Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybridkraftfahrzeuges, sowie eine Antriebsanordnung.

Aus dem Stand der Technik sind diverse Antriebseinheiten bekannt, die in Antriebsanordnungen oder Antriebseriellsträngen integriert sind.

Eine Antriebseinheit mit mehreren elektrischen Rotationsmaschinen in einer Antriebsanordnung zu integrieren, die für ein Hybridkraftahrzeug vorgesehen ist, unterliegt besonders in axialer Richtung strengen Bauraumanforderungen.

Insbesondere bei Einsatz einer derartigen Antriebseinheit in sogenannten Front-Quer- Anordnungen in Kraftfahrzeugen, in welchen die elektrischen Rotationsmaschinen und die Verbrennungskraftmaschine als Frontantriebe eingesetzt werden und eine jeweilige Rotationsachse einer elektrischen Rotationsmaschine und der Verbrennungskraftmaschine quer zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, ist eine axial besonders kurz bauende Antriebsanordnung vorteilhaft.

Bekannt sind unter anderem sogenannte Hybridgetriebe mit zwei elektrischen Maschinen, die eine Umschaltung zwischen seriellem Betrieb und einem parallelen Betrieb ermöglichen. Bei einem seriellen Betrieb treibt eine Verbrennungskraftmaschine eine erste elektrische Maschine an, die als Generator arbeitet. Die damit generierte elektrische Energie wird zum Antrieb der zweiten elektrischen Maschine verwendet, deren Drehmoment an die Räder eines mit dem Hybridgetriebe ausgestatteten Kraftfahrzeugs geleitet wird.

Im parallelen Betrieb wird das Drehmoment einer angeschlossenen Verbrennungskraftmaschine auf die Räder eines mit dem Hybridgetriebe ausgestatteten Kraftfahrzeugs geleitet, wobei die zweite elektrische Maschine leer mitläuft, den Fährbetrieb unterstützt oder auch rekuperiert.

Bei Hybridgetrieben mit zwei elektrischen Maschinen besteht die Möglichkeit, sowohl rein elektrisch zu fahren als auch die Verbrennungskraftmaschine mit dem Fahrzeugantrieb bzw. mit der Fahrzeugantriebsachse eines Hybridfahrzeuges mittels eines Koppelelementes zu verbinden. Der sich daraus ergebende serielle bzw. parallele Hybridantrieb erfordert angepasst an die jeweilige Anwendung einen Torsionsschwingungsdämpfer und gegebenenfalls auch eine Rutschkupplung, um unzulässig hohe Momenten-Belastungen auf das Antriebssystem und/oder Schwingungen zu vermeiden.

Bei einigen dieser sogenannten Zwei-E-Maschinen-Hybridgetrieben besteht die Möglichkeit, rein elektrisch zu fahren und die Verbrennungskraftmaschine im Zusammenspiel mit einer als Generator betriebenen elektrischen Rotationsmaschine zur Stromerzeugung des Fahrstromes für eine weitere elektrische Rotationsmaschine bzw. zum Einspeisen der Energie in die Batterie zu nutzen. Hierbei handelt es sich um ein serielles Hybridfahrzeug.

Bei derartigen Hybridgetriebe ist es oftmals notwendig, ein Getriebe-integriertes Dichtkonzept umzusetzen, welches das Getriebe vor Wassereintritt, z.B. bei einer Wasserdurchfahrt des Fahrzeuges, und in dessen Folge vor Schäden am elektromechanischen System schützt.

Eine solche Abdichtung ist jedoch mit erhöhten Herstellungskosten verbunden. Zudem kann gegebenenfalls nicht über die gesamte Lebensdauer die Dichtigkeit einer derartigen Abdichtung gewährleistet werden.

Bei Anwendung einer Rutschkupplung ist diese oftmals, bezogen auf den Drehmomentenfluss von der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors zum Rotor der elektrischen Rotationsmaschine, zwischen diesen beiden Elementen angeordnet. Insofern ein derartiges Hybridgetriebe auch einen Torsionsdämpfer, im Folgenden auch allgemein als Dämpfer bezeichnet, umfasst, ist dieser üblicherweise im Drehmoment-Übertragungspfad dem Rotor der elektrischen Rotationsmaschine nachgeordnet. Das bedeutet, dass sowohl die Rutschkupplung als auch der Dämpfer dem Rotor nachgeschaltet sind, bzw. zwischen dem Rotor und einer Antriebswelle angeordnet sind.

Dies ermöglicht die Positionierung der Rutschkupplung in vorteilhafter Weise im Trockenraum des Getriebes. So ist die Rutschkupplung oftmals zwischen einem Schwungrad, welches mit einer sogenannten Flexplate und/oder einem Massering fest verbunden sein kann, und dem Rotor der elektrischen Rotationsmaschine angeordnet. Entsprechend sind hier also zwei Gruppen von Maschinenelementen vorhanden, die entlang des Drehmoment-Übertragungspfades durch die Rutschkupplung voneinander getrennt sind, nämlich einerseits das Schwungrad, welches mit einer sogenannten Flexplate und/oder einem Massering ausgestattet sein kann, und dem auch noch eine angeschlossene Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine zuzuordnen ist. Diese erste Gruppe von Maschinenelementen weist eine Primärmassenträgheit auf.

