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Die Erfindung betrifft ein Hybridmodul für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, wie eines Pkws, Lkws, Busses oder sonstigen Nutzfahrzeuges, mit einem Gehäuse, einer von einer Umgebung in einen Innenraum des Gehäuses hineinragenden sowie in einer axialen Richtung und in einer radialen Richtung in Bezug auf eine Drehachse relativ zu dem Gehäuse abgestützten Eingangswelle, einem mit einem Rotor einer elektrischen Maschine rotatorisch gekoppelten Hauptträger und einer zwischen der Eingangswelle und dem Hauptträger wirkenden ersten Kupplung, sowie zwei jeweils mit dem Hauptträger wirkverbundenen zweiten und dritten Kupplungen. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Hybridantriebsstrang für ein (hybrides) Kraftfahrzeug, mit diesem Hybridmodul.
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Gattungsgemäßer Stand der Technik ist bereits hinlänglich bekannt. Die
DE 10 2009 059 944 A1 offenbart ein Hybridmodul für einen Antriebsstrang eines Fahrzeuges, wobei das Hybridmodul in unterschiedlichen Ausführungen umgesetzt ist. Die
DE 10 2007 008 946 A1 offenbart eine Mehrfachkupplung für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb.
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Aus dem Stand der Technik sind folglich Hybridmodule bekannt, in denen eine seitens einer Verbrennungskraftmaschine eingesetzte erste Kupplung (auch als Trennkupplung bezeichnet) zusammen mit einer weiteren Kupplung oder zwei weiteren Kupplungen, die vorzugsweise eine Doppelkupplung ausbilden, eingesetzt sind. Im Betrieb werden durch Betätigung der ersten Kupplung in Kombination mit dem Betätigen der beiden weiteren Kupplungen verschiedene Anpresskräfte ausgeübt, die wiederum Gegenkräfte an dem Hauptträger bzw. dem Gehäuse sowie den Lagerstellen seitens des Gehäuses erzeugen. Eine ausreichend robuste Lagerung der Bestandteile des Hybridmoduls ist daher zu wählen. In ungünstigen Betriebspunkten können jedoch derart große und derart gerichtete Kräfte entstehen, die zu einer relativ großen Belastung der entsprechenden Bauteile und Lager führt. Auch sind die bekannten Lagerungen häufig relativ großbauend umgesetzt.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere eine langlebige sowie kompakte Lagerung von Bestandteilen des Hybridmoduls zu erzielen.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Eingangswelle über zumindest ein Radialnadellager und über zwei Axialnadellager relativ zu dem Gehäuse abgestützt ist.
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Dadurch ergibt sich einerseits eine besonders robuste Abstützung der Eingangswelle, andererseits ist die Lagerung der Eingangswelle relativ zu dem Gehäuse platzsparend ausgebildet. Durch das Radialnadellager ist die Lagerung in radialer Richtung besonders kompakt umgesetzt.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestallt, wenn die Eingangswelle über zwei in der axialen Richtung relativ zueinander beabstandete Radialnadellager und über zwei in der axialen Richtung relativ zueinander beabstandete Axialnadellager relativ zu dem Gehäuse abgestützt ist. Dadurch ist die Eingangswelle noch robuster in radialer Richtung abgestützt.
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Von Vorteil ist es auch, wenn die Eingangswelle einen zur drehfesten Aufnahme eines Drehschwingungsdämpfers ausgebildeten Verbindungsbereich (vorzugsweise als ein Verzahnungsbereich, weiter bevorzugt in Form einer Kerbverzahnung, ausgebildet) aufweist und ein den Innenraum zu der Umgebung hin abdichtender Dichtring radial außerhalb dieses Verbindungsbereiches angeordnet ist. Weiter bevorzugt ist der Dichtring in axialer Richtung auf Höhe eines Längsabschnittes des Verbindungsbereiches angeordnet. Dadurch wird weiterer Bauraum in axialer Richtung eingespart.
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Das Radialnadellager sowie die beiden Axialnadellager sind vorzugsweise zu einer dem Innenraum zugewandten axialen Seite des Dichtrings angeordnet. Dadurch werden diese Lager im Betrieb verlässlich vor äußeren Einflüssen geschützt. Da die Kupplungen jeweils vorzugsweise nass laufend ausgebildet sind, findet auch eine Schmierung dieser Lager besonders effektiv im Betrieb statt.
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Zweckmäßig ist es weiterhin, wenn zwei die Eingangswelle radial zu dem Gehäuse lagernde Radialnadellager in der axialen Richtung zwischen den beiden die Eingangswelle axial zu dem Gehäuse lagernden Axialnadellager angeordnet sind. Dadurch wird der Herstellaufwand der Lagerstelle weiter reduziert.
