Die Erfindung betrifft ein Hybridmodul für ein Kraftfahrzeug zum Ankoppeln einer Verbrennungskraftmaschine sowie eines Getriebes, ein Verfahren zur

Montage des Hybridmoduls und eine Antriebsanordnung, umfassend das Hybridmodul sowie ein Antriebsaggregat.

Aus dem Stand der Technik sind Hybridmodule bekannt, die durch Ankopplung eines Verbrennungsmotors an einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs einen

Elektromotorbetrieb mit einem Verbrennungsmotorbetrieb kombinieren können.

Solche Hybridmodule weisen meist einen Elektromotor, eine Trennkupplung, deren Betätigungssystem, Lager und Gehäusekomponenten auf, die die drei

Hauptkomponenten zu einer funktionstüchtigen Einheit verbinden.

Der Elektromotor ermöglicht das elektrische Fahren, Leistungszuwachs zum

Verbrennungsmotorbetrieb und Rekuperieren. Die Trennkupplung und deren

Betätigungssystem sorgen für das Ankuppeln oder Abkuppeln des

Verbrennungsmotors.

Wenn ein Hybridmodul mit einer Kupplungseinrichtung derart kombiniert wird, dass sich das Hybridmodul in Drehmomentübertragungsrichtung zwischen

Verbrennungsmotor und Getriebe befindet, müssen im Kraftfahrzeug der

Verbrennungsmotor, das Hybridmodul, die Kupplungseinrichtung mit ihren

Betätigungssystemen und das Getriebe hinter- oder nebeneinander angeordnet werden.

Des Weiteren ist es üblich, z.B. ein Zweimassenschwungrad oder eine

Schwungscheibe über mehrere Verschraubungen mit der Kurbelwelle zu verbinden, um das auftretende Drehmoment übertragen zu können. Eine aus dem Stand der Technik bekannte Antriebsanordnung ist in Figur 1

dargestellt. Dabei zeigt Fig. 1 einen Teilschnitt einer Antriebsanordnung, umfassend ein Flybridmodul gemäß dem Stand der Technik.

In Fig. 1 sind dabei unter anderem eine Kurbelwelle 11 , ein Schwingungsdämpfer 10, eine drehmomentübertragende Schraubenverbindung 32, wobei diese vorzugsweise über mehrere Verschraubungen realisiert wird, eine Kupplungseinrichtung 12 und eine Getriebewelle 20 gezeigt. Dabei sind der Schwingungsdämpfer 10 und die

Kupplungseinrichtung 12 zumindest bereichsweise im oder am Hybridmodulgehäuse 1 angeordnet. Das Drehmoment wird dabei, sofern das Hybridmodul montiert und an ein Elements des Antriebsstrangseines Kraftfahrzeugs angekoppelt ist, von der Kurbelwelle 11 zum Schwingungsdämpfer 10 und anschließend über die

Kupplungseinrichtung 12 an die Getriebewelle 20 übertragen. Die Bauteile rotieren dabei um die Rotationsachse 21 des Hybridmoduls.

Gemäß dem Stand der Technik ist dabei die Kurbelwelle 11 mit dem

Schwingungsdämpfer 10 über zumindest eine Schraubenverbindung 32 mechanisch verbunden. Über die Kupplungseinrichtung 12 kann derart das Drehmoment an das Getriebe bzw. die Getriebewelle übertragen werden. Ein Kugellager 50 stützt dabei die Kupplungseinrichtung 12 am Hybridmodulgehäuse 1 ab. Ein Ausrücklager 51 ist hier radial außerhalb des Kugellagers 50 im Hybridmodul-Innenraum 2 angeordnet und ist an einen Aktor angeschlossen, um die Kupplungseinrichtung 12 zu schalten.

Der dargestellte Stand der Technik macht deutlich, dass aufgrund des engen

Bauraums ein Durchgriff zu den Schraubenverbindungen 32, um diese zu lösen oder zu verschrauben, nicht möglich ist, wodurch das gesamte Hybridmodul nicht als ein montiertes Gesamtsystem an einen Kunden geliefert und dort an einem

Abtriebselement eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges montiert werden kann.

Ein Freiräumen des benötigten Bauraums würde den Bauraum für

Schwingungsdämpfer und Kupplungseinrichtung in einem Ausmaß einschränken, in welchem deren Funktionen den Anforderungen nicht mehr genügen würden.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Hybridmodul für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Montage des Hybridmoduls zur Verfügung zu stellen, mit welchem eine einfache und kostengünstige Montage des Hybridmoduls in einem gering bemessenen axialen Bauraum ermöglicht wird.