Demgegenüber steht eine zweite Gruppe von Maschinenelementen, gebildet aus dem Rotor der elektrischen Rotationsmaschine und dessen Rotorträger, welche eine Sekundärmassenträgheit aufweist.

Diese Anordnung der Rutschkupplung zwischen den beiden massenträgheitsmomentbildenden Gruppen von Maschinenelementen hat zur Folge, dass die Rutschkupplung selbst auf ein höheres übertragbares Moment auszulegen ist, da im Wesentlichen nur der Anteil der Primärmassenträgheit, nämlich derjenigen zwischen Verbrennungsmotor und Rutschkupplung, aber nicht zusätzlich die Sekundärmassenträgheit für die Dimensionierung des Rutschmomentes der Rutschkupplung von Bedeutung ist.

Ist die Rutschkupplung, bedingt durch diese Aufteilung der Massenträgheit auf ein höheres übertragbares Moment auszulegen, dann führt dies im Falle von Momentenstößen, sogenannten Impacts, dazu, dass die Rutschkupplung erst bei höheren Momenten auslöst und damit den Antrieb vor Überlast schützen kann. Dies hat zur Konsequenz, dass die zu schützenden Komponenten des Antriebssystems auch auf dieses höhere Auslösemoment auszulegen sind und sich damit der Vorteil durch den Einsatz eines Überlastschutzelementes in Form einer Rutschkupplung verringert. Dies kann zu Bauraum-, Kosten- und letztlich Wettbewerbsnachteilen für das Gesamtsystem führen.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinheit sowie eine damit ausgestattete Antriebsanordnung zur Verfügung zu stellen, die in kostengünstiger Ausgestaltung mit langer Lebensdauer sowie bauraumsparender Weise einen effizienten Betrieb gewährleisten.

Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Antriebseinheit nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Antriebseinheit sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 angegeben. Ergänzend wird eine Antriebsanordnung, welche die Antriebseinheit aufweist, gemäß Anspruch 7 zur Verfügung gestellt. Deren vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen 8 bis 10 genannt.

Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.

Die Begriffe „axial“ und „radial“ beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf die Rotationsachse der ersten elektrischen Rotationsmaschine.

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, mit einer ersten elektrischen Rotationsmaschine sowie mit einem Getriebe und einer Rutschkupplung, wobei ein Rotor der ersten elektrischen Rotationsmaschine mechanisch mit einem Eingang des Getriebes mittels der Rutschkupplung gekoppelt ist. Die Rutschkupplung ist zumindest bereichsweise radial sowie axial innerhalb eines vom Rotor der ersten elektrischen Rotationsmaschine radial begrenzten Raums sowie in einem Nassraum des Getriebes angeordnet.

Der vom Rotor der ersten elektrischen Rotationsmaschine radial begrenzte Raum befindet sich im Nassraum des Getriebes. Die Rutschkupplung kann dabei ein vorteilhafter Ausführungsform vollständig radial sowie axial innerhalb des vom Rotor der ersten elektrischen Rotationsmaschine radial begrenzten Raums sowie in einem Nassraum des Getriebes angeordnet sein.

Die erste elektrische Rotationsmaschine dient insbesondere zur Erzeugung elektrischer Energie und zur Erzeugung eines Drehmoments, je nach Anwendungsfall. Die Antriebseinheit ist in vorteilhafter Weise für ein hybrides Fahrzeug mit einem Getriebe mit zwei integrierten elektrischen Rotationsmaschinen ausgestaltet, nämlich für den beschriebenen seriellen Antrieb und den parallelen Antrieb. Dabei soll jedoch die Nutzung der Antriebseinheit in einem Getriebe mit nur einer elektrischen Rotationsmaschine bzw. in einer elektrischen Achse nicht ausgeschlossen sein. Aufgrund der Anordnung der Rutschkupplung im Nassraum weist das Getriebe, in dem die Antriebseinheit ausgeführt ist, demzufolge ein Getriebe-integriertes Dichtkonzept auf, mit dem gleichzeitigen Vorteil der optimalen Auslegung des von der Rutschkupplung übertragbaren Drehmoments. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Antriebseinheit ist vorgesehen, dass eine Eingangsseite der Rutschkupplung mit dem Rotor fest verbunden ist. Der Effekt dieser Anordnung ist ein großes Massenträgheitsmoment der Baugruppe, die die Eingangsseite der Rutschkupplung und den Rotor umfasst.

Die Eingangsseite der Rutschkupplung ist dabei ein Element der Rutschkupplung, in welches Drehmoment vom Rotor einbringbar ist, und von welchem das Drehmoment über Reib- bzw. Rutschelemente der Rutschkupplung an eine Ausgangsseite der Rutschkupplung und damit ans Getriebe übertragbar ist.

Des Weiteren kann die Antriebseinheit einen Dämpfer aufweisen, der zumindest bereichsweise radial sowie axial innerhalb des vom Rotor der ersten elektrischen Rotationsmaschine radial begrenzten Raums angeordnet ist.

