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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Generator eines Fahrzeugs.

Zur Verbindung eines Verbrennungsmotors mit einem elektrischen Generator in einem Fahrzeug zur Schaffung eines Range Extenders sind verschiedene Lösungen bekannt. Beispielsweise kann eine Welle zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Generator vorgesehen sein, die mittels zweier Welle-Nabe-Verbindungen das Drehmoment vom Motor zum Generator überträgt. Hierzu ist zum einen eine Welle-Nabe-Verbindung mit der Kurbelwelle des Motors sowie zum anderen eine Weile-Nabe-Verbindung mit der Eingangsweile des Generators nötig.

Welle-Nabe-Verbindungen sind jedoch stark verschleißbehaftet, wodurch sich die Lebensdauer der Einzelteile stark verringert. Großer Verschleiß tritt insbesondere dann auf, wenn die Kurbelweile des Motos und die Eingangswelle des Generators nicht perfekt miteinander fluchten.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, die auf einfache Weise ein Drehmoment von Motor zum Generator übertragen kann und dazu verschleißarm ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Generator, mit einer motorseitigen Welle, einer generatorseitigen Welle, einem separaten Übertragungselement zur Übertragung des Drehmoments zwischen den beiden Wellen und einer Dichtungsvorrichtung, wobei die motorseitige Welle und die generatorseitige Welle jeweils im Wesentlichen koaxial zu einander liegen und jeweils über eine Welle-Nabe-Verbindung mit dem Übertragungselement verbunden sind, und wobei die Dichtungsvorrichtung eine radial außerhalb des Übertragungselements, zwischen der motorseitigen Welle und der generatorseitigen Welle liegenden, die beiden Welle-Nabe-Verbindungen bezüglich Schmiermittelflusses koppelnden Schmiermittelraum nach außen abdichtet. Durch die Erfindung ist es möglich, dass sowohl die Welle-Nabe-Verbindung zwischen Motor und dem Übertragungselement als auch die Welle-Nabe-Verbindung zwischen dem Übertragungselement und der generatorseitigen Welle in einem gemeinsamen Schmiermittelraum anzuordnen, wodurch eine effektive Schmierung der Welle-Nabe-Verbindungen und somit eine starke Reduzierung des Verschleißes ermöglicht wird. Im Gegensatz zu zwei getrennten Schmiermittelräumen für jeweils eine der Welle-Nabe- Verbindungen ist durch die Erfindung eine starke Vereinfachung und somit Kostenersparnis gegeben.

Vorzugsweise ist in einer der beiden Wellen, insbesondere in der motorseitigen Welle, zumindest ein Schmiermittelzulauf vorgesehen, wodurch eine einfache Befüllung des Schmiermittelraumes mit Schmiermittel ermöglicht wird.

Beispielsweise ist der Schmiermittelraum mit dem Schmiermittelkreislauf des Verbrennungsmotors strömungstechnisch verbunden, wodurch die Vorrichtung noch einfacher zu realisieren ist, da von dem bereits vorhandenen Schmiermittelkreislauf des Verbrennungsmotors Gebrauch gemacht werden kann.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Dichtungsvorrichtung wenigstens ein Dichtungselement auf, das an wenigstens einem axialen Ende einen insbesondere rohrförmigen Dichtungsfortsatz an einer der Wellen überlappt und an diesem Dichtungsfortsatz anliegt, sodass eine zuverlässige Abdichtung des Schmiermittelraumes ermöglicht wird. Beispielsweise hat das Dichtungselement ein axiales Ende mit einer konusförmigen Dichtungsfläche, mit der es den Dichtungsfortsatz überlappt, wobei der Dichtungsfortsatz eine komplementäre konusförmige, die Dichtungsfläche kontaktierende Gegenfläche hat. Auf diese Weise kann die Dichtwirkung des Dichtelements weiter erhöht werden.

In einer Ausführungsvariante ist zumindest an einer der beiden Wellen ein axial abstehendes, insbesondere rohrförmiges Mantelteil vorgesehen, das sich um das Übertragungselement herum erstreckt und den Schmiermittelraum zumindest abschnittsweise radial nach außen begrenzt. Durch das Mantelteil ist eine sichere und dichte Begrenzung des Schmiermittelraumes möglich.

