sowie Antriebsstranq

Die Erfindung betrifft ein Hybridmodul für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, wie ein Pkw, Lkw, Bus oder sonstiges Nutzfahrzeug, mit einer mit einer Verbren nungskraftmaschine verbindbaren Eingangswelle, einem die Eingangswelle lagernden Gehäuse, einer konzentrisch zu der Eingangswelle sowie axial neben einem Lager schildabschnitt des Gehäuses angeordneten elektrischen Maschine, und einer Kupp lung, wobei sowohl zumindest ein von zwei voneinander entkoppelbaren Kupplungs bestandteilen der Kupplung als auch ein Rotor der elektrischen Maschine an dem La gerschildabschnitt verdrehbar gelagert sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen mit diesem Hybridmodul ausgestatteten Antriebsstrang.

Gattungsgemäße Hybridmodule sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Bspw. offenbart die WO 2015/188819 A2 ein Hybridmodul mit einem modu laren Gehäuse.

Somit sind aus dem Stand der Technik bereits Hybridmodule mit mehrteiligen Gehäu sen bekannt. Die Gehäuse werden auf typische Weise zwischen der Verbrennungs kraftmaschine und einem Getriebe verschraubt. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen haben sich jedoch folgende Nachteile herausgestellt: Durch eine separate Ausbildung eines zur Lagerung der drehenden Bestandteile des Hyb ridmoduls eingesetzten Gehäuseteils von einem einen Stator der elektrischen Ma schine aufnehmenden Gehäuseteil besteht aufgrund der notwendigen Verschraubung zischen diesen Gehäuseteilen eine Engstelle in radialer Richtung. Zudem ergeben sich je nach Anordnung der Lager hohe Anforderungen an die Materialfestigkeit und die Materialsteifigkeit der für das Gehäuse einzusetzenden Materialien.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik be kannten Nachteile zu beheben und insbesondere einen Montage- sowie Herstellauf wand zu reduzieren und im Betrieb auftretende Spannungsspitzen zulassen zu kön- nen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Stator der elektrischen Maschine an einem stoffeinteilig mit dem Lagerschildabschnitt ausgebildeten, sich zu einer axia len Seite des Lagerschildabschnittes von diesem weg erstreckenden Aufnahmeab schnitt des Gehäuses angebracht ist.

Durch die stoffeinteilige Ausbildung des Gehäuses samt des Lagerschildabschnittes und des Aufnahmeabschnittes wird ein robustes Gehäuse zur Verfügung gestellt, das deutlich mehr kritische Spannungsspitzen zulassen kann. Auch der Montage-/ Her stellaufwand wird reduziert.

Weitere vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.

Ist an dem Gehäuse zumindest ein separat zu dem Gehäuse ausgeformtes, zur weite ren Verbindung mit einer Verbrennungskraftmaschine und/oder einem Getriebe aus gebildetes Verbindungssegment angebracht, ist eine robuste Aufnahme des Gehäu ses in seinem Einbauzustand ermöglicht.

Diesbezüglich ist es ebenfalls zweckmäßig, wenn mehrere, vorzugsweise drei, in Um- fangsrichtung verteilt angeordnete, an dem Gehäuse befestigte Verbindungssegmente vorhanden sind. Dadurch wird eine stabilere Montage des Gehäuses erleichtert.

In diesem Zusammenhang hat es sich auch als vorteilhaft herausgestellt, wenn das zumindest eine Verbindungssegment mittels einer durch Materialumformen erzielten Verbindung, wie bevorzugt einer Nietverbindung oder weiter bevorzugt einer Durch- setzfügeverbindung / Clinchverbindung, wie einer TOX®-Verbindung (Clinchpunkt-Fü- geverbindung), an dem Gehäuse befestigt ist.

