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DE102024104032B4 - Generator module for serial hybrid powertrain of a motor vehicle - Google Patents

Generator module for serial hybrid powertrain of a motor vehicle

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DE102024104032B4
DE102024104032B4 DE102024104032.7A DE102024104032A DE102024104032B4 DE 102024104032 B4 DE102024104032 B4 DE 102024104032B4 DE 102024104032 A DE102024104032 A DE 102024104032A DE 102024104032 B4 DE102024104032 B4 DE 102024104032B4
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rotor carrier
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Abstract

Generatormodul (1) für einen seriellen hybriden Antriebsstrang (25) eines Kraftfahrzeugs (3) und zur direkten Anbindung (8) an einen Verbrennungsmotor (2), mit einem Modulgehäuse (4), einem bezüglich des Modulgehäuses (4) ortsfesten Stator (5), der innerhalb des Modulgehäuses (4) angeordnet ist, einem zum Stator (5) um eine Drehachse (D) verdrehbaren Rotor (6), der innerhalb des Modulgehäuses (4) angeordnet ist und von einem Rotorträger (7) getragen ist, der drehfest mit dem Verbrennungsmotor (2) verbindbar ist, wobei das Modulgehäuse (4) für die eingangsseitige mittelbare oder unmittelbare Anbindung (8) des Rotorträgers (7) an eine Kurbelwelle (9) des Verbrennungsmotors (2) eine Eingangsöffnung (10) aufweist, durch die sich der Rotorträger (7) in axialer Richtung (A) des Generatormoduls (1) hindurch erstreckt und durch die der Rotorträger (7) verdrehbar abgestützt ist, wobei das Modulgehäuse (4) einen Kragenabschnitt (11) aufweist, der sich in axialer Richtung (A) mit auf dem Rotorträger (7) fest angeordneten Rotormagneten (16) überlappt, wobei in einem Außenbereich des Kragenabschnitts (11) ein Rotorlagesensor (15) vorgesehen ist, der zwischen dem Kragenabschnitt (11) und dem Rotorträger (7) angeordnet ist, wobei an einer die Eingangsöffnung (10) begrenzenden Innenwandung (13) des Kragenabschnitts (11) ein Außenring (17) eines Wälzlagers (14) anliegt, durch das der Rotorträger (7) verdrehbar abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Wälzlager (14) mit dem Rotorlagesensor (15) in axialer Richtung (A) überlappt. Generator module (1) for a serial hybrid drive train (25) of a motor vehicle (3) and for direct connection (8) to an internal combustion engine (2), comprising a module housing (4), a stator (5) which is stationary with respect to the module housing (4) and which is arranged within the module housing (4), a rotor (6) which is rotatable about an axis of rotation (D) relative to the stator (5), which rotor is arranged within the module housing (4) and is carried by a rotor carrier (7) which is rotatably connected to the internal combustion engine (2), wherein the module housing (4) has an inlet opening (10) for the indirect or direct connection (8) of the rotor carrier (7) to a crankshaft (9) of the internal combustion engine (2) on the input side, through which the rotor carrier (7) extends in the axial direction (A) of the generator module (1) and through which the rotor carrier (7) is rotatably supported, wherein the module housing (4) has a Collar section (11) which overlaps in the axial direction (A) with rotor magnets (16) fixedly arranged on the rotor carrier (7), wherein in an outer region of the collar section (11) a rotor position sensor (15) is provided which is arranged between the collar section (11) and the rotor carrier (7), wherein an outer ring (17) of a rolling bearing (14) bears against an inner wall (13) of the collar section (11) which delimits the inlet opening (10), by means of which the rotor carrier (7) is rotatably supported, characterized in that the rolling bearing (14) overlaps with the rotor position sensor (15) in the axial direction (A).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Generatormodul für einen seriellen hybriden Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.The present invention relates to a generator module for a serial hybrid powertrain of a motor vehicle.

Ein serieller hybrider Antriebsstrang weist eine als Generatormodul ausgebildete elektrische Maschine auf, die an einen Verbrennungsmotor angebunden ist. Das Generatormodul weist eine Leistungselektronikeinheit auf, die in elektrischer Verbindung mit einer Batterie steht, und durch die, wenn das Generatormodul vom Verbrennungsmotor angetrieben wird, elektrischer Strom in die Batterie eingespeist wird. Die Batterie steht weiterhin in elektrischer Verbindung mit einer weiteren Leistungselektronikeinheit einer weiteren elektrischen Maschine. Die weitere elektrische Maschine bezieht über die weitere Leistungselektronikeinheit Strom von der Batterie und ist als Fahrmotor des seriellen hybriden Antriebsstrangs ausgebildet, der Antriebsräder des Kraftfahrzeugs antreibt.A serial hybrid powertrain comprises an electric machine configured as a generator module, which is connected to an internal combustion engine. The generator module comprises a power electronics unit that is electrically connected to a battery and, when the generator module is driven by the internal combustion engine, feeds electrical current into the battery. The battery is further electrically connected to a further power electronics unit of a further electric machine. The further electric machine draws power from the battery via the further power electronics unit and is configured as the traction motor of the serial hybrid powertrain, which drives the drive wheels of the motor vehicle.

Üblicherweise wird ein solches Generatormodul, ggf. zusammen mit dem Verbrennungsmotor, an den es angebunden ist, auch als Range Extender bezeichnet, da es in der Lage ist, die Batterie des elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugs während der Fahrt zu laden und somit die Reichweite des elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugs zu erhöhen. Der Verbrennungsmotor kann dabei in seinem optimalen Betriebspunkt betrieben werden, d.h. den eingesetzten Kraftstoff bestmöglich in rotatorische Energie umwandeln, wodurch das Generatormodul die Ausbeute der elektrischen Energie aus dem eingesetzten Kraftstoff maximieren kann.Such a generator module, possibly together with the combustion engine to which it is connected, is typically referred to as a range extender, as it is capable of charging the battery of the electric vehicle while driving, thus increasing the range of the electric vehicle. The combustion engine can operate at its optimal operating point, i.e., convert the fuel used into rotational energy as effectively as possible, allowing the generator module to maximize the yield of electrical energy from the fuel used.