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Alternativ hierzu ist es auch von Vorteil, wenn in der axialen Richtung zwischen einem die Eingangswelle radial zum Gehäuse lagernden ersten Radialnadellager und einem die Eingangswelle radial zum Gehäuse lagernden zweiten Radialnadellager ein die Eingangswelle axial zum Gehäuse lagerndes erstes Axialnadellager angeordnet ist. Dadurch ergibt sich eine besonders geschickte Aufteilung der Lagerkräfte im Betrieb.
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Besonders bevorzugt sind die Axialnadellager in radialer Richtung gesehen auf gleicher Höhe angeordnet, weiter bevorzugt auf unterschiedlichen Höhen angeordnet. Weiter bevorzugt sind die Radialnadellager (bei Vorsehen zweier Radialnadellager) in radialer Richtung gesehen (relativ zueinander) auf gleicher Höhe angeordnet, weiter bevorzugt auf unterschiedlichen Höhen angeordnet.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn ein die Eingangswelle axial zu dem Gehäuse lagerndes zweites Axialnadellager auf einer dem ersten Axialnadellager axial abgewandten Seite (des ersten Radialnadellagers oder besonders bevorzugt) des zweiten Radialnadellagers angeordnet ist.
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Ist eines der beiden die Eingangswelle axial zu dem Gehäuse lagernden Axialnadellager mittels einer Feder, vorzugsweise einer Wellenfeder, vorgespannt, wird ein axiales Spiel der Lager auf einfache Weise deutlich reduziert. Insbesondere ist es bevorzugt, das zweite Axialnadellager mit einer solchen Feder unmittelbar vorzuspannen.
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Dabei hat es sich zudem als zweckmäßig herausgestellt, wenn die Feder axial zwischen einem gehäusefesten Bereich und dem Axialnadellager, d.h. einem entsprechenden Lagerring des Axialnadellagers, eingespannt ist. Dadurch wird die Feder besonders kompakt ausgebildet.
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Sind / ist das zumindest eine die Eingangswelle radial zu dem Gehäuse lagernde Radialnadellager und/oder eines der beiden die Eingangswelle axial zu dem Gehäuse lagernden Axialnadellager zwischen einem an der Eingangswelle befestigten Wellenaufsatz und dem Gehäuse angeordnet, wird der Montageaufwand weiter reduziert.
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In diesem Zusammenhang ist es auch vorteilhaft, wenn der Dichtring an dem Wellenaufsatz aufgenommen ist.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit diesem erfindungsgemäßen Hybridmodul nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß eine alternative Lagerung einer Eingangswelle eines Hybridmoduls realisiert. Erfindungsgemäß wird diese Lagerung der Eingangswelle durch zwei Axialnadellager sowie zumindest ein Radialnadellager umgesetzt. Des Weiteren ist ein radialer Dichtring radial oberhalb eines Teils / Abschnittes einer Dämpfungseinrichtung, wie einem Zweimassenschwungrad im Betrieb angeordnet.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsbeispiele veranschaulicht sind.
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Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei der prinzipielle Aufbau des Hybridmoduls besonders gut zu erkennen ist,
- 2 eine Detaildarstellung des in 1 veranschaulichten Hybridmoduls, wobei mehrere die Lagerung einer Eingangswelle relativ zu einem Gehäuse des Hybridmoduls ermöglichende Radialnadellager und Axialnadellager näher zu erkennen sind,
- 3 eine detaillierte Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei wiederum der Bereich zwischen der Eingangswelle und dem Gehäuse veranschaulicht ist, nun jedoch gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel die Radialnadellager und Axialnadellager unterschiedlich angeordnet sind, und
- 4 eine detaillierte Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls nach einem dritten Ausführungsbeispiel, wobei wiederum der Bereich zwischen der Eingangswelle und dem Gehäuse veranschaulicht ist und nun alle Radialnadellager und Axialnadellager unmittelbar zwischen dem Gehäuse und einem stoffeinteiligen Bestandteil der Eingangswelle angeordnet sind.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Des Weiteren können die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele frei miteinander kombiniert werden.
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In Verbindung mit 1 ist zunächst der prinzipielle Aufbau eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls 1 veranschaulicht. Das Hybridmodul 1 ist in seinem Betrieb bevorzugt Bestandteil eines Hybridantriebsstranges eines Kraftfahrzeuges und zwischen einer Ausgangswelle einer Verbrennungskraftmaschine und einem Getriebe angeordnet. Das Hybridmodul 1 ist in 1 zusammen mit einem eingangsseitig angeordneten Drehschwingungsdämpfer 15 in Form eines Zweimassenschwungrades dargestellt. Der Drehschwingungsdämpfer 15 dient im Betrieb zur drehfesten, jedoch drehschwingungsgedämpften Anbringung einer Eingangswelle 6 des Hybridmoduls 1 an die Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine. Das Hybridmodul 1 ist auf typische Weise eine kombinierte Anordnung einer elektrischen Maschine 8 mit mehreren Kupplungen 10, 11, 12. Mittels der Kupplungen 10, 11, 12 sind mehrere Betriebszustände des Hybridantriebsstranges schaltbar. So ist auch die Verbrennungskraftmaschine von Getriebeeingangswellen 32a, 32b eines Getriebes abkoppelbar oder mit diesen verbindbar. Auch können die Verbrennungskraftmaschine sowie die Getriebeeingangswellen 32a, 32b des Getriebes unabhängig voneinander durch die elektrische Maschine 8 angetrieben werden.