Unter dem genannten Dämpfer ist dabei ein Torsionsdämpfer zu verstehen. Aufgrund dessen, dass sich der Dämpfer ebenfalls in dem vom Rotor begrenzten Raum befindet, ist also der Dämpfer ebenfalls im Nassraum des Getriebes angeordnet. Dabei kann der Dämpfer auch vollständig innerhalb dieses Raums angeordnet sein. Aufgrund dessen, dass sich die Rutschkupplung im Nassraum des Getriebes befindet, sind aufgrund des niedrigeren Reibwertniveaus der Reibpaarung der Lamellen der Rutschkupplung gegenüber einem trockenen Reibsystem zur Einhaltung des radialen Bauraumes radial innerhalb des Rotors zusätzliche Reibstellen erforderlich, um den geringeren Reibwert zu kompensieren.

Dies wird dadurch gelöst, dass die Rutschkupplung zwei Reibpakete aufweist, die jeweils Reiblamellen und Gegenlamellen umfassen, wobei auf beiden axialen Seiten des Dämpfers jeweils ein Reibpaket angeordnet ist.

Alternativ können aber auch alle Elemente der Rutschkupplung auf einer Seite des Dämpfers angeordnet sein. Weitere Bestandteile eines jeweiligen Reibpakets können Anpressplatten, Zwischenlagen und/ oder Tellerfedern sein.

Die Ausführung der Rutschkupplung durch zwei Reibpakete axial beidseitig des Dämpfers führt zum einen zur gewünschten Erhöhung der Anzahl der Reibstellen, zum anderen reduziert es die erforderliche Axialkraft eines verwendeten Federspeichers wie zum Beispiel einer Tellerfeder pro Reibpaket, was wiederum zu geringeren Flächenpressungen an den Kontaktflächen der Reibpartner führt. Die Reibpakete können Bezug zueinander symmetrisch ausgestaltet sein. Je nach Bauraumverhältnissen ist allerdings auch eine asymmetrische Ausführung z.B. durch Variation der Anzahl der Reibflächen zwischen linker und rechter Einheit der Rutschkupplung möglich.

Eine Ausführungsform der Antriebseinheit sieht vor, dass die beiden Reibpakete der Rutschkupplung Gleichteile umfassen. Unter Gleichteilen sind Bauteile der Rutschkupplung zu verstehen, die in die in gleicher Ausführung in beiden Reibpaketen vorkommen.

Weiterhin können die Reiblamellen und Gegenlamellen der beiden Reibpakete axial beidseitig des Dämpfers achssymmetrisch angeordnet sein.

Die erfindungsgemäße elektrische Antriebseinheit kann bei einem

Maschinengetriebe mit nur einer elektrischen Maschine oder auch mit zwei elektrischen Maschinen Anwendung finden, z.B. für ein Hybrid-Fahrzeug oder für eine elektrische Achse, oder kann als alleiniger Antrieb für ein rein elektrisch antreibbares Fahrzeug eingesetzt werden.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Antriebsanordnung mit einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit sowie mit einer Verbrennungskraftmaschine, die mittels einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine mit dem Rotor der ersten elektrischen Rotationsmaschine gekoppelt oder koppelbar ist.

Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung kann dabei insbesondere innerhalb eines Zwei-E-Maschinengetriebes für den seriellen und/ oder parallelen Antrieb eines Hybridfahrzeuges ausgestaltet sein.

In einer Ausführungsform der Antriebsanordnung ist vorgesehen, dass der Rotor der ersten elektrischen Rotationsmaschine drehfest mit der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt ist.

Dadurch wird ein sehr großes, gemeinsames Massenträgheitsmoment ausgebildet, nämlich durch die Kurbelwelle selbst und den Rotor. Dadurch reduziert sich die Anforderung an das zu übertragende Drehmoment, da die Massenträgheit der der Rutschkupplung vorgeschalteten Baugruppe sehr groß ist.

Bei Ungleichförmigkeit der Drehmomentabgabe des Verbrennungsmotors und daraus resultierender Wechselmomente lässt sich entsprechend die Übertragungssicherheit der Rutschkupplung verringern, sodass diese einen relativ geringen Bauraumbedarf und/oder eine verringerte Anzahl von Reibstellen aufweisen kann. Dabei kann der Rotor der ersten elektrischen Rotationsmaschine mittels der Rutschkupplung mit einer ersten Welle gekoppelt sein, wobei die Antriebsanordnung eine Zwischennabe umfasst und die erste Welle in einem Gehäuse der Antriebsanordnung und über die Zwischennabe in der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine gelagert ist. Eine Abdichtung zwischen Trockenraum und Nassraum erfolgt an der Zwischennabe.

Weiterhin kann die Antriebsanordnung einen Massering aufweisen, der drehfest mit einer Ausgangsseite der Kurbelwelle sowie mit der Eingangsseite der Rutschkupplung verbunden ist.

Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Antriebsanordnung eine zweite elektrische Rotationsmaschine aufweisen, wobei die erste elektrische Rotationsmaschine als Generator, zum Boosten und für den Start der Verbrennungskraftmaschine Verwendung finden kann. Die andere, zweite elektrische Rotationsmaschine kann als Hauptfahrmaschine ausgeführt sein, die in bestimmten Fahrzuständen zur Steigerung des Getriebe-Wirkungsgrades abgekoppelt werden kann.

