Vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Hybridmodul für ein Hybridfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 .

Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der DE 10 2012 21 6 601 ist eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug bekannt, wobei die Antriebseinheit ein als Elektromaschine ausgebildetes Antriebsaggregat mit einem Stator und einem koaxial zu diesem um eine Drehachse A drehbar gelagerten Rotor aufweist, die über eine schaltbare Kupplungsanordnung mit einem Antriebselement in Drehmitnahmeverbindung geschaltet werden kann. Dabei wird die Kupplungsanordnung über eine Betätigungsvorrichtung betätigt, die einen elektrischen Stellantriebsmotor und eine zugehörige Stellantriebswelle aufweist, die in Wirkverbindung mit einer Ausrückanordnung für die Kupplungsanordnung stehen. Dabei ist der Stellantriebsmotor radial außerhalb des ersten Antriebsaggregats angeordnet und die Stellantriebswelle ist mit einem Schneckengetriebe verbunden, das auf die Ausrückanordnung der Kupplungsanordnung wirkt.

Statt eines radial außerhalb der elektrischen Maschine angeordneten Stellantriebsmotors ist es ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise der

DE 10 2012 207 325, die elektrische Betätigungsvorrichtung axial neben der elektrischen Maschine anzuordnen, in deren Innenraum die Kupplungsanordnung aufgenommen ist.

Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Antriebseinheiten ist jedoch, dass der elektrische Stellantriebsmotor sehr viel Bauraum beansprucht und zusätzliche Elemente verwendet werden müssen, um die Ausrückanordnung der Kupplungsanordnung zu betätigen.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Hybridmodul bereitzustellen, das auch bei Verwendung einer elektromechanischen Betätigungsvorrichtung möglichst kompakt ausgebildet ist. Diese Aufgabe wird durch eine Antriebseinheit gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Hybridmodul für ein Hybridfahrzeug bereitgestellt, das ein als Elektromaschine ausgebildetes erstes Antriebsaggregat mit einem Stator und mit einem koaxial zu diesem um eine Drehachse A drehbaren Rotor aufweist. Weiterhin ist eine schaltbare Kupplungsanordnung zur Herstellung einer Drehmitnahmeverbindung des Rotors mit dem Antriebselement vorgesehen, wobei die Kupplungsanordnung ein Ausrückelement, insbesondere eine Membranfeder aufweist, welches mittels einer Betätigungseinrichtung axial verlagerbar ist und wobei die Betätigungseinrichtung mindestens einen elektrischen Stellantriebsmotor mit einem Stellantriebsmotorstator und einem Stellantriebsmotorrotor um- fasst. Um eine besonders kompakte Ausgestaltung bereitzustellen ist dabei der Stellantriebsmotor vollständig in einem von dem Stator der elektrischen Maschine umschlossenen Aufnahmeraum angeordnet. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn nicht nur der Stellantriebsmotor, sondern die gesamte Betätigungseinrichtung von dem Aufnahmeraum umschlossen ist. Dadurch kann eine besonders kompakte Ausgestaltung der Antriebseinheit erreicht werden.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist die Betätigungseinrichtung eine mit dem Stellantriebsmotor in Wirkverbindung stehende Ausrückanordnung auf, welche eine Rotationsbewegung des Stellantriebsmotorrotors in eine auf das Ausrückelement der Kupplungsanordnung wirkende Translationsbewegung überführt. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Ausrückanordnung ein mit dem Stellantriebsmotorrotor in Wirkverbindung stehendes drehbares Eingangselement und ein zu diesem axial verlagerbares Ausgangselement umfasst, welches mit dem Ausrückelement in Wirkverbindung steht. Dadurch kann vorteilhafterweise das Eingangselement der Ausrückanordnung ausschließlich eine Dreh- bzw. Verschwenkbewegung ausführen, wodurch insgesamt die Reibkräfte reduziert werden und der Wirkungsgrad der Betätigungseinrichtung insgesamt erhöht werden kann. Gegenüber der aus dem Stand der Technik, der DE 10 2012 207 325, bekannten Betätigungseinrichtung mit einer über den Stellantriebsmotor zu spannenden Feder, ist zudem vorteilhaft, dass weniger Bauraum beansprucht wird. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Ausrückanordnung als Kugelrampentrieb ausgeführt ist, wobei bevorzugterweise das Eingangs- und das Ausgangselement mit entsprechenden Kugelrampen bzw. Kugelbahnen und zwischen diesen laufenden Kugeln ausgeführt und axial zueinander angeordnet sind. Statt der Kugeln und Kugelrampen können selbstverständlich auch geometrisch anders ausgeformte Wälzkörper vorgesehen sein.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der Stellantriebsmotorrotor drehfest mit dem Eingangselement der Ausrückeinrichtung verbunden, wobei insbesondere eine Stellantriebswelle des Stellantriebsmotors als Eingangselement der Ausrückanordnung ausgebildet ist. Da bereits über den Rotor des Stellantriebsmotors eine Drehbewegung bereitstellbar ist, kann diese direkt auf das Eingangselement der Ausrückanordnung übertragen werden. Dazu ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Stellantriebsmotorrotor sich ebenfalls um die Drehachse A dreht. Dadurch kann der innerhalb des Stators der elektrischen Maschine ausgebildete Aufnahmeraum optimal ausgenutzt werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorteilhaft, wenn der Stellantriebsmotorstator von einem den Stator der elektrischen Maschine tragenden Statorträger getragen ist. Dadurch kann ein und dasselbe Bauteil, nämlich beispielsweise der Statorträger der elektrischen Maschine, dazu verwendet werden, sowohl den Stator bzw. die Blechpakete des Stators der elektrischen Maschine zu tragen, als auch die Blechpakete des Stellantriebsmotors. Dadurch kann wiederum eine besonders kompakte Antriebseinheit geschaffen werden.

Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn die elektrische Maschine in Außenläuferbauart ausgebildet ist und der Stellantriebsmotor in Innenläuferbauart ausgebildet ist. Dadurch können die beiden Elektromotoren ineinander verschachtelt unter maximaler Ausnutzung eines zur Verfügung stehenden Bauraums ausgebildet werden. Gleichzeitig kann über die Größe des Stellantriebsmotors sichergestellt werden, dass dieser eine ausreichende Wirkkraft auf das Ausrückelement der Kupplungsanordnung aufbringen kann. Selbstverständlich ist aber auch eine Ausbildung der elektrischen Maschine in Innenläu- ferbauform möglich. In diesem Fall muss jedoch ein separater Statorträger für den Stellantriebsmotorstator bereitgestellt werden.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der mindestens eine Stellantriebsmotorrotor mit einer Stellantriebswelle verbunden, die im Wesentlichen koaxial zu der Drehachse A ausgebildet ist. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn nicht nur ein Stellantriebsmotor zum Betätigen der Ausrückanordnung verwendet wird, sondern mehrere Stellantriebsmotoren, die in dem Aufnahmeraum des Stators verteilt angeordnet sind. Durch die koaxiale Ausgestaltung der Stellantriebswelle zur Drehachse A wiederum ist eine besonders bauraumbegünstigte Ausgestaltung möglich. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn die mindestens eine Stellantriebswelle mit dem Eingangselement der Ausrückanordnung wirkverbunden ist. Durch die Stellantriebswelle, die mit dem Eingangselement der Ausrückanordnung wirkverbunden ist, kann beispielsweise auch ein nicht konzentrisch zur Drehachse A ausgebildeter Stellantriebsmotorrotor verwendet werden. Insbesondere kann ein Stellantriebsmotor verwendet werden, dessen Durchmesser kleiner ist als der Radius des vom Stator der elektrischen Maschine bereitgestellten Aufnahmeraums.

Dadurch können vorteilhafterweise mehrere Stellantriebsmotoren umfänglich um die Antriebsabtriebswelle angeordnet werden. Dabei können die einzelnen Stellantriebsmotoren deutlich schwächer ausgeführt werden bzw. es können standardisierte Stellantriebsmotoren verwendet werden, was wiederum die Kosten reduziert. Gleichzeitig kann jedoch aufgrund der mehreren vorzugsweise umfänglich angeordneten Stellantriebsmotoren die benötigte Wirkleistung sichergestellt werden. Die Ausgestaltung mit den mehreren Elektromotoren ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die elektrische Maschine in Innenläuferbauart ausgebildet sein kann.