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Das Hybridmodul 1 ist in dieser Ausführung mit einer koaxialen elektrischen Maschine 8 ausgestattet. Dies bedeutet, dass ein Rotor 7 der elektrischen Maschine 8 koaxial zu einer Drehachse 5 des Hybridmoduls 1 angeordnet ist. Die nachfolgend verwendeten Richtungsangaben beziehen sich auf diese Drehachse 5. Folglich ist eine axiale Richtung eine Richtung entlang der Drehachse 5, eine radiale Richtung eine Richtung senkrecht zu der Drehachse 5 und eine Umfangsrichtung eine Tangentialrichtung entlang einer gedachten konzentrisch um die Drehachse 5 herum verlaufenden Kreislinie konstanten Durchmessers.
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Ein Stator 33 der elektrischen Maschine 8, durch den der Rotor 7 antreibbar ist, ist gehäusefest aufgenommen. Der Stator 33 ist radial außerhalb des Rotors 7 angeordnet. Der Rotor 7 ist drehfest an einem Hauptträger 9 aufgenommen; der Hauptträger 9 ist relativ zu einem Gehäuse 2 des Hybridmoduls 1 gelagert / abgestützt. Der Hauptträger 9 weist einen Hülsenbereich 34 auf, an dessen radialer Außenseite der Rotor 7 / ein den Rotor 7 mit ausbildendes Blechpaket drehfest angebracht ist. Zu einer ersten axialen Seite des Hülsenbereichs 34 hin schließt an den Hülsenbereich 34 ein erster Stützbereich 35 an. Der erste Stützbereich 35 erstreckt sich von dem Hülsenbereich 34 radial nach innen. Seitens dieses ersten Stützbereiches 35 ist der Hauptträger 9 direkt relativ zu dem Gehäuse 2 gelagert. An einer radialen Innenseite des ersten Stützbereiches 35 ist hierzu ein Hauptlager 30 in Form eines Wälzlagers angeordnet, das den Hauptträger 9 relativ zu dem Gehäuse 2 abstützt. Der erste Stützbereich 35 bildet einen (zweiten) Tragbereich 37 aus, zu dessen radialer Innenseite das Hauptlager 30 angeordnet ist.
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Auf einer dem ersten Stützbereich 35 axial abgewandten zweiten axialen Seite des Hülsenbereiches 34 ist ein zweiter Stützbereich 38 vorgesehen, über den der Hauptträger 9 unmittelbar an einer der Getriebeeingangswellen 32a, 32b, hier der zweiten Getriebeeingangswelle 32b, radial abgestützt ist. Der zweite Stützbereich 38 ist über zwei in axialer Richtung beabstandet zueinander angeordnete Wellenlager 39, hier jeweils als Radialnadellager ausgeführt, relativ zu der zweiten Getriebeeingangswelle 32b abgestützt. Der zweite Stützbereich 38 erstreckt sich von dem Hülsenbereich 34 aus in radialer Richtung nach innen.
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Das Hybridmodul 1 weist eingangsseitig eine mit dem Drehschwingungsdämpfer 15 drehfest verbundene Eingangswelle 6 auf. Die Eingangswelle 6 durchdringt eine zentral zur Drehachse 5 angeordnete Öffnung 40 des Gehäuses 2. Somit ragt die Eingangswelle 6 von einer Umgebung 3 des Gehäuses 2 in einen Innenraum 4 des Gehäuses 2 hinein. In seinem in dem Innenraum 4 befindlichen Bereich ist die Eingangswelle 6 über eine entsprechende nachfolgend näher beschriebene Lagerung sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung relativ zu dem Gehäuse 2 abgestützt.
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Der nähere Aufbau der zwischen der Eingangswelle 6 und dem Gehäuse 2 umgesetzten Lagerung ist in 1 lediglich schematisch, in 2 jedoch detaillierter veranschaulicht. Die Eingangswelle 6 ist in dieser Ausführung über zwei axial zueinander versetzte Radialnadellager 13a und 13b sowie über zwei, ebenfalls in axialer Richtung zueinander versetzte Axialnadellager 14a und 14b gelagert. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung ist auch lediglich ein Radialnadellager 13a oder 13b zusammen mit den Axialnadellagern 14a und 14b an dieser Stelle umgesetzt.
