweils teilweise befestigt sind.
  • Die Nabeneinheit 14 verschließt dichtend zusammen mit der Dichteinrichtung 8 die axiale Öffnung E zum Einbau der Stator- 4 und der Rotoreinrichtung 5, wobei die Nabeneinheit 14 zur Aufnahme einer Welle 31 der elektrischen Maschine 1 ausgebildet ist.
  • Ferner ist, wie in 5 gezeigt, die Nabeneinheit 14 so ausgebildet und so ausgestaltet, dass diese im Bereich der Drehachse D der elektrischen Maschine 1 massiv bzw. undurchlässig ausgebildet ist, sich symmetrisch um die Drehachse D erstreckt und in radialer Richtung Y weiter innen angeordnet ist als ein Rotorträger 33 der Rotoreinrichtung 5.
  • Zudem hat die Nabeneinheit 14 einen hohlzylindrischen Teil 14A zur Aufnahme einer Welle 31 der elektrischen Maschine 1 und einen vollzylindrischen Teil 14B zur Wirkverbindung mit der Kurbelwelle 101 der Verbrennungskraftmaschine 100 (vgl. 5 und 6). Dabei sind der hohlzylindrische und der vollzylindrische Teil 14A, 14B in axialer Richtung X hintereinander angeordnet.
  • Der hohlzylindrische Teil 14A hat an seiner inneren Mantelfläche eine Aufnahme für ein Nadellager 15, um Kräfte auf einer Welle 31 der elektrischen Maschine 1 abzustützen und um eine relative Drehung der Nabeneinheit 14 zu dieser Welle 31 zu ermöglichen.
  • Der vollzylindrische Teil 14B hat an seiner äußeren Mantelfläche eine Lagerungsstelle 16 zum Lagern an einer inneren Mantelfläche der Kurbelwelle 101 der Verbrennungskraftmaschine 100 (vgl. 5 und 6).
  • Gemäß 5 hat die Nabeneinheit 14 eine Dichtfläche 17 für die Radialwellendichtung 9 der Dichteinrichtung 8. Dabei ist die Dichtfläche 17 zwischen einem ersten Mitnahmeteil 19 der Rotoreinrichtung 5 und einem zweiten Mitnahmeteil 20 der Rotoreinrichtung 5 angeordnet. Die Dichtfläche 17 wird von einem Absatz 18 der Nabeneinheit 14 gebildet.
  • Anders ausgedrückt, hat, wie in 5 gezeigt, die Nabeneinheit 14 einen Absatz 18, gegen den auf der einen Seite ein zweites Mitnahmeteil 20 der Rotoreinrichtung 5 und auf der anderen Seite ein erstes Mitnahmeteil 19 der Rotoreinrichtung 5 anliegt, sodass die Kurbelwelle 101 der Verbrennungskraftmaschine 100 über die Mitnahmeteile 19, 20 und die Nabeneinheit 14 mit einem Rotorträger 33 der Rotoreinrichtung 5 verbunden ist. Der Absatz 18 springt dabei in radialer Richtung Y gesehen nach außen vor.
  • Dabei hat der Absatz 18 mehrere axial verlaufende Durchgangsbohrungen, in welchen jeweils ein Niet N oder eine Schraube S angeordnet ist, die die Nabeneinheit 14 und ein erstes Mitnahmeteil 19 sowie ein zweites Mitnahmeteil 20 der Rotoreinrichtung 5 drehfest miteinander verbinden (vgl. 5 und 6).
  • Wie in den 5 und 6 ferner gezeigt und wie bereits mehrfach angedeutet, hat die Rotoreinrichtung 5 ein erstes Mitnahmeteil 19, mit welchem die Sicherheitskupplung 7 an der Rotoreinrichtung 5 angeordnet ist, und ein zweites Mitnahmeteil 20, mit welchem der Torsionsschwingungsdämpfer 6 an der Rotoreinrichtung 5 angeordnet ist.
  • Mit Blick auf 6 ist dargestellt, dass die Sicherheitskupplung 7 einen Ausgang umfasst, mit welchem die Sicherheitskupplung 7 an die Nabeneinheit 14 der Rotoreinrichtung 5 angeordnet ist, wobei der Ausgang von dem ersten Mitnahmeteil 19 der Rotoreinrichtung 14 gebildet wird.
  • Zudem hat die Sicherheitskupplung 7 einen Eingang 21, der von einem Verbindungsteil 21 gebildet wird, mit welchem die Sicherheitskupplung 7 mit der Kurbelwelle 101 der Verbrennungskraftmaschine 100 verbunden ist.
  • Dabei ist die Sicherheitskupplung 7 so ausgebildet, dass bei Überschreiten eines bestimmten Drehmoments der Eingang und der Ausgang relativ zueinander drehbar sind.
  • Die radiale Innenseite des Verbindungsteils 21 bildet den Eingang in die drehmomentschaltende Sicherheitskupplung 7 und somit einen Teil der drehmomentschaltende Sicherheitskupplung 7.
  • Dabei hat das Verbindungsteil 21 an seiner radialen Außenseite mehrere Innengewinde zur Verbindung mit der Kurbelwelle 101 der Verbrennungskraftmaschine 100.
  • Zudem ist 6 zu entnehmen, dass die Sicherheitskupplung 7 mehrere erste Reibelemente 22, die drehfest mit dem ersten Mitnahmeteil 19 verbunden sind, und mehre zweite Reibelemente 23 umfasst, die drehfest mit dem Verbindungsteil 21 verbunden sind.
  • Zwischen den ersten und zweiten Reibelementen 22, 23 sind Reibbeläge 24 angeordnet. Zudem hat die Sicherheitskupplung 7 eine Tellerfeder 25 als axialen Energiespeicher, um eine Normalkraft auf die ersten und zweiten Reibelemente 22, 23 sowie auf die Reibbeläge 24 aufzubringen und somit ein definierbares Reibmoment zu erzeugen.
  • Des Weiteren hat die Sicherheitskupplung 7 eine Gegenplatte 26 und mehrere Abstandselemente 27 zur axialen Beabstandung der Gegenplatte 26 von dem Verbindungsteil 21. Zwischen der Gegenplatte 26 und dem Verbindungsteil 21 sind die ersten und zweiten Reibelemente 22, 23, die Tellerfeder 25 und die Reibbeläge 24 angeordnet, um ein Drehmoment zu übertragen.