Um eine besonders gute Verbindung zwischen dem Eingangselement der Ausrückanordnung und der Stellantriebswelle bereitzustellen, kann weiterhin an der Stellantriebswelle mindestens ein Zahnrad angeordnet sein, das wiederum mit einer an dem Eingangselement der Ausrückanordnung ausgebildeten Verzahnung zusammenwirkt. Auch darüber kann eine rotatorische Bewegung an das Eingangselements der Ausrückan- Ordnung übergeben werden, die wiederum in eine translatorische Bewegung des Ausgangselements übersetzt werden kann.

Weiterhin kann die Kupplungsanordnung selbst außerhalb des vom Stator umschlossenen Aufnahmeraums angeordnet sein. Insbesondere bei Reibungskupplungen hat die Kupplungsanordnung im Vergleich zu der Betätigungseinrichtung einen deutlich geringeren axialen Bauraumbedarf als die Betätigungseinrichtung, so dass die Aufnahme der Betätigungseinrichtung im Innenraum der elektrischen Maschine begünstigt ist gegenüber der Aufnahme der Kupplungsanordnung in dem Innenraum der elektrischen Maschine.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dargestellt.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele rein exemplarischer Natur und sollen nicht den Schutzbereich der Anmeldung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.

Es zeigen:

Fig. 1 : eine schematische Teilansicht einer Schnittdarstellung durch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Antriebseinheit; und

Fig. 2: eine schematische Teilansicht einer Schnittdarstellung durch ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Antriebseinheit.

Im Folgenden werden gleiche bzw. funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Schnittansicht durch einen Teil einer Antriebseinheit 1 für ein Hybridmodul mit einer elektrischen Maschine, wobei von der elektrischen Maschine, die in Außenläuferbauart ausgebildet ist, nur ein von einem Statorträger 2 getragener Stator 3 dargestellt ist. Der Statorträger 2 ist drehfest an einem Gehäuse 4 festgelegt und koaxial um eine Drehachse A eines nicht dargestellten Rotors der elektrischen Ma- schine angeordnet. Dabei kann die Drehachse A zudem als Drehachse für eine Antriebswelle (nicht dargestellt) ausgebildet sein. Weiterhin zeigt Fig. 1 , dass der Statorträger 2 selbst aus zwei Bauteilen 2-1 und 2-2 ausgebildet ist, die zwischen sich einen Hohlraum 6 definieren, der für die Führung von Kühlmittel und damit zum Kühlen des Stators 3 ausgebildet ist.

Weiterhin ist Fig. 1 zu entnehmen, dass der äußere Statorträgerteil 2-2 dazu ausgelegt ist, den Stator der elektrischen Maschine zu tragen, während der radial innen ausgebildete Statorträgerteil 2-1 dazu ausgelegt ist, einen Stator 8 eines elektrischen Stellantriebsmotors 10 zu tragen. Dabei ist der Stellantriebsmotor 10 vollständig in einem vom Stator 2 ausgebildeten Aufnahmeraum 12 aufgenommen. Der Aufnahmeraum 12 selbst ist als ein Ringraum ausgebildet, der radial innen von innenliegenden Bauelementen, wie beispielsweise einem Lagerträger 14, der wiederum über nicht dargestellte Lager an der Getriebeeingangswelle (nicht dargestellt) abgestützt ist, und radial außen von dem Statorträger 2 begrenzt ist.

Wie Fig. 1 weiterhin zeigt, ist der Stellantriebsmotor 10 Teil einer Betätigungsanordnung 100 für eine Kupplungsanordnung 1 6, von der schematisch nur eine Anpressplatte 18, dargestellt ist. Die Betätigungsanordnung 100 weist neben dem Stellantriebsmotor 10 eine Ausrückanordnung 20 auf, die über ein Ausrücklager 22 auf ein Ausrückelement, insbesondere eine Membranfeder 24, einwirkt, um die Kupplungsanordnung 1 6 auszurücken. Für die genaue Wirkweise der Kupplungsanordnung 1 6 sei beispielsweise auf die DE 10 2012 21 6 601 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt hierin mit umfasst ist.