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Die Radialnadellager 13a, 13b sind bevorzugt als Gleichteile ausgebildet. Auch sind die Radialnadellager 13a, 13b auf ähnliche Weise angeordnet. Jedes Radialnadellager 13a, 13b weist eine Radialnadellagerschale 21 sowie mehrere in Umfangsrichtungen verteilt angeordnete Wälzkörper in Form von zylindrischen Wälzkörpern / Nadeln 22 auf. Die Radialnadellagerschale 21 ist in dieser Ausführung drehfest an einer radialen Innenseite des Gehäuses 2 aufgenommen, nämlich eingepresst. Die Radialnadellagerschale 21 ist über eine radiale Schulter 23 an dem Gehäuse 2 zu einer axialen Seite abgestützt. Ein erstes Radialnadellager 13a ist mit seiner Radialnadellagerschale 21 zu einer ersten axialen Seite der Schulter 23 angeordnet / abgestützt. Ein zweites Radialnadellager 13b ist mit seiner Radialnadellagerschale 21 zu einer, der ersten axialen Seite abgewandten, zweiten axialen Seite der Schulter 23 angeordnet / abgestützt. Die Nadeln 22 jedes Radialnadellagers 13a, 13b sind unmittelbar auf einer radialen Außenseite der Eingangswelle 6 wälzgelagert. Laufflächen 24 auf der radialen Außenseite der Eingangswelle 6 bilden somit unmittelbar die Wälzbahn für die Nadeln 22 des jeweiligen Radialnadellagers 13a, 13b aus. Beide Radialnadellager 13a und 13b sind käfiggeführt ausgebildet. Die beiden Radialnadellager 13a und 13b sind auf gleicher radialer Höhe relativ zueinander angeordnet.
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Auch die Axialnadellager 14a, 14b sind bevorzugt als Gleichteile ausgebildet. In dem ersten Ausführungsbeispiel ist zu einer ersten axialen Seite beider Radialnadellager 13a und 13b hin ein erstes Axialnadellager 14a angeordnet. Zu einer, der ersten axialen Seite abgewandten, zweiten axialen Seite beider Radialnadellager 13a, 13b hin ist ein zweites Axialnadellager 14b angeordnet. Somit sind beide Radialnadellager 13a und 13b zwischen den einander in axialer Richtung beabstandet angeordneten Axialnadellagern 14a und 14b angeordnet. Jedes Axialnadellager 14a und 14b weist zwei Axialnadellagerschalen 25a, 25b auf, wovon jeweils eine erste Axialnadellagerschale 25a seitens des Gehäuses 2 und eine zweite Axialnadellagerschale 25b eingangswellenfest aufgenommen ist. Die Axialnadellagerschalen 25a und 25b sind über mehrere Nadeln 22 relativ zueinander wälzgelagert. Die beiden Axialnadellagerschalen 25a und 25b sind auf einander axial entgegengesetzten Anlagebereichen des Gehäuses 2 angeordnet / abgestützt. Beide Axialnadellager 14a, 14b sind in dieser Ausführung auf gleicher radialer Höhe relativ zueinander angeordnet.
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Des Weiteren ist zu erkennen, dass das erste Axialnadellager 14a in dieser Ausführung über einen zusätzlichen Wellenaufsatz 20, der drehfest an der Eingangswelle 6 befestigt ist, und dem Gehäuse 2 eingespannt ist. Das erste Axialnadellager 14a ist somit nicht (unmittelbar) an einem integralen / stoffeinteiligen Bestandteil der Eingangswelle 6, sondern (mittelbar) an einem separat hergestellten und mit der Eingangswelle 6 verbundenen Bestandteil (der Eingangswelle 6) angeordnet. Der Wellenaufsatz 20 weist einen sich in radialer Richtung erstreckenden Abstützbereich 26 auf, zwischen welchem und dem Gehäuse 2 das erste Axialnadellager 14a angeordnet ist.
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Des Weiteren ist ein Dichtring 17 in Form eines Radialwellendichtringes zwischen dem Gehäuse 2 und dem Wellenaufsatz 20 eingesetzt. Der Dichtring 17 ist so angeordnet, dass er den Innenraum 4 des Gehäuses 2 zu einer Umgebung 3 hin abdichtet. Der Dichtring 17 ist so angeordnet, dass alle Axialnadellager 14a, 14b und Radialnadellager 13a, 13b relativ zu dem Dichtring 17 zum Innenraum 4 hin angeordnet sind. Der Wellenaufsatz 20 bildet einen sich rohr- / zapfenförmig erstreckenden Aufnahmebereich 27 aus, wobei der Dichtring 17 in radialer Richtung zwischen diesem Aufnahmebereich 27 und dem Gehäuse 2 eingesetzt ist. Der Aufnahmebereich 27 erstreckt sich in axialer Richtung zu einer dem ersten Axialnadellager 14a abgewandten Seite von dem Abstützbereich 26 weg. Der Wellenaufsatz 20 ist zusätzlich über einen Sicherungsring 28 axial abgestützt. Somit ist der Wellenaufsatz 20 relativ zu dem Gehäuse 2 (über das erste Axialnadellager 14a und den Sicherungsring 28) in beide axiale Richtungen gesichert.
