DE102019212057B4 - Drive train for a motor vehicle with longitudinally arranged internal combustion engine and permanent rear axle drive - Google Patents

Drive train for a motor vehicle with longitudinally arranged internal combustion engine and permanent rear axle drive Download PDF

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Abstract

Antriebsstrang (1) für ein Kraftfahrzeug umfassend eine permanent angetriebene Hinterachsanordnung (2), eine wahlweise angetriebene Vorderachsanordnung (3), eine längs zu einer Fahrtrichtung angeordnete Verbrennungskraftmaschine (4), eine Hauptgetriebeanordnung (5), wobei die Hauptgetriebeanordnung (5) antriebswirksam mit der Verbrennungskraftmaschine (4) verbunden oder verbindbar ist, und eine Verteilergetriebeanordnung (6), wobei die Verteilergetriebeanordnung (6) eine elektrische Maschine (7), eine erste Eingangswelle (8) und zwei Ausgangswellen, nämlich eine erste Ausgangswelle (9) und eine zweite Ausgangswelle (10), aufweist, wobei die erste Eingangswelle (8) antriebswirksam mit der Hauptgetriebeanordnung (5), die erste Ausgangswelle (9) antriebwirksam mit der Hinterachsanordnung (2) und die zweite Ausgangswelle (10) antriebswirksam mit der Vorderachsanordnung (3) verbunden ist, wobei die erste Eingangswelle (8), die erste Ausgangswelle (9) und die zweite Ausgangswelle (10) koaxial zueinander angeordnet sind, wobei die Verteilergetriebeanordnung (6) ein Reduktionsgetriebe (11), ein als Planetenradgetriebe ausgebildetes Leistungssummiergetriebe (12), das ein erstes Sonnenrad (15), ein zweites Sonnenrad (16), zumindest ein Doppelplanetenrad (17) und einen das Doppelplanetenrad tragenden Planetenradträger (18) aufweist, sowie eine Schalteinheit (13) umfasst, wobei die Schalteinheit (13) funktionswirksam zwischen dem Reduktionsgetriebe (11) und dem Leistungssummiergetriebe (12) verbaut ist und zwischen drei Schaltstellungen, nämlich einer ersten Schaltstellung, einer zweiten Schaltstellung und einer dritten Schaltstellung, schaltbar ist, wobei über die Schalteinheit (13) in der dritten Schaltstellung die elektrische Maschine (7) weder mit dem ersten Sonnenrad (15) noch mit der ersten Eingangswelle (8) verbunden ist und vollständig vom Antriebsstrang (1) abgekoppelt ist.Drive train (1) for a motor vehicle comprising a permanently driven rear axle arrangement (2), a selectively driven front axle arrangement (3), an internal combustion engine (4) arranged longitudinally to a direction of travel, a main transmission arrangement (5), wherein the main transmission arrangement (5) is or can be connected in a driving manner to the internal combustion engine (4), and a transfer case arrangement (6), wherein the transfer case arrangement (6) has an electric machine (7), a first input shaft (8) and two output shafts, namely a first output shaft (9) and a second output shaft (10), wherein the first input shaft (8) is drivingly connected to the main transmission arrangement (5), the first output shaft (9) is drivingly connected to the rear axle arrangement (2) and the second output shaft (10) is drivingly connected to the front axle arrangement (3), wherein the first input shaft (8), the first output shaft (9) and the second output shaft (10) are arranged coaxially to one another, wherein the transfer case arrangement (6) has a Reduction gear (11), a power summing gear (12) designed as a planetary gear, which has a first sun gear (15), a second sun gear (16), at least one double planet gear (17) and a planet gear carrier (18) carrying the double planet gear, and a switching unit (13), wherein the switching unit (13) is functionally installed between the reduction gear (11) and the power summing gear (12) and can be switched between three switching positions, namely a first switching position, a second switching position and a third switching position, wherein in the third switching position the electric machine (7) is connected via the switching unit (13) neither to the first sun gear (15) nor to the first input shaft (8) and is completely decoupled from the drive train (1).

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug umfassend eine permanent angetriebene Hinterachsanordnung, eine wahlweise angetriebene Vorderachsanordnung, eine längs zu einer Fahrtrichtung angeordnete Verbrennungskraftmaschine, eine Hauptgetriebeanordnung, wobei die Hauptgetriebeanordnung antriebswirksam mit der Verbrennungskraftmaschine verbunden oder verbindbar ist, und eine Verteilergetriebeanordnung, wobei die Verteilergetriebeanordnung eine elektrische Maschine, eine erste Eingangswelle und zwei Ausgangswellen, nämlich eine erste Ausgangswelle und eine zweite Ausgangswelle, aufweist, wobei die erste Eingangswelle antriebswirksam mit dem Hauptgetriebe, die erste Ausgangswelle antriebwirksam mit der Hinterachsanordnung und die zweite Ausgangswelle antriebswirksam mit der Vorderachsanordnung verbunden ist.The present invention relates to a drive train for a motor vehicle comprising a permanently driven rear axle arrangement, a selectively driven front axle arrangement, an internal combustion engine arranged longitudinally to a direction of travel, a main transmission arrangement, wherein the main transmission arrangement is or can be connected in a driving manner to the internal combustion engine, and a transfer case arrangement, wherein the transfer case arrangement has an electric machine, a first input shaft and two output shafts, namely a first output shaft and a second output shaft, wherein the first input shaft is drivingly connected to the main transmission, the first output shaft is drivingly connected to the rear axle arrangement and the second output shaft is drivingly connected to the front axle arrangement.