Insbesondere bei Reibungskupplungen ist üblicherweise der axiale Bauraumbedarf der Reibungskupplung selbst im Vergleich zu ihrem Betätigungsapparat deutlich kleiner, so dass es bauraumtechnisch sinnvoll ist, die Kupplungsanordnung 1 6 selbst außerhalb des vom Stator 2 gebildeten Aufnahmeraums 12 anzuordnen, dafür aber die Betätigungseinrichtung 100 innerhalb des vom Stator ausgebildeten Aufnahmeraums 12 anzuordnen.

Wie weiterhin Fig. 1 zu entnehmen, weist die Ausrückanordnung 20 ein Eingangselement 26 und ein Ausgangselement 28 auf, die über den Stellantriebsmotor 10 bedient werden. Dazu ist das Eingangselement 26 dazu ausgelegt, eine rotatorische Bewegung auszuführen, die dann in eine translatorische Bewegung des Ausgangselements 28 übersetzt wird. Dazu kann, wie Fig. 1 zeigt, die Ausrückanordnung 20 als Kugelrampentrieb ausgebildet sein, bei der zwischen dem Eingangselement 26 und dem Ausgangselement 28 in Rampen geführte Kugeln 30 laufen. Um das Eingangselement 26 in eine rotatorische Bewegung zu versetzen, ist das Eingangselement 26 mit einem Stellantriebsmotorrotor 32 drehfest verbunden. So kann beispielsweise das Eingangselement 26 direkt als hohle Stellantriebswelle ausgebildet sein, wobei sich auch in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Stellantriebsmotorrotor 32 und die Stellantriebswelle bzw. das Eingangselement 26 um die Drehachse A drehen.

Wird nun der Stellantriebsmotor 10 betätigt, so verdreht sich der Stellantriebsmotorrotor 32 und damit das Eingangselement 26, wodurch die Kugeln 30 auf ihren Kugelbahnen laufen und das Ausgangselement 28 in Richtung Kupplungsanordnung 16 heraus schrauben oder in die entgegengesetzte Richtung wieder hinein schrauben. Durch diese translatorische Bewegung des Ausgangselements 28 wird das Ausrücklager 22 und damit die Membranfeder 24 betätigt, so dass die Kupplungsanordnung 1 6 eingerückt oder ausgerückt wird.

Da der Statorträger 2 sowohl als Statorträger 2-1 für den Stator 3 der elektrischen Maschine als auch als Statorträger 2-2 für den Stator 8 des Stellantriebsmotors 10 fungiert, kann eine besonders kompakte und aufgrund der wenigen Elemente einfach zu montierende und kostengünstige Ausbildung geschaffen werden. Zudem kann auf eine zusätzliche Kühlung des Stellantriebsmotors 10 verzichtet werden, da das im Hohlraum 6 geführte Kühlmittel nicht nur den Stator 3 der elektrischen Maschine, sondern auch den Stator 8 des Stellantriebsmotors 10 kühlen kann. Da außerdem die Stellantriebswelle gleichzeitig als Eingangselement 26 der Ausrückanordnung 20 ausgebildet ist, kann auch hier auf zusätzliche Bauteile verzichtet werden, was wiederum die Kosten und den Montageaufwand reduziert.

