DE102024105766A1

DE102024105766A1 - Antriebseinheit

Info

Publication number: DE102024105766A1
Application number: DE102024105766.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Metz; Kai Schenck; Christian Hügel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2024-02-29
Filing date: 2024-02-29
Publication date: 2025-09-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit (100) für ein Hybridfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine (102) mit einer um eine erste Drehachse (d2) verdrehbar angeordneten Kurbelwelle (104) und einer Elektromaschine (101) mit einer parallel zu der Kurbelwelle (104) um eine zweite Drehachse (d1) verdrehbar angeordneten Rotorwelle (103), wobei Kurbelwelle (104) und Rotorwelle (103) mittels einer Zahnradverbindung (111) miteinander drehschlüssig verbunden sind. Um Versatztoleranzen der Wellen auszugleichen, ist im Toleranzpfad zwischen der ersten und der zweiten Drehachse (d1, d2) eine Versatzausgleichsvorrichtung (117) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine mit einer um eine erste Drehachse verdrehbar angeordneten Kurbelwelle und einer Elektromaschine mit einer parallel zu der Kurbelwelle um eine zweite Drehachse verdrehbar angeordneten Rotorwelle, wobei Kurbelwelle und Rotorwelle mittels einer Zahnradverbindung miteinander drehschlüssig verbunden sind.
Aus der Druckschrift DE 10 2021 126 768 A1 ist beispielsweise ein modulares Hybridgetriebe mit einer Antriebseinheit bekannt, bei der die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und die Rotorwelle einer der beiden Elektromaschinen parallel angeordnet sind und mittels einer Zahnradverbindung miteinander drehschlüssig verbunden sind. Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung einer Antriebseinheit. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, eine toleranzbedingte Fehlanordnung der Drehachsen der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und der Rotorwelle der Elektromaschine einer Antriebseinheit mit einer Brennkraftmaschine und einer Elektromaschine auszugleichen.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von dem Anspruch 1 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
Die vorgeschlagene Antriebseinheit dient in einem Hybridantriebsstrang dem Antrieb eines Kraftfahrzeugs wie Hybridfahrzeug. Die Brennkraftmaschine kann als Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern ausgebildet sein, der mit konventionellem Treibstoff wie Benzin oder Diesel, mit künstlich hergestelltem Treibstoff (E-Fuel), Wasserstoff oder dergleichen betrieben wird. Die Brennkraftmaschine weist eine Kurbelwelle auf, welche um eine erste Drehachse verdrehbar angeordnet ist.
Die Antriebseinheit weist zudem eine Elektromaschine mit einer parallel zu der Kurbelwelle um eine zweite Drehachse verdrehbar angeordneten Rotorwelle auf. Die Elektromaschine kann als Motor einzeln oder in Verbindung mit der Brennkraftmaschine dem Antrieb des Kraftfahrzeugs dienen oder die Brennkraftmaschine starten. Als Generator kann die Elektromaschine rekuperierend kinetische Energie des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie wandeln und einer Batterie oder einem Akkumulator zuführen und/oder von der Brennkraftmaschine angetrieben den Akkumulator beziehungsweise die Batterie laden. Die Brennkraftmaschine kann allein oder in Verbindung mit der Elektromaschine das Kraftfahrzeug antreiben und/oder mittels der Elektromaschine die Batterie oder den Akkumulator laden. Die Brennkraftmaschine kann mittels einer Kupplung wie Reib- und/oder Formschlusskupplung gegenüber der Elektromaschine und/oder dem übrigen Hybridantriebsstrang abkoppelbar sein. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise mittels einer entsprechenden Ventilsteuerung in bestimmten Antriebssituationen wie beispielsweise Rekuperation, elektrisches Fahren und dergleichen das Schleppmoment der Brennkraftmaschine vermindert werden. Nebenaggregate des Kraftfahrzeugs wie beispielsweise Klimaanlage, Schmiermittelkreislauf, Kühlkreislauf und/oder dergleichen können von der Elektromaschine und/oder der Brennkraftmaschine angetrieben sein. Der Antriebseinheit kann ein Getriebe mit einer oder mehreren schaltbaren oder automatisiert gewählten und geschalteten Übersetzungsstufen nachgeschaltet sein. Zwischen dem Getriebe und den Antriebsrädern kann je nach Ausbildung eines ein- oder mehrachsigen angetriebenen Kraftfahrzeugs ein Differential, ein Verteilergetriebe mit Differentialsperre und/oder dergleichen angeordnet sein. Der Antriebseinheit können eine oder mehrere antreibende und/oder rekuperierende, beispielsweise in das Getriebe integrierte oder in einem separaten Gehäuse aufgenommene Elektromaschinen nachgeschaltet sein.