Aus der DE 697 32 387 T2 ist ein Generatormodul bekannt, das auf den Oberbegriff des Anspruchs 1 lesbar ist.From the DE 697 32 387 T2 A generator module is known which can be read in the preamble of claim 1.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein funktionssicheres, robustes und kostengünstiges Generatormodul anzugeben.The object of the present invention is to provide a functionally reliable, robust and cost-effective generator module.

Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch ein Generatormodul gemäß Anspruch 1 für einen seriellen hybriden Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs und zur direkten Anbindung an einen Verbrennungsmotor, mit einem Modulgehäuse, einem bezüglich des Modulgehäuses ortsfesten Stator, der innerhalb des Modulgehäuses angeordnet ist, einem zum Stator um eine Drehachse verdrehbaren Rotor, der innerhalb des Modulgehäuses angeordnet ist und von einem Rotorträger getragen ist, der drehfest mit dem Verbrennungsmotor verbindbar ist, wobei das Modulgehäuse für die eingangsseitige mittelbare oder unmittelbare Anbindung des Rotorträgers an eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors eine Eingangsöffnung aufweist.According to the invention, this object is achieved by a generator module according to claim 1 for a serial hybrid drive train of a motor vehicle and for direct connection to an internal combustion engine, with a module housing, a stator which is stationary with respect to the module housing and is arranged within the module housing, a rotor which is rotatable about an axis of rotation relative to the stator, which rotor is arranged within the module housing and is carried by a rotor carrier which is rotatably connected to the internal combustion engine in a rotationally fixed manner, wherein the module housing has an inlet opening for the indirect or direct connection of the rotor carrier to a crankshaft of the internal combustion engine on the input side.

Da sich der Rotorträger in axialer Richtung des Generatormoduls durch die Eingangsöffnung hindurch erstreckt, durch die der Rotorträger verdrehbar abgestützt ist, wird ein kostengünstiger und robuster Aufbau ermöglicht.Since the rotor carrier extends in the axial direction of the generator module through the inlet opening, through which the rotor carrier is rotatably supported, a cost-effective and robust design is possible.

„Drehfest mit dem Verbrennungsmotor verbindbar“ bedeutet, dass zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Rotorträger bzw. dem Rotor keine Relativverdrehung möglich ist. Insbesondere bedeutet dies, dass zwischen dem Rotorträger und dem Verbrennungsmotor kein Torsionsschwingungsdämpfer, beispielsweise in Form eines Zweimassenschwungrads, angeordnet ist. Somit weist insbesondere das dargestellte Generatormodul keinen Torsionsschwingungsdämpfer innerhalb seines Modulgehäuses auf."Rotatably connected to the internal combustion engine" means that no relative rotation is possible between the internal combustion engine and the rotor carrier or rotor. In particular, this means that no torsional vibration damper, for example, in the form of a dual-mass flywheel, is arranged between the rotor carrier and the internal combustion engine. Thus, the generator module shown in particular does not have a torsional vibration damper within its module housing.

„In axialer Richtung gegenüber der Eingangsöffnung geschlossen“ bedeutet, dass das Generatormodul keine Abtriebsseite bzw. rotatorische Ausgangsseite aufweist. Das Generatormodul kann daher nicht zwischen einen Verbrennungsmotor und ein Getriebe geschaltet werden, sondern dient lediglich der Umwandlung von eingehender Rotationsenergie in ausgehende elektrische Energie, und nicht der Weitergabe oder elektromotorischen Erzeugung von Rotationsenergie. Ein solches Generatormodul wird üblicherweise auch als Range Extender bezeichnet, da es in der Lage ist, die Batterie eines elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugs während der Fahrt zu laden und somit die Reichweite des elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugs zu erhöhen. Der Verbrennungsmotor kann dabei in seinem optimalen Betriebspunkt betrieben werden, d.h. den eingesetzten Kraftstoff bestmöglich in rotatorische Energie umwandeln, wodurch das Generatormodul die Ausbeute der elektrischen Energie aus dem eingesetzten Kraftstoff maximieren kann."Closed in the axial direction opposite the inlet opening" means that the generator module has no output side or rotary output side. The generator module cannot therefore be connected between an internal combustion engine and a transmission, but serves only to convert incoming rotational energy into outgoing electrical energy, and not to transmit or electromotively generate rotational energy. Such a generator module is commonly referred to as a range extender because it is capable of charging the battery of an electric motor-driven vehicle while driving, thus increasing the range of the electric motor-driven vehicle. The internal combustion engine can operate at its optimal operating point, i.e., convert the fuel used into rotary energy as best as possible, allowing the generator module to maximize the yield of electrical energy from the fuel used.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Reibungskupplung sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.Preferred embodiments of the friction clutch according to the invention are set out in the dependent claims.

Erfindungsgemäß weist das Modulgehäuse einen Kragenabschnitt auf, der sich in axialer Richtung mit auf dem Rotorträger fest angeordneten Rotormagneten überlappt. Hierdurch ist ein kostengünstiger und robuster Aufbau des Generatormoduls möglich.According to the invention, the module housing has a collar section that overlaps axially with rotor magnets fixedly arranged on the rotor carrier. This enables a cost-effective and robust construction of the generator module.

Weiterhin erfindungsgemäß ist in einem Außenbereich des Kragenabschnitts ein Rotorlagesensor vorgesehen, der zwischen dem Kragenabschnitt und dem Rotorträger angeordnet ist. Hierdurch ist ein kostengünstiger und robuster Aufbau des Generatormoduls möglich.Furthermore, according to the invention, a rotor position sensor is provided in an outer region of the collar section, which is arranged between the collar section and the rotor carrier. This enables a cost-effective and robust construction of the generator module.