Fig. 2 zeigt ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel, bei dem jedoch im Gegensatz zu Fig. 1 kein sich um dieselbe Drehachse A drehender Stellantriebsmotor 10 verwendet wird, sondern ein oder mehrere Stellantriebsmotoren 10 in dem Aufnahmeraum 12 des Stators 2 angeordnet sind. Dabei zeigt Fig. 2 eine Detailschnittansicht durch den vom Stator 2 ausgebildeten Aufnahmeraum 12, der wie schon in Fig. 1 dargestellt, durch den Stator 2 und den Lagerträger 14 begrenzt wird. In diesem ringförmigen Aufnahmeraum 12 sind ein oder mehrere Stellantriebsmotoren 10 angeordnet, die jeweils ihre eigene Stellantriebsdrehachse B aufweisen. Dabei weist der elektrische Stellantriebsmotor 10 in bekannter weise ebenfalls einen nicht dargestellten Stellantriebsmotorstator und einen Stellantriebsmotorrotor auf, wobei der Stellantriebsmotorrotor dazu ausgelegt ist, eine Stellantriebswelle 34 zu drehen, die wiederum um die Stellantriebsdrehachse B dreht.

Weiterhin ist Fig. 2 zu entnehmen, dass auch hier eine Ausrückanordnung 20 vorgesehen ist, die ein Eingangselement 26 und ein Ausgangselement 28 aufweist, wobei wiederum eine rotatorische Bewegung des Eingangselements 26 in eine translatorische Bewegung des Ausgangselements 28 übersetzt wird. Da jedoch das Eingangselement 26 nach wie vor um die Drehachse A dreht, der Stellantriebsmotor 10 jedoch eine andere Drehachse B aufweist, kann die Stellantriebswelle 34 nicht direkt mit dem Eingangselement 26, wie in Fig. 1 dargestellt, verbunden werden. Um die rotatorische Bewegung der Stellantriebswelle 34 an das Eingangselement 26 zu übertragen, ist, wie Fig. 2 weiterhin zu entnehmen, an der Stellantriebswelle 34 ein Zahnrad 36 angeordnet, das von dieser angetrieben wird. Das Zahnrad 36 wiederum wirkt mit einer an dem Eingangselement 26 ausgebildeten Verzahnung 38 zusammen und bewirkt somit eine Rotationsbewegung des Eingangselements 26.

Dabei kann, wie bereits erwähnt, nicht nur ein Stellantriebsmotor 10 in dem Aufnahmeraum 12 vorgesehen sein, sondern es können umfänglich mehrere Stellantriebsmotoren angeordnet sein, die jeweils über ihre entsprechenden Zahnräder 36 mit der Verzahnung 38 zusammenwirken. Dadurch können insgesamt schwächere Stellantriebsmotoren eingesetzt werden, was wiederum die Kosten reduziert.

Außerdem sei erwähnt, dass selbstverständlich jede andere Übertragung der Drehbewegung der Stellantriebsmotorwelle 34 auf das Eingangselement 26 Verwendung finden kann. Insgesamt kann durch die Aufnahme des Stellantriebsmotors 10 in dem vom Statorträger 2 gebildeten Aufnahmeraum 12 eine deutlich kompaktere Antriebseinheit 1 bzw. ein deutlich kompakteres Hybridmodul geschaffen werden. Da insbesondere bei Reibungskupplungen die Betätigungseinrichtung 100 zum Ausrücken der Kupplungsanordnung 16 einen besonders großen Platzbedarf hat, ist eine Aufnahme dieser in dem vom Stator 2 ausgebildeten Aufnahmeraum 12 sinnvoll. Auch um eine ausreichend große radiale Reibfläche für eine Reibungskupplung bereitzustellen, kann eine Anordnung der Kupplungsanordnung axial neben der elektrischen Maschine vorteilhaft sein.

Bezuqszeichen

1 Antriebseinheit

2 Statorträger

3 Stator

Gehäuse

6 Kühlmittelraum

8 Stellantriebsmotorstator

10 Stellantriebsmotor

12 Aufnahmeraum innerhalb vom Stator

14 Lagerträger

16 Kupplungsanordnung

18 Anpressplatte

20 Ausrückanordnung

22 Ausrücklager

24 Membranfeder

26 Eingangselement

28 Ausgangselement

30 Kugeln

32 Stellantriebsmotorrotor

34 Stellantriebsmotorwelle

36 Zahnrad

38 Verzahnung

100 Betätigungseinrichtung

A Drehachse der elektrischen Maschine

B Drehachse des Stellantriebsmotors