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Patent Searching and Data


Title:
HYBRID DRIVE TRAIN ASSEMBLY AND METHOD FOR MOUNTING AN ELECTRIC MOTOR ASSEMBLY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/063181
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a hybrid drive train (1) having a first plate and a second plate as a connection between the internal combustion engine and the transmission (4), characterized in that the first plate and the second plate are connected or can be connected to one another by means of radial screw connections. The invention also relates to a method for mounting an electric motor assembly.

Inventors:
RIEDISSER THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/071852
Publication Date:
April 04, 2019
Filing Date:
August 13, 2018
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
International Classes:
B60K6/387; B60K6/48; F16D1/076
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Hybridantriebsstranganordnung (1) mit einer ersten Platte und einer zweiten Platte als Verbindung zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe (4), dadurch gekennzeichnet, dass die erste Platte (94) und die zweite Platte (96) mittels radialer

Schraubverbindungen (104) miteinander verbunden oder verbindbar sind.

2. Hybridantriebsstranganordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Platte (94) und die zweite Platte (96) Taschen (98, 100) aufweisen, die sich in axialer Richtung erstrecken und ineinander greifen.

3. Hybridantriebsstranganordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen (98) der ersten Platte (94) in die Taschen (100) der zweiten Platte (96) greifen.

4. Hybridantriebsstranganordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Platte (94) motorseitig und die zweite Platte (96) getriebeseitig angeordnet ist.

5. Hybridantriebsstranganordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Taschen (98, 100) einer der Platten (94, 96) jeweils eine Hülse (104) mit Innengewinde angeordnet ist.

6. Verfahren zur Montage einer Elektromotoranordnung mit einem Elektromotor (5), einer Schwungstartkupplungsanordnung (8), einer Torsionsdämpferanordnung (9) und einer Trennkupplung (10), dadurch gekennzeichnet, dass ein Statorträger (86) bereitgestellt wird und die weiteren Montagemodule durch Einlegen miteinander in Kontakt gebracht werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den Statorträger (86) ein Lagerzapfen (22) eingelegt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den Lagerzapfen (22) eine Schwungstartkupplungsnabe (40) eingelegt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an die Schwungstart- kupplungsnabe (40) eine Trennkupplungsnabe (66) angelagert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil (14) einer Rotorhülle (12) mit einem zweiten Teil (24) verbunden wird.

Description:
Hvbridantriebsstranaanordnunq sowie Verfahren zur Montage

einer Elektromotoranordnung

Die Erfindung betrifft eine Hybridantriebsstranganordnung mit einer ersten Platte und einer zweiten Platte als Verbindung zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe.

Ein Problem bei hybriden Antriebssträngen ist die Montage. Dabei ist es bekannt, das Getriebe und den Verbrennungsmotor mit einer axial und radial elastischen Verbindungsanordnung bestehend aus zwei Platten zu verbinden. Dabei kann eine der beiden Platten steifer sein als die andere.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hybridantriebsstranganordnung anzugeben, bei der die Montierbarkeit weiter verbessert ist.

Zur Lösung dieses Problems ist vorgesehen, dass die erste Platte und die zweite Platte mittels radialer Schraubverbindungen miteinander verbunden oder verbindbar sind. Durch die radiale statt einer axialen Verschraubung können die Platten einen kleineren radialen Durchmesser aufweisen. Dies kommt daher, dass ein Montagewerkzeug radial, zum Beispiel von unten senkrecht, erfolgen kann und dadurch der Montagefreigang weniger radialen Bauraum benötigt.

Vorzugsweise können die erste Platte und zweite Platte Taschen aufweisen, die sich in axialer Richtung erstrecken und ineinander greifen. Diese Taschen werden miteinander verschraubt, wodurch auch die erste Platte und die zweite Platte miteinander verschraubt sind.

Vorteilhafterweise können die Taschen der zweiten Platte in die Taschen der ersten Platte greifen. Das heißt, dass die Taschen der zweiten Platte ein geringeres Volumen einschließen als die der ersten Platte.