Erfindungsgemäß ist es, wenn an einer die Eingangsöffnung begrenzenden Innenwandung des Kragenabschnitts ein Außenring eines Wälzlagers anliegt, durch das der Rotorträger verdrehbar abgestützt ist. Hierdurch ist ein kostengünstiger und robuster Aufbau des Generatormoduls möglich.According to the invention, an outer ring of a rolling bearing rests against an inner wall of the collar section bordering the inlet opening, providing rotatable support for the rotor carrier. This enables a cost-effective and robust construction of the generator module.

Vorzugsweise weist das Wälzlager einen Dichtring auf. Vorzugsweise ist das Wälzlager in axialer Richtung gesichert, z.B. durch eine Spannmutter oder einen Sicherungsring bzw. Nutenring. Vorzugsweise ist das Wälzlager als Radiaxlager ausgebildet.The rolling bearing preferably has a sealing ring. The rolling bearing is preferably secured in the axial direction, e.g., by a clamping nut or a retaining ring or grooved ring. The rolling bearing is preferably designed as a radial bearing.

Erfindungsgemäß überlappt sich das Wälzlager mit dem Rotorlagesensor in axialer Richtung. Hierdurch ist ein kostengünstiger und robuster Aufbau des Generatormoduls möglich.According to the invention, the rolling bearing overlaps with the rotor position sensor in the axial direction. This enables a cost-effective and robust design of the generator module.

Es ist von Vorteil, wenn der Rotorträger einen Nabenabschnitt aufweist, der sich in axialer Richtung zur drehfesten Anbindung an den Verbrennungsmotor durch die Eingangsöffnung hindurch erstreckt. Hierdurch ist ein kostengünstiger und robuster Aufbau des Generatormoduls möglich.It is advantageous if the rotor carrier has a hub section that extends axially through the inlet opening for a non-rotatable connection to the combustion engine. This enables a cost-effective and robust design of the generator module.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn sich der Nabenabschnitt mit dem Kragenabschnitt in axialer Richtung überlappt. Hierdurch ist ein kostengünstiger und robuster Aufbau des Generatormoduls möglich.Furthermore, it is advantageous if the hub section overlaps the collar section in the axial direction. This enables a cost-effective and robust design of the generator module.

Vorzugsweise ist das Modulgehäuse auf einer der Eingangsöffnung in axialer Richtung gegenüberliegenden Seite durch einen Moduldeckel geschlossen. Hierdurch ist ein kostengünstiger und robuster Aufbau des Generatormoduls möglich.Preferably, the module housing is closed by a module cover on the side opposite the inlet opening in the axial direction. This enables a cost-effective and robust construction of the generator module.

Es ist von Vorteil, wenn das Modulgehäuse und der Rotorträger in einer halben Schnittansicht jeweils im Wesentlichen U-förmig ausgebildet sind, wobei die Öffnungen der U-förmigen Schnitte beider Bauteile einander zugewandt sind, so dass die U-förmigen Schnitte an jeweils einer ihrer Schenkelseiten ineinandergreifen. Hierdurch ist ein kostengünstiger und robuster Aufbau des Generatormoduls möglich.It is advantageous if the module housing and the rotor carrier are each substantially U-shaped in a half-sectional view, with the openings of the U-shaped cuts of both components facing each other, so that the U-shaped cuts interlock on one of their respective leg sides. This enables a cost-effective and robust construction of the generator module.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn der Moduldeckel in einer halben Schnittansicht in radialer Richtung des Generatormoduls die U-förmigen Schnitte beider Bauteile überdeckt bzw. überlappt. Hierdurch ist ein kostengünstiger und robuster Aufbau des Generatormoduls möglich.Furthermore, it is advantageous if the module cover covers or overlaps the U-shaped cuts of both components in a half-sectional view in the radial direction of the generator module. This enables a cost-effective and robust construction of the generator module.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert. In diesen zeigen:

  • 1: eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiel eines seriellen hybriden Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug mit einem Generatormodul, und
  • 2: eine halbe Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Generatormoduls, das im seriellen hybriden Antriebsstrang, der in 1 dargestellt ist, eingesetzt wird bzw. eingesetzt werden kann.
The present invention will be explained in more detail below using preferred embodiments in conjunction with the accompanying figures. These show:
  • 1 : a schematic representation of an embodiment of a serial hybrid drive train in a motor vehicle with a generator module, and
  • 2 : a half sectional view of an embodiment of a generator module used in the serial hybrid powertrain shown in 1 is shown, is used or can be used.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines seriellen hybriden Antriebsstrang 25 in einem Kraftfahrzeug 3 schematisch dargestellt. Der serielle hybride Antriebsstrang 25 weist eine als Generatormodul 1 ausgebildete elektrische Maschine auf, die direkt an einen Verbrennungsmotor 2 angebunden ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Verbrennungsmotor 2 in Front-Quer-Bauweise eingebaut, d.h. quer zu Längsachse des Kraftfahrzeugs 3 zwischen Vorderrädern 31 des Kraftfahrzeugs 3 angeordnet. Das Generatormodul 1 weist eine Leistungselektronikeinheit 39 auf, die in elektrischer Verbindung mit einer Batterie 26 steht, und durch die, wenn das Generatormodul 1 vom Verbrennungsmotor 2 angetrieben wird, elektrischer Strom in die Batterie 26 eingespeist wird.In 1 1 schematically shows an embodiment of a serial hybrid drive train 25 in a motor vehicle 3. The serial hybrid drive train 25 has an electric machine designed as a generator module 1, which is directly connected to an internal combustion engine 2. In the illustrated embodiment, the internal combustion engine 2 is installed in a front-transverse design, i.e., arranged transversely to the longitudinal axis of the motor vehicle 3 between the front wheels 31 of the motor vehicle 3. The generator module 1 has a power electronics unit 39, which is electrically connected to a battery 26 and through which, when the generator module 1 is driven by the internal combustion engine 2, electrical current is fed into the battery 26.