Die Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Hybridmodul nach Anspruch 1 sowie durch das Verfahren zur Montage nach Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte

Ausgestaltungen des Hybridmoduls sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 angegeben. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zur Montage ist in Unteranspruch 8 angegeben. Ergänzend wird eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, welches das Hybridmodul aufweist, gemäß Anspruch 9 zur Verfügung gestellt. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Antriebsanordnung ist in Unteranspruch 10 angegeben.

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

Die Erfindung betrifft ein Hybridmodul für ein Kraftfahrzeug zum Ankoppeln einer Verbrennungskraftmaschine sowie eines Getriebes. Dabei umfasst das Hybridmodul eine elektrische Maschine, eine Kupplungseinrichtung sowie ein Eingangselement.

Das Eingangselement ist dabei insbesondere an einem vom Hybridmodul umfassten Schwingungsdämpfer, wie z.B. einem Zweimassenschwungrad, ausgebildet, mit welchem das Hybridmodul an einem Abtriebselement, insbesondere einem

Abtriebselement einer Verbrennungskraftmaschine, wie zum Beispiel einer

Kurbelwelle, zur Übertragung von Drehmoment anschließbar ist. Das Hybridmodul kennzeichnet sich außerdem dadurch, dass das Eingangselement ein erstes Axial- Verzahnungselement aufweist. Insbesondere ist das erste Axial-Verzahnungselement ein Hirth-Verzahnungselement. Das Abtriebselement muss dann ein entsprechend komplementär ausgestaltetes zweites Axial-Verzahnungselement aufweisen, welches bei Ausgestaltung des ersten Axial-Verzahnungselements demzufolge ein zweites Hirth-Verzahnungselement sein muss. Das erste Axial-Verzahnungselement und das zweite Axial-Verzahnungselement bilden dabei eine Axial-Verzahnung aus, welche das Abtriebselement mit dem Eingangselement zur Übertragung von Drehmoment auf das Hybridmodul form- und/oder kraftschlüssig koppelt. Vorzugsweise bilden das erste Axial-Verzahnungselement und das zweite Axial-Verzahnungselement zusammen eine Hirth-Verzahnung aus.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das erste Axial-Verzahnungselement dazu ausgestaltet, mittels wenigstens einer Schraubverbindung mit dem zweiten Axial-Verzahnungselement axial fest verbunden zu werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die zuvor erwähnte

Schraubverbindung durch einen zentral durch das erste Axial-Verzahnungselement führenden Schraub-Bolzen realisierbar. Der Schraub-Bolzen ist dabei im

Wesentlichen koaxial zur Rotationsachse des Hybridmoduls angeordnet.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung stützt sich die

Schraubverbindung axial an einem Druckstück ab. Das Druckstück ist wiederum zur axialen Anlage am ersten Axial-Verzahnungselement ausgebildet, um dieses in Richtung auf das zweite Axial-Verzahnungselement zu drücken.

Derart wird der Form- und/oder Kraftschluss zwischen den beiden

Verzahnungselementen gewährleistet. Das Druckstück kann auch als einfache Unterlegscheibe ausgeführt sein.

Des Weiteren weist das Hybridmodul ein Hybridmodulgehäuse auf. Ein vom

Hybridmodulgehäuse ausgebildeter Hybridmodul-Innenraum wird dabei von einer ersten Dichtung, insbesondere einer Fluid-Dichtung, fluiddicht abgedichtet. Die erste Dichtung ist zwischen einem Rotationsbauteil, insbesondere einer Nabe einer

Kupplungseinrichtung, des Hybridmoduls und dem Druckstück angeordnet.

Des Weiteren kann das Hybridmodul noch eine zweite Dichtung zwischen

Hybridmodulgehäuse und Rotationsbauteil aufweisen sowie eine dritte Dichtung zwischen Hybridmodulgehäuse und Schwingungsdämpfer.

Weiterhin kann die Abdichtung des Hybridmodul-Innenraums einen O-Ring umfassen, welcher zwischen Druckstück und Schwingungsdämpfer ausgebildet ist.

Derart kann im Hybridmodul-Innenraum aufgenommenes Öl am Austritt gehindert werden und das gesamte Hybridmodul ölbefüllt einem Kunden geliefert und dort montiert werden.

Weiterhin wird das erfindungsgemäße Hybridmodul vorzugsweise derart realisierst, dass die Zähne der Verzahnung am ersten Verzahnungselement entlang ihrer radialen Erstreckung auch eine Erstreckung mit axialer Komponente aufweisen.