  • Wie in 6 gezeigt, hat der Torsionsschwingungsdämpfer 6 eine Druckfeder 28, einen Eingang 20 und zwei Flanschteile 29 als Ausgang zu einer Welle 31 der elektrischen Maschine 1.
  • Der Eingang 20 wird dabei von dem zweiten Mitnahmeteil 20 der Rotoreinrichtung 5 gebildet, wobei die Druckfeder 28 ein Drehmoment von dem zweiten Mitnahmeteil 20 aufnimmt und an die Flanschteile 29 weiterleitet.
  • Der Eingang des Torsionsschwingungsdämpfers 6 bzw. das zweite Mitnahmeteil 20 ist mittels diverser Spannstifte 30 drehsicher an einem Rotorträger 33 der Rotoreinrichtung 5 angeordnet.
  • Der Torsionsschwingungsdämpfer 6 hat ferner ein Gegenscheibenteil 45, mehrere Reibringteile 46, eine Tellerfeder 47 und mehrere Abstandselemente 48 umfasst.
  • Wie in 6 zu erkennen, sind die Flanschteile 29 in Wirkverbindung mit einer Welle 31 der elektrischen Maschine 1, wobei die Wirkverbindung als formschlüssige Verbindung realisiert ist. Anders ausgedrückt, haben die Flanschteile 29 des Torsionsschwingungsdämpfers 6 eine Gegenverzahnung.
  • Wie bereits schon mehrmals angedeutet, hat die elektrische Maschine 1 eine Welle 31. Hierbei hat die Welle 31 eine Verzahnung, in welche die Flanschteile 29 des Torsionsschwingungsdämpfers 6 mit entsprechender Gegenverzahnung eingreifen. Dabei sind Verzahnung und Gegenverzahnung spielfrei oder spielbehaftet ausgebildet.
  • Konkreter geschildert bildet die Welle 31 zusammen mit den Flanschteilen 29 des Torsionsschwingungsdämpfers 6 eine Welle-Nabe-Verbindung, mit deren Hilfe eine drehfeste bzw. drehmomentübertragende Verbindung zwischen Torsionsschwingungsdämpfer 6 und Welle 31 gewährleistet ist.
  • Wie 5 zeigt, hat die Welle 31 ferner ein Zahnrad 49 zum Übertragen von Drehenergie der elektrischen Maschine 1 und der Verbrennungskraftmaschine 100 auf die Zwischenwelle 300 (vgl. 4).
  • Dabei umfasst die Welle 31 eine schaltbare Kupplung 50, um Drehenergie der elektrischen Maschine 1 und der Verbrennungskraftmaschine 100 auf das Zahnrad 49 der Welle 31 zuschaltbar zu übertragen, sodass die Zwischenwelle 300 mit oder eben nicht mit Drehenergie versorgbar ist.
  • Zudem ist 5 zu entnehmen, dass die elektrische Maschine 1 eine Lagerung 51 aufweist, mit welcher die Welle 31 am Gehäuse 2 gelagert ist.
  • Ebenfalls bereits mehrmals erwähnt, hat gemäß 5 und 6 die Rotoreinrichtung 5 einen Rotor 32 und einen Rotorträger 33, die miteinander drehfest verbunden sind. Der Rotor 32 ist, in radialer Richtung Y gesehen, außen am Rotorträger 33 angeordnet, der, in radialer Richtung Y gesehen, innen eine Lageraufnahme 34 für ein Lager 35 hat. Mithilfe der Lageraufnahme 34 sind Kräfte der Rotoreinrichtung 5 aufnehmbar und an das Gehäuse 2 weiterleitbar.
  • Auch hat, wie in 5 gezeigt, die Rotoreinrichtung 5 ein Lager 35, das in der Lageraufnahme 34 des Rotorträgers 33 angeordnet ist, um die Drehung der Rotoreinrichtung 5 relativ zum Gehäuse 2 zu gewährleisten.
  • Gemäß 5 ist das äußere Gehäusewandteil 3 zur Anordnung der Statoreinrichtung 4 ausgebildet, wobei die Statoreinrichtung 4 einen Stator 36 und einen Statorträger 37 hat. An dem Statorträger 37 ist radial innenseitig der Stator 36 befestigt und radial außenseitig ist der Statorträger 37 an dem Gehäusewandteil 3 angeordnet.
  • Zwischen dem Statorträger 37 und dem Gehäusewandteil 3 ist ein Kühlkanal 38 ausgebildet, um Betriebswärme des Stators 36 abzuführen.
  • Auch ist in 5 gezeigt, dass der Statorträger 37 ähnlich einem Hohlzylinder ausgebildet ist und dass dieser einen Absatz 39 hat, mit welchem der Statorträger 37 an einem Absatz 3A des äußeren Gehäusewandteils 3 anliegt.
  • Zudem ist in 5 zu erkennen, dass der Statorträger 37 radial außenseitig mehrere Nuten 40 zur Anbringung von Dichtelementen 41 und mehrere Dichtelemente 41 aufweist, sodass der Kühlkanal 38 in axialer Richtung X mithilfe der Dichtelemente 41 abdichtbar ist.
  • Des Weiteren zeigt 5, dass der Statorträger 37 diverse Durchgänge 42 aufweist, die in radialer Richtung Y gesehen außen angeordnet sind, um den Statorträger 37 mit dem äußeren Gehäusewandteil 3 zu verbinden.
  • Die Durchgänge 42 sind an dem Absatz 39 ausgebildet, mit welchem der Statorträger 37 gegen den Absatz 3A des äußeren Gehäusewandteils 3 anliegt.
  • Das äußere Gehäusewandteil 3 hat mehrere Innengewinde, in welche jeweils eine Schraube S geschraubt ist, um den Statorträger 37 am Gehäuse 2 zu befestigen.
  • Auch zeigt 5, dass der Statorträger 37 an einem axialen Ende eine Fase 43 aufweist, an welcher eine Dichtung 44 zwischen dem Statorträger 37 und der Dichteinrichtung 8 bzw. deren Dichtelement 10 angeordnet ist.