Ist das zumindest eine Verbindungssegment an einer dem Stator axial abgewandten Seite des Lagerschildabschnittes angebracht, ist der Lagerschildabschnitt in axialer Richtung besonders nahe an dem Stator heranrückbar, sodass der axiale Bauraum weiter reduziert wird. Eine weiter vereinfachte Herstellung wird dadurch begünstigt, wenn das Gehäuse aus einem aus Stahl bestehenden Blechumformteil, vorzugsweise einem Tiefziehteil, aus geformt ist.

Zweckmäßig ist es weiterhin, wenn ein den Rotor drehfest aufnehmender und an dem Lagerschildabschnitt unmittelbar abgestützter Träger einen ersten Kupplungsbestand teil der Kupplung drehfest aufnimmt oder diesen unmittelbar mit ausbildet.

Ist die Kupplung nasslaufend umgesetzt, kann eine noch kompaktere Bauweise reali siert werden.

Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, der mit einem erfindungsgemäßen Hybridmodul nach zumindest einer der zuvor beschrie benen Ausführungen ausgestattet ist.

In anderen Worten ausgedrückt, sind erfindungsgemäß ein Kupplungsdeckel (in Form des Lagerschildabschnittes) sowie ein Statorträger (in Form des Aufnahmeabschnit tes) in einem einzigen Blechziehteil (Gehäuse) vereinheitlicht. Die in einem Hybridmo dul eingesetzten, aus einem Teil hergestellten Abschnitte des Kupplungsdeckels und des Statorträgers sind aus Stahl gefertigt. Zudem sind mehrere Metallblechteile (Ver bindungssegmente) über eine z.B. Vernietung (/ Nietverbindung) mit dem integralen Teil (Gehäuse) verbunden. Die mehreren Metallblechteile dienen zum Befestigen des integralen Hybridmoduls in die Getriebeglocke.

Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei das Hybridmodul in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges eingesetzt ist, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines in Fig. 1 eingesetzten, einen Lager schildabschnitt sowie einen Aufnahmeabschnitt für einen Stator einer elektrischen Maschine aufweisenden Gehäuses,

Fig. 3 eine Darstellung einer Oberseite dreier verschiedener, an dem Gehäuse nach Fig. 2 befestigter Verbindungssegmente,

Fig. 4 eine Darstellung der Verbindungssegmente nach Fig. 3 von der Oberseite, wobei die Verbindungssegmente nun relativ zueinander in ihrer an dem Ge häuse vorgesehenen Lage angeordnet sind,

Fig. 5 eine Längsschnittdarstellung eines ersten Verbindungssegmentes,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung des Gehäuses, ähnlich zu Fig. 2, wobei zwei der insgesamt drei Verbindungssegmente von dem Gehäuse abge nommen sind,

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung des Gehäuses ohne Verbindungsseg mente, ähnlich zu Fig. 2,

Fig. 8 eine Längsschnittdarstellung des Gehäuses nach Fig. 7,

Fig. 9 eine perspektivische Darstellung des Gehäuses nach den Fign. 7 und 8 von einer einem Stator im Betrieb zugewandten Seite, sowie

Fig. 10 eine detaillierte Längsschnittdarstellung des Gehäuses der Fig. 8 in einem

Übergangsbereich zwischen dem Lagerschildabschnitt und dem Aufnahme abschnitt.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Ver ständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen ver sehen.

In Verbindung mit Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Hybridmodul 1 gemäß einem be vorzugten Ausführungsbeispiel gesamtheitlich zu erkennen. Das Hybridmodul 1 ist in Fig. 1 bereits in einem Antriebsstrang 2 eines Kraftfahrzeuges eingesetzt. Fig. 1 lässt erkennen, dass in dem Hybridmodul 1 neben einer elektrischen Maschine 6 zwei Kupplungen 7, 15 vorhanden sind. Die Kupplungen 7, 15 sind jeweils nasslaufend um gesetzt. Somit ist das Hybridmodul 1 auf typische Weise als eine Kombination einer elektrischen Maschine 6 mit zwei Kupplungen 7, 15 umgesetzt. Das Hybridmodul 1 ist in dem Antriebsstrang 2 zwischen einer hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Verbrennungskraftmaschine und einem hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Getriebe angeordnet.