Die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und die Rotorwelle der Elektromaschine der Antriebseinheit sind mittels einer Zahnradverbindung miteinander drehschlüssig verbunden. Um beispielsweise erhöhte Geräusche und erhöhten Verschleiß an der Zahnradverbindung sowie der diese antreibenden Komponenten infolge der Toleranzkette zwischen der Drehachse der Kurbelwelle und der Drehachse der Rotorwelle zu vermeiden, ist zwischen der ersten und der zweiten Drehachse eine Versatzausgleichsvorrichtung angeordnet. Die Versatzausgleichsvorrichtung gleicht insbesondere einen toleranzbedingten Radialversatz aber auch einen Winkelversatz zwischen den die Zahnradverbindung tragenden Wellen und Toleranzen beteiligter Komponenten, beispielsweise einem Motorgehäuse der Brennkraftmaschine mit an diesem zentrierter Kurbelwelle, Elektromaschinengehäuse mit an diesem zentrierter Rotorwelle, Befestigung der Gehäuse aneinander, Aufnahme von Zahnrädern der Zahnradverbindung auf den entsprechenden Wellen sowie Toleranzen der Bauteile dieser Komponenten selbst aus.
Im einfachsten Fall sind die Zahnräder der Zahnradverbindung auf der Rotorwelle und der Kurbelwelle drehschlüssig aufgenommen, wobei die Versatzausgleichsvorrichtung zwischen zumindest einem Zahnrad und der zugehörigen Welle angeordnet ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Antriebseinheit kann die Zahnradverbindung in einer mit einem Motorgehäuse der Brennkraftmaschine und einem Elektromaschinengehäuse der Elektromaschine befestigten Moduleinheit untergebracht sein. Die Moduleinheit enthält die beiden drehschlüssigen Anschlüsse jeweils eines Zahnrads an die Kurbelwelle und des anderen Zahnrads an die Rotorwelle. Desweiteren ist eine drehschlüssige Ankopplung der Zahnradverbindung an eine Getriebeeingangswelle eines Getriebes vorgesehen. Die Verschleißausgleichsvorrichtung ist dabei innerhalb der Moduleinheit oder am Übergang eines Anschlusses an einer der beiden Wellen - Rotorwelle oder Kurbelwelle vorgesehen. Die Moduleinheit kann derart ausgebildet sein, dass sie an einem der beiden Gehäuse - Motorgehäuse oder Elektromaschinengehäuse - vormontiert ist und bei einer Endmontage zwischen Brennkraftmaschine und Elektromaschine mit der anderen Welle verbunden wird. Alternativ kann die Moduleinheit auf dem Getriebe vormontiert sein, wobei diese bei der Verbindung der Antriebseinheit mit dem Getriebe mittels Steckverzahnungen der Wellen und Verschrauben der Gehäuse gefügt wird. Hierbei kann auch die Elektromaschine mit dem Getriebe eine Baueinheit bilden, wobei diese Baueinheit nur noch durch Fügen an die Kurbelwelle, Fügen des Elektromaschinengehäuses an das Motorgehäuse und Verbinden der Gehäuse an der Brennkraftmaschine befestigt wird.
Gemäß einer voreilhaften Ausführungsform kann eine Getriebeeingangswelle des Getriebes die Baueinheit durchgreifen und das elektromaschinenseitige Zahnrad drehfest aufnehmen. Hierbei kann die Getriebeeingangswelle koaxial zu der Rotorwelle angeordnet und der Getriebeeingangswelle drehfest ein erstes Zahnrad und der Kurbelwelle ein zweites, mit dem ersten Zahnrad kämmendes Zahnrad kämmendes Zahnrad zugeordnet sein.
Je nach Ausbildung der Moduleinheit weist die Moduleinheit zumindest einen koaxial zu einer Drehachse - Drehachse der Rotorwelle oder Kurbelwelle - angeordneten Wellenabschnitt auf, welcher parallel zu der Drehachse der anderen Welle oder einem koaxial zu dieser Welle koaxialen Wellenabschnitt angeordnet ist. Der zumindest eine Wellenabschnitt ist hierbei trennbar mit der zugehörigen Welle oder der Getriebeeingangswelle drehschlüssig verbindbar.
Die vorgeschlagene Versatzausgleichsvorrichtung ist in bevorzugter Weise zwischen der Rotorwelle und einer zu dieser koaxial angeordneten Welle, beispielsweise der Getriebeeingangswelle oder einem Wellenabschnitt der Moduleinheit angeordnet.