  • Mit Blick auf 4 bis 6 umfasst die Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug die elektrische Maschine 1 und die Verbrennungskraftmaschine 100 mit der Kurbelwelle 101 und dem flexiblen Scheibenteil 102.
  • Dabei ist das flexible Scheibenteil 102 drehfest mit der Kurbelwelle 101 und drehfest mit dem Verbindungsteil 21 der Sicherheitskupplung 7 der elektrischen Maschine 1 verbunden, sodass Drehenergie der Verbrennungskraftmaschine 100 über die Kurbelwelle 101, das flexible Scheibenteil 102 und das Verbindungsteil 21 hin zum Nabenteil 14 der Rotoreinrichtung 5 und über den Rotorträger 33 hin zum Rotor 32 der Rotoreinrichtung 5 oder umgekehrt übertragbar ist. Dadurch ist beispielsweise mechanische in elektrische Energie oder elektrische in mechanische Energie wandelbar.
  • Zwischen dem Verbindungsteil 21 der Rotoreinrichtung 5 und dem flexiblen Scheibenteil 102 ist ein Masseteil 103 in Form eines Rings angeordnet. Das bewirkt, dass das Masseteil 103 somit als zusätzliche Massenträgheit dient.
  • Ferner ist das flexible Scheibenteil 102 mittels Schrauben S an der Kurbelwelle 101 befestigt, wobei das flexible Scheibenteil 102 an seiner radialen Außenseite Durchgänge umfasst, durch welche Schrauben S hindurchgeführt sind, um das flexible Scheibenteil 102 mit dem Verbindungsteil 21 der Rotoreinrichtung 5 und dem Masseteil 103 zu verbinden.
  • Wie bereits angedeutet, hat die elektrische Maschine 1 eine Welle 31, die ein Zahnrad 49 zum Übertragen von Drehenergie der elektrischen Maschine 1 und einer Verbrennungskraftmaschine 100 auf die Zwischenwelle 300 umfasst.
  • Zudem hat - wie bereits erwähnt - die Antriebseinheit eine weitere elektrische Maschine 200 zum Antreiben eines Hybridfahrzeuges, die eine Welle 201 mit einer Verzahnung zum Eingriff in ein Zahnrad 301 der Zwischenwelle 300 umfasst (vgl. 4).
  • Mithilfe der Zwischenwelle 300 der Antriebseinheit ist Drehenergie der elektrischen Maschine 1, der weiteren elektrischen Maschine 200 und der Verbrennungskraftmaschine 100 kombinierbar auf ein Differential 400 zur Verteilung der Drehenergie an Fahrzeugräder leitbar.
  • Dabei hat gemäß 4 - wie schon angedeutet - die Zwischenwelle 300 ein Zahnrad 301 zum Übertragen von Drehenergie der weiteren elektrischen Maschine 200 auf die Zwischenwelle 300.
  • Die Zwischenwelle 300 hat zudem eine schaltbare Kupplung 302, um Drehenergie der weiteren elektrischen Maschine 200 auf das Zahnrad 301 der Zwischenwelle 300 zuschaltbar zu übertragen, sodass die Zwischenwelle 300 der Antriebseinheit mit oder eben nicht mit Drehenergie von der weiteren elektrischen Maschine 200 versorgbar ist.
  • 7 und 8 zeigen jeweils einen Momentenfluss durch die Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug in Anlehnung an die 4 und 5.
  • Genauer geschildert, veranschaulichen die 7 und 8 den Kraft-/Momentenfluss von der Verbrennungskraftmaschine 100 bzw. der elektrischen Maschine 1 zu einem Differential 400.
  • Die Kraft bzw. das Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine 100 wird von der Kurbelwelle 101 in das flexible Scheibenteil 102 bzw. in die Flexplate 102 über das Masseteil 103, das nach Bedarf des entsprechenden Anwendungsfalles eingesetzt wird oder entfallen kann, in das Verbindungsteil 21 der Sicherheitskupplung 7 eingeleitet. Scheibenteil 102 und Masseteil 103 sind - wie bereits geschildert - über eine lösbare Verbindung, z. B. eine Schraubenverbindung, und in der Fortführung Masseteil 103 und Verbindungsteil 21 über geeignete Verbindungselemente, z. B. Niete oder Schrauben S, drehmomentschlüssig miteinander verbunden. Bei Entfall des Masseteils 103 ist die lösbare Verbindung direkt zwischen Scheibenteil 102 und Verbindungsteil 21 auszuführen (nicht dargestellt). Eine lösbare Verbindung ist an dieser Stelle erforderlich, um eine einfache Montage von Verbrennungskraftmaschine 100 und elektrischer Maschine 1 oder eine Demontage im Servicefall durchführen zu können.
  • Von der Sicherheitskupplung 7 aus erfolgt die Weitergabe der Kraft / des Drehmomentes über das erstes Mitnahmeteil 19 an die Nabeneinheit 14 der Rotoreinrichtung 5 und in dessen Fortführung an das zweite Mitnahmeteil 20 der Rotoreinrichtung 5.
  • Das erste Mitnahmeteil 19, die dazwischen angeordnete Nabeneinheit 14 und das zweite Mitnahmeteil 20 sind über eine lösbare Verbindung, z. B. über Schrauben S, drehmomentschlüssig miteinander verbunden. Nabeneinheit 14 und Mitnahmeteile 19, 20 können zusätzlich über geeignete Verbindungselemente, z. B. Niete, drehmomentschlüssig miteinander verbunden und an einer am Umfang anderen Stelle als die Schrauben S angeordnet sein (vgl. 6).
  • Die Kraft bzw. das Drehmoment der elektrischen Maschine 1 wird im radial außenliegenden Bereich vom Rotorträger 33 in das zweite Mitnahmeteil 20 der Rotoreinrichtung 5 eingeleitet. Die Übertragung zwischen Rotorträger 33 in das zweite Mitnahmeteil 20 erfolgt drehmomentschlüssig und spielfrei, z. B. über radial angeordnete Spannstifte 30 oder andere geeignete Verbindungselemente.