Dies gilt natürlich entsprechend auch für das zweite Verzahnungselement der Axial- Verzahnung. Entsprechend ist die gesamte Verzahnung leicht konisch ausgestaltet, so dass bei Anlage der beiden Verzahnungselemente aneinander eine axial zentrierte Positionierung der beiden Verzahnungselemente zueinander gewährleistet ist. Dabei bildet die axiale Begrenzung eines jeweiligen Zahnkopfes einen Winkel zu einer Ebene aus, welche im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse der Kurbelwelle liegt. Der Winkel liegt dabei in einem Bereich zwischen 1 ° und 10°, vorzugsweise zwischen 3° und 7°.

Das erfindungsgemäße Hybridmodul weist den Vorteil auf, dass durch die Einbindung einer Axial-Verzahnung, insbesondere einer Hirth-Verzahnung, nur ein gering bemessener axialer Bauraum zur Verfügung gestellt werden muss, um das

Hybridmodul anzuordnen und zu montieren.

Ein weiterer Vorteil ist, dass eine komplette Vormontierung und Befüllung mit Öl realisiert werden kann, bevor das Hybridmodul an den Kunden gesendet wird, wobei eine Montage des Hybridmoduls am Abtriebselement weiterhin nur mit einem Schritt, nämlich dem Verschrauben des Eingangselements, mit der Kurbelwelle realisierbar ist. Auch ein Test der Funktionstüchtigkeit des ölbefüllten Hybridmoduls kann bereits beim Hersteller erfolgen, wodurch der Kunde in seinem Workload und seiner

Verantwortung entlastet wird. Das Hybridmodul muss somit vom Kunden nicht mit Öl befüllt werden und kann über die zugängliche Verschraubungsstelle einfach montiert werden, wodurch Montagezeit und -aufwand und somit Kosten gesenkt werden können.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Montage des Hybridmoduls. Das erfindungsgemäße Hybridmodul wird dabei an ein

Abtriebselement, insbesondere an ein Abtriebselement einer

Verbrennungskraftmaschine wie zum Beispiel eine Kurbelwelle, gekoppelt. Dabei wird das Eingangselement mit dem ersten Axial-Verzahnungselement, welches

insbesondere als Hirth-Verzahnungselement ausgeführt ist, an ein komplementär ausgestaltetes zweites Axial-Verzahnungselement, welches ebenfalls insbesondere als Hirth-Verzahnungselement ausgeführt, an dem Abtriebselement angelegt. Die Position der beiden Verzahnungselemente aneinander wird mittels wenigstens einer Schraubverbindung fixiert, so dass die beiden Verzahnungselemente eine Axial- Verzahnung, insbesondere eine Hirth-Verzahnung, ausbilden. Derart wird das Abtriebselement mit dem Eingangselement zur Übertragung von Drehmoment form- und/oder kraftschlüssig gekoppelt.

Weiterhin kann die Schraubverbindung durch einen zentral das erste Axial- Verzahnungselement und das zweite Axial-Verzahnungselement verbindenden Schraub-Bolzen realisiert werden. Das zur Verschraubung erforderliche Drehmoment wird dabei zentral durch das Hybridmodul auf den Schraub-Bolzen aufgebracht.

Bei einer entsprechend hohlen Ausgestaltung des zentralen Bereichs des

Hybridmoduls, wie zum Beispiel zwecks späterer Anordnung einer

Getriebeeingangswelle, lässt sich also das Drehmoment auf den Schraub-Bolzen in einfacher Weise durch diesen zentralen hohlen Bereich aufbringen, sodass kein zusätzlicher Bauraum benötigt wird, um die axial verbindende Axial-Verzahnung zu realisieren.

Vorzugsweise wird das Verfahren zur Montage des Weiteren derart ausgeführt, dass das Hybridmoduls bereits mit Öl befüllt zur Verfügung gestellt wird und an das Abtriebselement im ölbefüllten Zustand angeschlossen wird. Des Weiteren wird erfindungsgemäß eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt, die ein erfindungsgemäßes Hybridmodul sowie ein

Antriebsaggregat aufweist, wobei das Antriebsaggregat insbesondere eine

Verbrennungskraftmaschine ist, welche ein Abtriebselement, insbesondere eine Kurbelwelle, aufweist, das ein zweites Axial-Verzahnungselement, insbesondere ein zweites Hirth- Verzahnungselement umfasst, welches zusammen mit dem ersten Axial-Verzahnungselement, das insbesondere ein erstes Hirth- Verzahnungselement ist, eine Axial-Verzahnung ausbildet, so dass das Abtriebselement mit dem

Hybridmodul rotationsfest gekoppelt ist.