Die Versatzausgleichsvorrichtung enthält beispielsweise eine zwischen zwei zueinander koaxial angeordneten Wellen oder Wellenabschnitten angeordnete Kreuzschieberkupplung (Oldham-Kupplung). Hierzu ist jeweils eine an zwei zueinander koaxial angeordneten Wellen oder Wellenabschnitten drehfest angeordnete Verbindungsscheibe vorgesehen, zwischen denen axial eine Ausgleichsscheibe angeordnet ist, wobei zwischen den Verbindungsscheiben und der Ausgleichsscheibe radial flexible Ausgleichselemente angeordnet sind. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind beispielsweise die elastischen Ausgleichselemente derart ausgebildet, dass an einem ersten der koaxial zueinander angeordneten Wellenteile eine erste Verbindungsscheibe mit radial angeordnetem Axialprofil drehfest und mit dem zweiten Wellenteil eine zweite Verbindungsscheibe drehfest mit radial angeordnetem, gegenüber dem anderen Axialprofil um 90° verdrehtem Axialprofil verbunden sind. Axial zwischen diesen ist eine Ausgleichsscheibe mit zu den Axialprofilen der Verbindungsscheiben komplementär ausgebildetem kreuzförmigem Axialprofil im Wesentlichen axial spielfrei aufgenommen, so dass sich die Axialprofile der Ausgleichsscheibe und das Axialprofil der Verbindungsscheiben axial überschneiden und eine Kraftübertragung in Umfangsrichtung/Drehrichtung an den Flanken der sich überschneidenden Axialprofile erfolgt und ein radialer Versatz entlang der Wellenteile entlang der radial ausgerichteten Axialprofile erfolgen kann. Die Axialprofile können spanend ausgebildet und/oder als Anprägungen ausgebildet sein. Beispielsweise können die Verbindungsscheiben fest mit axial vertieften, wie spanend eingearbeiteten Axialprofilen wie Nuten ausgebildet sein, während die Ausgleichsscheibe in entgegengesetzte Richtungen angeprägte Erhebungen aufweist, die in die Vertiefungen der Verbindungsscheiben eingreifen.
In einer alternativen Ausführungsform zu der Oldham-Kupplung können die Verbindungsscheiben und die Ausgleichsscheibe an radial flexibel ausgebildeten Ausgleichsbereichen fest miteinander verbunden sein, indem jeweils eine an zwei zueinander koaxial angeordneten Wellen oder Wellenabschnitten drehfest angeordnete Verbindungsscheibe vorgesehen ist. Hierbei ist axial zwischen den Verbindungsscheiben eine Ausgleichsscheibe angeordnet, wobei zwischen den Verbindungsscheiben und der Ausgleichsscheibe eine in Umfangsrichtung feste und in radiale Richtung flexible Verbindung ausgebildet ist. Beispielsweise können die Verbindungsscheiben mit der Ausgleichsscheibe vernietet sein, wobei radial außer- und radial innerhalb der Vernietung beispielsweise bogenförmig diese umgebende Ausschnitte aus der Ausgleichsscheibe vorgenommen sind. Hierbei wird die Vernietung an ihren Nietpunkten in radiale Richtung biegeweich und ein Versatzausgleich der Wellen beziehungsweise Wellenteil oder Wellenabschnitte kann erfolgen. Bevorzugt zwei gegenüberliegende Nietpunkte mit einer Verbindungsscheibe und hierzu um 90° versetzt zwei gegenüberliegende Nietpunkte der Ausgleichsscheibe mit der anderen Verbindungsscheibe können vorgesehen sein.
In einer weiteren Ausführungsform der Versatzausgleichsvorrichtung kann beispielsweise eine auf einer Welle von zwei koaxial angeordneten Wellen oder Wellenabschnitten drehfest angeordnete, starre Verbindungsscheibe und auf der anderen Welle oder Wellenabschnitt eine drehstarre und radial weiche, radial außen mit der Verbindungsscheibe verbundene Blechscheibe angeordnet sein. Die radial äußere Verbindung der Blechscheibe mit der Verbindungsscheibe kann mittels Verbindungsmitteln wie als Vernietung oder als Verschraubung mittels über den Umfang verteilt angeordneter Verbindungsmittel vorgesehen sein. Bei einer Verschraubung sind beispielsweise Innengewinde in einer massiven Verbindungsscheibe vorgesehen, wobei die Blechscheibe mittels Schrauben mit diesen verschraubt ist.
Zur radial weichen Ausbildung der Blechscheiben können neben einer verringerten Blechdicke zwischen deren Nabe und radial außen angeordneten Verbindungsmitteln über den Umfang verteilt mehrere Ausnehmungen vorgesehen sein. Beispielsweise können bei derart ausgebildeten Ausnehmungen über den Umfang verteilt wenige, beispielsweise drei bis sechs im Wesentlichen radial verlaufende Stege verbleiben. Beispielsweise können die Stege gegenüber dem Durchmesser in eine bevorzugte Kraftrichtung beispielsweise Zugrichtung der Antriebseinheit geneigt ausgebildet sein. Zum Vorhalten der Baueinheit bis zur Montage und zur Montage können Vorhaltungen vorgesehen sein. Beispielsweise können Verbindungsscheiben und Ausgleichsscheiben aufeinander radial gesichert bis zur Montage gehalten und/oder entgegen der Wirkung einer radialen Vorspannung aneinander gehalten, beispielsweise aufeinander innerhalb des gewünschten Versatzausgleichs zentriert sein. Hierzu können beispielsweise radial gegeneinander lose Bauteile wie beispielsweise Verbindungsscheiben und Ausgleichsscheibe an ihrem Umfang von einer Hülse mit radial elastischen Schnapphaken und dergleichen umgeben sein. Alternativ oder zusätzlich können zwei koaxial zueinander angeordnete, die Versatzausgleichsvorrichtung enthaltende Wellen oder Wellenabschnitte mittels eines radial spielbehafteten Pilotlagers aufeinander vorzentriert sein. Alternativ oder zusätzlich können miteinander verschraubte Gehäuseteile, beispielsweise das Motorgehäuse und die Moduleinheit Zentriermittel, beispielsweise Zentrierhülsen aufweisen.