  • Vom Torsionsschwingungsdämpfer 6 aus erfolgt die Weitergabe der Kraft / des Drehmomentes über die Flanschteile 29 des Torsionsschwingungsdämpfers 6 mittels einer Verzahnung an die Welle 31. Diese Verzahnung gewährleistet bei der hier gezeigten Dämpfervariante im 2- Flanschteilen-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 Flanschteil 29 und Welle 31 in Form einer nach dem Stand der Technik bekannten Dämpfernabe denkbar.
  • Die Kraft / das Drehmoment der elektrischen Maschine 1 wird von der Welle 31 weiter über die Kupplung 50 und das Zahnrad 49 an die Zwischenwelle 300 übergeben. Von der Zwischenwelle 300 aus erfolgt die Übergabe an das Differenzial 400.
  • Nachstehend werden die Figuren nochmals mit anderen Worten beschrieben.
  • 4 und 5 zeigen eine Antriebseinheit mit zwei elektrischen Maschinen 1, 200, mit Rutschkupplung 7 bzw. Sicherheitskupplung 7, mit einem Dämpfer 6 bzw. Torsionsschwingungsdämpfer 6 und mit einer Abdichtung 8 bzw. einer Dichteinrichtung 8.
  • Dabei sind die Sicherheitskupplung 7 und der Torsionsschwingungsdämpfer 6 so ausgebildet, dass der Rotor 32 der Rotoreinrichtung 5 einen größeren Durchmesser aufweist als die Sicherheitskupplung 7 und der Torsionsschwingungsdämpfer 6.
  • Gemäß den 4 und 5 steht die Verbrennungskraftmaschine 100 mit der elektrischen Maschine 1 drehmomentschlüssig in Verbindung. Im Drehmomentenfluss zwischen der Verbrennungskraftmaschine 100 / der elektrischen Maschine 1 und der Antriebswelle 31 bzw. Welle 31 sind die Rutschkupplung 7 bzw. die Sicherheitskupplung 7 als Überlastschutzelement und der Dämpfer 6 bzw. der Torsionsschwingungsdämpfer 6 zur Schwingungsisolation zwischengeschaltet.
  • Der Rotor 32 der elektrischen Maschine 1 dient neben der elektromagnetischen Kopplung der elektrischen Maschine als primäre Schwungradmassenträgheit, um die Drehungleichförmigkeiten / Drehmomentschwankungen der Verbrennungskraftmaschine 100 bereits vor der Einleitung in den Torsionsschwingungsdämpfer 6 zu reduzieren, sodass dieser eine geringere Dämpferkapazität aufweisen kann.
  • Überlast-/Impactmomente, die sowohl von einem Rad als auch von der Verbrennungskraftmaschine 100 kommen können, werden wirkungsvoll mit Hilfe der Sicherheitskupplung 7 reduziert, um den Torsionsschwingungsdämpfer 6 und die übrigen Komponenten des Antriebsstranges vor Schäden zu schützen.
  • 5 zeigt in einer vergrößerten Abbildung, wie die Anordnung von Sicherheitskupplung 7 und Torsionsschwingungsdämpfer 6 bzgl. bestmöglicher Bauraumausnutzung ist, da Sicherheitskupplung 7 und Torsionsschwingungsdämpfer 6 einen kleineren Durchmesser aufweisen als der Rotor 32 der Rotoreinrichtung 5.
  • Die elektrische Maschine 1 befindet sich mit ihrer Statoreinrichtung 4 bzw. mit Stator 36 und Statorträger 37 sowie mit ihrer Rotoreinrichtung 5 bzw. mit Rotor 32 und Rotorträger 33 im Ölraum / im zweiten Raumabschnitt B. Nach Bedarf kann neben dem Rotor 32 ein Geberrad eines Rotor-Lager-Sensors angeordnet sein, welcher mit dem Gehäuse 2, z. B. über eine Verschraubung, verbunden ist.
  • Erster und zweiter Raumabschnitt A, B bzw. Trockenraum A und Ölraum B sind gegeneinander abgedichtet. Die Abdichtung trägt dazu bei, dass zum einen kein Wassereintritt in die elektrische Maschine 1 und zum anderen kein Ölaustritt aus der elektrischen Maschine 1 erfolgt. Hierzu hat die elektrische Maschine 1 die Dichteinrichtung 8 mit einem Dichtelement 10, das sich axial zwischen der elektrischen Maschine 1 und der Verbrennungskraftmaschine 100 befindet. Das Dichtelement 10 unterteilt das Innere des Gehäuses 2 in axialer Richtung X in genannte zwei Raumabschnitte A, B (Trockenraum A und Ölraum B). Zusätzlich befindet sich zwischen Dichtelement 10 und Statorträger 37 eine Dichtung 44 (z. B. aus einem Elastomerwerkstoff) in einer radial oberhalb der elektrischen Maschine 1 angeordneten Position zur Abdichtung nach außen. Am radial inneren Ende des Dichtelements 10 hat die Dichteinrichtung 8 eine Radialwellendichtung 9, die die Abdichtung nach innen erfüllt.
  • Die oben vorgestellte Ausgestaltung einer Antriebseinheit ermöglicht eine Anordnung der Sicherheitskupplung 7 im ersten Raumabschnitt A. Der Torsionsschwingungsdämpfer 6 ist im Ölraum bzw. im zweiten Raumabschnitt B angeordnet, was zusätzliche Vorteile bzgl. Dämpferlebensdauer hat, da die Kontaktelemente innerhalb des Dämpfers bzw. des Torsionsschwingungsdämpfers 6 mit Schmierstoff versorgt und somit Verschleiß reduziert werden kann.
  • Die Lagerung des Rotorträgers 33 zusammen mit dem Torsionsschwingungsdämpfer 6 erfolgt mittels Rotorlager bzw. Lager 35 im Gehäuse 2.
  • Die Lagerung der Welle 31 der elektrischen Maschine 1 erfolgt zum einen axial neben dem beschriebenen Lager 35 im Gehäuse 2 mit der Lagerung 51 und zum anderen mit einem Nadellager 15 radial unterhalb von Torsionsschwingungsdämpfer 6 und Sicherheitskupplung 7. In axialer Fortführung Richtung Verbrennungskraftmaschine 100 stützt sich die Welle 31 über die Nabeneinheit 14 bzw. deren vollzylindrischen Teil 14B in der Kurbelwelle 101 über die Lagerungsstelle 16 ab.
