Die Erfindung betrifft ein Hybridantriebsmodul für ein Kraftfahrzeug. Das Hybridantriebsmodul kann integraler Bestandteil eines Kraftfahrzeug-Getriebes sein, oder als eigenständige Einheit mit zumindest einer Schnittstelle zu einem Kraftfahrzeug- Getriebe ausgebildet sein. Die Erfindung betrifft ferner einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Hybridantriebsmodul .

Die Patentanmeldung US 2013/0086798 A1 beschreibt ein solches Hybridantriebsmodul, welches ein Gehäuse, eine elektrische Maschine und eine Kupplung aufweist. Ein Stator der elektrischen Maschine ist gegenüber dem Gehäuse drehfest angeordnet. Ein Rotor der elektrischen Maschine ist drehbar gelagert. Eine erste Hälfte der Kupplung ist mit einer Nabe verbunden, und eine zweite Hälfte der Kupplung ist mit dem Rotor verbunden. Durch Schließen der Kupplung wird eine drehmomentübertragende Verbindung zwischen den beiden Kupplungshälften hergestellt. Der Rotor ist mit einer Rotornabe verbunden, welche über ein Radialnadellager an der Nabe drehbar gelagert ist. Die Nabe ist über ein Kugellager an einem Lagerschild drehbar gelagert, welches mit dem Gehäuse verbunden ist. Die Axiallagerung des Rotors erfolgt über zwei Axialnadellager, welche den Rotor zwischen der Nabe und einem Pumpengehäuse abstützen. Die Nabe ist in axialer Richtung über das Kugellager und über eines der Axialnadellager am Rotor abgestützt.

Der vorgenannte Aufbau ist aufwändig und führt aufgrund der Vielzahl an verwendeten Nadellagern zu erhöhten Schleppverlusten im Antriebstrang. Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Hybridantriebsmodul bereitzustellen, welches sich durch einen einfacheren und energieeffizienteren Aufbau auszeichnet

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie aus den Figuren.

Erfindungsgemäß wird der im Stand der Technik bekannten Lageraufbau derart modifiziert, dass die Rotornabe über ein Kugellager an der Nabe gelagert ist. Denn Ku- gellager weisen geringere Reibwerte als Wälzlager mit nadelförmigen Wälzkörpern auf, wodurch die Reibungsverluste des Hybridantriebsmoduls verringert werden. Zudem ist ein Kugellager zur Übertragung von Kräften sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung geeignet, wodurch der Aufbau des Hybridantriebsmoduls vereinfacht werden kann.

Vorzugsweise ist zur hydraulischen Betätigung der Kupplung ein Kolben vorgesehen. Der Kolben ist mittels zumindest einer Feder vorgespannt, sodass der Kolben bei inaktiver hydraulischer Betätigung durch die Feder in einer definierten Position gehalten wird. Die Feder kann beispielsweise als Schraubenfeder oder als Tellerfeder ausgebildet sein. Weist der Kolben eine scheiben- oder topfartige Form auf, so können mehrere Schraubenfedern vorgesehen sein, die entlang dem Kolbenumfang verteilt sind. Die Kraft der Feder, bzw. Federn wird vorzugsweise über das Kugellager an der Nabe abgestützt. In anderen Worten befindet sich das Kugellager im Übertragungspfad der axial wirkenden Abstützkraft zwischen der Feder, bzw. Federn und der Nabe.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die hydraulische Betätigung der Kupplung einen Druckausgleichsraum auf. Der Druckausgleichsraum dient zur Kompensation der Druckkräfte im Betätigungsdruckraum der Kupplung, welche durch Rotation des Fluids im Betätigungsdruckraum hervorgerufen werden. Der Druckausgleichsraum wird im Betrieb des Hybridantriebsmodul mit Fluid gefüllt. Der Kolben trennt den Druckausgleichsraum vom Betätigungsdruckraum, sodass die durch die Fliehkraft des Fluids hervorgerufenen Druckkräfte auf beide Seiten des Kolbens wirken. Das Vorsehen eines Druckausgleichsraums für eine hydraulisch betätigte Kupplung ist beispielsweise aus der US 2004/0077449 A1 bekannt. Gemäß der bevorzugten Ausgestaltung ist eine Stauscheibe vorgesehen, welche den Druckausgleichsraum auf der vom Kolben abgewandten Seite zumindest abschnittsweise begrenzt. Die Feder, bzw. die Federn stützen sich an der Stauscheibe ab. Die Stauscheibe selbst ist am Kugellager abgestützt. In anderen Worten befindet sich die Stauscheibe zusammen mit dem Kugellager im Übertragungspfad der axial wirkenden Abstützkraft zwischen der Feder, bzw. Federn und der Nabe. Durch einen derartigen Aufbau kann zumindest ein Befestigungsmittel der Stauscheibe entfallen, wodurch der Aufbau des Hybridantriebsmoduls weiter vereinfacht wird.