Vorteilhafterweise kann die erste Platte motorseitig und die zweite Platte getriebesei- tig angeordnet sein. Vorteilhafterweise kann in den Taschen einer der Platten jeweils eine Hülse mit Innengewinde angeordnet sein. Diese dienen als Gegengewinde für die Schraube und ermöglichen so die Versch raubung. Bevorzugt sind die Hülsen in den Taschen der getriebeseitigen Platte angeordnet.

Vorteilhafterweise kann die Hybridantriebsstranganordnung einen Verbrennungsmotor und/oder einen Elektromotor und/oder eine Schwungstartkupplungsanordnung und/oder eine Trennkupplung und/oder eine Torsionsdämpferanordnung aufweisen.

Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage einer Hybridantriebsstranganordnung mit einem Elektromotor, einer Schwungstartkupplungsanordnung, einer Torsionsdämpferanordnung und einer Trennkupplung. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein Statorträger bereitgestellt wird und die weiteren Montagemodule durch Einlegen miteinander in Kontakt gebracht werden. Eine endgültige Verbindung kann durch zusätzliches Verschrauben hergestellt werden. Steckverzahnungen sind bereits nach dem Einlegen fertig. Wesentlich ist, dass keinerlei Pressschritte erforderlich sind.

Das Verfahren ist auch ein Verfahren zur Montage einer Elektromotoranordnung. Die Elektromotoranordnung ist Teil einer Hybridantriebsstranganordnung. Die Elektromotoranordnung ist ein Montagemodul zur Montage zwischen Motor und Getriebe und umfasst alle dafür notwendigen Elemente wie beschrieben. Die Elektromotoranordnung ist damit ein aus einzelnen Montagemodulen bestehende Montageeinheit. Insbesondere kann diese vor der Auslieferung komplett überprüft werden, um so Fehler zu erkennen.

Vorzugsweise kann in den Statorträger ein Lagerzapfen eingelegt werden. In diesen kann eine Schwungstartkupplungsnabe eingelegt werden. An der Schwungstartkupplungsnabe ist selbstverständlich der Rest der Schwungstartkupplungsanordnung vormontiert, sodass in diesem Schritt nicht die Schwungstartkupplungsnabe allein montiert wird. Da es bei dem Montageverfahren jedoch darum geht, durch einfaches Einlegen die Montage vorzunehmen und dieses Einlegen an den Naben geschieht wird auf diese Bezug genommen. Vorzugsweise kann nach dem Einlegen der Schwungstartkupplungsnabe eine Trennkupplungsnabe angelagert werden. An der Trennkupplungsnabe kann neben der Trennkupplung auch die Torsionsdämpferanordnung mit ihren Komponenten vormontiert sein.

Vorzugsweise kann ein Teil einer Rotorhülle mit einem zweiten Teil verbunden werden. Die Rotorhülle umfasst bevorzugt zwei Teile, einen topfförmigen Teil und ein Deckelteil. Zum Abschluss der Montage der Elektromotoranordnung wird der Deckelteil der Rotorhülle angeschraubt, womit die Elektromotoranordnung fertig montiert ist. Die Elektromotoranordnung ist damit eine fertig montierte Montageeinheit.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Figur. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Hybridantriebsstrang,

Fig. 2 eine Verbindung in einer ersten Ansicht, und

Fig. 3 eine Verbindung in einer zweiten Ansicht.

Figur 1 zeigt ein Hybridantriebsstrang 1 und dabei im Wesentlichen eine Elektromotoranordnung 2. Über die Kurbelwelle 3 kann die Elektromotoranordnung 2 mit einer nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine verbunden werden. Auf der anderen Seite ist die Elektromotoranordnung 2 mit den Getriebe 4 verbunden. Das Getriebe 4 kann dabei als Automatgetriebe oder Doppelkupplungsgetriebe oder sonstiges Getriebe ausgebildet sein. In Figur 1 handelt es sich um ein Automatgetriebe. Die Elektromotoranordnung 2 umfasst als Hauptkomponenten einen Elektromotor 5 mit Stator 6 und Rotor 7, eine Schwungstartkupplungsanordnung 8, eine Torsionsdämpferanordnung 9 und eine Trennkupplung 10.