  • Diese Ausführung der Lagerungsstelle 16 in der Kurbelwelle 101 ist z. B. beim Einsatz von Drehmomentwandlern oder nasslaufenden Doppelkupplungen in Automatikgetrieben üblich. Die Lagerungsstelle 16 erfährt in der hier beschriebenen Lösung nur dann eine Relativbewegung zwischen Kurbelwelle 101 und Nabeneinheit 14, wenn es zum Rutschen der Sicherheitskupplung 7 im Überlastfall kommt. Andernfalls gibt es keine Relativbewegung zwischen Kurbelwelle 101 und Nabeneinheit 14.
  • Das Nadellager 15 wiederum erfährt immer dann eine Relativbewegung zwischen Nabeneinheit 14 und Welle 31, wenn der Torsionsschwingungsdämpfer 6 innerhalb seiner definierten Torsionskennlinie zug- und schubseitig verdreht wird. Ansonsten läuft das Nadellager 15 mit der Absolutdrehzahl von Nabeneinheit 14 und Welle 31 und damit letztlich von Verbrennungskraftmaschine 100 und elektrische Maschine 1 um.
  • In 5 und 6 ist ein vergrößerter Ausschnitt des Antriebsstranges dargestellt, der im Wesentlichen den Einbauraum von Sicherheitskupplung 7 und Torsionsschwingungsdämpfer 6 radial unterhalb des Rotors 33 der elektrischen Maschine 1 sowie deren Hauptkomponenten und Schnittstellen und die axial angeordnete Dichteinrichtung 8 und die Dichtung 44 zeigt.
  • Die zweiten Reibelemente 23 der Sicherheitskupplung 7 übernehmen zusammen mit der Gegenplatte 26 das Drehmoment von Verbindungsteil 21 und Abstandselement 27 über eine geeignete Verbindung, z. B. eine Verzahnung, und leiten dieses an die Reibbeläge 24 und diese wiederum an die ersten Reibelemente 22 weiter. Die zweiten Reibelemente 22 übergeben über eine geeignete Verbindung, z. B. einen Mitnahmeniet, das Drehmoment an das erste Mitnahmeteil 19.
  • Die Tellerfeder 25 der Sicherheitskupplung 7 dient als axialer Energiespeicher, um die erforderliche Normalkraft auf die Reibflächen der Reibbeläge 24 aufzubringen und damit das Reibmoment zu erzeugen.
  • Die Komponenten der Sicherheitskupplung 7 werden von der Gegenplatte 26 und dem Verbindungsteil 21 umschlossen und durch die Abstandselemente 27 axial in Position gehalten.
  • Aufgrund der Position der Sicherheitskupplung 7 radial unterhalb des Rotorträgers 33 erweist es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel als vorteilhaft, entgegen der bei Anwendungen im Trockenraum bzw. im ersten Raumabschnitt A sonst üblichen Anzahl an Reibbelägen (2 Stück) hier die Anzahl zu verdoppeln, um den Verlust an Reibmoment (bedingt durch die Reduzierung des wirksamen Reibradius) durch Darstellung zusätzlicher Reibflächen zu kompensieren.
  • Mehr als die hier dargestellten vier Reibbeläge sind auch denkbar, wobei sich dabei auch die Anzahl der ersten und zweiten Reibelemente 22, 23 entsprechend erhöht. Zusammengefasst ergibt sich eine kompakt bauende Sicherheitskupplung 7 mit entsprechender Reibmomentkapazität, welche über die Anzahl der Reibflächen, die Tellerfederkraft und weitere Auslegungskriterien auf den entsprechenden Anwendungsfall angepasst werden kann. Für Anwendungen mit reduziertem Drehmoment ist eine Lösung mit reduzierter Anzahl an Reibbelägen denkbar.
  • Die Schnittstelle zwischen Sicherheitskupplung 7 und Torsionsschwingungsdämpfer 6 erfolgt über eine geeignete Verbindung, z. B. mittels Schrauben S, die das erste Mitnahmeteil 19, dazwischen angeordnete Nabeneinheit 14 und das zweite Mitnahmeteil 20 drehmomentschlüssig miteinander verbindet.
  • Im Bereich dieser Schnittstelle am radial außenliegenden Ende der Nabeneinheit 14 befindet sich die Kontaktfläche bzw. Dichtfläche 17 für die Radialwellendichtung 9, die die Abdichtung nach innen erfüllt.
  • Weiterhin ist im Bereich der Schraube S an der axialen Verbindungsstelle zwischen Nabeneinheit 14 und zweitem Mitnahmeteil 20 entsprechend der verwendeten Schraubenanzahl ein Dichtring 52 angeordnet, der die Abdichtung nach innen zusätzlich bei Bedarf unterstützt. Dieser Dichtring 52 kann als O-Ring ausgeführt werden und verhindert Fluidein- bzw. Fluidaustritt im Spaltbereich zwischen Nabeneinheit 14 und zweitem Mitnahmeteil 20 (vgl. 6). Ein Dichtring im Bereich des Nietes N ist prinzipiell auch denkbar, hier aber nicht bildlich dargestellt.
  • Der Eingang des Torsionsschwingungsdämpfers 6 wird vom zweiten Mitnahmeteil 20 gebildet, welches zusammen mit dem Gegenscheibenteil 45, beabstandet über diverse Abstandselemente 48, die Komponenten des Torsionsschwingungsdämpfers 6 umschließt und axial in Position hält.
  • Innerhalb des Torsionsschwingungsdämpfers 6 zwischen zweitem Mitnahmeteil 20 und Gegenscheibenteil 45 sind die bekannten Dämpferkomponenten, wie bereits geschildert, angeordnet, wobei die konkrete Anzahl und Platzierung der Komponenten vom jeweiligen Dämpfertyp und den isolationstechnischen Anforderungen abhängt, auf die hier nicht näher eingegangen wird.
  • Den Ausgang des Torsionsschwingungsdämpfers 6 bilden die Flanschteile 29, die drehmomentschlüssig über eine Verzahnung je nach Dämpfervariante spielfrei oder spielbehaftet mit der Welle 31 verbunden sind.