Es versteht sich, dass einzelne Untereinheiten der Antriebseinheit, die die Versatzausgleichsvorrichtung enthalten, beispielsweise die Elektromaschine mit der Moduleinheit und/oder dergleichen ebenfalls von dem erfinderischen Gedanken umfasst sind.
Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Diese zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Antriebseinheit mit Versatzausgleichsvorrichtung,
2 die Antriebseinheit in konstruktiver Ausbildung mit einer als Kreuzschieberkupplung ausgebildeten Versatzausgleichsvorrichtung im Detail,
3 eine Verbindungsscheibe der 2 im Schnitt,
4 die Ausgleichsscheibe der 2 in Ansicht,
5 eine gegenüber der Antriebseinheit der 2 alternative Ausführung der Antriebseinheit mit einer Versatzausgleichsvorrichtung mit zwischen Verbindungsscheiben und Ausgleichsscheibe angeordneten, radial elastischen Ausgleichselementen im Detail,
6 die Ausgleichsscheibe der 5 in Ansicht,
7 eine gegenüber den 2 und 5 abgeänderte Antriebseinheit mit einer eine radial biegeweiche Blechscheibe und einer mit dieser vernieteten Verbindungsscheibe enthaltenden Versatzausgleichsscheibe im Detail,
8 die Blechscheibe der 7 in Ansicht und
9 eine gegenüber der Antriebseinheit der 7 abgeänderte Antriebseinheit im Detail.

Die 1 zeigt die Antriebseinheit 100 mit der Elektromaschine 101 und der Brennkraftmaschine 102 in schematischer Seitenansicht. Die um die Drehachse d1 angeordnete Rotorwelle 103 der Elektromaschine 101 und die parallel zu dieser um die Drehachse d2 angeordnete Kurbelwelle 104 der Brennkraftmaschine 102 sind mittels der Moduleinheit 105 drehschlüssig verbunden. Die Moduleinheit 105 ist mittels der Schrauben 106 und der Zentrierhülsen 107 an dem Motorgehäuse 108 der Brennkraftmaschine 102 zentriert und mittels der Schrauben 109 mit dem Elektromaschinengehäuse 110 verbunden. In nicht dargestellter Weise ist die Moduleinheit 105 mit einem Getriebegehäuse eines in dem Hybridantriebsstrang mit der Antriebseinheit 100 nachgeschalteten Getriebes verbunden.
Die drehschlüssige Verbindung zwischen der Kurbelwelle 104 und der Rotorwelle 103 erfolgt mittels der in der Moduleinheit 105 verdrehbar aufgenommenen Zahnradverbindung 111 mit den miteinander kämmenden und eine vorgegebene Übersetzung einstellenden Zahnrädern 112, 113. Das Zahnrad 112 ist drehfest auf dem in der Moduleinheit 105 verdrehbar und koaxial zu der Rotorwelle 103 angeordneten Wellenabschnitt 114 aufgenommen. Das Zahnrad 113 ist drehfest auf dem Wellenabschnitt 115 aufgenommen. Der Wellenabschnitt 115 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel koaxial zu der Kurbelwelle 104 angeordnet und mit dieser verschraubt. Der Wellenabschnitt 115 kann in diesem Ausführungsbeispiel die Getriebeeingangswelle selbst oder einen Wellenabschnitt zur Verbindung mit dieser bilden. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Anbindung des Getriebes mittels des Wellenabschnitts 114 oder einer Getriebeeingangswelle vorgesehen sein.
Die Drehmomentübertragung von der Rotorwelle 103 auf den Wellenabschnitt 114 erfolgt mittels der Steckverzahnung 116. Zum Ausgleich eines gegebenenfalls toleranzbedingten Versatzes der Drehachsen d1, d2 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen dem Wellenabschnitt 115 und der Rotorwelle 103 die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen der 2 bis 9 detailliert dargestellte Versatzausgleichsvorrichtung 117 angeordnet. Durch die Anordnung der Versatzausgleichsvorrichtung 117 zwischen dem Wellenabschnitt 114 und der koaxial zu dieser angeordneten Rotorwelle 103 ist zugleich infolge der radial starren und im Wesentlichen radial mit enger Toleranz ausgebildeten Zahnradverbindung 111 ein Versatzausgleich zwischen den Drehachsen d1, d2 gegeben.
Die 2 zeigt die gegenüber der Antriebseinheit 100 der 1 leicht abgeänderte Antriebseinheit 200 im Detail. Das Detail zeigt die obere Hälfte der Antriebseinheit entlang der Drehachse d1 der Rotorwelle 203 im Schnitt. Im Gegensatz zu der Antriebseinheit 100 der 1 ist die Getriebeeingangswelle 214 koaxial zu der Rotorwelle 203 angeordnet und nimmt drehfest das Zahnrad 212 der nicht näher dargestellten Zahnradverbindung zur Anbindung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine auf.