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Wie in 2 weiterhin zu erkennen, ist der Dichtring 17 prinzipiell so angeordnet, dass er radial außerhalb eines Verbindungsbereiches 16 der Eingangswelle 6 angeordnet ist. Der Verbindungsbereich 16 ist durch eine Kerbverzahnung ausgebildet und stellt jenen Bereich dar, der zur Aufnahme eines Bestandteils des Drehschwingungsdämpfers 15, wie hier des Sekundärteils (aufweisend Abtriebsnabe 48) des Zweimassenschwungrades, dient. Der Dichtring 17 ist auf gleicher axialer Höhe zumindest eines Abschnittes des Verbindungsbereiches 16 angeordnet. Somit ist der Dichtring 17 auch sowohl in radialer Richtung außerhalb eines Abschnittes des Drehschwingungsdämpfers 15 (/ Sekundärteils) als auch auf gleicher axialer Höhe zu diesem Abschnitt des Drehschwingungsdämpfers 15 (/ Sekundärteil) angeordnet.
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Des Weiteren ist das zweite Axialnadellager 14b zwischen einem sich in radialer Richtung nach außen weg erstreckenden Flanschbereich 29 der Eingangswelle 6 und einer axialen Stirnseite des Gehäuses 2 eingesetzt / eingespannt. Das zweite Axialnadellager 14b ist mittels einer Feder 18, die hier als Wellenfeder ausgeführt ist, in axialer Richtung relativ zu dem Gehäuse 2 gegen die Eingangswelle 6 gespannt / gedrückt. Dadurch sind durch die eine Feder 18 beide Axialnadellager 14a, 14b in axialer Richtung über eine durch die Feder 18 aufgebrachte Vorspannkraft relativ zueinander vorgespannt.
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Zurückkommend auf 1 ist hinsichtlich des prinzipiellen Aufbaus des Hybridmoduls 1 weiterhin zu erkennen, dass in dem Innenraum 4 ein rohrförmiger Bereich / Wellenbereich der Eingangswelle 6 in den sich in radialer Richtung nach außen erstreckenden Flanschbereich 29 übergeht. Der Flanschbereich 29 nimmt einen (ersten) Tragbereich 36 der ersten Kupplung 10 drehfest auf. Der erste Tragbereich 36 ist Teil eines ersten Kupplungsbestandteils 41a der ersten Kupplung 10. An dem ersten Tragbereich 36 sind mehrere erste Verbindungselemente 43 drehfest sowie in axialer Richtung relativ zueinander verschieblich aufgenommen. Der erste Kupplungsbestandteil 41a ist somit durch den ersten Tragbereich 36 zusammen mit den ersten Verbindungselementen 43 gebildet.
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Ein zweiter Kupplungsbestandteil 42a der ersten Kupplung 10 weist sowohl den zweiten Tragbereich 37 als auch mehrere zweite Verbindungselemente 44 auf. Die zweiten Verbindungselemente 44 sind drehfest sowie in axialer Richtung relativ zueinander verschieblich an dem zweiten Tragbereich 37 aufgenommen. Die ersten und zweiten Verbindungselemente 43, 44 der ersten Kupplung 10 sind in axialer Richtung abwechselnd zueinander angeordnet. Die jeweiligen Verbindungselemente 43, 44 sind, aufgrund der Ausbildung der ersten Kupplung 10 als Reibkupplung, nämlich Reiblamellenkupplung, alternativ als Reibelemente bezeichnet.
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Zur Betätigung der ersten Kupplung 10 ist eine Betätigungseinrichtung 45 aufweisend einen hydraulischen konzentrischen Nehmerzylinder vorhanden. Die Betätigungseinrichtung 45 dient dazu, die erste Kupplung 10 im Betrieb zwischen ihrer geöffneten / ausgekuppelten Stellung, in der die beiden Kupplungsbestandteile 41a, 42a frei relativ zueinander verdrehbar sind, und ihrer geschlossenen / eingekuppelten Stellung, in der die beiden Kupplungsbestandteile 41a, 42a drehfest miteinander verbunden sind, hin und her zu verstellen.
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Auch sei der Vollständigkeit halber noch auf die beiden weiteren zweiten und dritten Kupplungen 11, 12 hingewiesen, die zwischen dem Hauptträger 9 und der jeweiligen Getriebeeingangswelle 32a und 32b wirkend eingesetzt sind. Wie bereits die erste Kupplung 10, sind auch die zweite Kupplung 11 und die dritte Kupplung 12 jeweils als eine Reibkupplung, nämlich als eine Reiblamellenkupplung, realisiert. Der prinzipielle Aufbau der zweiten Kupplung 11 und der dritten Kupplung 12 entspricht dem der ersten Kupplung 10. Die zweite Kupplung 11 und die dritte Kupplung 12 bilden zusammen eine Mehrfachkupplung, hier eine Doppelkupplung, aus.