  • Der Außenbereich des zweiten Mitnahmeteils 20 zentriert den Torsionsschwingungsdämpfer 6 im Rotorträger 33 und hält diesen in axialer Position. Die Verbindung erfolgt über die dargestellten Spannstifte 30, die radial von außen seitens des Rotorträgers 33 montiert sind.
  • In der hier beschriebenen Ausführung können sowohl Sicherheitskupplung 7 als auch Torsionsschwingungsdämpfer 6 getrennt also unabhängig voneinander in der Montage aufgebaut und in der Endmontage miteinander verbunden werden.
  • Weiterhin besteht bei dieser Lösung die Möglichkeit, unter Beibehaltung der Schnittstellen zwischen Sicherheitskupplung 7 und Torsionsschwingungsdämpfer 6 unterschiedliche Ausführungen von Sicherheitskupplung 7 und Torsionsschwingungsdämpfer 6 je nach Anwendungsfall miteinander, quasi wie in einem Baukasten, zu kombinieren.
  • Dies trägt neben der Standardisierungsmöglichkeit der Komponenten und Montageabläufe auch zu einem Kostenvorteil dieser Lösung bei.
  • 5 und 6 zeigen auch den Bereich der Lagerung der Welle 31 und der Nabeneinheit 14.
  • Das Lager 35 wird gehäuseseitig an seinem Außenring über den Axialanschlagbereich und ein Sicherungselement axial in Position gehalten. An einem Innenring erfolgt die axiale Abstützung einerseits am Rotorträger 33 und auf der gegenüberliegenden Seite an einem Sicherungselement.
  • Die Lagerung der Welle 31 erfolgt gehäuseseitig an einem Außenring der Lagerung 51 über einen Axialanschlagbereich des Gehäuses 2 und ein Sicherungselement. An einem Innenring erfolgt die axiale Abstützung einerseits am Axial-Anschlag der Welle 31 und auf der gegenüberliegenden Seite an einem Sicherungselement. Damit ergibt sich für Lagerung 51 eine Festlagerung.
  • Die Lagerung der Welle 31 erfolgt verbrennungskraftmaschinen-seitig über das oben beschriebene Nadellager 15. Dieses Nadellager 15 wird an der Nabeneinheit 14 über einen Axialanschlag und auf der andere Seite über einen Sprengring axial in Position gehalten.
  • Der Außenbereich der Welle 31 kann im Kontaktbereich zu den Wälzkörpern des Nadellagers 15 ballig ausgeführt werden, um Achsversatz und Schiefstellungen zwischen Kurbelwelle 101 und Welle 31 auszugleichen, sodass keine unzulässigen Zusatz-Belastungen auf andere Komponenten entstehen. Außerdem ist ein radiales Spiel in der Größenordnung 0 ... 0,3 mm in diesem Kontaktbereich nominal vorsehbar.
  • Das Nadellager 15 bildet eine Loslagerung.
  • An der Lagerungsstelle 16 zwischen Kurbelwelle 101 und Nabeneinheit 14 ist ebenfalls ein radiales Spiel in der Größenordnung 0 ... 0,5 mm nominal vorsehbar.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Elektrische Maschine
    2
    Gehäuse
    3
    Gehäusewandteil
    3A
    Absatz
    4
    Statoreinrichtung
    5
    Rotoreinrichtung
    6
    Torsionsschwingungsdämpfer
    7
    Sicherheitskupplung
    8
    Dichteinrichtung
    9
    Radialwellendichtung
    10
    Dichtelement
    11
    Aufnahme
    12
    Durchgang
    13
    Aufnahme
    14
    Nabeneinheit
    14A
    hohlzylindrischen Teil
    14B
    vollzylindrischen Teil
    15
    Nadellager
    16
    Lagerungsstelle
    17
    Dichtfläche
    18
    Absatz
    19
    erstes Mitnahmeteil
    20
    zweites Mitnahmeteil
    21
    Verbindungsteil
    22
    erstes Reibelement
    23
    zweites Reibelement
    24
    Reibbelag
    25
    Tellerfeder
    26
    Gegenplatte
    27
    Abstandselement
    28
    Druckfeder
    29
    Flanschteil
    30
    Spannstift
    31
    Welle
    32
    Rotor
    33
    Rotorträger
    34
    Lageraufnahme
    35
    Lager
    36
    Stator
    37
    Statorträger
    38
    Kühlkanal
    39
    Absatz
    40
    Nut
    41
    Dichtelement
    42
    Durchgang
    43
    Fase
    44
    Dichtung
    45
    Gegenscheibenteil
    46
    Reibringteil
    47
    Tellerfeder
    48
    Abstandselement
    49
    Zahnrad
    50
    Kupplung
    51
    Lagerung
    52
    Dichtring
    53
    Radialwellendichtring
    100
    Verbrennungskraftmaschine
    101
    Kurbelwelle
    102
    flexibles Scheibenteil
    103
    Masseteil
    104
    Gehäuse
    105
    Radialwellendichtung
    200
    weitere elektrische Maschine
    201
    Welle
    300
    Zwischenwelle
    301
    Zahnrad
    302
    Kupplung
    400
    Differential
    X
    axiale Richtung
    Y
    radiale Richtung
    E
    Öffnung
    N
    Niet
    S
    Schraube
    T
    Trennebene
    A
    erster Raumabschnitt
    B
    zweiter Raumabschnitt

Claims (8)

