Herstellung eines solchen Hybridmoduls

Die Erfindung betrifft ein Hybridmodul für ein Kraftfahrzeug zum Ankoppeln einer Verbrennungskraftmaschine sowie eines Getriebes, umfassend eine

Rotorlagesensoreinrichtung, sowie eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine und einem erfindungsgemäßen Hybridmodul.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Hybridmoduls.

Elektrische Maschinen zum Antreiben von Kraftfahrzeugen sind weitgehend bekannt. Hier können die elektrischen Maschinen kombiniert mit einer

Verbrennungskraftmaschine vorliegen, wie zum Beispiel in einem Hybridmodul integriert, welches eine Kopplung mit einer Verbrennungskraftmaschine vorsieht.

Ein Hybridmodul umfasst üblicherweise eine Anschlusseinrichtung zur mechanischen Ankopplung einer Verbrennungskraftmaschine, eine Trennkupplung, mit der

Drehmoment von der Verbrennungskraftmaschine auf das Hybridmodul übertragbar ist und mit der das Hybridmodul von der Verbrennungskraftmaschine trennbar ist, eine elektrische Maschine zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments mit einem Rotor, sowie eine weitere Kupplungseinheit, mit der Drehmoment von der elektrischen Maschine auf einen Antriebsstrang übertragbar ist.

Jeder angeordneten Kupplung ist jeweils ein Betätigungssystem zugeordnet.

Die elektrische Maschine ermöglicht das elektrische Fahren, Leistungszuwachs zum Verbrennungsmotorbetrieb und Rekuperieren. Die Trennkupplung und deren

Betätigungssystem sorgen für das Ankuppeln oder Abkuppeln des

Verbrennungsmotors.

Bei derartigen Hybridmodulen werden üblicherweise der Elektromotor, die

Trennkupplung, die weitere Kupplungseinheit sowie Betätigungssysteme für die Trennkupplung und die weitere Kupplungseinheit, Lager, Zwischenwellen und

Gehäusekomponenten axial zwischen dem angeschlossenen Verbrennungsmotor und dem angeschlossenen Getriebe angeordnet. Für eine optimale Betriebsweise einer elektrischen Antriebseinheit bzw. eines damit ausgestatteten Hybridmoduls ist es zudem erforderlich, in bestimmten

Betriebssituationen die Winkelposition des Rotors der elektrischen Maschine festzustellen. Zu diesem Zweck werden üblicherweise Resolver und

Winkellagesensoren eingesetzt, die koaxial zum Rotor eingebaut sind.

Aus dem Stand der Technik sind elektrische Maschinen für Kraftfahrzeuge bekannt, welche einen Rotor umfassen, dessen Winkelposition bestimmbar ist.

Die W02014/131408 A2 beschreibt eine elektrische Maschine, umfassend einen Stator, einen Rotor sowie einen Rotorlagesensor. Der Rotorlagesensor dient zur Bestimmung der Winkelposition des Rotors gegenüber dem Magnetfeld des Stators und ist dabei drehfest am Stator gelagert. Weiterhin umfasst die elektrische Maschine einen am Rotor befestigten Signalgeber, wobei dieser einen Referenzgeber aufweist, welcher Referenzwerte der magnetischen Flussdichte des Rotorfeldes erfasst. Diese Referenzwerte dienen zur Ermittlung eines Winkeloffsets zwischen Signalgeber und der Lage des Rotors.

Des Weiteren sind Rotorlagesensoren bekannt, welche in radial stark begrenztem Bauraum verwendet werden. Derartige Rotorlagesensoren umfassen einen

Rotorlagesensor-Stator sowie einen Rotorlagesensor-Rotor, wobei üblicherweise die Rotorlagesensor-Statoren zwecks Fixierung verschraubt werden. Im Fall eines beengten radialen Bauraums muss gegebenfalls Spulenelemente verzichtet werden, um die Verschraubungen zu realisierenDies kann zu einem erhöhten elektrischen Fehler beim Abtasten der Winkelposition führen.

Demzufolge besteht die Forderung, alle Komponenten des Hybridmoduls sehr kompakt auszuführen und anzuordnen.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Hybridmodul zur Verfügung zu stellen, dass die Bestimmung der Winkelposition eines Rotationsteils des Hybridmoduls mit geringem Bauraumbedarf sowie geringem Montageaufwand kombiniert. Die Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Hybridmodul nach Anspruch 1 sowie das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Hybridmoduls nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Hybridmoduls sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 angegeben. Ergänzend wird eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, welches das Hybridmodul aufweist, gemäß Anspruch 10 zur Verfügung gestellt.