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Ein erster Kupplungsbestandteil 41b der zweiten Kupplung 11 ist unmittelbar an einer radialen Innenseite des Hülsenbereiches 34 ausgebildet. Mehrere erste Verbindungselemente 43 des ersten Kupplungsbestandteils 41b sind an der radialen Innenseite des Hülsenbereichs 34 drehfest sowie relativ zueinander axial verschieblich aufgenommen. Ein zweiter Kupplungsbestandteil 42b der zweiten Kupplung 11 weist einen ersten Elementeträger 46a auf, der drehfest mit der ersten Getriebeeingangswelle 32a verbunden ist. An einer radialen Außenseite des ersten Elementeträgers 46a sind mehrere zweite Verbindungselemente 44 des zweiten Kupplungsbestandteils 42b drehfest sowie relativ zueinander axial verschieblich aufgenommen. Eine Betätigungseinheit 47 wirkt betätigend auf die zweite Kupplung 11 ein, um diese zwischen ihrer geschlossenen Stellung und ihrer geöffneten Stellung zu verstellen.
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Die dritte Kupplung 12 ist entsprechend der zweiten Kupplung 11 ausgebildet. Die dritte Kupplung 12 ist mit ihren Verbindungselementen 43, 44 axial versetzt zu den Verbindungselementen 43, 44 der zweiten Kupplung 11 angeordnet. Ein erster Kupplungsbestandteil 41c der dritten Kupplung 12 ist ebenfalls an einer radialen Innenseite des Hülsenbereiches 34 ausgebildet. Hierzu sind die ersten Verbindungselemente 43 der dritten Kupplung 12 drehfest sowie relativ zueinander axial verschieblich an der radialen Innenseite des Hülsenbereiches 34 aufgenommen. Mehrere zweite Verbindungselemente 44 der dritten Kupplung 12 sind Bestandteil eines zweiten Kupplungsbestandteils 42c der dritten Kupplung 12 und axial relativ zueinander verschieblich sowie drehfest auf einem zweiten Elementeträger 46b aufgenommen. Der zweite Elementeträger 46b ist mit der, radial außerhalb der ersten Getriebeeingangswelle 32a angeordneten, zweiten Getriebeeingangswelle 32b drehfest verbunden. Zum Betätigen der dritten Kupplung 12 dient wiederum die Betätigungseinheit 47.
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Die Betätigungseinheit 47 weist folglich zwei Betätigungsteileinheiten auf, die zur Betätigung der zweiten Kupplung 11 und der dritten Kupplung 12 ausgebildet sind. Jede Betätigungsteileinheit ist vorzugsweise hydraulisch, nämlich als Nehmerzylinder, realisiert.
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Wie in 1 auch zu erkennen, ist das Hauptlager 30 in axialer Richtung zumindest teilweise mit den ersten und zweiten Verbindungselementen 43, 44 der ersten Kupplung 10 überdeckend angeordnet. Des Weiteren sind die ersten und zweiten Verbindungselemente 43, 44 der ersten Kupplung 10 radial innerhalb der Verbindungselemente 43, 44 der zweiten Kupplung 11 sowie der dritten Kupplung 12 angeordnet. Die Verbindungselemente 43, 44 der zweiten Kupplung 11 sind in axialer Richtung teilweise überlappend mit den Verbindungselementen 43, 44 der ersten Kupplung 10 angeordnet. Die Verbindungselemente 43, 44 der dritten Kupplung 12 sind axial beabstandet zu den Verbindungselementen 43, 44 der ersten Kupplung 10 angeordnet. Die Verbindungselemente 43, 44 aller Kupplungen 10, 11, 12 sind zumindest teilweise in axialer Richtung auf gleicher Höhe mit dem Rotor 7 angeordnet.
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In den 3 und 4 sind prinzipiell zwei weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Hybridmoduls 1 veranschaulicht. Es sei darauf hingewiesen, dass diese beiden Ausführungsbeispiele in ihrer Funktionsweise sowie in ihrem Aufbau weitestgehend dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechen, sodass nachfolgend der Kürze wegen lediglich deren Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben sind.
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In dem dritten Ausführungsbeispiel nach 3 sind die Radialnadellager 13a, 13b und Axialnadellager 14a, 14b auf andere Weise relativ zueinander angeordnet. Das erste Axialnadellager 14a ist nun in axialer Richtung zwischen dem ersten Radialnadellager 13a und dem zweiten Radialnadellager 13b angeordnet. Umgekehrt ist wiederum das zweite Radialnadellager 13b zwischen dem ersten Axialnadellager 14a und dem zweiten Axialnadellager 14b angeordnet. Die Axialnadellager 14a, 14b sind nun relativ zueinander in unterschiedlichen radialen Höhen angeordnet. Auch die Radialnadellager 13a, 13b sind nun relativ zueinander in unterschiedlichen radialen Höhen angeordnet.