Die Batterie 26 steht weiterhin in elektrischer Verbindung mit einer weiteren Leistungselektronikeinheit 28 einer weiteren elektrischen Maschine 27. Die weitere elektrische Maschine 27 bezieht über die weitere Leistungselektronikeinheit 28 Strom von der Batterie 26 und ist als Fahrmotor des seriellen hybriden Antriebsstrangs 25 ausgebildet. Über ein Differential 29 und damit verbundene Gelenkwellen treibt der Fahrmotor vorzugsweise Hinterräder 32 des Kraftfahrzeugs 3 an, wobei der Fahrmotor vorzugsweise zwischen den Hinterrädern 32 angeordnet ist, und das Kraftfahrzeug 3 vorzugsweise mit Heckantrieb ausgebildet ist. Obwohl es nicht dargestellt ist, kann der hybride Antriebsstrang 25 auch in einem frontgetriebenen oder allradgetriebenen Kraftfahrzeug 3 integriert sein.The battery 26 is also electrically connected to a further power electronics unit 28 of a further electric machine 27. The further electric machine 27 draws power from the battery 26 via the further power electronics unit 28 and is designed as the traction motor of the serial hybrid drive train 25. Via a differential 29 and connected drive shafts, the traction motor preferably drives rear wheels 32 of the motor vehicle 3, wherein the traction motor is preferably arranged between the rear wheels 32, and the motor vehicle 3 is preferably designed with rear-wheel drive. Although not shown, the hybrid drive train 25 can also be integrated into a front-wheel drive or all-wheel drive motor vehicle 3.

Eine Kühlereinheit 30 ist über einen entsprechenden Kühlkreislauf fluidisch mit dem Generatormodul 1, genauer gesagt der Leistungselektronikeinheit 39 des Geratormoduls 1, verbunden und vorzugsweise gleichermaßen mit der weiteren elektrischen Maschine 27, genauer gesagt der weiteren Leistungselektronikeinheit 28 der weiteren elektrischen Maschine 27, verbunden, um selbige im Betrieb zu kühlen, d.h. deren Wärme abzuführen.A cooler unit 30 is fluidly connected to the generator module 1, more precisely to the power electronics unit 39 of the generator module 1, via a corresponding cooling circuit and is preferably likewise connected to the further electrical machine 27, more precisely to the further power electronics unit 28 of the further electrical machine 27, in order to cool the latter during operation, i.e. to dissipate its heat.

Üblicherweise wird ein solches Generatormodul 1, ggf. zusammen mit dem Verbrennungsmotor 2, an den es angebunden ist, auch als Range Extender bezeichnet, da es in der Lage ist, die Batterie 26 des elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugs 3 während der Fahrt zu laden und somit die Reichweite des elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugs 3 zu erhöhen. Der Verbrennungsmotor 2 kann dabei in seinem optimalen Betriebspunkt betrieben werden, d.h. den eingesetzten Kraftstoff bestmöglich in rotatorische Energie umwandeln, wodurch das Generatormodul 1 die Ausbeute der elektrischen Energie aus dem eingesetzten Kraftstoff maximieren kann.Typically, such a generator module 1, possibly together with the combustion engine 2 to which it is connected, is also referred to as a range extender, since it is capable of charging the battery 26 of the electric motor-driven vehicle 3 while driving and thus increasing the range of the electric motor-driven vehicle 3. The combustion engine Tor 2 can be operated at its optimal operating point, ie it can convert the fuel used into rotational energy in the best possible way, whereby the generator module 1 can maximize the yield of electrical energy from the fuel used.

Obwohl es nicht dargestellt ist, ist es jedoch auch möglich, dass das Generatormodul 1 ohne Zwischenschaltung der Batterie 26 die weitere elektrische Maschine 27 direkt mit Strom versorgt.Although it is not shown, it is also possible for the generator module 1 to supply the further electric machine 27 directly with power without the interposition of the battery 26.

In 2 ist ein Ausführungsbeispiel des Generatormoduls 1 in einer halben Schnittansicht dargestellt, das gleichermaßen im mit Bezug auf 1 beschriebenen seriellen hybriden Antriebsstrang 25 zum Einsatz kommen kann. Das besagte Generatormodul 1 ist zur direkten Anbindung 8 an den Verbrennungsmotor 2 des Kraftfahrzeugs 3 ausgebildet, bzw. direkt an eine Kurbelwelle 9 des Verbrennungsmotors 2 des Kraftfahrzeugs 3 angebunden. Vorzugsweise erfolgt die Anbindung 8 drehfest, insbesondere durch Verschraubung eines Rotorträgers 7 des Generatormoduls 1 und/oder einer, vorzugsweise über eine weitere Flexplate 21 angebundenen, Flexplate 20 des Generatormoduls 1 bzw. eines, vorzugsweise über die weitere Flexplate 21 angebunden, Schwungrads des Generatormoduls 1 mit der Kurbelwelle 9 des Verbrennungsmotors 2.In 2 An embodiment of the generator module 1 is shown in a half sectional view, which is equally in relation to 1 described serial hybrid drive train 25. Said generator module 1 is designed for direct connection 8 to the internal combustion engine 2 of the motor vehicle 3, or directly connected to a crankshaft 9 of the internal combustion engine 2 of the motor vehicle 3. Preferably, the connection 8 is non-rotatably connected, in particular by screwing a rotor carrier 7 of the generator module 1 and/or a flexplate 20 of the generator module 1, preferably connected via a further flexplate 21, or a flywheel of the generator module 1, preferably connected via the further flexplate 21, to the crankshaft 9 of the internal combustion engine 2.

Das Generatormodul 1 ist mit einem Modulgehäuse 4 ausgestattet. Das Modulgehäuse 4 kann als Gussbauteil aus Leichtmetall, beispielsweise aus einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung hergestellt sein. Ferner kann das Modulgehäuse 4 im letzten Schritt der Verbindung des Generatormoduls 1 mit dem Verbrennungsmotor 2 des Kraftfahrzeugs 3 mit einem Motorblock des Verbrennungsmotors 2 verschraubt werden.The generator module 1 is equipped with a module housing 4. The module housing 4 can be manufactured as a cast component made of light metal, for example, an aluminum or magnesium alloy. Furthermore, the module housing 4 can be screwed to an engine block of the internal combustion engine 2 in the final step of connecting the generator module 1 to the internal combustion engine 2 of the motor vehicle 3.