Vorzugsweise ist die Stauscheibe unmittelbar am Kugellager abgestützt. In anderen Worten befindet sich kein Element im Kraftübertragungspfad zwischen der Stauscheibe und dem Kugellager, also zum Beispiel keine Einlegscheibe.

Die Stauscheibe kann zwischen dem Kugellager und einem Absatz der Rotornabe eingespannt sein. Dadurch sind gar keine Befestigungsmittel zur Fixierung der Stauscheibe erforderlich, wodurch der Aufbau des Hybridantriebsmoduls weiter vereinfacht wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Stauscheibe an einem Innenring des Kugellagers abgestützt. Der Innenring ist vorzugsweise der Rotornabe zugeordnet, während ein Außenring des Kugellagers der Nabe zugeordnet ist. Innenring und Außenring sind auf geeignete Weise an der Rotornabe, bzw. der Nabe axial gesichert, beispielsweise mittels Sprengringen oder entsprechenden Absätzen.

Die radiale und axiale Abstützung der Nabe erfolgt vorzugsweise über ein weiteres Kugellager an einem Lagerschild, welches mit dem Gehäuse fest verbunden ist. Derart können die axial und radial wirkenden Kräfte sowohl aus der Lagerung des Rotors und der Nabe sowie aus der axial wirkenden Rückstellkraft der Feder, bzw. der Federn auf einfache Weise am Gehäuse abgestützt werden.

Der Rotor oder die Rotornabe ist vorzugsweise mit einem Gehäuse eines Drehmomentwandlers drehfest verbunden, sodass der Rotor und das Gehäuse des Drehmomentwandlers um eine gemeinsame Achse rotieren können. Der Drehmomentwandler kann Bestandteil des Hybridantriebsmoduls sein. Das Drehmomentwandlergehäuse ist vorzugsweise über ein zusätzliches Lager an einem zusätzlichen Lagerschild abgestützt. Das zusätzliche Lager kann als Radialnadellager ausgebildet sein, um eine axiale Überbestimmung der Lagerung zu vermeiden. Vorzugsweise ist das Hybridantriebsmodul integraler Bestandteil eines Kraftfahrzeug- Getriebes. Das ein- oder mehrteilige Gehäuse des Hybridantriebsmoduls beherbergt beispielsweise Planetenradsätze und Schaltelemente, mittels denen eine Mehrzahl von Gängen zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle des Getriebes schaltbar sind. Anstelle der Planeten radsätze und Schaltelemente kann das Getriebe auch ein Reibradgetriebe mit verschiebbaren Rädern umfassen, mittels dem das Übersetzungsverhältnis zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle stufenlos veränderbar ist. Das Getriebe kann auch als Einfach- oder Doppelkupplungsgetriebe ausgeführt sein, welches schaltbare Stirnradpaare zur Gangbildung nutzt.

Alternativ dazu kann das Hybridantriebsmodul als eine eigenständige Einheit mit einer Schnittstelle zu einem Kraftfahrzeug-Getriebe ausgebildet sein. Das Hybridantriebsmodul ist dabei von dem Getriebe lösbar.