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„radial“ und„axial“ beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung immer auf die Rotationsachse des Hybridmoduls bzw. der rotierenden Bauteile des Hybridmoduls.

Die Erfindung betrifft ein Hybridmodul für ein Kraftfahrzeug zum Ankoppeln einer Verbrennungskraftmaschine sowie eines Getriebes. Das Hybridmodul umfasst dabei ein um eine Rotationsachse drehbeweglich gelagertes Rotationsteil und ein

Hybridmodulgehäuse sowie eine Rotorlagesensoreinrichtung. Mittels der

Rotorlagesensoreinrichtung kann eine Winkelposition des Rotationsteils in Bezug zum feststehenden Hybridmodulgehäuse festgestellt werden, wobei die

Rotorlagesensoreinrichtung einen Sensor-Stator aufweist, der mechanisch fest mit dem Hybridmodulgehäuse verbunden ist. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Sensor-Stator mit einem ihn tragenden Bauteil verstemmt ist.

Des Weiteren kann das Hybridmodul eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem Rotor umfassen, wobei der Rotor gegebenenfalls auf einem Rotorträger drehbeweglich gelagert ist. Eine vom Hybridmodul ebenfalls umfasste

Kupplungseinrichtung kann eine als Reibkupplung ausgestaltete Trennkupplung sein, die mit dem Rotor der elektrischen Maschine drehfest verbunden ist und mit der das Hybridmodul an einer ersten Kupplung-Seite, insbesondere einer Eingangsseite, mit einer Verbrennungskraftmaschine koppelbar ist, und an einer zweiten Kupplung-Seite, insbesondere einer Ausgangsseite, mit einem Getriebe koppelbar ist.

Vorzugsweise ist die Verstemmung im vom Hybridmodulgehäuse umgebenen Raum realisiert.

Das Rotationsteil kann gegebenenfalls ein integraler Bestandteil des Rotors der elektrischen Maschine oder fest mit diesem verbunden sein.

Das in Bezug zum Sensor-Stator drehbeweglich gelagerte Rotationsteil kann dabei fest mit einem Rotor, insbesondere einem Rotor einer elektrischen Maschine, verbunden sein und einen Signalgeber aufweisen, dessen Signal vom Sensor-Stator in einer jeweiligen Winkelposition detektierbar ist, so dass mit der

Rotorlagesensoreinrichtung eine Winkelposition des Rotors der elektrischen Maschine in Bezug zum feststehenden Hybridmodulgehäuse feststellbar ist.

Die Rotationsachse des drehbeweglich gelagerten Rotationsteils sollte dabei der Rotationsachse des Sensor-Stators entsprechen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann durch die Verstemmung eine kraftschlüssige und/oder eine formschlüssige Verbindung zwischen dem tragenden Bauteil und dem Sensor-Stator realisiert sein.

In einer einfachen und stabilen Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Hybridmoduls ist das den Sensor-Stator tragende Bauteil das Hybridmodulgehäuse.

Im Gegensatz zur zuvor genannten Ausführungsform kann das den Sensor-Stator tragende Bauteil ein drehfest mit dem Hybridmodulgehäuse verbundenes Tragteil sein, mit welchem der Sensor-Stator verstemmt ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sensor-Stator im Wesentlichen ringförmig ausgestaltet ist, wobei er mittels Verstemmung an dem ihn tragenden Bauteil an seiner radialen Innenseite fixiert ist.

Die radiale Außenseite des Sensor-Stators erstreckt sich somit in radialer Richtung von der Verstemmung. Des Weiteren wird das erfindungsgemäße Hybridmodul vorzugsweise derart realisiert, dass das den Sensor-Stator tragende Bauteil zumindest abschnittsweise eine

Hohlzylinderform aufweist, wobei der Sensor-Stator an der radialen Außenseite des Hohlzylinders angeordnet ist. Der Sensor-Stator ist dabei vorzugsweise koaxial zum Hohlzylinder angeordnet.