Der Elektromotor 5 kann dabei bei rein elektromotorischem Betrieb die Torsionsdämpferanordnung 9 als Schwungmasse antreiben. Zum Starten des Verbren- nungsmotors wird die Trennkupplung 10 geöffnet und die Schwungstartkupplungs- anordnung 8 geschlossen, so dass die Rotationsenergie der Torsionsdämpferanordnung 9 genutzt werden kann, um den Verbrennungsmotor zu starten.

Die Ausgestaltung der einzelnen Komponenten Elektromotor 5, Schwungstartkupp- lungsanordnung 8, Torsionsdämpferanordnung 9 und Trennkupplung 10 ist unabhängig voneinander. Einzelheiten zur Torsionsdämpferanordnung 9 sind beispielsweise völlig unabhängig zu Merkmalen, die in Bezug auf die Schwungstartkupp- lungsanordnung 8 aufgeführt werden, außer es wird explizit dargestellt.

Die Elektromotoranordnung 2 weist eine Rotorhülle 12 auf, die zwei Teile umfasst. Der erste Teil ist der Topfteil 14, der auch den Rotorträgerabschnitt 16 umfasst. Der Topfteil 14 weist sowohl einen in axialer Richtung wie auch einen in radiale Richtung weisende Abschnitt auf, wobei der in radialer Richtung weisende Abschnitt 18 den Boden des Topfteils 14 bildet. Der Boden des Topfteils 14 ist nicht geschlossen, in seiner Mitte befindet sich eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Rillenkugellagers 20 und eines Lagerzapfens 22.

Der Deckelteil 24 der Rotorhülle 12 erstreckt sich im Wesentlichen in radialer Richtung. Zwischen dem Topfteil 14 und dem Deckelteil 24 befindet sich eine Schrägver- schraubung 26 zur spielfreien Verbindung des Topfteils 14 und des Deckelteils 24. An der Schrägverschraubung 26 ist ein Signalgeberring als Rotorlagersensor angeordnet.

Die Schwungstartkupplungsanordnung 8 umfasst eine Reibungskupplung 30 und eine Klauenkupplung 32. Die Reibungskupplung 30 ist als Lamellenkupplung ausgebildet und umfasst einen Außenlamellenträger 34, einen Innenlamellenträger 36 und jeweils drehfest mit diesen verbundene Innen- und Außenlamellen, die zusammen ein Lamellenpaket 38 bilden. Nimmt man den Verbrennungsmotor als Drehmomentquelle an, so bildet die Schwungstartkupplungsnabe 40 das Eingangsteil der Schwungstartkupplungsanordnung 8. Mit der Schwungstartkupplungsnabe 40 sind der Innenlamellenträger 36 als auch das Eingangszahnrad 42 der Klauenkupplung 32 drehfest verbunden. Es handelt sich hierbei wie bereits beschrieben um die Sichtweise, wenn das Drehmoment ausgehend vom Verbrennungsmotor zum Getriebe geleitet wird. Bei Verwendung der Schwungstartkupplungsanordnung 8 zum Starten des Verbrennungsmotors stammt das Drehmoment dagegen von der Torsionsdämpferanordnung 9, womit in diesem Betriebsmodus sich die Eingangsseiten und Ausgangsseiten in der Schwungstartkupplungsanordnung 8 umkehren.