Ferner weist das Generatormodul 1 eine bezüglich des Modulgehäuses 4 ortsfesten Stator 5 auf, der innerhalb des Modulgehäuses 4 angeordnet ist. Als Elektromagneten ausgebildete Statorspulen 35 des Stators 5 sind durch einen Wandabschnitt des Modulgehäuses 4 hindurch elektrisch kontaktiert. Ein Statorträger 24 trägt den Stator 5, genauer gesagt die Statorspulen 35, im Inneren des Modulgehäuses 4. Mit Bezug auf 2 ist der Statorträger 24 von links mit dem Modulgehäuse 4 verbunden, insbesondere verschraubt.Furthermore, the generator module 1 has a stator 5 that is stationary relative to the module housing 4 and arranged within the module housing 4. Stator coils 35 of the stator 5, designed as electromagnets, are electrically contacted through a wall section of the module housing 4. A stator carrier 24 carries the stator 5, or more precisely, the stator coils 35, inside the module housing 4. With reference to 2 the stator carrier 24 is connected from the left to the module housing 4, in particular screwed.

Darüber hinaus weist das Generatormodul 1 einen relativ zum Stator 5 um eine Drehachse D verdrehbaren Rotor 6 auf, der innerhalb des Modulgehäuses 4 angeordnet ist und vom zuvor erwähnten Rotorträger 7 getragen ist, der drehfest mit dem Verbrennungsmotor 2 verbindbar ist. Genauer gesagt sind im dargestellten Ausführungsbeispiel Rotormagnete 16 auf einer Außenwand des im Wesentlichen topfförmigen oder kragenförmigen Rotorträgers 7 befestigt. Dabei ist das Generatormodul 1 bevorzugt als Innenläufer ausgebildet, d.h. der Rotor 6 ist in radialer Richtung R des Generatormoduls 1 innerhalb des Stators 5 verdrehbar angeordnet.In addition, the generator module 1 has a rotor 6 rotatable relative to the stator 5 about a rotation axis D, which is arranged within the module housing 4 and supported by the aforementioned rotor carrier 7, which can be connected in a rotationally fixed manner to the internal combustion engine 2. More precisely, in the illustrated embodiment, rotor magnets 16 are fastened to an outer wall of the essentially pot-shaped or collar-shaped rotor carrier 7. The generator module 1 is preferably designed as an internal rotor, i.e., the rotor 6 is arranged rotatably in the radial direction R of the generator module 1 within the stator 5.

Das Modulgehäuse 4 weist ferner für die eingangsseitige mittelbare oder unmittelbare Anbindung 8 des Rotorträgers 7 an die Kurbelwelle 9 des Verbrennungsmotors 2 eine Eingangsöffnung 10 auf. Dabei ist das Modulgehäuse 4 in axialer Richtung A des Generatormoduls 1 gegenüber der Eingangsöffnung 10 durch einen Moduldeckel 12 geschlossen. Der Moduldeckel 12 erstreckt sich im Wesentlichen in radialer Richtung R und ist in seinem Außenbereich über eine Verschraubung 36 mit dem Modulgehäuse 4, genauer gesagt dem Wandabschnitt des Modulgehäuses 4, verschraubt. Der Wandabschnitt des Modulgehäuses 4 erstreckt sich im Wesentlichen in axialer Richtung A.The module housing 4 further has an inlet opening 10 for the indirect or direct connection 8 of the rotor carrier 7 to the crankshaft 9 of the internal combustion engine 2. The module housing 4 is closed in the axial direction A of the generator module 1 opposite the inlet opening 10 by a module cover 12. The module cover 12 extends essentially in the radial direction R and is screwed in its outer region to the module housing 4, more precisely to the wall section of the module housing 4, via a screw connection 36. The wall section of the module housing 4 extends essentially in the axial direction A.

In der in 2 dargestellten halben Schnittansicht betrachtet sind das Modulgehäuse 4 und der Rotorträger 7 jeweils im Wesentlichen U-förmig ausgebildet. Öffnungen 33 der U-förmigen Schnitte beider Bauteile 4, 7 sind dabei einander zugewandt, so dass die U-förmigen Schnitte an jeweils einer ihrer Schenkelseiten 34 ineinandergreifen. Genauer gesagt greift die radial innere Schenkelseite 34 des Modulgehäuses 4, die den nachfolgend zu erläuternden Kragenabschnitt 11 des Modulgehäuses 4 bildet, in die radial äußere Schenkelseite 34 des Rotorträgers 7, an der die Rotormagnete 16 befestigt sind, ein. Der Moduldeckel 12 überdeckt bzw. überlappt in der halben Schnittansicht betrachtet in radialer Richtung R die U-förmigen Schnitte beider Bauteile 4, 7. Genauer gesagt ist der U-förmige Schnitt des Modulgehäuses 4 zum Moduldeckel 12 hin geöffnet, so dass die besagte Öffnung 33 vom Moduldeckel 12 überdeckt wird, und der U-förmige Schnitt des Rotorträgers 7 ist vom Moduldeckel 12 weg geöffnet, so dass die besagte Öffnung 33 vom Moduldeckel 12 zumindest überlappt wird bzw. sich mit dem Moduldeckel 12 zumindest überlappt.In the 2 Viewed from the half-sectional view shown, the module housing 4 and the rotor carrier 7 are each substantially U-shaped. Openings 33 of the U-shaped cuts of both components 4, 7 face each other, so that the U-shaped cuts engage with each other on one of their respective leg sides 34. More precisely, the radially inner leg side 34 of the module housing 4, which forms the collar section 11 of the module housing 4 to be explained below, engages with the radially outer leg side 34 of the rotor carrier 7, to which the rotor magnets 16 are attached. The module cover 12 covers or overlaps the U-shaped cuts of both components 4, 7 in the radial direction R when viewed in the half-sectional view. More precisely, the U-shaped cut of the module housing 4 is open towards the module cover 12 so that the said opening 33 is covered by the module cover 12, and the U-shaped cut of the rotor carrier 7 is open away from the module cover 12 so that the said opening 33 is at least overlapped by the module cover 12 or at least overlaps with the module cover 12.