Die Getriebeeingangswelle 214 ist mittels des Lagers 218 axial fest und verdrehbar an dem Gehäuse 219 der beispielsweise nass laufenden Moduleinheit 205 abgestützt und mittels der Dichtung 220 abgedichtet. Das Gehäuse 219 und das Elektromaschinengehäuse 210 der Elektromaschine 201 sind miteinander verbunden. Die gegenüber dem Elektromaschinengehäuse 210 mittels der Dichtung 220 und dem Lager 221 abgedichtete und drehgelagerte Rotorwelle 203 bildet mit der Getriebeeingangswelle 214 die Versatzausgleichsvorrichtung 217. Die axiale Festlegung der Rotorwelle 203 gegenüber dem Elektromaschinengehäuse 210 erfolgt an anderer Stelle.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist diese Versatzausgleichsvorrichtung 217 als Kreuzschieberverbindung 222 (Oldham-Kupplung) ausgebildet. Hierzu ist an der Rotorwelle 203 mittels der Stirnverzahnung 223 drehfest die Verbindungsscheibe 224 aufgenommen. An der Getriebeeingangswelle 214 ist mittels der Verzahnung 225 und dem Sicherungsring 226 die Verbindungsscheibe 227 axial fest und drehfest aufgenommen. Axial zwischen diesen ist die Ausgleichsscheibe 228 aufgenommen, die radial mittels der über den Umfang verteilten und gegebenenfalls zu einer Hülse verbundenen Schnapphaken 229 gesichert und gegebenenfalls entgegen der elastischen Wirkung der Schnapphaken 229 begrenzt radial verlagerbar ist. Die Verbindungsscheiben 224, 227 und die Ausgleichsscheibe 228 bilden axial ineinander greifende Axialprofile 230, 231, 232 aus, die eine radial begrenzte Verlagerung der Rotorwelle 203 und der Getriebeeingangswelle 214 gegeneinander erlauben. Hierzu sind das Axialprofil 230 der Verbindungsscheibe 224 und das Axialprofil 231 der Verbindungsscheibe 227 als um 90° verdrehte, beispielsweise eingefräste Nuten ausgebildet, in welche kreuzweise angeordnete, komplementäre, beispielsweise als Anprägungen ausgebildete Erhebungen des Axialprofils 232 der Ausgleichsscheibe 228 axial eingreifen. Die umfangsseitigen Flanken des Axialprofils 232 nehmen dabei um die Drehachse d1 die umfangsseitigen Flanken der Axialprofile 230, 231 mit und übertragen dabei abhängig von der Drehrichtung das anliegende Drehmoment im Zugbetrieb von der Rotorwelle 203 auf die Getriebeeingangswelle 214 beziehungsweise im Schubbetrieb von der Getriebeeingangswelle 214 auf die Rotorwelle 203. An dem Zahnrad 212 liegt zudem gegebenenfalls das Drehmoment der Brennkraftmaschine an. Der axiale Toleranzausgleich zwischen Rotorwelle 203 und Getriebeeingangswelle 214 erfolgt an der Stirnverzahnung 223 oder innerhalb der Axialprofile 230, 231, 232. Die Verbindungsscheibe 224 kann in anderer Weise drehfest, beispielsweise einteilig mit der Rotorwelle verbunden sein.
Die 3 zeigt unter Bezug auf die 2 die um die Drehachse d1 verdrehbar angeordnete Verbindungsscheibe 224 der Versatzausgleichsvorrichtung 217 im Schnitt. Der Stirnverzahnungsabschnitt 233 bildet mit dem Gegenverzahnungsabschnitt der Rotorwelle die Stirnverzahnung 223. Auf der gegenüberliegenden Seite ist das Axialprofil 230 als über den Durchmesser eingebrachte, beispielsweise bei einer Ausführung der Verbindungsscheibe 224 als Massivteil spanend eingebrachte Nut ausgebildet. Bei einer Ausbildung der Verbindungsscheibe aus Blech kann das Axialprofil 230 eingeformt sein. Im Unterschied zu der Verbindungsscheibe 224 weist die Verbindungsscheibe 227 eine zentrale Öffnung mit einer Innenverzahnung zur Bildung der Verzahnung 225 auf. Ansonsten ist die Ausbildung und Gestaltung der Verbindungsscheibe 227 gleich.
Die 4 zeigt in Bezug auf die 2 die Ausgleichsscheibe 228, die bei nicht vorhandenem Versatz um die Drehachse d1 verdrehbar angeordnet ist, in Ansicht. Die Ausgleichsscheibe 228 ist bevorzugt aus Blech hergestellt. Zur Ausbildung des Axialprofils 232 zur Ausbildung des Formschlusses mit den Axialprofilen 230, 231 der Verbindungsscheiben 224, 227 weist die Ausgleichsscheibe 228 einander entgegengesetzt ausgebildete Anprägungen 234, 235 auf, die kreuzartig um 90° über den Durchmesser der Ausgleichsscheibe 228 angeordnet sind, wobei sich beispielsweise die Anprägung 234 gedanklich in die Ansichtsebene einsenkt und sich die Anprägung 235 aus der Ansichtsebene heraushebt.