Die hier beschriebene technische Lösung fasst die Vorteile einer bauraumoptimalen Anordnung des Dämpfers und einer Rutschkupplung für einen Antriebstrang eines seriell bzw. parallel antreibbaren Hybridfahrzeuges zusammen, wobei die Rutschkupplung und der Dämpfer in einem vom Rotor der ersten elektrischen Rotationsmaschine umgebenden Raum platzsparend untergebracht sind. Dabei erfolgt eine schwingungstechnisch geeignete Aufteilung von Primär- und Sekundär- Massenträgheit sowie eine getriebe-integrierte Abdichtung. Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in

Fig. 1 : eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung in Schnittansicht,

Fig. 2: ein Teilbereich der in Figur 1 dargestellten Antriebsanordnung in Schnittansicht Fig. 3: eine Darstellung der Antriebsanordnung mit Drehmoment-Übertragungspfad in Schnittansicht, Fig. 4: ein Teilbereich der in Figur 3 dargestellten Antriebsanordnung mit Drehmoment-Übertragungspfad in Schnittansicht,

Fig. 5: die erfindungsgemäße Antriebseinheit in Schnittansicht,

Fig. 6: eine Seite der Rutschkupplung in Schnittansicht,

Fig. 7: die Antriebseinheit in Schnittansicht,

Fig. 8: ein Teilbereich der Antriebseinheit in Schnittansicht, und

Fig. 9: ein Teilbereich der Antriebseinheit im Bereich der zweiten Lagerung der ersten Welle.

Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Antriebseinheit 10 mit Rotor-integriertem Dämpfer 140 inklusive Rutschkupplung 150 einer ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 und Gehäuse-integrierter Dichtung 210 innerhalb einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung 400 folgenden Aufbaus:

Die Verbrennungskraftmaschine 20 steht mit der ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 drehmomentschlüssig in Verbindung, die als Innenläufermaschine ausgebildet ist. Im Drehmomentfluss zwischen Verbrennungskraftmaschine 20 und/oder erster elektrischen Rotationsmaschine 30 und erster Welle 110 sind eine Rutschkupplung 150 als Überlastschutzelement und ein Dämpfer 140 zur Schwingungsisolation zwischengeschaltet.

Der Rotor 31 der ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 dient neben der elektromagnetischen Kopplung der ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 als primäre Schwungradmassenträgheit, um die Drehungleichförmigkeiten / Drehmomentschwankungen der Verbrennungskraftmaschine 20 bereits vor der Einleitung in die Rutschkupplung 150 und den Dämpfer 140 zu reduzieren, sodass die Rutschkupplung 150 ein geringeres zu übertragendes Drehmoment und der Dämpfer 140 eine geringere Dämpferkapazität aufweisen kann. Überlast- bzw. Impulsartige Drehmomente, die sowohl von einem Antriebsrad eines mit der Antriebseinheit 10 ausgestatteten Kraftfahrzeugs als auch von der Verbrennungskraftmaschine 20 kommen können, werden wirkungsvoll mit Hilfe der Rutschkupplung 150 reduziert, um den Dämpfer 140 und die übrigen Komponenten des Getriebes90, welches in der hier dargestellten Ausführungsform ein Differenzialgetriebe ist, vor Schäden zu schützen. Wie weiterhin Figur 1 entnehmbar ist, ist die Zwischenwelle 80 über eine zweite Trennkupplung 170 mit einer Antriebswelle 70 gekoppelt, die mit einem Rotor 41 einer zweiten elektrischen Rotationsmaschine 40 drehtest gekoppelt ist, Ein weiterer Bestandteil der der zweiten elektrischen Rotationsmaschine 40 ist ein Stator 42, der den Rotor 41 der zweiten elektrischen Rotationsmaschine 40 umgibt.

Figur 2 zeigt in einer vergrößerten Abbildung, wie vorteilhaft eine Rutschkupplung 150 und der Dämpfer 140 bezüglich einer bestmöglichen Bauraumausnutzung anzuordnen sind. Die erste elektrische Rotationsmaschine 30 befindet sich mit einem Stator 32 der ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 und einem Statorträger 34 sowie Rotor 31 der ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 und Rotorträger 33 im Nassraum 130 des Gehäuses 230, der auch als Ölraum bezeichnet wird. Nach Bedarf kann neben dem Rotor 31 das Geberrad 180 eines Rotor-Lager-Sensors 181 angeordnet sein, welcher mit dem Gehäuse 230 z.B. über eine Verschraubung verbunden ist.