Das Hybridantriebsmodul kann Bestandteil eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs sein. Die elektrische Maschine des Hybridantriebsmoduls kann zum Antrieb des Kraftfahrzeugs und/oder zum Starten eines Verbrennungsmotors des Antriebsstrangs vorgesehen sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hybridantriebsmoduls;

Fig. 2 und Fig. 3 je einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang.

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels des Hybridantriebsmoduls 1 für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang. Das Hybridantriebsmodul 1 weist ein Gehäuse GG, eine elektrische Maschine mit einem drehfesten Stator S, einem drehbaren Rotor R sowie eine Kupplung KO auf, welche als hydraulisch betätigte Lamellenkupplung ausgebildet ist. Ein Innenlamellenträger der Kupplung KO ist Bestandteil einer ersten Hälfte KOan der Kupplung KO, und ist mit einer Nabe N drehfest verbunden. Ein Außenlamellenträger der Kupplung KO ist Bestandteil einer zweiten Hälfte KOab der Kupplung KO. Der Rotor R ist mit dem Außenlamellenträger sowie mit einer Rotornabe RN drehfest verbunden. Die Rotornabe RN ist mit einem Gehäuse TCG eines Drehmomentwandlers TC verbunden, sodass Rotornabe RN und Gehäuse TCG um eine gemeinsame Achse A rotieren.

Die Rotornabe RN dient zur drehbaren Abstützung des Rotors R an der Nabe N, wobei ein Kugellager L1 zwischen der Rotornabe RN und der Nabe N angeordnet ist.

Die Nabe N ist über ein weiteres Kugellager L2 an einem Lagerschild LS drehbar abgestützt, wobei das Lagerschild LS mit dem Gehäuse GG fest verbunden ist. Das Lagerschild LS trennt einen Nassraum des Hybridantriebsmoduls 1 von einem Trockenraum desselben. Die elektrische Maschine, die Kupplung KO sowie die beiden Kugellager L1 , L2 sind im Nassraum angeordnet. Ein Teil der Nabe N sowie ein Torsionsschwingungsdämpfer sind im Trockenraum angeordnet. Eine Abdichtung zwischen Nassraum und Trockenraum wird durch einen Radialwellendichtring ermöglicht, welcher einen radialen Spalt zwischen Lagerschild LS und Nabe N abdichtet.

Das mit der Rotornabe RN verbundene Gehäuse TCG ist über ein zusätzliches Lager L3 an einem zusätzlichen Lagerschild LS2 drehbar abgestützt. Das zusätzliche Lagerschild LS2 ist mit dem Gehäuse GG fest verbunden.

Die beiden Kugellager L1 , L2 sind beispielhaft als einreihige Rillenkugellager ausgeführt, und sind somit zur Abstützung von radial und axial wirkenden Kräften eingerichtet. Das Kugellager L1 weist einen Innenring und einen Außenring auf, wobei mehrere kugelförmige Wälzkörper zwischen Innenring und Außenring angeordnet sind. Der Innenring liegt an einer Umfangsfläche der Rotornabe RN auf, während der Außenring an einer Innenfläche der Nabe N aufliegt. Das weitere Kugellager L2 weist ebenso einen Innenring und einen Außenring auf, wobei mehrere kugelförmige Wälzkörper zwischen Innenring und Außenring angeordnet sind. Der Innenring des weiteren Kugellagers L2 liegt an einer Umfangsfläche der Nabe N auf, während der Außenring des weiteren Kugellagers L2 an einer Innenfläche des Lagerschilds LS aufliegt.

Zur hydraulischen Betätigung der Kupplung KO ist ein Betätigungsdruckraum KOB vorgesehen. Wird der Betätigungsdruckraum KOB durch Zuführung von Hydraulikfluid mit Druck beaufschlagt, so wird ein Kolben KOK in Bildrichtung nach links verschoben, wodurch die Kupplung KO in Schließrichtung betätigt wird. Der Kolben KOK ist durch mehrere am Umfang verteilte Federn F vorgespannt. Ist der Druck im Betätigungsdruckraum KOB nicht hoch genug, so wird der Kolben KOK durch die Kraft der Federn F in Bildrichtung nach rechts verschoben, wodurch die Kupplung KO die geöffnete Stellung einnimmt. Der Kolben KOK trennt den Betätigungsdruckraum KOB von einem Druckausgleichsraum KOA. Der Druckausgleichsraum KOA wird im Betrieb des Hybridantriebsmodul 1 ebenso mit Hydraulikfluid befüllt. Derart führt eine durch Rotation des Fluids im Betätigungsdruckraum KOB hervorgerufene Druckkraft nicht zur ungewollten Betätigung der Kupplung KO.