Das Hybridmodul 1 weist ein Gehäuse 4 auf. Das Gehäuse 4 hat einerseits die Funk tion der Aufnahme eines Stators 10 der elektrischen Maschine 6 sowie andererseits die Funktion der Lagerung der im Betrieb sich rotatorisch bewegenden Bestandteile des Hybridmoduls 1 . Das Gehäuse 4 ist hierzu im Betrieb des Antriebsstrangs 2 auf typische Weise weiter (indirekt) fahrzeugrahmenfest abgestützt. Das Gehäuse 4 ist vorzugsweise mit einem (Getriebe-) Gehäuse des Getriebes oder einem (Motor-) Ge häuse der Verbrennungskraftmaschine fest verbunden.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die verwendeten Richtungs angaben axial, radial sowie in Umfangsrichtung sich auf eine zentrale Drehachse 16 einer nachfolgend näher beschriebenen Eingangswelle 3 des Hybridmoduls 1 bezie hen. Axial / eine axiale Richtung bedeutet die Richtung entlang der Drehachse 16, ra dial / eine radiale Richtung bedeutet die Richtung senkrecht zu der Drehachse 16 und in Umfangsrichtung die Richtung entlang / tangential zu einer um die Drehachse 16 konzentrisch herum verlaufenden Kreislinie.

Zur Aufnahme des Stators 10 weist das Gehäuse 4 einen sich hülsenförmig / in der axialen Richtung erstreckenden Aufnahmeabschnitt 1 1 auf. Der Stator 10 ist auf einer radialen Innenseite des Aufnahmeabschnittes 1 1 befestigt. Der Aufnahmeabschnitt 1 1 geht in axialer Richtung in einen sich in radialer Richtung von dem Aufnahmeabschnitt 1 1 aus nach innen erstreckenden Lagerschildabschnitt 5 über. Lagerschildabschnitt 5 sowie Aufnahmeabschnitt 1 1 sind erfindungsgemäß aus einem einzigen Umformteil, d. h. stoffeinteilig miteinander ausgebildet. Lagerschildabschnitt 5 sowie Aufnahmeab schnitt 1 1 bilden zusammen das topfförmige Gehäuse 4 aus. Das Gehäuse 4 ist aus einem Metallblech, nämlich einem Stahlblech, hergestellt. Das Gehäuse 4 ist vorzugs weise umformtechnisch über ein Tiefziehverfahren ausgebildet.

Der Lagerschildabschnitt 5 erstreckt sich zunächst von dem Aufnahmeabschnitt 1 1 in radialer Richtung im Wesentlichen plattenförmig / scheibenförmig nach innen. An ei nem radial innen liegenden Endbereich des Lagerschildabschnittes 5 ist ein sich in axialer Richtung vorspringender Lagerungsbereich 17 vorgesehen. Dieser Lagerungs bereich 17 springt zu derselben axialen Richtung wie der Aufnahmeabschnitt 1 1 vor. Der Lagerungsbereich 17 dient im Betrieb zur Abstützung der nachfolgend näher be schriebenen Eingangswelle 3 sowie eines einen Rotor 9 der elektrischen Maschine 6 aufnehmenden Trägers 14. Entsprechende Lager, wie Wälzlager (vorzugsweise Ku gellager), wie sie zwischen der Eingangswelle 3 und dem Lagerungsbereich 17 bzw. zwischen dem Träger 14 und dem Lagerungsbereich 17 eingesetzt sind, sind in Fig. 1 der Übersichtlichkeit halber ausgespart.

Wie in Verbindung mit den Fign. 2 und 6 bis 10 gezeigt, sind auf einer dem Stator 10 in der montierten Stellung nach Fig. 1 abgewandten axialen Seite des Lagerschildab schnittes 5 mehrere Befestigungspunkte 18 zur Aufnahme mehrerer Verbindungsseg mente 12a, 12b, 12c an dem Gehäuse 4 vorgesehen. Die Befestigungspunkte 18 sind vorzugsweise als Umformköpfe 21 / Umformkopfbereiche realisiert. Die Befestigungs punkte 18 werden beim Anbringen der Verbindungssegmente 12a, 12b, 12c fertig ausgeformt.