Die bereits zuvor erwähnte Leistungselektronikeinheit 39 des Generatormoduls 1 ist auf einer Außenseite des Modulgehäuses 4, d.h. radial außerhalb, fest mit dem Modulgehäuse 4 verbunden. Durch den jeweiligen Wandabschnitt des Modulgehäuses 4 hindurch ist die Leistungselektronikeinheit 39 zumindest mit dem Stator 5 elektrisch verbunden. Die elektrische Verbindung erfolgt beispielsweise über einen dreiphasigen Anschluss, der in radialer Richtung R den jeweiligen Wandabschnitt 13 des Modulgehäuses 4 durchdringt. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Leistungselektronikeinheit 39 des Generatormoduls 1 axial außerhalb des Moduldeckels 12 auf einer Außenwand des Moduldeckels 12 angeordnet und fest mit diesem verbunden ist.The previously mentioned power electronics unit 39 of the generator module 1 is fixedly connected to the module housing 4 on an outer side of the module housing 4, i.e. radially outside. The power electronics unit 39 is electrically connected at least to the stator 5 through the respective wall section of the module housing 4. The electrical connection is made, for example, via a three-phase connection which penetrates the respective wall section 13 of the module housing 4 in the radial direction R. Alternatively or additionally, it is possible for the power electronics unit 39 of the generator module 1 to be mounted axially outside the module cover 12 on an outer wall of the Module cover 12 and is firmly connected to it.

Durch die Eingangsöffnung 10 des Modulgehäuses 4 erstreckt sich der Rotorträger 7 in axialer Richtung A hindurch. Durch die Eingangsöffnung 10 ist der Rotorträger 7 verdrehbar am Modulgehäuse 4 abgestützt ist. Hierzu weist der Rotorträger 7 einen Nabenabschnitt 23 auf, der sich in axialer Richtung A zur drehfesten Anbindung 8 an den Verbrennungsmotor 2 durch die Eingangsöffnung 10 hindurch erstreckt.The rotor carrier 7 extends through the inlet opening 10 of the module housing 4 in the axial direction A. The rotor carrier 7 is rotatably supported on the module housing 4 through the inlet opening 10. For this purpose, the rotor carrier 7 has a hub section 23 which extends through the inlet opening 10 in the axial direction A for the rotationally fixed connection 8 to the internal combustion engine 2.

Das Modulgehäuse 4 weist den bereits zuvor erwähnten Kragenabschnitt 11 auf, der sich in axialer Richtung A mit auf dem Rotorträger 7 fest angeordneten Rotormagneten 16 überlappt. In einem Außenbereich des Kragenabschnitts 11 ist ein Rotorlagesensor 15 vorgesehen, der zwischen dem Kragenabschnitt 11 und dem Rotorträger 7 angeordnet ist. Der zuvor erwähnte Nabenabschnitt 23 überlappt sich mit dem Kragenabschnitt 11 in axialer Richtung A.The module housing 4 has the previously mentioned collar section 11, which overlaps in the axial direction A with the rotor magnets 16 fixedly arranged on the rotor carrier 7. A rotor position sensor 15 is provided in an outer region of the collar section 11 and is arranged between the collar section 11 and the rotor carrier 7. The previously mentioned hub section 23 overlaps with the collar section 11 in the axial direction A.

Ein rotierender Teil des Rotorlagesensors 15, insbesondere ein Geberblech, ist innerhalb des Modulgehäuses 4 an einem Bodenabschnitt des Rotorträgers 7 befestigt, und ein nicht rotierender Teil des Rotorlagesensors 15, insbesondere ein Detektor, ist am Kragenabschnitt 11 des Modulgehäuses 4 befestigt. Der Rotorlagesensor 15 ist ausgebildet, die Winkellage des Rotors 6 beispielsweise optisch oder induktiv zu erfassen.A rotating part of the rotor position sensor 15, in particular a sensor plate, is attached to a bottom portion of the rotor carrier 7 within the module housing 4, and a non-rotating part of the rotor position sensor 15, in particular a detector, is attached to the collar portion 11 of the module housing 4. The rotor position sensor 15 is designed to detect the angular position of the rotor 6, for example, optically or inductively.

An einer die Eingangsöffnung 10 in radialer Richtung R begrenzenden Innenwandung 13 des Kragenabschnitts 11 liegt ein Außenring 17 eines Wälzlagers 14 an, durch das der Rotorträger 7 verdrehbar abgestützt ist. Ein Innenring 18 des Wälzlagers 14 liegt auf dem Nabenabschnitt 23 des Rotorträgers 7, genauer gesagt auf einer Außenwandung des besagten Nabenabschnitts 23, an.An outer ring 17 of a rolling bearing 14 rests against an inner wall 13 of the collar portion 11, which borders the inlet opening 10 in the radial direction R. The outer ring 17 rotatably supports the rotor carrier 7. An inner ring 18 of the rolling bearing 14 rests on the hub portion 23 of the rotor carrier 7, more precisely, on an outer wall of said hub portion 23.

Das besagte Wälzlager 14 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel das einzige Lager, durch das der Rotorträger 7 bzw. der gesamte Rotor 6 bezüglich des Modulgehäuses 4 gelagert und verdrehbar abgestützt ist. Insbesondere überlappt sich das Wälzlager 14 mit dem Rotorlagesensor 15 in axialer Richtung A. Ferner ist das Wälzlager 14 in radialer Richtung R weiter innen als der Rotorlagesensor 15 angeordnet.In the illustrated embodiment, the aforementioned rolling bearing 14 is the only bearing by which the rotor carrier 7 or the entire rotor 6 is mounted and rotatably supported relative to the module housing 4. In particular, the rolling bearing 14 overlaps with the rotor position sensor 15 in the axial direction A. Furthermore, the rolling bearing 14 is arranged further inward in the radial direction R than the rotor position sensor 15.