Der Druckausgleichsraum KOA wird auf der abgewandten Seite des Kolbens KOK zumindest abschnittsweise durch eine Stauscheibe KOS begrenzt. Die Stauscheibe KOS ist zwischen einem Absatz an der Rotornabe RN und dem Innenring des Kugellagers L1 eingespannt. Die Federn F stützen sich an der Stauscheibe KOS ab. Die in axiale Richtung wirkende Kraft der Federn F ist daher über die Stauscheibe KOS unmittelbar über das Kugellager L1 an der Nabe N abgestützt, und über das weitere Kugellager L2 an dem Lagerschild LS. In der Stauscheibe KOS ist zumindest eine Öffnung vorgesehen, durch die das Hydraulikfluid aus dem Druckausgleichsraum KOA abfließen kann. Diese Öffnung ist im Bereich des Kugellagers L1 angeordnet, sodass die wirksame Querschnittsfläche des Druckausgleichsraum KOA in etwa der wirksamen Querschnittsfläche des Betätigungsdruckraum KOB entspricht.

Fig. 2 zeigt einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Der Antriebsstrang weist einen Verbrennungsmotor VM, das Hybridantriebsmodul 1 sowie ein Getriebe AT auf. Hybridantriebsmodul 1 und Getriebe AT sind voneinander getrennte Einheiten mit zumindest einer Schnittstelle, über welche das Hybridantriebsmodul 1 und das Getriebe AT miteinander verbindbar sind. Eine Hydraulikversorgung des Hybridantriebsmoduls 1 erfolgt vorzugsweise über eine Hydraulik des Getriebes AT. Abtriebsseitig ist das Getriebe AT mit einem Differentialgetriebe AG verbunden, beispielsweise über eine Kardanwelle. Mittels dem Differentialgetriebe AG wird die an einer Abtriebswelle des Getriebes AT anliegende Leistung auf Antriebsräder DW des Kraftfahrzeugs verteilt. Fig. 3 zeigt einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, welcher im Wesentlichen dem in Fig. 2 dargestellten Antriebsstrang entspricht. Das Hybridantriebsmodul 1 und das Getriebe AT bilden nun eine gemeinsame Baueinheit. In anderen Worten ist das Hybridantriebsmodul 1 integraler Bestandteil des Getriebes AT.

Die in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellten Antriebsstränge sind lediglich beispielhaft anzusehen. Statt dem dargestellten Aufbau mit längs zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtetem Antriebsstrang ist auch eine Verwendung in einem quer zur Fahrtrichtung ausgerichtetem Antriebsstrang denkbar. Das Differentialgetriebe AG kann in das Getriebe G integriert sein. Der Antriebsstrang mit dem Hybridantriebsmodul 1 ist auch für eine Allradanwendung geeignet.

Bezuaszeichen

1 Hybridantriebsmodul

GG Gehäuse

R Rotor

A Achse

S Stator

KO Kupplung

KOan Erste Hälfte der Kupplung

KOab Zweite Hälfte der Kupplung

KOK Kolben

KOB Betätigungsdruckraum

KOA Druckausgleichsraum

F Feder

KOS Stauscheibe

N Nabe

RN Rotornabe

LS Lagerschild

L1 Kugellager

L2 Weiteres Kugellager

LS2 Zusätzliches Lagerschild

L3 Zusätzliches Lager

TC Drehmomentwandler

TCG Gehäuse des Drehmomentwandlers

VM Verbrennungsmotor

AT Getriebe

AG Differentialgetriebe

DW Antriebsrad