Stand der TechnikState of the art

In einer Kraftfahrzeugarchitektur mit längs zu einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs angeordneter Verbrennungskraftmaschine und permanentem Hinterachsantrieb, d.h. die Hinterachse des Kraftfahrzeugs stellt die Primärachse dar, kann man als Allradgetriebe ein sogenanntes „hybridisiertes Verteilergetriebe“ verwenden. Dieses basiert auf einem Leistungssummierungsgetriebe gekoppelt mit einer elektrischen Maschine zum variablen Stellen des Drehmoments an der Vorderachse des Kraftfahrzeugs, nämlich der Sekundärachse.In a motor vehicle architecture with an internal combustion engine arranged lengthwise to the direction of travel of the motor vehicle and permanent rear axle drive, i.e. the rear axle of the motor vehicle represents the primary axle, a so-called "hybridized transfer case" can be used as an all-wheel drive transmission. This is based on a power summation transmission coupled with an electric machine for variable adjustment of the torque on the front axle of the motor vehicle, namely the secondary axle.

Die vorteilhafte Funktionalität liegt im „4WD-Mode“ in einer voll variablen Drehmomentverteilung zwischen der Primär- und der Sekundärachse, unabhängig von üblichen Drehzahldifferenzen zwischen den beiden Achsen. Darüber hinaus besteht durch Umschaltung in einen „2WD-Mode“ die Möglichkeit zur Rekuperation von Bremsleistung oder sogar ein eingeschränkter rein elektrischer Fahrbetrieb.The advantageous functionality in "4WD mode" lies in a fully variable torque distribution between the primary and secondary axles, regardless of the usual speed differences between the two axles. In addition, by switching to a "2WD mode" there is the possibility of recuperating braking power or even limited purely electric driving.

In bekannten Anordnungen eines solchen hybridisierten Verteilergetriebes ist die vom Hauptgetriebe des Kraftfahrzeugantriebsstranges kommende Eintriebswelle zu einer Kardanwelle der Hinterachse koaxial angeordnet, eine Kardanwelle zur Vorderachse aber parallel zur Kardanwelle der Hinterachse angeordnet („Offset-Anordnung“).In known arrangements of such a hybridized transfer case, the input shaft coming from the main transmission of the motor vehicle drive train is arranged coaxially to a cardan shaft of the rear axle, but a cardan shaft to the front axle is arranged parallel to the cardan shaft of the rear axle (“offset arrangement”).

Will man nun aber eine spezielle Längsmotor-Architektur mit koaxialen Anordnungen der Kardanwellen zu Vorder- und Hinterachsgetriebe sowie einer dazu koaxialen vom Hauptgetriebe des Kraftfahrzeugantriebsstranges kommenden Eintriebswelle mit einem solchen hybridisierten Verteilergetriebe ausstatten, steht man vor dem Problem die bekannten „Offset-Anordnungen“ nicht verwenden zu können.However, if one wants to equip a special longitudinal engine architecture with coaxial arrangements of the cardan shafts to the front and rear axle transmissions as well as a coaxial input shaft coming from the main transmission of the vehicle drive train with such a hybridized transfer case, one is faced with the problem of not being able to use the known "offset arrangements".

Die Druckschrift DE 60 2004 012 517 T2 offenbart beispielsweise einen Antriebsleistungsregler für ein Hybridfahrzeug mit einem Motorgenerator, der zu einem Antriebssystem mit einer Kraftmaschine hinzugefügt ist. In einer Ausführungsform dieser Druckschrift ist ein Motorgenerator beispielsweise an das Hinterrad-Antriebssystem gekoppelt.The publication EN 60 2004 012 517 T2 discloses, for example, a drive power controller for a hybrid vehicle having a motor generator added to a drive system having an engine. In one embodiment of this document, a motor generator is coupled, for example, to the rear wheel drive system.

Die Druckschrift DE 27 47 786 A1 offenbart beispielsweise ein Verteilergetriebe für Kraftfahrzeuge, die mehrere Paare von angetriebenen Achsen besitzen. Das Verteilergetriebe ist mit einer Antriebswelle ausgestattet, die mit einem Hauptantrieb eines Kraftfahrzeugs über ein Hauptgetriebe und mehrere Abtriebswellen mit mehreren Paaren von Antriebswellen funktionell verbunden ist, um diese anzutreiben. The publication DE 27 47 786 A1 discloses, for example, a transfer case for motor vehicles having a plurality of pairs of driven axles. The transfer case is equipped with a drive shaft which is operatively connected to a main drive of a motor vehicle via a main transmission and a plurality of output shafts with a plurality of pairs of drive shafts in order to drive them.