Der Trockenraum 120 und der Nassraum 130 des Gehäuses 230 sind gegeneinander abgedichtet. Es befindet sich ein Dichtblech 200 axial zwischen erster elektrischen Rotationsmaschine 30 und Verbrennungskraftmaschine 20 sowie den jeweils der ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 und der Verbrennungskraftmaschine 20 zugeordneten Komponenten. Dieses Dichtblech 200 teilt den Gehäuseraum in Trockenraum 120 und Nassraum 130 auf. Zusätzlich befindet sich zwischen Dichtblech 200 und Statorträger 34 eine Dichtung 210 (z.B. aus einem Elastomerwerkstoff) in einer radial oberhalb der ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 angeordneten Position zur Dichtung 210 nach außen. Die Dichtung 210 trägt dazu bei, dass zum einen kein Wassereintritt ins Gehäuse 230 und zum anderen kein Ölaustritt aus dem Gehäuse 230 erfolgt. Am radial inneren Ende des Dichtblechs 200 befindet sich ein weiteres Dichtelement, z.B. ein Radialwellendichtring 190, der die Abdichtung nach innen erfüllt.

Dichtblech 200 und Statorträger 34 sind über eine geeignete Verbindung, z.B. eine Schraube 390, mit dem Gehäuse 230 drehfest verbunden.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine Platzierung von Dämpfer 140 und beidseitig angeordneter Rutschkupplung 150 im Nassraum 130 des Gehäuses 230, hoch-integriert radial innerhalb des vom Rotor 31 der ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 umgebenden Raums. Für den Dämpfer 140 ist die Anordnung im Nassraum 130 des Gehäuses 230 vorteilhaft bezüglich Dämpferlebensdauer, da die Kontaktelemente innerhalb des Dämpfers 140 mit Schmierstoff versorgt werden und somit Verschleiß reduziert werden kann.

Die Lagerung des Rotorträgers 33 zusammen mit der hoch-integrierten Dämpfer- Rutschkupplungseinheit erfolgt getriebeseitig mittels eines Rotorlagers 35 der ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 im Gehäuse 230.

Die Lagerung der ersten Welle 110 erfolgt zum einen axial neben der beschriebenen Rotorlagerung 35 im Getriebegehäuse 230 an der ersten Lagerung 112 der ersten Welle 110 und zum anderen an einer zweiten Lagerung 113 der ersten Welle 113 radial innerhalb der Dämpfer-Rutschkupplungseinheit z.B. mittels eines Nadellagers. In axialer Fortführung in Richtung Verbrennungskraftmaschine 20 stützt sich die erste Welle 110 über die Zwischennabe 144, die auch die zweite Lagerung 113 der ersten Welle 110 trägt, in der Kurbelwelle 60 an einer Lagerstelle 270 ab. Die Kurbelwelle 60 ist hier ein Abtriebselement der Verbrennungskraftmaschine 20. Diese Lagerstelle 270 erfährt in der hier beschriebenen Ausführungsform im Normalbetrieb keine Relativbewegung zwischen Kurbelwelle 60 und Zwischennabe 144.

Das Nadellager der zweiten Lagerung 113 der ersten Welle 110 wiederum erfährt immer dann eine Relativbewegung zwischen Zwischennabe 144 und erster Welle 110, wenn der Dämpfer 140 innerhalb seiner definierten Torsionskennlinie zug- und schubseitig verdreht wird, beziehungsweise die Rutschkupplung 150 auslöst. Ansonsten läuft das Nadellager der zweiten Lagerung 113 mit der Absolutdrehzahl von Zwischennabe 144 und erster Welle 110 und damit letztlich von Verbrennungskraftmaschine 20 und Rotor 31 der ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 um.

Die Relativbewegung beim Auslösen der Rutschkupplung 150 entsteht im Überiastfall zwischen der Eingangsseite 151 der Rutschkupplung 150 sowie einem Stützelement 154 der Rutschkupplung 150 und einem Träger 156 der Rutschkupplung 150, der mit dem Dämpfer 140 fest und dieser wiederum mit der ersten Welle 110 drehmomentübertragend verbunden ist.

Figuren 3 und 4 veranschaulichen den Kraft-/Momentfluss von der Verbrennungskraftmaschine 20 beziehungsweise der ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 zum Fahrzeugantrieb 50, der durch Gelenkwellen bzw. Fahrzeugräder realisiert sein kann. Das Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine 20 wird in das Schwungrad 100 beziehungsweise eine sogenannte Flexplate über einen Massering 101 , der nach Bedarf des entsprechenden Anwendungsfalles eingesetzt wird oder entfallen kann, in eine Mitnehmerplatte 157 eingeleitet. Schwungrad 100 und Massering 101 sind vorteilhafterweise über eine lösbare Verbindung, z.B. eine Flexplate-Schraube 102, und in der Fortführung den Massering 101 und die Mitnehmerplatte 157 über geeignete Verbindungselemente, z.B. ein Niet- Massering 310, wie in Figur 7 dargestellt, oder Schrauben, drehmomentschlüssig miteinander verbunden. Bei Entfall des Masserings 101 ist die lösbare Verbindung direkt zwischen Schwungrad 100 und Mitnehmerplatte 157 auszuführen (hier nicht dargestellt). Eine lösbare Verbindung ist an dieser Stelle erforderlich, um die Montage von Verbrennungskraftmaschine 20 und Gehäuse 230 beim Kunden oder eine Demontage im Servicefall durchführen zu können. Von der Mitnehmerplatte 157 aus erfolgt die Weitergabe des Drehmoments über die Zwischennabe 144 an das Mitnahmeblech 280. Zwischennabe 144 und Mitnehmerplatte 157 sind über geeignete Verbindungselemente, z.B. über Blindniete 250 bzw. Schrauben, drehmomentschlüssig miteinander verbunden. Zwischennabe 144 und Mitnahmeblech 280 sind über geeignete Verbindungselemente, z.B. Blindniete 250 oder Schrauben, drehmomentschlüssig miteinander verbunden und an einer am Umfang anderen Stelle als die Schrauben angeordnet.