Vorzugsweise ist das Mantelteil einstückig mit der generatorseitigen Welle ausgeführt, und das Dichtungselement liegt radial innenseitig an dem Mantelteil an und ist von diesem geführt, sodass eine präzise Positionierung des Dichtungselements gewährleistet ist. Beispielsweise überlappen sich das Mantelteil und der Dichtungsfortsatz, sodass der vom Dichtungselement abzudichtende Spalt möglichst gering ist.

In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Dichtungsvorrichtung wenigstens ein Dichtungselement auf, das zwischen den Wellen axial verspannt ist, wodurch eine einfache Montage der Vorrichtung ermöglicht wird und durch das ein axialer Kontakt zur Vermeidung eines Spalts zwischen Dichtungselement und angrenzendem Teil gewährleistet wird.

In einer Ausführungsvariante weist die Dichtungsvorrichtung wenigstens eine Feder auf, die sich an einer der beiden Wellen, insbesondere derjenigen Welle, die nicht den Dichtungsfortsatz aufweist, abstützt und die das Dichtungselement mit einer Kraft gegen die andere Welle drückt. Auf diese Weise wird permanent eine hohe Dichtheit der Dichtungsvorrichtung gewährleistet, da das Dichtungselement ständig in seiner optimalen Position gehalten wird. Beispielsweise ist das Dichtungselement als Hülse oder als O-Ring ausgeführt, wodurch es günstig in seiner Herstellung ist.

In eine Ausführungsform ist zumindest eine der beiden Wellen als Hohlwelle mit einem Momentübertragungsprofil, insbesondere einer Verzahnung, ausgeführt, welches mit einem komplementären Profil am Übertragungselement formschlüssig verbunden ist. Dadurch wird auf einfache, jedoch sehr zuverlässige Weise die Drehmomentübertragung der Welle-Nabe-Verbindung gewährleistet

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

- Figur 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und

- Figur 2 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schnitt.

In Figur 1 ist eine Vorrichtung 10 zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einem Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) und einem Generator (nicht gezeigt) dargestellt.

Der Verbrennungsmotor befindet sich in Bezug auf die Darstellung der Figur 1 auf der linken Seite. Von diesem ist nur ein Teil des Kurbelgehäuses 12 und das Wellenende der Kurbelwelle, nachfolgend als motorseitige Welle 14 bezeichnet, dargestellt.

Der elektrische Generator ist ebenfalls nicht dargestellt, sondern lediglich eine dem Generator zugehörige Eingangswelle, die im Folgenden als generatorseitige Welle 16 bezeichnet wird. Auf die Darstellung des Gehäuses des Generators wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. Der Generator ist Teil des Antriebs eines Elektrofahrzeugs, der Verbrennungsmotor ist ein sogenannter Range Extender, der den Generator zum Aufladen des Akkumulators antreibt. Die beiden Wellen 14, 16 können als Hohlwellen ausgeführt sein und liegen im Wesentlichen koaxial zueinander, Die beiden Wellen 14, 16 sind lediglich durch einen ringförmigen Spalt voneinander getrennt, sodass die Wellen 14, 16 einen Hohlraum bilden.

In dem Hohlraum ist ein von den Wellen 14, 16 separates, rohrförmiges Übertragungselement 18 vorgesehen, das die beiden Wellen 14, 16 drehfest miteinander verbindet. Hierzu sind zwischen den Wellen 14, 16 und den axialen Endabschnitten des Übertragungselements 18 Wellen-Naben- Verbindungen 21 , 23 vorgesehen.

Im Detail weisen die beiden Wellen 14, 16 an ihren radial innen liegenden Seiten ein Momentübertragungsprofi!, insbesondere eine Verzahnung auf.

Weiterhin erstreckt sich die motorseitige Welle 14 durch eine Öffnung im Kurbelgehäuse 12. In dieser Öffnung ist ein Gleitlager (nicht gezeigt) vorgesehen, sodass die motorseitige Welle 14 frei rotieren kann.

Ein Schmiermittelraum 20, der sich von der motorseitigen Welle 14 zur generatorseitigen Welle 16 erstreckt, wird innen von dem Übertragungselement 18 begrenzt.

Der Schmiermittelraum 20 wird von einer Dichtungsvorrichtung 22, die den Spalt zwischen den Wellen 14, 16 abdeckt, nach außen abgedichtet.