  1. Elektrische Maschine (1) zur Erzeugung elektrischer Energie und zur Erzeugung eines Drehmoments für ein hybrides Fahrzeug aufweisend: - ein Gehäuse (2) mit einer axialen Öffnung (E) zum Einbau einer Stator- (4) und einer Rotoreinrichtung (5) und mit wenigstens einem äußeren Gehäusewandteil (3), das die elektrische Maschine (1) zur Umgebung abgrenzt, - eine Statoreinrichtung (4), die im Innerem des Gehäuses (2) angeordnet ist, - eine Rotoreinrichtung (5) zur Verbindung mit einer Verbrennungskraftmaschine (100), sodass Drehenergie der Verbrennungskraftmaschine (100) in elektrische Energie umwandelbar oder Drehenergie der elektrischen Maschine (1) zur Verbrennungskraftmaschine (100) führbar oder Drehenergie der elektrischen Maschine (1) zur Drehenergie der Verbrennungskraftmaschine (100) hinzufügbar ist, - einen Torsionsschwingungsdämpfer (6) zur Dämpfung von Drehschwingungen einer Verbrennungskraftmaschine (100), und - eine drehmomentschaltende Sicherheitskupplung (7) zur Unterbindung bauteilschädigender Drehmomentunterschiede zwischen der elektrischen Maschine (1) und einer Verbrennungskraftmaschine (100), - wobei die elektrische Maschine (1) eine Dichteinrichtung (8) aufweist, die die axiale Öffnung (E) des Gehäuses (2) verschließt und das Innere des Gehäuses (2) in axialer Richtung (X) in zwei Raumabschnitte (A, B) unterteilt, sodass in einem ersten Raumabschnitt (A) eine Kurbelwelle (101) einer Verbrennungskraftmaschine (100) an die Rotoreinrichtung (5) anschließbar und in einem zweiten Raumabschnitt (B) die Statoreinrichtung (4) angeordnet ist, und - wobei der Torsionsschwingungsdämpfer (6) in einem der beiden Raumabschnitte (A, B) und die Sicherheitskupplung (7) im anderen der beiden Raumabschnitte (B, A) angeordnet ist, wobei der Torsionsschwingungsdämpfer (6) wenigstens eine Druckfeder (28), einen Eingang und wenigstens ein Flanschteil (29) als Ausgang zu einer Welle (31) der elektrischen Maschine (1) umfasst, - wobei der Eingang von einem zweiten Mitnahmeteil (20) der Rotoreinrichtung (5) gebildet wird, - wobei die wenigstens eine Druckfeder (28) ein Drehmoment von dem zweiten Mitnahmeteil (20) aufnimmt und an das wenigstens eine Flanschteil (29) weiterleitet, und - wobei der Eingang des Torsionsschwingungsdämpfers (6) mittels eines oder mehrerer Spannstifte (30) drehsicher an einem Rotorträger (33) der Rotoreinrichtung (5) angeordnet ist.
  2. Elektrische Maschine (1) zur Erzeugung elektrischer Energie und zur Erzeugung eines Drehmoments für ein hybrides Fahrzeug aufweisend: - ein Gehäuse (2) mit einer axialen Öffnung (E) zum Einbau einer Stator- (4) und einer Rotoreinrichtung (5) und mit wenigstens einem äußeren Gehäusewandteil (3), das die elektrische Maschine (1) zur Umgebung abgrenzt, - eine Statoreinrichtung (4), die im Innerem des Gehäuses (2) angeordnet ist, - eine Rotoreinrichtung (5) zur Verbindung mit einer Verbrennungskraftmaschine (100), sodass Drehenergie der Verbrennungskraftmaschine (100) in elektrische Energie umwandelbar oder Drehenergie der elektrischen Maschine (1) zur Verbrennungskraftmaschine (100) führbar oder Drehenergie der elektrischen Maschine (1) zur Drehenergie der Verbrennungskraftmaschine (100) hinzufügbar ist, - einen Torsionsschwingungsdämpfer (6) zur Dämpfung von Drehschwingungen einer Verbrennungskraftmaschine (100), und - eine drehmomentschaltende Sicherheitskupplung (7) zur Unterbindung bauteilschädigender Drehmomentunterschiede zwischen der elektrischen Maschine (1) und einer Verbrennungskraftmaschine (100), - wobei die elektrische Maschine (1) eine Dichteinrichtung (8) aufweist, die die axiale Öffnung (E) des Gehäuses (2) verschließt und das Innere des Gehäuses (2) in axialer Richtung (X) in zwei Raumabschnitte (A, B) unterteilt, sodass in einem ersten Raumabschnitt (A) eine Kurbelwelle (101) einer Verbrennungskraftmaschine (100) an die Rotoreinrichtung (5) anschließbar und in einem zweiten Raumabschnitt (B) die Statoreinrichtung (4) angeordnet ist, und - wobei der Torsionsschwingungsdämpfer (6) in einem der beiden Raumabschnitte (A, B) und die Sicherheitskupplung (7) im anderen der beiden Raumabschnitte (B, A) angeordnet ist - wobei die Rotoreinrichtung (5) einen Rotor (32) und einen Rotorträger (33) aufweist, die miteinander drehfest verbunden sind, - wobei der Rotor (32), in radialer Richtung (Y) gesehen, außen am Rotorträger (33) angeordnet ist, und wobei der Rotorträger (33), in radialer Richtung (Y) gesehen, innen eine Lageraufnahme (34) für ein Lager (35) aufweist, mit welcher Kräfte der Rotoreinrichtung (5) aufnehmbar, an das Gehäuse (2) weiterleitbar und die Drehung der Rotoreinrichtung (5) gewährleistbar ist.
  3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, - wobei die Dichteinrichtung (8) innerhalb des Gehäuses (2) angeordnet ist und sich von dem wenigstens einen äußeren Gehäusewandteil (3) oder von einem Statorträger (37) der Statoreinrichtung (4) hin zur Rotoreinrichtung (5), erstreckt, und/oder - wobei die Dichteinrichtung (8) dichtend an dem wenigstens einen äußeren Gehäusewandteil (3) oder an einem Statorträger (37) der Statoreinrichtung (4) und an der Rotoreinrichtung (5) anliegt.
  4. Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, - wobei die Dichteinrichtung (8) eine Radialwellendichtung (9) und ein geformtes Dichtelement (10) umfasst, dessen Verlauf trichterförmig ausgebildet ist, - wobei das Dichtelement (10) an seinem radial innenliegenden Ende eine Aufnahme (13) für eine Radialwellendichtung (9) der Dichteinrichtung (8) bildet und so ausgebildet ist, dass die Radialwellendichtung (9) mit einer Vorspannkraft gegen eine Dichtfläche (17) einer Nabeneinheit (14) der Rotoreinrichtung (5) spannbar ist.