Am Ausgangselement 44 befindet sich sowohl die Ausgangsverzahnung 46 der Klauenkupplung 32 als auch eine drehfeste Verbindung zum Außenlamellenträger 34 als Ausgangsteil der Reibungskupplung 30. Die Klaue 48 der Klauenkupplung 32 weist eine mit der Verzahnung des Eingangszahnrades 42 ständig in Eingriff stehende Verzahnung auf sowie auch eine Verzahnung 50 auf der Eingangsseite auf, deren Zähne als Sägezähne ausgebildet sind. Diese Sägeverzahnung verhindert Störgeräusche, falls sich bei Wechsel von Zug auf Schub die Zahnflanken der Verzahnung der Klaue 48 lösen sollten.

Die Reibungskupplung 30 und die Klauenkupplung 32 sind bevorzugt als normally- closed-Kupplungen ausgebildet. Dementsprechend ist eine Wellfeder 52 zum Vorspannen der Klauenkupplung und eine oder mehrere Schraubenfedern 54 zum Vorspannen der Reibungskupplung 30 vorgesehen.

Durch die Schwungstartkupplungsnabe 40 führen Bohrungen 56 sowohl zum Druckraum der Klauenkupplung 32 als auch zum Druckraum der Reibungskupplung 30. Dabei sind die Bohrungen hydraulisch miteinander verbunden, so dass die Klauenkupplung 32 und die Reibungskupplung 30 gleichzeitig betätigt werden. Durch die Auslegung der Schraubenfeder 54 und der Wellfeder 52 kann festgelegt werden, welche der beiden Kupplungen zuerst schließt und zuletzt öffnet. Vorteilhafterweise wird die Schraubenfeder 54 stärker als die Wellfeder 52 ausgelegt, so dass die Reibungskupplung 30 zuerst schließt und zuletzt öffnet. Dabei ist es selbstverständlich von der Art des Vorspannelements unabhängig, es kann also statt einer Schraubenfeder auch jedes beliebig andere Vorspannelement verwendet werden wie auch die Wellfeder durch andere Arten von Vorspannelemente ersetzt werden kann. Die Torsionsdämpferanordnung 9 umfasst zwei Torsionsdämpfer 56 und 58, die bezüglich der axialen Richtung, also bezüglich der Achse 60, symmetrisch angeordnet sind. Am Torsionsdämpfer 58 ist ein drehzahladaptiver Tilger 62 befestigt. Bei den Torsionsdämpfern 56 und 58 sowie dem drehzahladaptiver Tilger 62 handelt es sich um grundsätzlich bekannte Bauteile, die keiner weiteren Erläuterung bedürfen.

Aufgrund des symmetrischen Aufbaus der Torsionsdämpfers 56 und 58 ist es aber möglich, diese auf einer Torsionsdämpfernabe 64 zu lagern. Die Torsionsdämpfernabe 64 selbst ist auf einer Trennkupplungsnabe 66 gelagert. Von der Antriebswelle 68 führt eine Schrägbohrung 70 durch die Trennkupplungsnabe 66 zum Raum 72 zwischen den Gleitlagern 74 und 76. In der Torsionsdämpfernabe 64 befinden sich ebenfalls Schrägbohrungen 78. Mittels der Schrägbohrung 78 kann über den Raum 72 eine Schmierölversorgung der Torsionsdämpfer 56 und 58 sowie des drehzahl- adaptiven Tilgers 62 sichergestellt werden. Über die Schrägbohrung 74 gelangt dagegen Öl zu den Gleitlagern 74 und 76 sowie in den Raum 72 zur Weiterleitung zu den Torsionsdämpfern 56 und 58.

Während die Torsionsdämpferanordnung 9 auf der Eingangsseite mit der

Schwungstartkupplungsanordnung 8 verbunden ist, ist sie ausgangsseitig mit der Trennkupplung 10 verbunden. Es gilt hier wiederum zu beachten, dass die Eingangsund die Ausgangsseite für den Fall bezeichnet sind, dass der Verbrennungsmotor Drehmoment bereitstellt.