Gegebenenfalls ist die Verzahnung wenigstens eines der beiden

Verzahnungselemente durch eine verzahnte Scheibe realisiert. Die verzahnte Scheibe ist dabei mit mehreren Schraubenverbindungen an dem jeweiligen, die Verzahnung tragenden Element befestigt, wobei eine Schraubenverbindung vorzugsweise mittels einer Schraube realisiert wird. Entsprechend kann auch das Hybridmodul an dessen Eingangselement eine solche Scheibe aufweisen.

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 : ein Teilschnitt einer Antriebsanordnung, umfassend ein Hybridmodul gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 2: ein Teilschnitt eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls inkorporiert in einen

Antriebsstrang und

Fig. 3: ein Teilschnitt eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls inkorporiert in einen

Antriebsstrang, umfassend eine verzahnte Scheibe. In Fig. 1 ist ein Teilschnitt einer Antriebsanordnung, umfassend ein Hybridmodul gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Auf die Antriebsanordnung nach Figur 1 wurde einleitend bei der Beschreibung des Standes der Technik bereits eingegangen.

In Fig. 2 ist ein Teilschnitt eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls in einem

Antriebsstrang inkorporiert dargestellt. Gezeigt sind dabei unter anderem eine

Kurbelwelle 11 , ein Schwingungsdämpfer 10, ein Druckstück 30, ein Schraub-Bolzen 31 , eine Kupplungseinrichtung 12 und eine Getriebewelle 20. Dabei sind der

Schwingungsdämpfer 10, das Druckstück 30 und die Kupplungseinrichtung 12 zumindest bereichsweise im oder am Hybridmodulgehäuse 1 angeordnet. Das

Drehmoment wird von der Kurbelwelle 11 zum Schwingungsdämpfer 10 und von diesem über die Kupplungseinrichtung 12 an die Getriebewelle 20 übertragen. Die Bauteile rotieren dabei um die gemeinsame Rotationsachse 21 des Hybridmoduls. Zwischen Kurbelwelle 11 und Schwingungsdämpfer 10 ist dabei für eine

Drehmomentübertragung eine Axial-Verzahnung 15 realisiert, wobei der

Schwingungsdämpfer 10 als Eingangselement 3 ein erstes Axial-Verzahnungselement 16 und die Kurbelwelle 11 als Ausgangselement 4 ein zweites Axial- Verzahnungselement 17 aufweist.

Dabei bilden die beiden Axial-Verzahnungselemente 16, 17 vorzugsweise eine Hirth- Verzahnung aus.

Die Zähne der Axial-Verzahnung 15 erstrecken sich dabei radial und weisen eine axiale Komponente auf. Das erste Axial-Verzahnungselement 16 und zweite Axial- Verzahnungselement 17 sind somit konisch ausgestaltet, wodurch eine Zentrierung der Verzahnungselemente 16, 17 unterstützt wird, wobei hier die Kurbelwelle 11 einen Innenkonus und der Schwingungsdämpfer 10 einen Außenkonus der konischen Axial-Verzahnung 15 ausbildet. Alternativ kann die Axial-Verzahnung 15 natürlich auch mit entgegengesetzter Zuordnung von Innen- und Außenkonus zum

Schwingungsdämpfer 10 bzw. zur Kurbelwelle 11 ausgestaltet sein. Die axiale Begrenzung eines jeweiligen Zahnkopfes weist in der hier gezeigten Ausgestaltung einen Winkel zu einer Ebene auf, welche im Wesentlichen senkrecht zur

Rotationsachse 21 des Hybridmoduls steht. Der Winkel liegt dabei in einem Bereich zwischen 1 ° und 10°, vorzugsweise zwischen 3° und 7°, insbesondere 5°. Dabei ist ein Schraub-Bolzen 31 zentral angebracht und mit der Kurbelwelle 11 verschraubt. Mittels der vom Schraub-Bolzen erzeugten axial wirkenden Kraft werden die am Schwingungsdämpfer 10 und Kurbelwelle 11 ausgebildeten Verzahnungselemente 16, 17 axial aneinander gedrückt, um ein Drehmoment übertragen zu können.

Weiterhin dargestellt sind ein Ausrücklager 51 sowie ein Kugellager 50, welche zwischen der Kupplungseinrichtung 12 und dem Hybridmodulgehäuse 1 angeordnet sind. Dabei ist das Kugellager 51 mittels einer Spannmutter 40 gegen das

Hybridmodulgehäuse 1 und die Kupplungseinrichtung 12 verspannt.