Die Druckschrift DE 10 2017 201 431 B3 offenbart beispielsweise eine Antriebsvorrichtung für ein hybridgetriebenes Kraftfahrzeug, mit einer Brennkraftmaschine, einer Elektromaschine und mit zumindest vier kraftschlüssigen Schaltelementen, mit denen zwei miteinander gekoppelte, zueinander koaxiale sowie in der Axialrichtung hintereinander angeordnete Planetengetriebe in unterschiedlichen Übersetzungsstufen schaltbar sind, wobei die Brennkraftmaschine mittels eines ersten Schaltelementes über eine erste Eingangswelle und eine erste Stirnradstufe mit den Planetengetrieben trieblich verbindbar ist, die über Eingangselemente und Ausgangselemente mit einer gemeinsamen Abtriebswelle verbindbar sind und deren Reaktionselemente kuppelbar oder festbremsbar sind, und wobei die Brennkraftmaschine mittels eines zweiten Schaltelementes über eine zweite Eingangswelle sowie über eine zweite Stirnradstufe mit den Planetengetrieben trieblich verbindbar ist, und wobei die Elektromaschine über eine zu den ersten/zweiten Eingangswellen achsparallele Elektromaschinen-Eingangswelle mit den Planetengetrieben trieblich verbindbar ist.The publication EN 10 2017 201 431 B3 discloses, for example, a drive device for a hybrid-powered motor vehicle, with an internal combustion engine, an electric machine and with at least four non-positive switching elements with which two planetary gears coupled to one another, coaxial to one another and arranged one behind the other in the axial direction can be switched in different gear ratio stages, wherein the internal combustion engine can be drivenly connected to the planetary gears by means of a first switching element via a first input shaft and a first spur gear stage, which can be connected to a common output shaft via input elements and output elements and whose reaction elements can be coupled or braked, and wherein the internal combustion engine can be drivenly connected to the planetary gears by means of a second switching element via a second input shaft and a second spur gear stage, and wherein the electric machine can be drivenly connected to the planetary gears via an electric machine input shaft axially parallel to the first/second input shafts.

Weiterhin offenbart die Druckschrift DE 10 2017 111 041 B3 beispielsweise eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebsmaschine und eine über eine Antriebswelle mit der Antriebsmaschine koppelbare Getriebevorrichtung mit einem Stufenplanetensatz mit mehreren Stufenplanetenrädern sowie einem ersten und zweiten Getriebeabtrieb, wobei jedes Stufenplanetenrad ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad aufweist, wobei die Stufenplanetenräder drehbar an einem Planetenträger angeordnet sind, wobei das erste Zahnrad mit einem ersten Sonnenrad und mit einem ersten Hohlrad im Zahneingriff steht, wobei ferner das zweite Zahnrad mit einem zweiten Sonnenrad und mit einem zweiten Hohlrad im Zahneingriff steht, wobei ferner das erste Sonnenrad oder das erste Hohlrad über eine erste Kupplung mit der Antriebswelle koppelbar ist, und wobei das erste Sonnenrad und das erste Hohlrad gleichzeitig auch als jeweiliger Getriebeabtrieb vorgesehen sind, wobei ferner der Planetenträger über eine zweite Kupplung mit der Antriebswelle koppelbar ist, und wobei das zweite Sonnenrad über eine erste Bremse und das zweite Hohlrad über eine zweite Bremse an einem Gehäuse stationär festlegbar sind.The publication also reveals EN 10 2017 111 041 B3 for example, a drive device for a motor vehicle, comprising a drive machine and a transmission device which can be coupled to the drive machine via a drive shaft, with a stepped planetary gear set with several stepped planetary gears and a first and second transmission output, each stepped planetary gear having a first and a second gear connected to one another in a rotationally fixed manner, the stepped planetary gears being rotatably arranged on a planet carrier, the first gear being connected to a first sun gear and to a first ring gear in the tooth is in engagement, wherein furthermore the second gear is in meshing engagement with a second sun gear and with a second ring gear, wherein furthermore the first sun gear or the first ring gear is coupleable to the drive shaft via a first clutch, and wherein the first sun gear and the first ring gear are simultaneously also provided as respective transmission outputs, wherein furthermore the planet carrier is coupleable to the drive shaft via a second clutch, and wherein the second sun gear is fixable to a housing in a stationary manner via a first brake and the second ring gear is fixable to a housing via a second brake.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Es ist eine Aufgabe der Erfindung einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug anzugeben in dem ein oben beschriebenes hybridisiertes Verteilergetriebe mit einer koaxialen Anordnung der Schnittstellen-Wellen, nämlich der Welle vom Hauptgetriebe kommend, der Welle zur Hinterachse und der Welle zur Vorderachse des Kraftfahrzeugs, realisiert ist, wobei diese Realisierung unter möglichst geringem Bauraum- sowie Bauteilaufwand unter Erhaltung einer höchstmöglichen Funktionalität erfolgt.It is an object of the invention to provide a drive train for a motor vehicle in which a hybridized transfer case as described above is realized with a coaxial arrangement of the interface shafts, namely the shaft coming from the main transmission, the shaft to the rear axle and the shaft to the front axle of the motor vehicle, wherein this realization takes place with the least possible installation space and component expenditure while maintaining the highest possible functionality.

Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.This need can be met by the subject matter of the present invention according to independent claim 1. Advantageous embodiments of the present invention are described in the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug weist eine Hinterachsanordnung, eine Vorderachsanordnung, eine Verbrennungskraftmaschine, eine Hauptgetriebeanordnung sowie eine Verteilergetriebeanordnung auf.The drive train according to the invention for a motor vehicle has a rear axle arrangement, a front axle arrangement, an internal combustion engine, a main transmission arrangement and a transfer case arrangement.

Unter der Begrifflichkeit „Hinterachsanordnung“ ist eine Anordnung zu verstehen, die neben einer Hinterachse weitere dieser Achse zuordenbare Komponenten, wie beispielsweise ein Hinterachsgetriebe, eine hintere Kardanwelle, etc., umfasst.The term “rear axle arrangement” refers to an arrangement which, in addition to a rear axle, includes other components which can be assigned to this axle, such as a rear axle transmission, a rear cardan shaft, etc.