Insgesamt sind drei Verbindungssegmente 12a, 12b, 12c in Umfangsrichtung verteilt angeordnet. Die in den Fign. 3 bis 5 näher veranschaulichten Verbindungssegmente 12a, 12b, 12c sind jeweils als Stahlteile realisiert. Die Verbindungssegmente 12a, 12b, 12c sind zudem stanztechnisch hergestellt. Jedes Verbindungssegment 12a, 12b, 12c weist einen sich bogenförmig erstreckenden Sockelbereich 19 auf. Dieser Sockelbe reich 19 weist mehrere, hier fünf, Durchgangslöcher 20 auf, die im jeweiligen befestig ten Zustand durch den Umformkopf 21 durchdrungen sind und somit zur Aufnahme des Umformkopfes 21 dienen. Damit ist jedes Verbindungssegment 12a, 12b, 12c an fünf Befestigungspunkten 18, unter Ausbildung einer durch Materialumformen erziel ten Verbindung 13 (hier Durchsetzfügeverbindung, nämlich Clinchpunkt-Formen), an dem Gehäuse 4 befestigt. Radial außerhalb des Sockelbereiches 19 schließt ein in ra dialer Richtung nach außen über den Aufnahmeabschnitt 1 1 hinausstehender La schenbereich 22 über. Aus Fig. 5 geht hervor, dass der Sockelbereich 19 sowie der Laschenbereich 22 über eine axiale Stufe 24 ineinander übergehen. Jener Laschen bereich 22 ist mit mehreren Befestigungslöchern 23 (ebenfalls in Form von Durch gangslöchern) versehen. Wie diesbezüglich zu erkennen ist, ist insbesondere eine An zahl und Position der Befestigungslöcher 23 zwischen den einzelnen Verbindungsseg menten 12a, 12b, 12c unterschiedlich. Über die Befestigungslöcher 23 wird im Betrieb die weitere Verbindung des Gehäuses 4 mit dem Getriebegehäuse oder dem Motor gehäuse realisiert.

Zurückkommend auf Fig. 1 ist weiterhin zu erkennen, dass das Gehäuse 4 auf typi sche Weise eine zentrale Öffnung 25 in dem Lagerschildabschnitt 5 aufweist. Durch die Öffnung 25 dringt die Eingangswelle 3 von einer der Verbrennungskraftmaschine zugewandten Seite in das Gehäuse 4 hinein. Die Eingangswelle 3 ist um die Dreh achse 16 drehbar an dem Gehäuse 4, nämlich an dem Lagerungsbereich 17, radial von innen abgestützt. Im Inneren des Gehäuses 4 ist ein Träger 14 drehfest an der Eingangswelle 3 angebracht.

Auch der Träger 14 ist unmittelbar an dem Lagerungsbereich 17, radial von außen, abgestützt. Der Träger 14 nimmt an einem Drehmomentübertragungsbereich 26 einen Rotor 9 der elektrischen Maschine 6 fest auf. Der Rotor 9 ist auf einer radialen Außen seite des sich in axialer Richtung / hülsenförmig erstreckenden Drehmomentübertra gungsbereich 26 unmittelbar aufgenommen. Der Rotor 9 ist somit über den Träger 14 radial innerhalb des Stators 10 drehbar gelagert.