Zwischen Mitnahmeblech 280 und Rotorträger 33 erfolgt die Drehmomentübergabe über eine geeignete Verbindung, z.B. Mitnahmeniete 290 oder Schrauben.

Das Drehmoment der ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 und der Verbrennungskraftmaschine 20 wird (im radial außenliegenden Bereich) vom Rotorträger 33 in die Eingangsseite 151 der Rutschkupplung 150 drehmomentschlüssig z.B. über eine eingangsseitige Verzahnung 158 eingeleitet. Über die mindestens zwei Reiblamellen 152 der Rutschkupplung 150 wird das Drehmoment an mindestens eine Gegenlamelle 153 und Stützelemente 154 der Rutschkupplung 150 z.B. über eine ausgangsseitige Verzahnung 159 an den Träger 156 der Rutschkupplung 150 weitergeleitet.

Bedingt durch die Aufteilung der Rutschkupplung 150 in ein erstes Reibpaket 150a und ein zweites Reibpaket 150b wird das Drehmoment am Rotorträger 33 auf diese beiden Einheiten aufgeteilt, sodass jede Einheit für sich bei symmetrischer Ausführung nur das jeweils halbe Drehmoment übertragen muss.

Das erste Reibpaket 150a und zweite Reibpaket150b der Rutschkupplung 150 leiten jeweils über ihren eigenen Rotorträger 156 das Drehmoment in den linken und rechten Teil des Dämpfers 140 ein. Im Dämpfer 140 selbst addieren sich die Teil- Drehmomente aus dem erstem Reibpaket 150a und dem zweiten Reibpaket 150b der Rutschkupplung 150b wieder zum Gesamt-Drehmoment.

Vom Dämpfer 140 aus erfolgt die Weitergabe des Drehmomentes über einen Nabenflansch 148 mittels einer Dämpfer-Verzahnung 220 an der ersten Wellel 10, die hier einen Eingang 231 des Getriebes 90 darstellt. Diese Dämpfer-Verzahnung 220 gewährleistet besonders vorteilhaft bei der hier gezeigten Dämpfervariante mit Zwei- Flansch-Design den zug- und schubseitig erforderlichen Freiwinkel zur Gewährleistung der Dämpferfunktion. Hier nicht dargestellt, aber prinzipiell möglich und auch bei anderen Dämpfertypen einsetzbar, ist ein Übergangselement zwischen Nabenflansch 148 und erster Welle 110 in Form einer Dämpfernabe.

Das Drehmoment der ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 wird von der ersten Wellel 10 weiter über eine erste T rennkupplung 160 und ein Zahnrad 111 an eine Zwischenwelle 80 übergeben. Von der Zwischenwelle 80 aus erfolgt die Übergabe des Drehmoments an das Differenzialgetriebe 90 und letztlich an einen Fahrzeugantrieb 50, wie aus Figur 3 ersichtlich ist.

Figur 5 stellt noch einmal in vergrößerter Ansicht die relevanten, an der Übertragung eines Drehmoments beteiligten Elemente der Antriebseinheit 10 dar, ohne eingezeichneten Drehmoment-Übertragungspfad, insbesondere des Einbauortes der erfindungsgemäßen ersten elektrischen Rotationsmaschine 30 exemplarisch in einer Antriebseinheit 10. Hier sind im Wesentlichen der Einbauraum vom hoch-integriertem Dämpfer 140 inklusive Rutschkupplung 150, angeordnet radial innerhalb des vom Rotor 31 der elektrischen Rotationsmaschine 31 umgebenden Raums, sowie deren Hauptkomponenten und Schnittstellen und das axial angeordnete Dichtblech 200 mit Dichtung 210 gezeigt.

Figur 6 zeigt einen Ausschnitt aus der Rutschkupplung 150. Die Wirkungsweise der Rutschkupplung 150 wird aus einer Zusammenschau der Figuren 5 und 6 erläutert. Die jeweilige Eingangsseite 151 des dargestellten zweiten Reibepakets150b der Rutschkupplung 150 übernimmt das Drehmoment vom Rotorträger 33 über eine geeignete Verbindung, z.B. eine eingangsseitige Verzahnung 158, und leitet dieses an die mindestens zwei Reiblamellen 152 und diese wiederum an eine Gegenlamelle 153 und die Stützelemente 154 weiter. Die Gegenlamelle 153 und die Stützelemente 154 übergeben über eine geeignete Verbindung, z.B. eine ausgangsseitige Verzahnung 159, das Drehmoment an den Dämpfer 140 durch Einleitung links in die Gegenscheibe 142 und rechts in die Mitnehmerscheibe 141.