Unter der Begrifflichkeit „Vorderachsanordnung“ ist eine Anordnung zu verstehen, die neben einer Vorderachse weitere dieser Achse zuordenbare Komponenten, wie beispielsweise ein Vorderachsgetriebe, eine vordere Kardanwelle, etc., umfasst.The term “front axle arrangement” refers to an arrangement which, in addition to a front axle, includes other components which can be assigned to this axle, such as a front axle transmission, a front cardan shaft, etc.

Die Verbrennungskraftmaschine ist erfindungsgemäß längs zu einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs angeordnet.According to the invention, the internal combustion engine is arranged longitudinally to a direction of travel of the motor vehicle.

Die Hauptgetriebeanordnung dient der Übersetzung des von der Verbrennungskraftmaschine kommenden Drehmoments und ist mit der Verbrennungskraftmaschine antriebswirksam verbunden oder verbindbar.The main transmission arrangement serves to translate the torque coming from the internal combustion engine and is or can be connected to the internal combustion engine in a driving manner.

Die Verteilergetriebeanordnung umfasst erfindungsgemäß eine elektrische Maschine, eine erste Eingangswelle und zwei Ausgangswellen, nämlich eine erste Ausgangswelle und eine zweite Ausgangswelle. Die erfindungsgemäße Verteilergetriebeanordnung ist als ein hybridisiertes Verteilergetriebe zu verstehen.According to the invention, the transfer case arrangement comprises an electric machine, a first input shaft and two output shafts, namely a first output shaft and a second output shaft. The transfer case arrangement according to the invention is to be understood as a hybridized transfer case.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist die erste Eingangswelle antriebswirksam mit der Hauptgetriebeanordnung, die erste Ausgangswelle antriebwirksam mit der Hinterachsanordnung und die zweite Ausgangswelle antriebswirksam mit der Vorderachsanordnung verbunden, wobei die erste Eingangswelle, die erste Ausgangswelle und die zweite Ausgangswelle koaxial zueinander angeordnet sind.According to the present invention, the first input shaft is drivingly connected to the main transmission assembly, the first output shaft is drivingly connected to the rear axle assembly, and the second output shaft is drivingly connected to the front axle assembly, the first input shaft, the first output shaft, and the second output shaft being arranged coaxially with one another.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung weist die Verteilergetriebeanordnung ein Reduktionsgetriebe, ein Leistungssummiergetriebe sowie eine Schalteinheit auf, wobei die Schalteinheit funktionswirksam zwischen dem Reduktionsgetriebe und dem Leistungssummiergetriebe verbaut ist.According to the present invention, the transfer case arrangement comprises a reduction gear, a power summing gear and a switching unit, wherein the switching unit is functionally installed between the reduction gear and the power summing gear.

Erfindungsgemäß ist das Leistungssummiergetriebe als ein Planetenradgetriebe ausgebildet, wobei das Planetenradgetriebe zwei Sonnenräder, nämlich ein erstes Sonnenrad und ein zweites Sonnenrad, zumindest ein Doppelplanetenrad und einen das Doppelplanetenrad tragenden Planetenradträger aufweist.According to the invention, the power summing transmission is designed as a planetary gear transmission, wherein the planetary gear transmission has two sun gears, namely a first sun gear and a second sun gear, at least one double planet gear and a planet gear carrier carrying the double planet gear.

Die Schalteinheit ist erfindungsgemäß zwischen drei Schaltstellungen, nämlich einer ersten Schaltstellung, einer zweiten Schaltstellung und einer dritten Schaltstellung, schaltbar ausgebildet, wobei weiterhin erfindungsgemäß über die Schalteinheit in der dritten Schaltstellung die elektrische Maschine weder mit dem ersten Sonnenrad noch mit der ersten Eingangswelle verbunden und vollständig vom Antriebsstrang abgekoppelt ist.According to the invention, the switching unit is designed to be switchable between three switching positions, namely a first switching position, a second switching position and a third switching position, wherein furthermore according to the invention, via the switching unit in the third switching position, the electric machine is neither connected to the first sun gear nor to the first input shaft and is completely decoupled from the drive train.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben.Further developments of the invention are specified in the dependent claims, the description and the accompanying drawings.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist die erste Eingangswelle als eine Hohlwelle ausgebildet und die zweite Ausgangswelle ist teilweise innerhalb der ersten Eingangswelle angeordnet.In a particularly preferred embodiment of the present invention, the first input shaft is designed as a hollow shaft and the second output shaft is partially arranged within the first input shaft.

Die elektrische Maschine ist vorzugweise über eine zweite Eingangswelle antriebswirksam mit dem Reduktionsgetriebe der Verteilergetriebeanordnung verbunden.The electric machine is preferably connected to the reduction gear of the transfer case arrangement via a second input shaft.

Bevorzugt ist dabei die zweite Eingangswelle im Wesentlichen parallel zu der ersten Eingangswelle, der ersten Ausgangswelle und der zweiten Ausgangswelle angeordnet.Preferably, the second input shaft is arranged substantially parallel to the first input shaft, the first output shaft and the second output shaft.

Der Planetenradträger ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass er fest mit der ersten Eingangswelle und der ersten Ausgangswelle verbunden ist. Die Leistung an die Hinterachsanordnung wird somit über den Planetenradträger des Leistungssummiergetriebes übertragen.The planetary gear carrier is preferably designed such that it is firmly connected to the first input shaft and the first output shaft. The power to the rear axle arrangement is thus transmitted via the planetary gear carrier of the power summing transmission.