Radial innerhalb des Drehmomentübertragungsbereiches 26 sind mehrere, hier zwei, Kupplungen 7, 15 angeordnet. Jede Kupplung 7, 15 ist als eine Reiblamellenkupplung umgesetzt. Eine erste Kupplung 7 ist mit ihren Reibelementen 27a, 27b radial außer halb sowie axial auf gleicher Höhe zu mehreren Reibelementen 28a, 28b einer zwei ten Kupplung 15 angeordnet. Die erste Kupplung 7 ist mit ihrem ersten Kupplungsbe standteil 8a direkt an dem Träger 14 aufgenommen. Hierzu sind mehrere erste Reibe lemente 27a des ersten Kupplungsbestandteils 8a drehfest sowie relativ zueinander axial verschiebbar an der radialen Innenseite des Drehmomentübertragungsbereiches 26 aufgenommen. Die ersten Reibelemente 27a bilden zusammen mit der radialen In nenseite des Drehmomentübertragungsbereiches 26 den ersten Kupplungsbestandteil 8a der ersten Kupplung 7 aus. Somit ist der erste Kupplungsbestandteil 8a gemein sam mit dem Rotor 9 über den gemeinsamen Träger 14 an dem Lagerschildabschnitt 5 verdrehbar gelagert. Ein mit dem ersten Kupplungsbestandteil 8a koppelbarer zwei ter Kupplungsbestandteil 8b der ersten Kupplung 7 weist mehrere zweite Reibele mente 27b auf, welche zweiten Reibelemente 27b in axialer Richtung abwechselnd mit den ersten Reibelementen 27a angeordnet sind. Die zweiten Reibelemente 27b sind mit einem (ersten) Trägerelement 29a des zweiten Kupplungsbestandteils 8b drehfest verbunden.

Die zweite Kupplung 15 ist ähnlich wie die erste Kupplung 7 realisiert. Mehrere erste Reibelemente 28a der zweiten Kupplung 15 sind drehfest sowie axial relativ zueinan der verschieblich an einer radialen Innenseite des ersten Trägerelementes 29a aufge nommen. Mehrere zweite Reibelemente 28b der zweiten Kupplung 15, die mit den ersten Reibelementen 28a koppelbar sind, sind an einem zweiten Trägerelement 29b drehfest sowie axial relativ zueinander verschieblich aufgenommen.

In anderen Worten ausgedrückt, werden erfindungsgemäß ein bisheriger einzelner Statorträger (Aufnahmeabschnitt) und ein bisheriger einzelner Kupplungsdeckel (La gerschildabschnitt) gemeinsam aus einem Stahlteil (Gehäuse 4) einheitlich ausgebil det. Der Deckel 5 wird mit dem Statorträger 11 aus Stahl als Blechziehteil (auch als Stahltopf bezeichnet) umgesetzt und mit drei angenieteten auch als äußere Ringseg mente bezeichneten Blechelementen (Verbindungssegmente 12a, 12b, 12c) kombi niert. Dies ermöglicht ein Gehäuse, das eine erhöhte Steifigkeit sowie hohe Material festigkeitswerte aufweist und insgesamt die Herstellung des Moduls 1 vereinfacht. Zu dem verringert das Bauteil 4 insgesamt den axial benötigten Bauraum des Hybridmo duls 1. Bezuqszeichenliste Hybridmodul

Antriebsstrang

Eingangswelle

Gehäuse

Lagerschildabschnitt

elektrische Maschine

erste Kupplung

a erster Kupplungsbestandteil

b zweiter Kupplungsbestandteil

Rotor

0 Stator

1 Aufnahmeabschnitt

2a erstes Verbindungssegment

2b zweites Verbindungssegment

2c drittes Verbindungssegment

3 Verbindung

4 Träger

5 zweite Kupplung

6 Drehachse

7 Lagerungsbereich

8 Befestigungspunkt

9 Sockelbereich

0 Durchgangsloch

1 Umformkopf

2 Laschenbereich

3 Befestigungsloch

4 Stufe

5 Öffnung

6 Drehmomentübertragungsbereich (Rotorträger)7a erstes Reibelement der ersten Kupplung7b zweites Reibelement der ersten Kupplung a erstes Reibelement der zweiten Kupplungb zweites Reibelement der zweiten Kupplunga erstes Trägerelement

b zweites Trägerelement