Die mindestens eine Tellerfeder 155 jedes ersten und zweiten Reibepakets 150a, 150b der Rutschkupplung 150 dient als axialer Energiespeicher, um die erforderliche Normalkraft auf die Reibflächen der Reiblamellen 152 aufzubringen und damit das Reibmoment zu erzeugen.

Die Komponenten der Rutschkupplung 150 werden vom Träger 156 und der Gegenscheibe 142 beziehungsweise Mitnehmerscheibe 141 des Dämpfers umschlossen und axial in Position gehalten.

Der aufgrund der Position der Rutschkupplung 150 radial unterhalb des Rotorträgers 33 auftretende Verlust an Reibmoment -bedingt durch die Reduzierung des wirksamen Reibradius und des niedrigen Reibwertniveaus im Öl ist durch die Anordnung zusätzlicher Reibflächen kompensiert. Aufgrund der doppelten Anzahl von Reibpaketen lassen sich entsprechend viele Reibflächen realisieren.

Mehr oder weniger als die hier dargestellten sechs Reiblamellen 152 pro erstem und zweitem Reibepaket 150a, 150b der Rutschkupplung 150 sind auch möglich, wobei sich dabei auch die Anzahl der Eingangsseiten 151 der Rutschkupplung 150 und der Gegenlamellen 153 entsprechend erhöht oder verringert.

Zusammengefasst ergibt sich eine kompakt bauende Rutschkupplung 150 mit entsprechender Reibmomentkapazität, welche über die Anzahl der Reibflächen, die Tellerfederkraft und weitere Auslegungskriterien auf den entsprechenden Anwendungsfall angepasst werden kann.

Die Schnittstelle zwischen Rutschkupplung 150 und Dämpfer 140 erfolgt über eine geeignete Verbindung, z.B. eine Vernietung, die mittels des Abstandselementes 149 realisiert wird. Dieses Abstandselement 149 beabstandet und verbindet zum einen die Bauteile des Dämpfers 140 und verbindet zum anderen das erste Reibpaket 150a und das zweite Reibpaket 150b der Rutschkupplung 150 mit der Gegenscheibe 142 und der Mitnehmerscheibe 141 des Dämpfers 140.

Im Bereich der Schnittstelle am radial außenliegenden Ende der Zwischennabe 144 befindet sich die Kontaktfläche zum Radialwellendichtring 190, der die Abdichtung des Gehäuses 230 nach innen erfüllt. Der Radialwellendichtring 190 ist auf einem relativ kleinen Durchmesser angeordnet.

Die Eingangsseiten des Dämpfers 140 sind als Mitnehmerscheibe 141 und Gegenscheibe 142 ausgebildet, welche zusammen über mindestens ein Abstandselement 149 beabstandet, die Komponenten des Dämpfers 140 umschließen und axial in Position halten.

Innerhalb des Dämpfers 140 zwischen Mitnehmerscheibe 141 und Gegenscheibe 142 sind die nach dem Stand der Technik bekannten Dämpferkomponenten, z.B.

Nabenflansch 148, Druckfeder 143, Reibringe 145 und Tellerfeder 147 angeordnet. Das Ausgangselement des Dämpfers 140 bildet der Nabenflansch 148, der drehmomentschlüssig über eine Dämpfer-Verzahnung 220 je nach Dämpfervariante spielfrei oder spielbehaftet mit der ersten Welle 110 verbunden ist.

Der Zentrierbereich 240 der Mitnehmerscheibe 141 und/oder Gegenscheibe 142 zentriert den Dämpfer 140 im Rotorträger 33. Eine mindestens einseitig und in Fügerichtung angebrachte Fase bzw. Rundung im Zentrierbereich 240 erleichtert die Montage. In der hier beschriebenen Ausführung kann das Auslegungsmoment der Rutschkupplung 150 durch Erhöhung oder Reduzierung der Anzahl der Reibstellen ganz leicht skaliert werden, was inklusive einer Verlängerung oder Verkürzung des Trägers 156 den Baukastengedanken des Konzeptes unterstreicht. Außerdem kann die beidseitig angeordnete Rutschkupplung 150 mit jedem anderen Dämpfertyp kombiniert werden.

In Figur 8 ist ein vergrößerter Ausschnitt der exemplarischen Antriebseinheit 10 dargestellt, der im Wesentlichen den Bereich der Lagerung der ersten Welle 110 und des Rotorträgers 33 zeigt.

Das Rotorlager 35 wird am Außenring, seitig des Gehäuses 230, über den Axialanschlagbereich 370 und ein erstes gehäuseseitiges Sicherungselement 330 axial in Position gehalten. Am Innenring erfolgt die axiale Abstützung einerseits am Rotorträger 33 und auf der gegenüberliegenden Seite am rotorträgerseitigen Sicherungselement 340. Die erste Lagerung 112 der ersten Welle 110 erfolgt seitlich des Gehäuses 230 am Außenring über den Axialanschlagbereich 370 und ein zweites gehäuseseitiges Sicherungselement 350. Am Innenring erfolgt die axiale Abstützung einerseits am Axial-Anschlag 380 der ersten Welle 110 und auf der gegenüberliegenden Seite am antriebswellenseitigen Sicherungselement 360. Damit ergibt sich für die erste Lagerung 112 eine Festlagerung.