Das zweite Sonnenrad ist vorzugsweise fest mit der zweiten Ausgangswelle verbunden. Die Leistung an die Vorderachsanordnung wird somit über das zweite Sonnenrad des Leistungssummiergetriebes übertragen.The second sun gear is preferably fixedly connected to the second output shaft. The power to the front axle arrangement is thus transmitted via the second sun gear of the power summing gear.

Die Schalteinheit weist vorzugsweise zwei formschlüssige Verbindungen oder eine formschlüssige Verbindung und eine reibschlüssige Verbindung auf. Weiterhin weist die Schalteinheit vorzugsweise eine Aktuatoreinheit auf.The switching unit preferably has two positive connections or one positive connection and one frictional connection. Furthermore, the switching unit preferably has an actuator unit.

Bevorzugt ist über die Schalteinheit in der ersten Schaltstellung die elektrische Maschine antriebswirksam mit dem ersten Sonnenrad des Leistungssummiergetriebes verbunden.Preferably, the electric machine is connected in a drive-effective manner to the first sun gear of the power summing gear via the switching unit in the first switching position.

Weiterhin bevorzugt ist über die Schalteinheit in der zweiten Schaltstellung die elektrische Maschine antriebswirksam mit der ersten Eingangswelle der Verteilergetriebeanordnung verbunden.Furthermore, the electric machine is preferably connected in a drive-effective manner to the first input shaft of the transfer case arrangement via the switching unit in the second switching position.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

  • 1 zeigt schematisch einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug.
  • 2 zeigt schematisch eine erste Ausführungsvariante einer Verteilergetriebeanordnung.
  • 3 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsvariante einer Verteilergetriebeanordnung.
  • 4 zeigt schematisch eine erste Ausführungsvariante einer Schalteinheit.
  • 5 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsvariante einer Schalteinheit.
  • 6 zeigt schematisch eine dritte Ausführungsvariante einer Schalteinheit.
The invention is described below by way of example with reference to the drawings.
  • 1 shows a schematic of a drive train for a motor vehicle.
  • 2 shows schematically a first embodiment variant of a transfer case arrangement.
  • 3 shows schematically a second embodiment variant of a transfer case arrangement.
  • 4 shows schematically a first embodiment of a switching unit.
  • 5 shows schematically a second embodiment of a switching unit.
  • 6 shows schematically a third embodiment of a switching unit.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

1 zeigt schematisch einen Antriebsstrang 1 eines Kraftfahrzeugs entsprechend der vorliegenden Erfindung. Der Antriebsstrang 1 weist eine permanent angetriebene Hinterachsanordnung 2, eine wahlweise angetriebene Vorderachsanordnung 3, eine längs zu einer Fahrtrichtung angeordnete Verbrennungskraftmaschine 4, eine Hauptgetriebeanordnung 5 und eine Verteilergetriebeanordnung 6 auf. 1 shows schematically a drive train 1 of a motor vehicle according to the present invention. The drive train 1 has a permanently driven rear axle arrangement 2, a selectively driven front axle arrangement 3, an internal combustion engine 4 arranged longitudinally to a direction of travel, a main transmission arrangement 5 and a transfer case arrangement 6.

Die Hauptgetriebeanordnung 5 ist antriebswirksam mit der Verbrennungskraftmaschine 4 verbunden.The main transmission arrangement 5 is drive-connected to the internal combustion engine 4.

Die Verteilergetriebeanordnung 6 ist als ein „hybridisiertes Verteilergetriebe“ ausgebildet und weist eine elektrische Maschine 7, ein Leistungssummiergetriebe 12, ein Reduktionsgetriebe 11 sowie eine Schalteinheit 13 auf. Zudem weist die Verteilergetriebeanordnung 6 eine Vielzahl von Schnittstellen-Wellen auf, nämlich eine erste Eingangswelle 8, eine erste Ausgangswelle 9 und eine zweite Ausgangswelle 10.The transfer case arrangement 6 is designed as a “hybridized transfer case” and has an electric machine 7, a power summing gear 12, a reduction gear 11 and a switching unit 13. In addition, the transfer case arrangement 6 has a plurality of interface shafts, namely a first input shaft 8, a first output shaft 9 and a second output shaft 10.

Die erste Eingangswelle 8 ist eine von der Hauptgetriebeanordnung 5 des Antriebsstrangs 1 des Kraftfahrzeugs kommende Eingangswelle und ist antriebswirksam mit der Hauptgetriebeanordnung 5 verbunden. Die erste Ausgangswelle 9 ist antriebwirksam mit der Hinterachsanordnung 2 des Antriebsstrangs 1 des Kraftfahrzeugs verbunden. Die zweite Ausgangswelle 10 ist antriebswirksam mit der Vorderachsanordnung 3 des Antriebsstrangs 1 des Kraftfahrzeugs verbunden.The first input shaft 8 is an input shaft coming from the main transmission arrangement 5 of the drive train 1 of the motor vehicle and is drivingly connected to the main transmission arrangement 5. The first output shaft 9 is drivingly connected to the rear axle arrangement 2 of the drive train 1 of the motor vehicle. The second output shaft 10 is drivingly connected to the front axle arrangement 3 of the drive train 1 of the motor vehicle.

Die erste Eingangswelle 8, die erste Ausgangswelle 9 und die zweite Ausgangswelle 10 sind koaxial zueinander angeordnet.The first input shaft 8, the first output shaft 9 and the second output shaft 10 are arranged coaxially to each other.