Zudem kann die radiale Außenseite des Hohlzylinders zumindest abschnittsweise radiale Einschnitte bzw. Aussparungen aufweisen. In diesen ist zumindest

abschnittsweise der Sensor-Stator angeordnet. Die Verstemmung wird dadurch realisiert, dass axial gegenüberliegende und den Einschnitt bzw. die Aussparung axial begrenzende Materialbereiche beidseitig axial auf den Sensor-Stator drücken.

Entsprechend ist durch die plastische Verformung der axial begrenzenden

Materialbereiche die Verstemmung des Sensor-Stators erreicht.

Erfindungsgemäß kann die Verstemmung in mehreren Umfangs-Abschnitten des Sensor-Stators realisiert sein, wobei durch die Verstemmung zumindest eine Spule des Sensor-Stators mechanisch fixiert ist, nämlich bei der bevorzugten

abschnittsweisen Verstemmung ebenfalls nur an definierten Winkelbereichen der Spule.

Das erfindungsgemäße Hybridmodul weist den Vorteil auf, dass die Verstemmung des Sensor-Stators einen geringen Bauraumbedarf aufweist, wodurch keine

Befestigungselemente mit großem Bauraumbedarf, wie z.B. Löcher für

Schraubverbindungen, am Sensor-Stator realisiert werden müssen. Dennoch kann eine ausreichend stabile Befestigung des Sensor-Stators gewährleistet werden. K Zudem ist eine Verstemmung zur Fixierung des Sensor-Stators als Prozessschritt in der Montage eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls einfacher, als beispielsweise die Herstellung einer drehfesten Verbindung des Sensor-Stators mittels mehrerer Schraubverbindungen. Insbesondere aber besteht aufgrund der Fixierung des Sensor- Stators mittels Verstemmung ein nur geringer radialer Bauraumbedarf, so dass der komplette Sensor-Stator mit seinen Spulen im Gehäuse des Hybridmoduls

unterbringbar ist, ohne Platz für weitere Befestigungsmittel zu benötigen und demzufolge Interferenzen von Befestigungsmitteln mit Spulen der Sensor-Stators hinnehmen zu müssen.

Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird zudem ein Verfahren zur

Herstellung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls zur Verfügung gestellt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden ein Hybridmodulgehäuse sowie ein um eine Rotationsachse drehbeweglich gelagertes Rotationsteil und eine

Rotorlagesensoreinrichtung bereitgestellt. Die Rotorlagesensoreinrichtung wird mit einem Sensor-Stator mechanisch fest mit dem Hybridmodulgehäuse verbunden, wobei der Sensor-Stator mit einem ihn tragenden Bauteil verstemmt wird.

Das den Sensor-Stator tragende Bauteil kann dabei ein Bestandteil des

Hybridmodulgehäuses oder auch ein drehfest mit dem Hybridmodulgehäuse verbundenes Bauteil sein. Entsprechend kann die mechanische feste Verbindung des Sensor-Stators mit dem Hybridmodulgehäuse unmittelbar oder mittelbar realisiert sein.

Das in Bezug zum Sensor-Stator drehbeweglich gelagerte Rotationsteil kann dabei fest mit einem Rotor, insbesondere einem Rotor einer elektrischen Maschine, verbunden sein und einen Signalgeber aufweisen, dessen Signal vom Sensor-Stator in einer jeweiligen Winkelposition detektierbar ist, sodass mit der

Rotorlagesensoreinrichtung eine Winkelposition des Rotors in Bezug zum

feststehenden Hybridmodulgehäuse feststellbar ist.

Die Rotationsachse des drehbeweglich gelagerten Rotationsteils sollte dabei der Rotationsachse des Sensor-Stators entsprechen.

Des Weiteren wird erfindungsgemäß eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt, die ein erfindungsgemäßes Hybridmodul, ein Antriebsaggregat, insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine, sowie ein Getriebe aufweist, wobei das Hybridmodul mit dem Antriebsaggregat und dem Getriebe mechanisch über wenigstens eine Kupplungseinrichtung des Hybridmoduls verbunden oder verbindbar ist. 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 : der Sensor-Stator verstemmt mit einem ihn tragenden Bauteil in einer perspektivischen Ansicht.

Fig. 2: der Sensor-Stator verstemmt mit einem ihn tragenden Bauteil in einer

Schnittansicht.