Die Trennkupplung ist als Lamellenkupplung ausgebildet. Der Übersichtlichkeit halber sind der Innenlamellenträger, der Außenlamellenträger sowie die Lamellen des Lamellenpakets wie auch der Kolben zur Betätigung der Trennkupplung 10 nicht mit Bezugszeichen versehen.

Die Olzuführleitungen sind dabei grundsätzlich gut erkennbar. Einige Bohrungen und Leitungen seien gesondert hervorgehoben. Mit dem Bezugszeichen 80 ist eine Schrägbohrung durch die Trennkupplungsnabe 66 bezeichnet, durch die Öl zur Betätigung der Trennkupplung 10 geführt wird. Die Ölleitung 82 dient der Leitung von Schmier- und Kühlöl in den Hybridraum. Die Ölleitung 84, die radial innerhalb der Ölleitung 82 liegt, führt zur Schwungstartkupplungsanordnung 9 und dient zum Betätigen der Reibungskupplung 30 und der Klauenkupplung 32.

Um die Elektromotoranordnung 2 herum ist ein Statorträger 86 angeschraubt, der mit dem Getriebegehäuse 88 verbunden ist.

Zur Montage können die einzelnen Komponenten wie beschrieben und nach Figur 1 von links nach rechts aufeinanderfolgend eingesteckt werden.

Innerhalb des Getriebegehäuses befindet sich auch die Verschaltung 90 des Elektromotors 5.

Figur 2 zeigt eine Verbindung 92 zur Verbindung des Motors mit dem Getriebe. In Figur 1 ist diese zwischen Kurbelwelle 3 und Statorträger 86 erkennbar. Die Verbindung 92 weist eine erste, motorseitige Platte 94 und eine zweite, getriebeseitige Platte 96 auf. Beide Platten haben mehrere, sich in axialer Richtung erstreckende Taschen 98 oder 100. Die Taschen 98 und 100 sind dabei in Umfangsrichtung gleich verteilt angeordnet. Die radiale Schraubverbindung erfolgt jeweils über Schrauben 102.

Figur 3 zeigt die Verbindung 92 in einem Querschnitt. Dabei erkennt, dass die Taschen 100 der zweiten Platte 96 in die Taschen 98 der ersten Platte 94 eingreifen. In den Taschen 100 der zweiten Platte 96 sind Hülsen 104 angeordnet, die ein Innengewinde aufweisen. Diese bilden das Gegenstück zu den Schrauben 102, die Schrauben 102 werden also in die Hülsen 104 hineingeschraubt. So kann eine Verbindung zwischen der ersten Platte 94 und der zweiten Platte 96 erzeugt werden. Die Schrauben 102 können dabei in radialer Richtung montiert werden. Dadurch wird in radialer Richtung weniger freizuhaltende Montageflächen benötigt. Bezuqszeichen Hybridantriebsstrang

Elektromotoranordnung

Kurbelwelle

Getriebe

Elektromotor

Stator

Rotor

Schwungstartkupplungsanordnung Torsionsdämpferanordnung

Trennkupplung

Rotorhülle

Topfteil

Rotorträgerabschnitt

radialer Abschnitt

Rillenkugellager

Lagerzapfen

Deckelteil

Schrägverschraubung

Signalgeberring

Reibungskupplung

Klauenkupplung

Außenlamellenträger

Innenlamellenträger

Lamellenpaket

Schwungstartkupplungsnabe

Eingangszahnrad

Ausgangselement

Ausgangsverzahnung

Klaue

Verzahnung

Wellfeder Schraubenfeder

Torsionsdämpfer Torsionsdämpfer Achse

drehzahladaptiver Tilger Torsionsdämpfernabe Trennkupplungsnabe Antriebswelle

Schrägbohrung

Raum

Gleitlager

Gleitlager

Schrägbohrung

Schrägbohrung

Ölleitung

Ölleitung

Statorträger

Getriebegehäuse Verschaltung

Verbindung

erste Platte

zweite Platte

Tasche

Tasche

Schraube

Hülse