Die 5 zeigt entsprechend der Darstellung der Antriebseinheit 200 der 2 die gegenüber dieser leicht abgeänderte Antriebseinheit 300. Das mehrteilige Gehäuse 319 der Moduleinheit 305 ist mit dem Elektromaschinengehäuse 310 verbunden und lagert mittels des Lagers 318 die Getriebeeingangswelle 314 mit dem Zahnrad 312 der Zahnradverbindung zur Kurbelwelle der Brennkraftmaschine.
Zur Bildung der Versatzausgleichsvorrichtung 317 zwischen der Rotorwelle 303 und der Getriebeeingangswelle 314 ist an den stirnseitigen, gegenüberliegenden Enden der Rotorwelle 303 und der Getriebeeingangswelle 314 jeweils eine Verbindungsscheibe 324, 327 mittels der Verzahnungen 323, 325 drehfest aufgenommen. Zwischen den radial erstreckten Scheibenabschnitten der Verbindungsscheiben 324, 327 ist die Ausgleichsscheibe 328 angeordnet und mit den Verbindungsscheiben 324, 327 mittels Verbindungsmitteln 336 verbunden. Die Verbindungsmittel 336 sind an den Verbindungsscheiben 324, 327 jeweils gegenüber der Drehachse d1 gegenüberliegend angeordnet. Außerdem sind die Verbindungsmittel 336 der beiden Verbindungsscheiben 324, 327 um 90° versetzt, so dass in der gezeigten Darstellung lediglich das radial obere Verbindungsmittel 336 der Verbindungsscheibe 327 ersichtlich ist, während das andere radial gegenüberliegt und die Verbindungsmittel der Verbindungsscheibe 324 in Umfangsrichtung senkrecht zu dem Verbindungsmittel 336 gegenüberliegend in der Ansichtsebene eintauchen beziehungsweise herausragen.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Verbindungsmittel 336 als Niete 337 zwischen den Verbindungsscheiben 324, 327 und der Ausgleichsscheibe 328 vorgesehen, wobei radial innerhalb und radial außerhalb der Niete 337 Ausnehmungen 338, 339 vorgesehen sind, die eine in Umfangsrichtung starre und in radiale Richtung biegeweiche Verbindung zwischen den Verbindungsscheiben 324, 327 und der Ausgleichsscheibe 328 bilden, sodass ein Versatzausgleich stattfinden kann.
Die 6 zeigt unter Bezug auf die Antriebseinheit 300 der 5 eine der Verbindungsscheiben 324, 327, die als Gleichteile ausgebildet sein können, in Ansicht. Mittels der Innenverzahnung 345 ist die Verbindungsscheibe 324, 327 drehfest an der Rotorwelle 303 beziehungsweise an der Getriebeeingangswelle 314 aufgenommen. Die Verbindungsmittel 336 mit den Nietöffnungen 340 und den radial äußeren und radial inneren, bogenförmig um die Nietöffnungen 340 gebildeten Ausnehmungen 338, 339 ermöglichen eine radial elastische und drehstarre Anbindung der Ausgleichsscheibe 328 an die Verbindungsscheiben 324, 327 mittels Vernietung der Niete 337. Hierbei sind die Verbindungsscheiben 324, 327 mittels ihrer Verbindungsmittel 336 um 90° um die Drehachse d1 verdreht an entsprechenden Nietöffnungen der Ausgleichsscheibe 328 aufgenommen.
Die 7 zeigt in der Darstellung der Antriebseinheiten 200, 300 der 2 und 5 die abgeänderte Antriebseinheit 400. Im Unterschied zu den Antriebseinheiten 200, 300 ist die zwischen der Rotorwelle 403 und der Getriebeeingangswelle 414 wirksame Versatzausgleichsvorrichtung 417 aus einer einzigen Verbindungsscheibe 427 und der Ausgleichsscheibe 428 aus Blech gebildet. Die Verbindungsscheibe 427 ist massiv ausgebildet und axial fest und drehfest mittels der Verzahnung 425 an der Getriebeeingangswelle 414 aufgenommen. Die Ausgleichsscheibe 428 ist mittels der Verzahnung 423 drehfest und axial fest auf der Rotorwelle 403 aufgenommen. Radial außen sind die Verbindungsscheibe 427 und die Ausgleichsscheibe 428 mittels der über den Umfang verteilt angeordneten Verbindungsmittel 441 verbunden. Zum Ausgleich von Versatz zwischen den um die Drehachse d1 angeordneten Wellen -Rotorwelle 403 und Getriebeeingangswelle 414 - ist die Ausgleichsscheibe 428 radial weich und drehstarr ausgebildet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird dies mittels über den Umfang verteilt radial zwischen den Verbindungsmitteln 441 und der Verzahnung 423 angeordneten Ausnehmungen 442 erzielt.
Die Montage der Moduleinheit 405 an dem Elektromaschinengehäuse 410 erfolgt durch Fügen des Gehäuses 419. Hierbei wird die Zentrierung der Getriebeeingangswelle 414 auf der Rotorwelle 403 mittels des radial spielbehafteten Pilotlagers 443 erleichtert. Nach dem Fügen der Gehäuse wird die Verbindungsscheibe 427 mit der Ausgleichsscheibe 428 mittels der als Schrauben 444 ausgebildeten Verbindungsmittel 441 durch die Öffnung 448 im Elektromaschinengehäuse 410 verbunden.