In Fig. 1 ist der Sensor-Stator 1 verstemmt mit einem ihn tragenden Bauteil in einer perspektivischen Vorderansicht gezeigt. Das ihn tragende Bauteil ist hier ein Tragteil 5, welches radial innerhalb des Sensor-Stators 1 angeordnet ist. Weiterhin dargestellt ist die Rotationsachse 15 des Sensor-Stators 1 , um welchen dieser sowie das Tragteil 5 rotieren. Der Sensor-Stator 1 sowie das Tragteil 5 sind im Wesentlichen ringförmig ausgestaltet, wobei der Sensor-Stator 1 mittels Verstemmungen 3 an dem Tragteil 5 an seiner radialen Innenseite 4 fixiert ist, wodurch das Tragteil 5 koaxial zum Sensor- Stator 1 angeordnet ist. Die Fixierung wird dabei über mehrere Verstemmungen 3 bzw. verstemmte Bereiche realisiert, welche vom Tragteil 5 auf dessen radialer Außenseite 6 ausgebildet sind und zumindest gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet sind. Dabei ist eine jeweilige Verstemmung 3 in einem Umfangs-Abschnitt 20 des Sensor-Stators 1 realisiert.

Der Sensor-Stator 1 umfasst mehrere Spulenelemente 2 sowie eine

Anschlusseinrichtung 10 zur Kontaktierung einer Signal-Übermittlungseinheit. Ein jeweiliges Spulenelement 2 erstreckt sich dabei auf der radialen Außenseite des Sensor-Stators 1 in Richtung nach radial außen. Die Spulenelemente 2 sind dabei eng zueinander beabstandet und auf Umfangs-Segmenten des Sensor-Stators 1 angeordnet. Die Anschlusseinrichtung 10 ist, äquivalent zu der Anordnung der Spulenelemente 2, ebenfalls auf der radialen Außenseite des Sensor-Stators 1 angeordnet. Dabei ist die Anschlusseinrichtung 10, am Umfang zwischen zwei Spulenelementen 2 positioniert. Die Anschlusseinrichtung 10 ist mit den

Spulenelementen 2 steuerungstechnisch verbunden, so dass Signale von den

Spulenelementen 2 über die Anschlusseinrichtung 10 übermittelt werden können. Somit kann ein an die Anschlusseinrichtung 10 angeschlossenes Steuerelement mit Hilfe des Sensor-Stators 1 die Rotorlage erfassen und eine elektrische Maschine entsprechend ansteuern.

Fig. 2 zeigt den Sensor-Stator 1 verstemmt mit einem ihn tragenden Bauteil in einer geschnittenen Teil-Seitenansicht. Die Seitenansicht des Sensor-Stators 1 ist dabei in radialer Richtung durch die Rotationsachse 15 begrenzt. Das tragende Bauteil ist wie in Figur 1 ebenfalls ein Tragteil 5, welches radial innerhalb des Sensor-Stators 1 koaxial zu diesem angeordnet ist. Das Tragteil 5 weist abschnittsweise eine

Hohlzylinderform sowie eine Vollzylinderform auf. Der Abschnitt des Hohlzylinders ist dabei in Richtung des Sensor-Stators 1 ausgerichtet, wobei der Vollzylinder-Abschnitt sich auf der vom Sensor-Stator l abgewandten Seite des Tragteils 5 befindet. Der Abschnitt des Hohlzylinders bildet dabei am axialen Ende seines Hohlzylindermantels auf seiner radialen Außenseite 6 Einschnitte 11 aus. Ein jeweiliger Einschnitt 11 ist dabei axial durch Materialbereiche 12 begrenzt. Der Sensor-Stator 1 ist mit seiner radialen Innenseite 4 im Einschnitt 11 positioniert, wobei die Materialbereiche 12 beidseitig axial auf den Sensor-Stator 1 drücken und ihn so in einem jeweiligen Einschnitt 11 verstemmen.

Mit dem erfindungsgemäßen Hybridmodul kann zuverlässig die Bestimmung einer Winkelposition eines Rotationsteils eines Hybridmoduls mit geringem Bauraumbedarf sowie Montageaufwand kombiniert werden. Bezuqszeichenliste

Sensor-Stator

Spulenelement

Verstemmung

radiale Innenseite des Sensor-Stators

Tragteil

radiale Außenseite des Tragteils

Anschlusseinrichtung

Einschnitt

Materialbereich

Rotationsachse des Sensor-Stators

Umfangs-Abschnitt