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Zudem ist das erste Radialnadellager 13a ebenfalls auf dem Wellenaufsatz 20 eingangswellenseitig angeordnet. Das erste Radialnadellager 13a ist, wie bereits der Dichtring 17, zwischen dem Aufnahmebereich 27 des Wellenaufsatzes 20 und dem Gehäuse 2 angeordnet. Des Weiteren ist das zweite Axialnadellager 14b nicht mehr unmittelbar an einer axialen Stirnseite des Gehäuses 2, sondern an einem das Hauptlager 30 abstützenden Sicherungselement 31 abgestützt. Das Sicherungselement 31 ist hier als ein Schraubelement ausgeführt und auf dem Gehäuse 2 aufgeschraubt. Das Sicherungselement 31 dient zum axialen Fixieren des radial inneren Lagerringes (zweiteiliger Lagerring) des Hauptlagers 30. Die Feder 18 ist axial zwischen diesem Sicherungselement 31 und dem zweiten Axialnadellager 14b eingespannt. Somit ist das zweite Axialnadellager 14b jedoch auch in dieser Ausführung prinzipiell zu einem gehäusefesten Bereich 19 in Form des Sicherungselementes 31 vorgespannt (in erstem Ausführungsbeispiel ist gehäusefester Bereich 19 unmittelbarer Bestandteil des Gehäuses 2).
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In dem dritten Ausführungsbeispiel nach 4 ist zu erkennen, dass prinzipiell auf die zweiteilige Ausbildung der Eingangswelle 6 verzichtet werden kann und der bisher ausgebildete Wellenaufsatz 20 gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel in seiner Funktion in die Geometrie der Eingangswelle 6 integriert werden kann. Dadurch sind alle Axialnadellager 14a, 14b und Radialnadellager 13a, 13b an einem stoffeinteiligen Bestandteil der Eingangswelle 6 aufgenommen. Die Abstützung des zweiten Axialnadellagers 14b relativ zu dem gehäusefesten Bereich 19, 31 findet wiederum gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel statt. Der Dichtring 17 ist unmittelbar auf einem den Verbindungsbereich 16 ausbildenden Längsabschnitt der Eingangswelle 6 aufgenommen. Der Verbindungsbereich 16 ist hierbei nicht mehr als Außenverzahnung, wie in den 1 bis 3, sondern als Innenverzahnung realisiert.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß ein Lagerungskonzept für die Eingangswelle 6 mit zwei Axialnadellagern 14a, 14b und zumindest einem Radialnadellager 13a, 13b realisiert. Zudem wird der Radialwellendichtring 17 radial über der Abtriebsnabe 48 des Zweimassenschwungrades 15 angeordnet, um zusätzlichen axialen Bauraum für die Anordnung der Nadellager 13a, 13b, 14a, 14b zu gewinnen.
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Das Hybridmodul 1 weist eine elektrische Maschine 8 mit einem Rotor 7, sowie eine erste Teilkupplung (zweite Kupplung 11) und eine zweite Teilkupplung (dritte Kupplung 12) einer Mehrfachkupplungsvorrichtung, insbesondere einer Doppelkupplungsvorrichtung, auf, mit denen Drehmoment vom Rotor 7 und / oder von der Trennkupplung (erste Kupplung 10) auf einen Antriebsstrang übertragbar ist. Die Trennkupplung 10, die erste Teilkupplung 11 und die zweite Teilkupplung 12 sind innerhalb des vom Rotor 7 umschlossenen Raumes (Innenraum 4) angeordnet. Jeder Kupplung 10, 11, 12 ist jeweils ein Betätigungssystem 45, 47 zur Betätigung der jeweiligen Kupplung 10, 11, 12 zugeordnet, wobei wenigstens zwei der Betätigungssysteme 45, 47 axial an einer Seite des Rotors 7 angeordnet sind. Die Trennkupplung 10 des Hybridmoduls 1 ist dabei zur mechanischen und lösbaren Ankopplung des Antriebsaggregats, welches insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine sein kann, vorgesehen. Der vom Rotor 7 der elektrischen Maschine 8 umschlossene Raum 4 ist im Wesentlichen ein zylinderförmiger Raum, der radial vom Rotor 7 begrenzt ist. Die Kupplungen 10, 11, 12 des Hybridmoduls 1 sind vorzugsweise Reibkupplungen, die gegebenenfalls Nachstelleinrichtungen zum Ausgleich des über die Lebensdauer auftretenden Verschleißes aufweisen. Die zur Betätigung der Kupplungen 10, 11, 12 eingesetzten Betätigungssysteme 45, 47 sind vorzugsweise elektrische oder hydraulische Systeme oder gegebenenfalls eine Kombination aus elektrischer und hydraulischer Funktion.