  5. Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, - wobei die Rotoreinrichtung (5) eine Nabeneinheit (14) aufweist, an welcher der Torsionsschwingungsdämpfer (6) und die Sicherheitskupplung (7) jeweils teilweise befestigt sind, - wobei die Nabeneinheit (14) zusammen mit der Dichteinrichtung (8) die axiale Öffnung (E) zum Einbau der Stator- (4) und der Rotoreinrichtung (5) dichtend verschließt, und - wobei die Nabeneinheit (14) zur Aufnahme einer Welle (31) der elektrischen Maschine (1) ausgebildet ist, und/oder - wobei die Nabeneinheit (14) eine Dichtfläche (17) für eine Radialwellendichtung (9) der Dichteinrichtung (8) aufweist, - wobei die Dichtfläche (17) zwischen einem ersten Mitnahmeteil (19) der Rotoreinrichtung (5) und einem zweiten Mitnahmeteil (20) der Rotoreinrichtung (5) angeordnet ist.
  6. Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, - wobei die Rotoreinrichtung (5) ein erstes Mitnahmeteil (19) umfasst, mit welchem die Sicherheitskupplung (7) an der Rotoreinrichtung (5) angeordnet ist, und/oder - wobei die Rotoreinrichtung (5) ein zweites Mitnahmeteil (20) umfasst, mit welchem der Torsionsschwingungsdämpfer (6) an der Rotoreinrichtung (5) angeordnet ist.
  7. Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, - wobei die Sicherheitskupplung (7) einen Ausgang umfasst, mit welchem die Sicherheitskupplung (7) an einer Nabeneinheit (14) der Rotoreinrichtung (5) angeordnet ist, - wobei der Ausgang von einem ersten Mitnahmeteil (19) der Rotoreinrichtung (14) gebildet wird, wobei die Sicherheitskupplung (7) einen Eingang aufweist, der von einem Verbindungsteil (21) gebildet wird, mit welchem die Sicherheitskupplung (7) mit einer Kurbelwelle (101) einer Verbrennungskraftmaschine (100) verbindbar ist.
  8. Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug aufweisend: - eine elektrische Maschine (1) zur Erzeugung elektrischer Energie und zur Erzeugung eines Drehmoments für ein hybrides Fahrzeug aufweisend: - ein Gehäuse (2) mit einer axialen Öffnung (E) zum Einbau einer Stator- (4) und einer Rotoreinrichtung (5) und mit wenigstens einem äußeren Gehäusewandteil (3), das die elektrische Maschine (1) zur Umgebung abgrenzt, - eine Statoreinrichtung (4), die im Innerem des Gehäuses (2) angeordnet ist, - eine Rotoreinrichtung (5) zur Verbindung mit einer Verbrennungskraftmaschine (100), sodass Drehenergie der Verbrennungskraftmaschine (100) in elektrische Energie umwandelbar oder Drehenergie der elektrischen Maschine (1) zur Verbrennungskraftmaschine (100) führbar oder Drehenergie der elektrischen Maschine (1) zur Drehenergie der Verbrennungskraftmaschine (100) hinzufügbar ist, - einen Torsionsschwingungsdämpfer (6) zur Dämpfung von Drehschwingungen einer Verbrennungskraftmaschine (100), und - eine drehmomentschaltende Sicherheitskupplung (7) zur Unterbindung bauteilschädigender Drehmomentunterschiede zwischen der elektrischen Maschine (1) und einer Verbrennungskraftmaschine (100), - wobei die elektrische Maschine (1) eine Dichteinrichtung (8) aufweist, die die axiale Öffnung (E) des Gehäuses (2) verschließt und das Innere des Gehäuses (2) in axialer Richtung (X) in zwei Raumabschnitte (A, B) unterteilt, sodass in einem ersten Raumabschnitt (A) eine Kurbelwelle (101) einer Verbrennungskraftmaschine (100) an die Rotoreinrichtung (5) anschließbar und in einem zweiten Raumabschnitt (B) die Statoreinrichtung (4) angeordnet ist, und - wobei der Torsionsschwingungsdämpfer (6) in einem der beiden Raumabschnitte (A, B) und die Sicherheitskupplung (7) im anderen der beiden Raumabschnitte (B, A) angeordnet ist, und - eine Verbrennungskraftmaschine (100) mit einer Kurbelwelle (101) und einem flexiblen Scheibenteil (102), - wobei das flexible Scheibenteil (102) drehfest mit der Kurbelwelle (101) und drehfest mit einem Verbindungsteil (21) der Sicherheitskupplung (7) der elektrischen Maschine (1) verbunden ist, sodass Drehenergie der Verbrennungskraftmaschine (100) über die Kurbelwelle (101), das flexible Scheibenteil (102) und das Verbindungsteil (21) hin zu einem Nabenteil (14) der Rotoreinrichtung (5) und über einen Rotorträger (33) der Rotoreinrichtung (5) hin zu einem Rotor (32) der Rotoreinrichtung (5) oder umgekehrt übertragbar ist, um beispielsweise mechanische in elektrische Energie oder elektrische in mechanische Energie zu wandeln, - wobei die elektrische Maschine (1) eine Welle (31) aufweist, - wobei die Welle (31) ein Zahnrad (49) zum Übertragen von Drehenergie der elektrischen Maschine (1) und/oder einer Verbrennungskraftmaschine (100) auf eine Zwischenwelle (300) umfasst, - wobei die Antriebseinheit eine weitere elektrische Maschine (200) zum Antreiben eines Hybridfahrzeuges aufweist, - wobei die weitere elektrische Maschine (200) eine Welle (201) mit einer Verzahnung zum Eingriff in ein Zahnrad (301) einer Zwischenwelle (300) umfasst, - wobei die Antriebseinheit eine Zwischenwelle (300) umfasst, mit welcher Drehenergie der elektrischen Maschine (1), der weiteren elektrischen Maschine (200) und einer Verbrennungskraftmaschine (100) kombinierbar auf ein Differential (400) zur Verteilung der Drehenergie an Fahrzeugräder leitbar ist, - wobei die Zwischenwelle (300) ein Zahnrad (301) zum Übertragen von Drehenergie der weiteren elektrischen Maschine (200) auf die Zwischenwelle (300) umfasst.
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