Die 8 zeigt unter Bezug auf die Antriebseinheit 400 der 7 die um die Drehachse d1 angeordnete Ausgleichsscheibe 428 in Ansicht. Radial zwischen den radial äußeren, über den Umfang verteilt angeordneten Öffnungen 446 zur Verschraubung der Ausgleichsscheibe 428 mit der Verbindungsscheibe 427 und der Innenverzahnung 445 sind die über den Umfang verteilt angeordneten Ausnehmungen 442 zur Herstellung einer radialen Weichheit der Ausgleichsscheibe 428 angeordnet. Die Ausnehmungen 442 bilden zwischen sich Stege 447 aus, die einen hohen Radialanteil aufweisen. Die Stege 447 können jedoch gegenüber dem Durchmesser D der Ausgleichsscheibe 428 geneigt, beispielsweise in Zugrichtung unter Drehmoment der Rotorwelle 403 geneigt ausgebildet sein.
Die 9 zeigt in der Darstellung der Antriebseinheit 400 der 7 die der Antriebseinheit 400 ähnliche Antriebseinheit 500. In der Antriebseinheit 500 ist die Versatzausgleichsvorrichtung 517 entsprechend der Versatzausgleichsvorrichtung 417 aus einer einzigen Verbindungsscheibe 527 und der Ausgleichsscheibe 528 gebildet, wobei im Unterschied zur Versatzausgleichsvorrichtung 417 die Verbindungsmittel 541 als Niete 544 ausgebildet sind. Die Ausgleichsscheibe 528 ist dabei vorab an der Verbindungsscheibe 527 der Moduleinheit 505 montiert wie mit dieser vernietet. Dementsprechend erfolgt die Montage gegenüber der Moduleinheit 405 in geänderter Weise. Zuerst erfolgt mittels Vorzentrierung der Getriebeeingangswelle 514 auf der Rotorwelle 503 mittels des Pilotlagers 543 die Ausbildung der Verzahnung 523 zwischen Rotorwelle 503 und Ausgleichsscheibe 528. Danach wird das Gehäuse 519 der Moduleinheit an das Elektromaschinengehäuse 510 gefügt und mit diesem verbunden.
Es versteht sich, dass die Versatzausgleichsvorrichtungen 117, 217, 317, 417, 517 auch eine Kompensation eines Winkelversatzes zwischen den Drehachsen d1, d2 ( 1) ermöglichen können. Beispielsweise erfolgt ein derartiger Winkelversatzausgleich in der Versatzausgleichsvorrichtung 217 der 2 innerhalb der Axialprofile 230, 231, 232, in der Versatzausgleichsvorrichtung 317 der 5 durch elastische Verbiegung an den durch die Ausnehmungen 338, 339 erzeugten Materialschwächungen und in den Versatzausgleichsvorrichtungen 417, 517 durch Materialschwächungen infolge der Ausnehmungen 442 in den Ausgleichsscheiben 428, 528.
Bezugszeichenliste

100: Antriebseinheit
101: Elektromaschine
102: Brennkraftmaschine
103: Rotorwelle
104: Kurbelwelle
105: Moduleinheit
106: Schraube
107: Zentrierhülse
108: Motorgehäuse
109: Schraube
110: Elektromaschinengehäuse
111: Zahnradverbindung
112: Zahnrad
113: Zahnrad
114: Wellenabschnitt
115: Wellenabschnitt
116: Steckverzahnung
117: Versatzausgleichsvorrichtung
200: Antriebseinheit
201: Elektromaschine
203: Rotorwelle
205: Moduleinheit
210: Elektromaschinengehäuse
212: Zahnrad
214: Getriebeeingangswelle
217: Versatzausgleichsvorrichtung
218: Lager
219: Gehäuse
220: Dichtung
221: Lager
222: Kreuzschieberverbindung
223: Stirnverzahnung
224: Verbindungsscheibe
225: Verzahnung
226: Sicherungsring
227: Verbindungsscheibe
228: Ausgleichsscheibe
229: Schnapphaken
230: Axialprofil
231: Axialprofil
232: Axialprofil
233: Stirnverzahnungsabschnitt
234: Anprägung
235: Anprägung
300: Antriebseinheit
303: Rotorwelle
305: Moduleinheit
310: Elektromaschinengehäuse
312: Zahnrad
314: Getriebeeingangswelle
317: Versatzausgleichsvorrichtung
318: Lager
319: Gehäuse
323: Verzahnung
324: Verbindungsscheibe
325: Verzahnung
327: Verbindungsscheibe
328: Ausgleichsscheibe
336: Verbindungsmittel
337: Niet
338: Ausnehmung
339: Ausnehmung
340: Nietöffnung
400: Antriebseinheit
403: Rotorwelle
405: Moduleinheit
410: Elektromaschinengehäuse
414: Getriebeeingangswelle
417: Versatzausgleichsvorrichtung
419: Gehäuse
423: Verzahnung
425: Verzahnung
427: Verbindungsscheibe
428: Ausgleichsscheibe
441: Verbindungsmittel
442: Ausnehmung
443: Pilotlager
444: Schraube
445: Innenverzahnung
446: Öffnung
447: Steg
448: Öffnung
500: Antriebseinheit
503: Rotorwelle
505: Moduleinheit
510: Elektromaschinengehäuse
514: Getriebeeingangswelle
517: Versatzausgleichsvorrichtung
519: Gehäuse
523: Verzahnung
527: Verbindungsscheibe
528: Ausgleichsscheibe
541: Verbindungsmittel
543: Pilotlager
544: Niet
D: Durchmesser
d1: Drehachse
d2: Drehachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10 2021 126 768 A1 [0002]

Claims

Antriebseinheit (100, 200, 300, 400, 500) für ein Hybridfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine (102) mit einer um eine erste (d2) Drehachse verdrehbar angeordneten Kurbelwelle (104) und einer Elektromaschine (101, 201) mit einer parallel zu der Kurbelwelle (104) um eine zweite Drehachse (d1) verdrehbar angeordneten Rotorwelle (103, 203, 303, 403, 503), wobei Kurbelwelle (104) und Rotorwelle (103, 203, 303, 403, 503) mittels einer Zahnradverbindung (111) miteinander drehschlüssig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten und der zweiten Drehachse (d2, d1) eine Versatzausgleichsvorrichtung (117, 217, 317, 417, 517) angeordnet ist.