Zwischen dem Innenring 18 des Wälzlagers 14 und dem Außenring 17 des Wälzlagers 14 sind in Umfangsrichtung des Generatormoduls 1 verteilte, vorzugsweise käfiggeführte, vorzugsweise in Fett laufende, Wälzkörper 22 angeordnet, wobei der Raum zwischen dem Innenring 18 und dem Außenring 17 vorzugsweise in axialer Richtung A beidseits durch Dichtringe 19 abgeschlossen ist. Somit ist das Generatormoduls 1 auf Seiten des Motorblock des Verbrennungsmotors 2 gegenüber z.B. Schmutzwasser ohne weitere Abdichtelemente abgedichtet.Between the inner ring 18 of the rolling bearing 14 and the outer ring 17 of the rolling bearing 14, rolling elements 22 are arranged, distributed in the circumferential direction of the generator module 1, preferably cage-guided, preferably running in grease. The space between the inner ring 18 and the outer ring 17 is preferably sealed on both sides in the axial direction A by sealing rings 19. Thus, the generator module 1 is sealed on the side of the engine block of the internal combustion engine 2 against, for example, dirty water without additional sealing elements.

Das Wälzlager 14 ist vorzugsweise als Radiaxlager ausgebildet zur Übertragung von Radial- und Axialkräften ausgebildet. Weiterhin vorzugsweise ist das Wälzlager 14 in axialer Richtung A gesichert, z.B. durch eine Spannmutter 37 am Innenring 18 und/oder durch einen Nutenring 38 am Außenring 17.The rolling bearing 14 is preferably designed as a radial bearing for transmitting radial and axial forces. Furthermore, the rolling bearing 14 is preferably secured in the axial direction A, e.g., by a clamping nut 37 on the inner ring 18 and/or by a grooved ring 38 on the outer ring 17.

Die vorangegangenen Ausführungsbeispiele betreffen ein Generatormodul 1 für einen seriellen hybriden Antriebsstrang 25 eines Kraftfahrzeugs 3 und zur direkten Anbindung 8 an einen Verbrennungsmotor 2, mit einem Modulgehäuse 4, einem bezüglich des Modulgehäuses 4 ortsfesten Stator 5, der innerhalb des Modulgehäuses 4 angeordnet ist, einem zum Stator 5 um eine Drehachse D verdrehbaren Rotor 6, der innerhalb des Modulgehäuses 4 angeordnet ist und von einem Rotorträger 7 getragen ist, der drehfest mit dem Verbrennungsmotor 2 verbindbar ist, wobei das Modulgehäuse 4 für die eingangsseitige mittelbare oder unmittelbare Anbindung 8 des Rotorträgers 7 an eine Kurbelwelle 9 des Verbrennungsmotors 2 eine Eingangsöffnung 10 aufweist, durch die sich der Rotorträger 7 in axialer Richtung A des Generatormoduls 1 hindurch erstreckt und durch die der Rotorträger 7 verdrehbar abgestützt ist, und wobei die Eingangsöffnung 10 insbesondere durch zumindest einen Dichtring 19 des einzigen, den Rotorträger 7 verdrehbar lagernden Wälzlagers 14 abgedichtet ist. Ferner betreffen die vorangegangenen Ausführungsbeispiele einen seriellen hybriden Antriebsstrang 25 für ein Kraftfahrzeug 3, mit einem Generatormodul 1, das direkt an einen Verbrennungsmotor 2 angebunden ist, sowie einer weiteren elektrischen Maschine 27 zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 3.The preceding exemplary embodiments relate to a generator module 1 for a serial hybrid drive train 25 of a motor vehicle 3 and for direct connection 8 to an internal combustion engine 2, comprising a module housing 4, a stator 5 which is stationary with respect to the module housing 4 and arranged within the module housing 4, a rotor 6 which is rotatable about an axis of rotation D relative to the stator 5, which rotor 6 is arranged within the module housing 4 and is carried by a rotor carrier 7 which is rotatably connected to the internal combustion engine 2, wherein the module housing 4 has an inlet opening 10 for the indirect or direct connection 8 of the rotor carrier 7 to a crankshaft 9 of the internal combustion engine 2, through which inlet opening 10 the rotor carrier 7 extends in the axial direction A of the generator module 1 and through which the rotor carrier 7 is rotatably supported, and wherein the inlet opening 10 is formed in particular by at least one sealing ring 19 of the only The rotor carrier 7 is sealed by a rolling bearing 14 rotatably mounted on it. Furthermore, the preceding embodiments relate to a serial hybrid drive train 25 for a motor vehicle 3, comprising a generator module 1 directly connected to an internal combustion engine 2, and a further electric machine 27 for driving the motor vehicle 3.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
GeneratormodulGenerator module
22
Verbrennungsmotorcombustion engine
33
Kraftfahrzeugmotor vehicle
44
ModulgehäuseModule housing
55
Statorstator
66
Rotorrotor
77
Rotorträgerrotor carrier
88
AnbindungConnection
99
Kurbelwellecrankshaft
1010
EingangsöffnungEntrance opening
1111
Kragenabschnittcollar section
1212
ModuldeckelModule cover
1313
Innenwandunginner wall
1414
WälzlagerRolling bearings
1515
RotorlagesensorRotor position sensor
1616
Rotormagnetrotor magnet
1717
Außenringouter ring
1818
Innenringinner ring
1919
Dichtringsealing ring
2020
FlexplateFlexplate
2121
weitere Flexplateadditional flexplate
2222
WälzkörperRolling elements
2323
NabenabschnittHub section
2424
StatorträgerStator carrier
2525
serieller hybrider Antriebsstrangserial hybrid powertrain
2626
Batteriebattery
2727
weitere elektrische Maschineanother electrical machine
2828
weitere Leistungselektronikeinheitadditional power electronics unit
2929
Differentialdifferential
3030
Kühlereinheitcooler unit
3131
Vorderradfront wheel
3232
Hinterradrear wheel
3333
Öffnungopening
3434
Schenkelseitethigh side
3535
StatorspuleStator coil
3636
Verschraubungscrew connection
3737
Spannmutterclamping nut
3838
NutenringGrooved ring
3939
LeistungselektronikeinheitPower electronics unit
AA
axiale Richtungaxial direction
DD
Drehachseaxis of rotation
RR
radiale Richtungradial direction