Die elektrische Maschine 7 ist eine mit 48V betriebene elektrische Maschine. Die elektrische Maschine 7 soll durch Stützen am Leistungssummiergetriebe 12 einen Teil der Gesamtleistung der Verbrennungskraftmaschine 4 zur Vorderachsanordnung 3 abzweigen. Dies ermöglicht eine vollvariable Drehmomentverteilung zwischen den beiden Antriebsachsen, nämlich der Vorderachse 25 und der Hinterachse 24, des Kraftfahrzeugs mit einer hohen Genauigkeit.The electric machine 7 is an electric machine operated with 48V. The electric machine 7 is intended to divert part of the total power of the internal combustion engine 4 to the front axle arrangement 3 by means of supports on the power summing gear 12. This enables a fully variable torque distribution between the two drive axles, namely the front axle 25 and the rear axle 24, of the motor vehicle with a high degree of precision.

Die Schalteinheit 13 ist zwischen dem Reduktionsgetriebe 11 und dem Leistungssummiergetriebe 12 der Verteilergetriebeanordnung 6 verbaut. Die Schalteinheit 13 ist zwischen drei Schaltstellungen, nämlich einer ersten Schaltstellung, einer zweiten Schaltstellung und einer dritten Schaltstellung, schaltbar. Über die erste Schaltstellung der Schalteinheit 13 wird ein erster Betriebszustand des Antriebsstranges 1, nämlich 4WD/TV, über die zweite Schaltstellung der Schalteinheit 13 wird ein zweiter Betriebszustand des Antriebsstranges 1, nämlich REC/EV, und über die dritte Schaltstellung der Schalteinheit 13 wird ein dritter Betriebszustand des Antriebsstranges 1, nämlich DEC, realisiert.The switching unit 13 is installed between the reduction gear 11 and the power summing gear 12 of the transfer case arrangement 6. The switching unit 13 can be switched between three switching positions, namely a first switching position, a second switching position and a third switching position. A first operating state of the Drive train 1, namely 4WD/TV, via the second switching position of the switching unit 13 a second operating state of the drive train 1, namely REC/EV, is realized, and via the third switching position of the switching unit 13 a third operating state of the drive train 1, namely DEC, is realized.

Die Abkürzung „4WD“ steht für „Four Wheel Drive“, also einen Allradbetrieb eines Kraftfahrzeugs. Die Abkürzung „TV“ steht für „Torque Vectoring“, also das gezielte Verschieben eines Drehmoments beispielsweise zwischen einer Vorder- und einer Hinterachse. Die Abkürzung „DEC“ steht Für „Decoupled“, also einem abgekoppelten Zustand einer elektrischen Maschine. Die Abkürzung „REC“ steht für „Re cuperation“, also einem Betriebszustand in dem Bremsenergie zurückgewonnen wird. Die Abkürzung „EV“ steht für „Electric Drive“, also einem rein elektrischen Betrieb eines Kraftfahrzeugs.The abbreviation “4WD” stands for “Four Wheel Drive”, i.e. all-wheel operation of a motor vehicle. The abbreviation “TV” stands for “Torque Vectoring”, i.e. the targeted shifting of torque, for example between a front and rear axle. The abbreviation “DEC” stands for “Decoupled”, i.e. a disconnected state of an electrical machine. The abbreviation “REC” stands for “Recuperation”, i.e. an operating state in which braking energy is recovered. The abbreviation “EV” stands for “Electric Drive”, i.e. a purely electric operation of a motor vehicle.

In 2 ist eine erste Ausführungsvariante der Verteilergetriebeanordnung 6 des Antriebsstranges 1 dargestellt.In 2 a first embodiment of the transfer case arrangement 6 of the drive train 1 is shown.

Die erste Eingangswelle 8 ist eine von der Hauptgetriebeanordnung 5 des Antriebsstrangs 1 des Kraftfahrzeugs kommende Eingangswelle und ist antriebswirksam mit der Hauptgetriebeanordnung 5 verbunden, d.h. über die erste Eingangswelle 8 wird Drehmoment von der Verbrennungskraftmaschine 4 über die Hauptgetriebeanordnung 5 in die Verteilergetriebeanordnung 6 eingeleitet.The first input shaft 8 is an input shaft coming from the main transmission arrangement 5 of the drive train 1 of the motor vehicle and is drive-effectively connected to the main transmission arrangement 5, i.e. via the first input shaft 8, torque is introduced from the internal combustion engine 4 via the main transmission arrangement 5 into the transfer case arrangement 6.

Die erste Ausgangswelle 9 ist antriebwirksam mit der Hinterachsanordnung 2 des Antriebsstrangs 1 des Kraftfahrzeugs verbunden. Die Hinterachsanordnung 2 umfasst die Hinterachse 24 des Kraftfahrzeugs. Die Hinterachse 24 des Kraftfahrzeugs ist als Primärachse ausgebildet, d.h. sie wird permanent angetrieben.The first output shaft 9 is connected to the rear axle arrangement 2 of the drive train 1 of the motor vehicle. The rear axle arrangement 2 comprises the rear axle 24 of the motor vehicle. The rear axle 24 of the motor vehicle is designed as a primary axle, i.e. it is permanently driven.