Antriebseinheit (100, 200, 300, 400, 500) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradverbindung (111) in einer mit einem Motorgehäuse (108) der Brennkraftmaschine (102) und einem Elektromaschinengehäuse (110, 210, 310, 410, 510) der Elektromaschine (101, 201) befestigten Moduleinheit (105, 205, 305, 405, 505) untergebracht ist, wobei die Zahnradverbindung (111) mit einer Getriebeeingangswelle (214, 314, 414, 514) eines Getriebes drehschlüssig verbunden ist.
Antriebseinheit (200, 300, 400, 500) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeingangswelle (214, 314, 414, 514) koaxial zu der Rotorwelle (203, 303, 403, 503) angeordnet ist und der Getriebeeingangswelle (214, 314, 414, 514) drehfest ein erstes Zahnrad (212, 312) und der Kurbelwelle ein zweites, mit dem ersten Zahnrad (212, 312) kämmendes Zahnrad zugeordnet sind.
Antriebseinheit (100, 200, 300, 400, 500) gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Moduleinheit (105, 205, 305, 405, 505) zumindest einen parallel zu einer an der ersten und/oder zweiten Drehachse (d2) angeordneten, verdrehbar gelagerten Wellenabschnitt (115) aufweist, der mit der Kurbelwelle (104) und/oder der Rotorwelle drehschlüssig verbunden ist.
Antriebseinheit (100, 200, 300, 400, 500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Versatzausgleichsvorrichtung (117, 217, 317, 417, 517) zwischen der Rotorwelle (103, 203, 303, 403, 503) und einer zu dieser koaxial angeordneten Welle oder Wellenabschnitt (114), bevorzugt der Getriebeeingangswelle (214, 314, 414, 514) angeordnet ist.
Antriebseinheit (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Versatzausgleichsvorrichtung (217) eine zwischen zwei zueinander koaxial angeordneten Wellen oder Wellenabschnitten, bevorzugt der Getriebeeingangswelle (214) angeordnete Kreuzschieberkupplung (222) enthält.
Antriebseinheit (300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Versatzausgleichsvorrichtung (317) jeweils eine an zwei zueinander koaxial angeordneten Wellen oder Wellenabschnitten, bevorzugt der Rotorwelle (303) und der Getriebeeingangswelle (314) drehfest angeordnete Verbindungsscheiben (324, 327) enthält, zwischen denen axial eine Ausgleichsscheibe (328) angeordnet ist, wobei zwischen den Verbindungsscheiben (324, 327) und der Ausgleichsscheibe (328) radial elastische Ausgleichselemente angeordnet sind.
Antriebseinheit (400, 500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Versatzausgleichsvorrichtung (417, 517) eine auf einer Welle, bevorzugt der Getriebeeingangswelle (414, 415), von zwei koaxial angeordneten Wellen drehfest angeordnete, starre Verbindungsscheibe (427, 527) und auf der anderen Welle, bevorzugt der Rotorwelle (403, 503) eine drehstarre und radial weiche, radial außen mittels über den Umfang verteilter Verbindungsmittel (441, 541) mit der Verbindungsscheibe (427, 527) verbundene Ausgleichsscheibe (428, 528) enthält.
Antriebseinheit (400, 500) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ausgleichsscheibe (428, 528) zwischen deren Nabe und den Verbindungsmitteln (441, 541) über den Umfang verteilt mehrere Ausnehmungen (442) vorgesehen sind.
Antriebseinheit (400, 500) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei koaxial zueinander angeordnete, die Versatzausgleichsvorrichtung (417, 517) enthaltende Wellen, bevorzugt die Rotorwelle (403, 503) und die Getriebeeingangswelle (414, 514) mittels eines radial spielbehafteten Pilotlagers (443, 543) aufeinander vorzentriert sind.