An ihrer der generatorseitigen Welle 16 zugewandten Seite kann die motorseitige Welle 14 einen insbesondere rohrförmigen, axial abstehenden Dichtungsfortsatz 24 aufweisen.

Die generatorseitige Weile 16 weist in ähnlicher Weise ein insbesondere rohrförmiges, axial abstehendes Mantelteil 26 auf, das insbesondere einstückig mit der generatorseitigen Welle 16 ausgeführt sein kann und sich zur motorseitigen Welle 14 hin erstreckt. Sowohl der Dichtungsfortsatz 24 als auch das Mantelteil 26 erstrecken sich um das Übertragungselement 18 herum und begrenzen so den Schmiermittelraum 20 zumindest abschnittsweise radial nach außen.

In axialer Richtung kann sich das Mantelteil 26 so weit in Richtung der motorseitigen Welle 14 erstrecken, dass es den Dichtungsfortsatz 24 zumindest teilweise axial und radial überlappt und ein ringförmiger Spalt zwischen dem Mantelteil 26 und dem Dichtungsfortsatz 24 gebildet wird. Dazu ist der Innenradius des Mantelteils 26 größer als der Außenradius des Dichtungsfortsatzes 24 ausgeführt.

Der Spalt kann durch die Dichtungsvorrichtung 22 abgedichtet werden, die ein Dichtungselement 28 sowie eine Feder 30 umfasst.

Das Dichtungselement 28 ist als Hülse ausgeführt und weist ein axiales Ende mit einer konusförmigen Dichtungsfläche 32 auf, die komplementär zu einer konischen Gegenfläche am Dichtungsfortsatz 24 ausgeführt ist.

Das Dichtungselement 28 ist zumindest teilweise im Spalt zwischen dem Mantelteil 26 und dem Dichtungsfortsatz 24 angeordnet und kann radial innenseitig am Mantelteii 26 anliegen und dort geführt sein. Beispielsweise füllt das Dichtungselement 28 den Spalt in radialer Richtung vollständig aus.

Zudem überlappt das Dichtungselement 28 derart mit dem Dichtungsfortsatz 24, dass die Dichtungsfläche 32 die Gegenfläche des Dichtungsfortsatzes 24 kontaktiert.

Das Dichtungselement 28 liegt am Dichtungsfortsatz 24 vorgespannt an.

Die Feder 30 ist in der gezeigten Ausführungsform ebenfalls radial innen am Mantelteil 26 vorgesehen und stützt sich mit einem Ende an der generatorseitigen Welle 16 ab. Damit sich die Feder 30 besser an der generatorseitigen Welle 16 abstützen kann, kann ein Auflageelement 34 zwischen Feder 30 und der generatorseitigen Welle 16 vorgesehen sein. Mit dem anderen Ende ist die Feder 30 mit dem Dichtungselement 28 in Kontakt und beaufschlagt das Dichtungselement 28 mit einer Kraft gegen die motorseitige Welle 14. Durch die Kraft wird die Dichtungsfläche 32 gegen die Gegenfläche des Dichtungsfortsatzes 24 gepresst.

Zur radial innen liegenden Seite werden die Feder 30 sowie das Dichtungselement 28 von Abstandshülsen 36 abgestützt. Zum Beispiel erstrecken sich die Abstandshülsen 36 dabei im Wesentlichen axial im Bereich des Mantelteils 26.

Zudem erstreckt sich die rohrförmige Abstandshülse um das Übertragungselement 18 herum.

Eine Vorspannungseinheit weist drei Teile auf _» namentlich zwei Endstücke 38 und eine Torsionsfeder 42. Die Endstücke 38 sind voneinander axial beabstandet, mittels einer Torsionsfeder 42 miteinander verbunden und an der Torsionsfeder 42 selbst drehfest befestigt, beispielsweise über einen Mehrkant. Die Torsionsfeder 42 ist zum Beispiel ein Torsionsstab.

Die Torsionsfeder 42 erstreckt sich durch das hohle Übertragungselement

18.

Sowohl die Endstücke 38 als auch das Übertragungselement 18 weisen ein zu dem Momentübertragungsprofil der Wellen 14, 16 komplementäres Profil auf. Die Endstücke 38 greifen in die motorseitige Welle 14 bzw. die generatorseitige Welle 16 ein. Das Übertragungselement 18 greift sowohl in die motorseitige Welle 14 als auch in die generatorseitige Welle 16 ein.