Weiterhin zeigt die Figur 2 mehrere Dichtungselemente 41 , 42, 43, 44. Dabei ist ein erstes Dichtungselement 41 zwischen dem Druckstück 30 und der

Kupplungseinrichtung 12 und ein zweites Dichtungselement 42 zwischen dem

Schwingungsdämpfer 10 und dem Hybridmodulgehäuse 1 angeordnet. Ein drittes Dichtungselement 43 liegt auf einer von der Spannmutter 40 ausgebildeten Lauffläche auf und dichtet an dem Hybridmodulgehäuse 1 ab. Außerdem ist ein Dichtring 44 in Form eines O-Rings zwischen dem Druckstück 30 und dem Schwingungsdämpfer 11 angeordnet. Diese Dichtelemente 41 , 42, 43, 44 begrenzen einen Hybridmodul- Innenraum 2 und dichten diesen fluiddicht ab. Demzufolge ist es möglich, eine komplette Montage und Ölbefüllung des Hybridmoduls beim Hersteller durchzuführen und ein derart komplettiertes Hybridmodul einem Kunden anzuliefern. Ein Kunde kann dann den Einbauraum der Getriebewelle 20 nutzen, um den Schraub-Bolzen 31 in eine Kurbelwelle 11 zu verschrauben und derart die drehmomentfeste Verbindung zwischen Hybridmodul und Kurbelwelle herzustellen. Da die Verschraubung im

Wesentlichen durch den verfügbaren Raum koaxial zur Rotationsachse 21

vorgenommen wird, ist kein Bauraum in axialer Richtung für die Montage freizuhalten. Nach erfolgtem Anschluss des Hybridmoduls kann die Getriebewelle 20 einfach eingesetzt werden. Ein Drehmoment, das beim Verschrauben des Schraub-Bolzen 31 benötigt wird, wird im Wesentlichen auf das Druckstück 30 und nicht auf den

Schwingungsdämpfer 10 geleitet, so dass sich die Montage in einfacher Weise sowie zeitminimiert durchführen lässt. Dafür ist ein Gegen-Drehmoment auf den

Schwingungsdämpfer 10 bzw. auf die Kurbelwelle 11 aufzubringen. Der Aufbau des in Figur 3 dargestellten Hybridmoduls entspricht, abgesehen vom Schwingungsdämpfer 10 sowie der Kurbelwelle 11 , dem in Figur 2 gezeigten

Hybridmodul.

Anders ist hier, dass das zweite Axial-Verzahnungselement 17 von einem extra Bauteil, nämlich einer verzahnten Scheibe 13, ausgebildet ist. Diese ist mittels mindestens einer Schraubenverbindung 32 an der Kurbelwelle 11 fixiert. Ein

Drehmoment wird hier von der Kurbelwelle 11 über die an der Kurbelwelle 11 mittels Schraubenverbindungen 32 fixierte verzahnte Scheibe 13, welche das zweite Axial- Verzahnungselement 17 ausbildet, an den das erste Axial-Verzahnungselement 16 aufweisenden Schwingungsdämpfer 10 übertragen. Dieser Aufbau des in Figur 3 dargestellten Hybridmoduls bietet die Option, eine aus dem Stand der Technik bekannte Kurbelwelle 11 einzusetzen, da diese die für die Anbringung der verzahnten Scheibe 13 notwendigen Gewinde bereits aufweist, da mittels diesen eine aus dem Stand der Technik bekannte mehrfache Verschraubung der Kurbelwelle 11 am

Schwingungsdämpfer 10 realisiert wird. Somit ist das erfindungsgemäße Hybridmodul für den Kunden einsetzbar, ohne dass dieser Umgestaltungen an den bislang verwendeten Kurbelwellen 11 vornehmen muss.

Mit der vorliegenden Erfindung werden ein Hybridmodul sowie ein Verfahren zur Montage des Hybridmoduls zur Verfügung gestellt, welche einen geringen

Bauraumbedarf mit einer kostengünstigen und einfachen Montage kombinieren.

Bezuqszeichenliste

1 Hybridmodulgehäuse

2 Hybridmodul-Innenraum

3 Eingangselement

4 Abtriebselement

10 Schwingungsdämpfer

11 Kurbelwelle

12 Kupplungseinrichtung

13 verzahnte Scheibe

15 Axial-Verzahnung

16 erstes Axial-Verzahnungselement

17 zweites Axial-Verzahnungselement

20 Getriebewelle

21 Rotationsachse

30 Druckstück

31 Schraub-Bolzen

32 Schraubenverbindung

40 Spannmutter

41 erstes Dichtungselement

42 zweites Dichtungselement

43 drittes Dichtungselement

44 Dichtring

50 Kugellager

51 Ausrücklager