Die zweite Ausgangswelle 10 ist antriebswirksam mit der Vorderachsanordnung 3 des Antriebsstrangs 1 des Kraftfahrzeugs verbunden. Die Vorderachsanordnung 3 umfasst die Vorderachse 25 des Kraftfahrzeugs. Die Vorderachse 25 des Kraftfahrzeugs ist als Sekundärachse ausgebildet, d.h. sie wird wahlweise angetrieben.The second output shaft 10 is connected to the front axle arrangement 3 of the drive train 1 of the motor vehicle. The front axle arrangement 3 comprises the front axle 25 of the motor vehicle. The front axle 25 of the motor vehicle is designed as a secondary axle, i.e. it is selectively driven.

Die erste Eingangswelle 8, die erste Ausgangswelle 9 und die zweite Ausgangswelle 10 sind koaxial auf einer Hauptachse 23 der Verteilergetriebeanordnung 6 angeordnet.The first input shaft 8, the first output shaft 9 and the second output shaft 10 are arranged coaxially on a main axis 23 of the transfer case arrangement 6.

Das Leistungssummiergetriebe 12 der Verteilergetriebeanordnung 6 ist im Wesentlichen an der Hauptachse 23 der Verteilergetriebeanordnung 6 angeordnet. Das Leistungssummiergetriebe 12 ist als Planetenradgetriebe ausgebildet und umfasst ein erstes Sonnenrad 15, ein zweites Sonnenrad 16 und einen Planetenradträger 18, der zumindest ein Doppelplanetenrad 17 trägt.The power summing gear 12 of the transfer case arrangement 6 is arranged essentially on the main axis 23 of the transfer case arrangement 6. The power summing gear 12 is designed as a planetary gear and comprises a first sun gear 15, a second sun gear 16 and a planet gear carrier 18 which carries at least one double planet gear 17.

Der Planetenradträger 18 ist derart ausgebildet, dass er fest mit der ersten Eingangswelle 8 und der ersten Ausgangswelle 9 verbunden ist. Das über die erste Eingangswelle 8 eingeleitete von der Verbrennungskraftmaschine 4 kommende Drehmoment kann so zum Teil oder als Ganzes über den Planetenradträger 18 des Leistungssummiergetriebes 12 an die Hinterachsanordnung 2 weitergeleitet werden.The planetary gear carrier 18 is designed such that it is firmly connected to the first input shaft 8 and the first output shaft 9. The torque introduced via the first input shaft 8 from the internal combustion engine 4 can thus be transmitted in part or in whole to the rear axle arrangement 2 via the planetary gear carrier 18 of the power summing transmission 12.

Das Doppelplanetenrad 17 weist ein erstes Planetenrad 17' und ein zweites Planetenrad 17" auf, wobei das erste Planetenrad 17' mit dem ersten Sonnenrad 15 und das zweite Planetenrad 17" mit dem zweiten Sonnenrad 16 im Dreheingriff steht.The double planetary gear 17 has a first planetary gear 17' and a second planetary gear 17", wherein the first planetary gear 17' is in rotational engagement with the first sun gear 15 and the second planetary gear 17" is in rotational engagement with the second sun gear 16.

Das zweite Sonnenrad 16 ist fest mit der zweiten Ausgangswelle 10 der Verteilergetriebeanordnung 6 verbunden.The second sun gear 16 is fixedly connected to the second output shaft 10 of the transfer case arrangement 6.

Die elektrische Maschine 7 der Verteilergetriebeanordnung 6 ist über eine zweite Eingangswelle 14 antriebswirksam mit dem Reduktionsgetriebe 11 verbunden. Die zweite Eingangswelle 14 ist parallel zu der ersten Eingangswelle 8, der ersten Ausgangswelle 9 und der zweiten Ausgangswelle 10 der Verteilergetriebeanordnung 6, d.h. parallel zu der Hauptachse 23 der Verteilergetriebeanordnung 6, angeordnet.The electric machine 7 of the transfer case arrangement 6 is drivingly connected to the reduction gear 11 via a second input shaft 14. The second input shaft 14 is arranged parallel to the first input shaft 8, the first output shaft 9 and the second output shaft 10 of the transfer case arrangement 6, i.e. parallel to the main axis 23 of the transfer case arrangement 6.

Die in 2 dargestellte erste Ausführungsvariante einer Verteilergetriebeanordnung 6 ist dadurch charakterisiert, dass das Reduktionsgetriebe 11 in Bezug auf die Gesamtarchitektur des Antriebsstrangs 1 „vor“ dem Leistungssummiergetriebe 12 angeordnet ist. Die Schalteinheit 13 ist im Wesentlichen an einer Hauptachse 23 der Verteilergetriebeanordnung 6 zwischen dem Reduktionsgetriebe 11 und dem Leistungssummiergetriebe 12 angeordnet.In the 2 The first embodiment variant of a transfer case arrangement 6 shown is characterized in that the reduction gear 11 is arranged "in front of" the power summing gear 12 in relation to the overall architecture of the drive train 1. The switching unit 13 is arranged essentially on a main axis 23 of the transfer case arrangement 6 between the reduction gear 11 and the power summing gear 12.

Die elektrische Maschine 7 treibt in eine erste Stufe 26 des Reduktionsgetriebes 11 ein, die wiederum eine zweite Stufe 27 des Reduktionsgetriebes 11 antreibt. Die zweite Stufe 27 ist antriebswirksam mit einem Antriebsrad 22 verbunden. Das erste Sonnenrad 15 ist über die Schalteinheit 13 in der ersten Schaltstellung mit dem Reduktionsgetriebe 11 verbunden, genauer ist das erste Sonnenrad 15 über die Schalteinheit 13 in der ersten Schaltstellung antriebswirksam mit dem Antriebsrad 22, das mit der zweiten Stufe 27 des Reduktionsgetriebes 11 antriebswirksam verbunden ist, verbunden.The electric machine 7 drives a first stage 26 of the reduction gear 11, which in turn drives a second stage 27 of the reduction gear 11. The second stage 27 is connected to a drive wheel 22. The first sun gear 15 is connected to the reduction gear 11 via the switching unit 13 in the first switching position; more precisely, the first sun gear 15 is connected to the drive wheel 22, which is connected to the second stage 27 of the reduction gear 11, via the switching unit 13 in the first switching position.