Dadurch, dass die Momentübertragungsprofile komplementär ausgebildet sind, ist das Übertragungselement 18 formschlüssig mit den Wellen 14, 16 verbunden.

In der gezeigten Ausführungsform werden die Welle-Nabe-Verbindung 21 , 23 zwischen der motorseitigen Welle 14 und dem Übertragungselement 18 sowie zwischen der generatorseitigen Welle 16 und dem Übertragungselement 18 mittels Passverzahnung realisiert. Selbstverständlich sind andere Welle-Nabe-Verbindungen denkbar.

Weiterhin werden durch die Torsionsfeder 42 die beiden Endstücke 38 in Umfangsrichtung gegeneinander verspannt, sodass die beiden Endstücke 38 die motorseitigen Welle 14 und die generatorseitigen Welle 16 ebenfalls gegeneinander vorspannen. Dadurch wird erreicht, dass das Übertragungselement 18 sowohl an der motorseitigen Welle 14 als auch an der generatorseitigen Welle 16 spielfrei anliegt.

Im Betrieb der Vorrichtung 10 wird Schmiermittel in den Schmiermittelraum 20 strömen. Dies kann durch wenigstens einen Schmiermittelzulauf 44 erfolgen, der in einer der beiden Wellen 14, 16 vorgesehen ist. Der Schmiermittelkreislauf der Vorrichtung 10 ist über den Schmiermittelzulauf 44 strömungstechnisch mit dem Schmiermittelkreislauf des Verbrennungsmotors im Kurbelgehäuse 12 verbunden.

In der gezeigten Ausführungsform ist der Schmiermittelzulauf 44 in der motorseitigen Welle 14 als Öffnung realisiert. Der Schmiermittelzulauf kann sich dabei im Bereich des Gleitlagers zwischen Kurbelgehäuse 12 und motorseitiger Welle 14 befinden.

Dadurch, dass die Dichtungsvorrichtung 22 den Schmiermittelraum 20 nach außen hin abdichtet, kann sich eine Schmiermittelfluss zwischen den beiden Welle-Nabe- Verbindungen 21 , 23 ausbilden, und es ist möglich die Schmierung der Welle-Nabe-Verbindungen 21 , 23 durch nur einen bereits vorhandenen Schmiermittelkreislauf zu gewährleisten. So wird auf einfache Weise der Verschleiß der Welle-Nabe-Verbindungen 21 , 23 reduziert.

In Figur 2 ist eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 10 dargestellt, wobei gleiche und funktionsgleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind, im Nachfolgenden wird lediglich auf die Unterschiede eingegangen.

Die Dichtungsvorrichtung 22 der Ausführungsform gemäß der Figur 2 ist lediglich durch ein Dichtungselement 28 realisiert. Das Dichtungselement 28 überlappt mit einem Ende, wie zur Ausführungsform nach Figur 1 beschrieben, mit dem Dichtungsfortsatz 24, jedoch stützt sich das andere Ende des Dichtungselements 28 direkt an der generatorseitigen Weife 16 ab.

Im unmontierten Zustand ist die axiale Länge des Dichtungselements 28 länger als der axiale Abstand zwischen dem Dichtungsfortsatz 24 und der generatorseitigen Welle 16, in den das Dichtungselement 28 eingesetzt wird.

Entsprechend wird das Dichtungselement 28 während der Montage verpresst, sodass das Dichtungselement 28 zwischen den Wellen 14, 16 axial verspannt ist. Dadurch kann die Feder 30 der ersten Ausführungsform eingespart werden, da ihre Funktion vom Dichtungselement 28 selbst übernommen wird.

Denkbar ist auch, dass das Dichtungselement 28 als O-Ring ausgeführt ist und, insbesondere radial, zwischen dem Dichtungsfortsatz 24 und dem Mantelteil 26 angeordnet ist. In diesem Fall können der Dichtungsfortsatz 24 an seinem Außen umfang und/oder das Mantelteil 26 an seinem Innenumfang mit einer Nut versehen sein, in der der O-Ring vorgesehen ist, um den O- Ring in der gewünschten Position zu halten.