Claims (6)

Generatormodul (1) für einen seriellen hybriden Antriebsstrang (25) eines Kraftfahrzeugs (3) und zur direkten Anbindung (8) an einen Verbrennungsmotor (2), mit einem Modulgehäuse (4), einem bezüglich des Modulgehäuses (4) ortsfesten Stator (5), der innerhalb des Modulgehäuses (4) angeordnet ist, einem zum Stator (5) um eine Drehachse (D) verdrehbaren Rotor (6), der innerhalb des Modulgehäuses (4) angeordnet ist und von einem Rotorträger (7) getragen ist, der drehfest mit dem Verbrennungsmotor (2) verbindbar ist, wobei das Modulgehäuse (4) für die eingangsseitige mittelbare oder unmittelbare Anbindung (8) des Rotorträgers (7) an eine Kurbelwelle (9) des Verbrennungsmotors (2) eine Eingangsöffnung (10) aufweist, durch die sich der Rotorträger (7) in axialer Richtung (A) des Generatormoduls (1) hindurch erstreckt und durch die der Rotorträger (7) verdrehbar abgestützt ist, wobei das Modulgehäuse (4) einen Kragenabschnitt (11) aufweist, der sich in axialer Richtung (A) mit auf dem Rotorträger (7) fest angeordneten Rotormagneten (16) überlappt, wobei in einem Außenbereich des Kragenabschnitts (11) ein Rotorlagesensor (15) vorgesehen ist, der zwischen dem Kragenabschnitt (11) und dem Rotorträger (7) angeordnet ist, wobei an einer die Eingangsöffnung (10) begrenzenden Innenwandung (13) des Kragenabschnitts (11) ein Außenring (17) eines Wälzlagers (14) anliegt, durch das der Rotorträger (7) verdrehbar abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Wälzlager (14) mit dem Rotorlagesensor (15) in axialer Richtung (A) überlappt.Generator module (1) for a serial hybrid drive train (25) of a motor vehicle (3) and for direct connection (8) to an internal combustion engine (2), comprising a module housing (4), a stator (5) which is stationary with respect to the module housing (4) and which is arranged within the module housing (4), a rotor (6) which is rotatable about an axis of rotation (D) relative to the stator (5), which rotor is arranged within the module housing (4) and is carried by a rotor carrier (7) which is rotatably connected to the internal combustion engine (2), wherein the module housing (4) has an inlet opening (10) for the indirect or direct connection (8) of the rotor carrier (7) to a crankshaft (9) of the internal combustion engine (2) on the input side, through which the rotor carrier (7) extends in the axial direction (A) of the generator module (1) and through which the rotor carrier (7) is rotatably supported, wherein the module housing (4) has a Collar section (11) which overlaps in the axial direction (A) with rotor magnets (16) fixedly arranged on the rotor carrier (7), wherein in an outer region of the collar section (11) a rotor position sensor (15) is provided which is arranged between the collar section (11) and the rotor carrier (7), wherein an outer ring (17) of a rolling bearing (14) bears against an inner wall (13) of the collar section (11) which delimits the inlet opening (10), by means of which the rotor carrier (7) is rotatably supported, characterized in that the rolling bearing (14) overlaps with the rotor position sensor (15) in the axial direction (A). Generatormodul (1) nach Anspruch 1, wobei der Rotorträger (7) einen Nabenabschnitt (23) aufweist, der sich in axialer Richtung (A) zur drehfesten Anbindung (8) an den Verbrennungsmotor (2) durch die Eingangsöffnung (10) hindurch erstreckt.Generator module (1) according to Claim 1 , wherein the rotor carrier (7) has a hub section (23) which extends in the axial direction (A) through the inlet opening (10) for the rotationally fixed connection (8) to the internal combustion engine (2). Generatormodul (1) nach Anspruch 2, wobei sich der Nabenabschnitt (23) mit dem Kragenabschnitt (11) in axialer Richtung (A) überlappt.Generator module (1) according to Claim 2 , wherein the hub portion (23) overlaps with the collar portion (11) in the axial direction (A). Generatormodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Modulgehäuse (4) auf einer der Eingangsöffnung (10) in axialer Richtung (A) gegenüberliegenden Seite durch einen Moduldeckel (12) geschlossen ist.Generator module (1) according to one of the Claims 1 until 3 , wherein the module housing (4) is closed by a module cover (12) on a side opposite the inlet opening (10) in the axial direction (A). Generatormodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Modulgehäuse (4) und der Rotorträger (7) in einer halben Schnittansicht jeweils im Wesentlichen U-förmig ausgebildet sind, wobei die Öffnungen (33) der U-förmigen Schnitte beider Bauteile (4, 7) einander zugewandt sind, so dass die U-förmigen Schnitte an jeweils einer ihrer Schenkelseiten (34) ineinandergreifen.Generator module (1) according to one of the Claims 1 until 4 , wherein the module housing (4) and the rotor carrier (7) are each substantially U-shaped in a half sectional view, wherein the openings (33) of the U-shaped cuts of both components (4, 7) face each other, so that the U-shaped cuts engage with each other on one of their leg sides (34). Generatormodul (1) nach Anspruch 5 in Verbindung mit Anspruch 4, wobei der Moduldeckel (12) in einer halben Schnittansicht in radialer Richtung (R) des Generatormoduls (1) die U-förmigen Schnitte beider Bauteile (4, 7) überdeckt bzw. überlappt.Generator module (1) according to Claim 5 combined with Claim 4 , wherein the module cover (12) covers or overlaps the U-shaped cuts of both components (4, 7) in a half sectional view in the radial direction (R) of the generator module (1).
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Citations (3)

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