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In 2 ist ein möglicher Aufbau der Lagerung für die Eingangswelle 6 gezeigt. Dabei sind zwei Radialnadellager 13a, 13b für die radiale Lagerung der Welle 6 in einem Abstand zueinander angeordnet. Die axiale Lagerung ist mit zwei Axialnadellager 14a, 14b ausgeführt, wobei eines der beiden Lager 14b über eine Feder 18 (in diesem Fall eine Wellfeder) gegenüber dem Gehäuse 2 vorgespannt ist, um das Spiel der Welle 6 zu minimieren. Das andere Lager 14a ist über einen Wellenaufsatz 20 und einen Sicherungsring 28 mit der Welle 6 verbunden. Er ist so angeordnet dass die Axialkräfte des Zweimassenschwungrades 15 aufgenommen werden. Zusätzlich ermöglicht der Aufsatz 20, den Radialwellendichtring 17 radial über der Abtriebsnabe 48 des Zweimassenschwungrades 15 anzuordnen. Die Anordnung der Lagerung bietet dann einen zusätzlichen Vorteil hinsichtlich Kosten, wenn Gleichteile (bzw. Normteilen) verwendet sind.
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3 zeigt eine weitere Umsetzung der Lagerung. Hier unterscheiden sich zwar die Lager 13a, 13b, 14a, 14b, jedoch kann ihre Position flexibler gewählt werden. Zudem ergibt sich eine breitere Lagerbasis durch den größeren axialen Abstand der Radialnadellager 13a, 13b.
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4 zeigt eine weitere Umsetzung der Lagerung. Dabei ist die Eingangswelle 6 an der Verbindungsstelle zum Zweimassenschwungrad 15 innenverzahnt. Die Nabe 48 des Zweimassenschwungrades 15 besitzt eine Außenverzahnung. Die Welle 6 selbst dient hier direkt als Lauffläche für den Radialwellendichtring 17 und das Radialnadellager 13a. Ein zusätzlicher Aufsatz 20, wie in 2 und 3 ist nicht notwendig. Aus Montagegründen weist die Welle 6 auf der gegenüberliegenden Seite einen geringeren Durchmesser als das Radiallager 14a, welches von dieser Seite montiert wird, auf. Die Verbindung zum Lamellenträger (erster Tragbereich 36) der Trennkupplung 10 ist beispielsweise über eine Schweißverbindung hergestellt. Es sind aber auch andere Möglichkeiten, welche zumindest eine Drehmomentübertragung ermöglichen, denkbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hybridmodul
- 2
- Gehäuse
- 3
- Umgebung
- 4
- Innenraum
- 5
- Drehachse
- 6
- Eingangswelle
- 7
- Rotor
- 8
- elektrische Maschine
- 9
- Hauptträger
- 10
- erste Kupplung
- 11
- zweite Kupplung
- 12
- dritte Kupplung
- 13a
- erstes Radialnadellager
- 13b
- zweites Radialnadellager
- 14a
- erstes Axialnadellager
- 14b
- zweites Axialnadellager
- 15
- Drehschwingungsdämpfer
- 16
- Verbindungsbereich
- 17
- Dichtring
- 18
- Feder
- 19
- gehäusefester Bereich
- 20
- Wellenaufsatz
- 21
- Radialnadellagerschale
- 22
- Nadel
- 23
- Schulter
- 24
- Lauffläche
- 25a
- erste Axialnadellagerschale
- 25b
- zweite Axialnadellagerschale
- 26
- Abstützbereich
- 27
- Aufnahmebereich
- 28
- Sicherungsring
- 29
- Flanschbereich
- 30
- Hauptlager
- 31
- Sicherungselement
- 32a
- erste Getriebeeingangswelle
- 32b
- zweite Getriebeeingangswelle
- 33
- Stator
- 34
- Hülsenbereich
- 35
- erster Stützbereich
- 36
- erster Tragbereich
- 37
- zweiter Tragbereich
- 38
- zweiter Stützbereich
- 39
- Wellenlager
- 40
- Öffnung
- 41a
- erster Kupplungsbestandteil der ersten Kupplung
- 41b
- erster Kupplungsbestandteil der zweiten Kupplung
- 41c
- erster Kupplungsbestandteil der dritten Kupplung
- 42a
- zweiter Kupplungsbestandteil der ersten Kupplung
- 42b
- zweiter Kupplungsbestandteil der zweiten Kupplung
- 42c
- zweiter Kupplungsbestandteil der dritten Kupplung
- 43
- erstes Verbindungselement
- 44
- zweites Verbindungselement
- 45
- Betätigungseinrichtung
- 46a
- erster Elementeträger
- 46b
- zweiter Elementeträger
- 47
- Betätigungseinheit
- 48
- Abtriebsnabe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009059944 A1 [0002]
- DE 102007008946 A1 [0002]