Die zweite Lagerung 113 der ersten Welle 110 erfolgt Verbrennungskraftmaschinenseitig über das oben beschriebene Nadellager. Dieses Nadellager wird in der Zwischennabe 144 Verbrennungskraftmaschinen-seitig über einen Axial-Anschlag 380 und Getriebe-seitig über einen Sprengring 114 axial in Position gehalten.

Der Außenbereich der ersten Welle 110 kann im Kontaktbereich zu den Wälzkörpern des Nadellagers ballig ausgeführt werden, um Achsversatz und Schiefstellungen zwischen Kurbelwelle 60 und erster Welle 110 auszugleichen, sodass keine unzulässigen Zusatz-Belastungen auf die Komponenten des Getriebes 90 entstehen. Außerdem kann ein radiales Spiel in der Größenordnung 0,05 ... 0,3 mm in diesem Kontaktbereich nominal vorzusehen sein. Für die zweite Lagerung 113 ergibt sich eine Loslagerung.

Diese ist in vergrößerter Ansicht auch in Figur 9 dargestellt.

Die erfindungsgemäße Lösung einer elektrischen Rotationsmaschine 30 mit Rotorintegriertem Dämpfer inklusive Rutschkupplung 150, die im Nassraum 130 angeordnet ist, sowie die Trennung von Nass- und Trockenraum 130,120 gegeneinander mittels eines Dichtblechs 200 und zusätzlicher Dichtelemente eines Getriebes 90 für seriellen und parallelen Betrieb weist gegenüber dem Stand der Technik Vorteile hinsichtlich des sehr hohen Integrationsgrades, der Isolationswirkung des Dämpfers 140 inklusive Anordnung der Primär- und Sekundär-Massenträgheiten sowie der Reibmomentkapazität der Rutschkupplung 150 auf. Bedingt durch die Anordnung einer großen verbrennungsmotorseitigen Primärmassenträgheit vor dem Eingangselement der Rutschkupplung 150 ergibt sich eine geringere Anforderung an das zu Übertragendende Drehmoment der Rutschkupplung 150. Aufgrund der reduzierten Ungleichförmigkeiten durch Wechselmomente der Verbrennungskraftmaschine 20 durch die gute Filter-Wirkung der großen Primärmassenträgheit kann das Auslegungsmoment der Rutschkupplung 150 abgesenkt werden und damit optimal an die Belastungsgrenzen der übrigen

Komponenten des Getriebes 90, die durch den Einsatz der Rutschkupplung 150 im Überlastfall geschützt werden sollen, angepasst werden.

Mit der hier vorgeschlagenen Antriebseinheit wird somit eine sehr bauraumsparende Lösung für elektromotorische Antriebe zur Verfügung gestellt.

Bezuqszeichenliste

10 Antriebseinheit

20 Verbrennungskraftmaschine

30 erste elektrische Rotationsmaschine

31 Rotor der ersten elektrischen Rotationsmaschine

32 Stator der ersten elektrischen Rotationsmaschine

33 Rotorträger

34 Statorträger

35 Rotorlager der ersten elektrischen Rotationsmaschine

40 zweite elektrische Rotationsmaschine

41 Rotor der zweiten elektrischen Rotationsmaschine

42 Stator der zweiten elektrischen Rotationsmaschine

50 Fahrzeugantrieb

60 Kurbelwelle

70 Antriebswelle

80 Zwischenwelle

90 Getriebe

100 Schwungrad

101 Massering

102 Flexplate-Schraube

110 erste Welle

111 Zahnrad

112 erste Lagerung der ersten Welle

113 zweite Lagerung der ersten Welle

114 Sprengring

120 Trockenraum

130 Nassraum

140 Dämpfer

141 Mitnehmerscheibe

142 Gegenscheibe 143 Druckfeder

144 Zwischennabe

145 Reibring

147 Tellerfeder Dämpfer

148 Nabenflansch

149 Abstandselement Dämpfer

150 Rutschkupplung

151 Eingangsseite der Rutschkupplung

152 Reiblamelle

153 Gegenlamelle

154 Stützelement Rutschkupplung

155 Tellerfeder

156 Träger

157 Mitnehmerplatte

158 eingangsseitige Verzahnung

159 ausgangsseitige Verzahnung

150a erstes Reibpaket

150b zweites Reibpaket

160 erste Trennkupplung

170 zweite Trennkupplung

180 Geberrad

181 Rotor-Lage-Sensor

190 Radialwellendichtring

200 Dichtblech

210 Dichtung

220 Dämpfer-Verzahnung

230 Gehäuse

231 Eingang des Getriebes

240 Zentrierbereich

250 Blindniet 270 Lagerstelle

280 Mitnahmeblech

290 Mitnahmeniet

320 Niet

330 erstes gehäuseseitiges Sicherungselement

340 rotorträgerseitiges Sicherungselement

350 zweites gehäuseseitiges Sicherungselement

360 antriebswellenseitiges Sicherungselement

370 Axialanschlagbereich

380 Axial-Anschlag

390 Schraube

400 Antriebsanordnung