Das Drehmoment der elektrischen Maschine 7 wird durch das Reduktionsgetriebe 11 so übersetzt, dass ein Stützmoment am ersten Sonnenrad 15 des Leistungssummierungsgetriebes 12 anliegt, um ein gewünschtes Drehmoment an das zweite Sonnenrad 16 und damit an die Vorderachsanordnung 3 abzuzweigen. Das Stützmoment seitens der elektrischen Maschine 7 wird an dem Antriebsrad 22 des Reduktionsgetriebes 11 zur Verfügung gestellt. Die Höhe des Stützmomentes an dem ersten Sonnenrad 15 wirkt über das Doppelplanetenrad 17 auf das zweite Sonnenrad 16 und bestimmt die Größe des von der ersten Eingangswelle 8 abgezweigten Drehmoments.The torque of the electric machine 7 is translated by the reduction gear 11 in such a way that a supporting torque is applied to the first sun gear 15 of the power summation gear 12 in order to desired torque to the second sun gear 16 and thus to the front axle arrangement 3. The support torque from the electric machine 7 is made available to the drive wheel 22 of the reduction gear 11. The level of the support torque on the first sun gear 15 acts via the double planetary gear 17 on the second sun gear 16 and determines the size of the torque branched off from the first input shaft 8.

Im Leistungssummiergetriebe 12 wird entsprechend den vorliegenden Drehzahlverhältnissen und Drehmomenten die von der ersten Eingangswelle 8 abgezweigte Leistung und die von der elektrischen Maschine 7 aufgebrachte Leistung zusammengeführt und über die zweite Ausgangswelle 10 an die Vorderachsanordnung 3 abgegeben.In the power summing transmission 12, the power branched off from the first input shaft 8 and the power generated by the electric machine 7 are combined according to the existing speed ratios and torques and delivered to the front axle arrangement 3 via the second output shaft 10.

Da im Leistungssummiergetriebe 12 die Drehzahlverhältnisse zwischen dem Planetenradträger 18 und dem zweiten Sonnenrad 16 die Drehzahl des ersten Sonnenrads 15 und somit der elektrischen Maschine 7 beim Stellen des Drehmoments für die Vorderachsanordnung 3 bestimmen, kann bei der Auslegung des Systems durch eine gezielte Anpassung dieses Drehzahlverhältnisses der elektrische Leistungsumsatz während dem Stellen von Drehmomenten für die Vorderachse 25 beeinflusst werden. Damit verbunden kann auf die Verfügbarkeit des Systems in Abhängigkeit von Kraftfahrzeuggeschwindigkeit und Drehzahlen von Vorderachse 25 und Hinterachse 24 Einfluss genommen werden.Since in the power summing gear 12 the speed ratios between the planetary gear carrier 18 and the second sun gear 16 determine the speed of the first sun gear 15 and thus of the electric machine 7 when setting the torque for the front axle arrangement 3, the electrical power conversion during the setting of torques for the front axle 25 can be influenced when designing the system by specifically adjusting this speed ratio. In this way, the availability of the system can be influenced depending on the vehicle speed and the speeds of the front axle 25 and rear axle 24.

Das Drehzahlverhältnis zwischen dem Planetenradträger 18 und dem zweiten Sonnenrad 16 kann an verschiedenen Stellen im Antriebstrang 1 beeinflusst werden. So kann zum Beispiel außerhalb der Verteilergetriebeanordnung 6 durch unterschiedliche Radgrößen und/oder Achsgetriebeübersetzungen an der Vorderachse 25 der Vorderachsanordnung 3 und der Hinterachse 24 der Hinterachsanordnung 2, aber auch zum Beispiel durch Verändern der Ausgleichsübersetzung in der Hauptgetriebeanordnung 5 des Kraftfahrzeugs das genannte Drehzahlverhältnis getrimmt werden. Falls eine dieser externen Anpassungsmöglichkeiten nicht genutzt werden kann oder soll, besteht auch innerhalb der Verteilergetriebeanordnung 6 die Möglichkeit eine zusätzliche Übersetzung einzubringen.The speed ratio between the planet gear carrier 18 and the second sun gear 16 can be influenced at various points in the drive train 1. For example, the speed ratio mentioned can be trimmed outside the transfer case arrangement 6 by different wheel sizes and/or axle gear ratios on the front axle 25 of the front axle arrangement 3 and the rear axle 24 of the rear axle arrangement 2, but also, for example, by changing the compensation ratio in the main transmission arrangement 5 of the motor vehicle. If one of these external adjustment options cannot or should not be used, it is also possible to introduce an additional ratio within the transfer case arrangement 6.

Dies kann durch das optionale Zwischenschalten eines zweiten Planetenradgetriebes an bzw. in die erste Ausgangswelle 9 oder aber auch die zweite Ausgangswelle 10 realisiert werden. Dieses Planetenradgetriebe kann zweckmäßig je nach benötigter Drehzahltrimmung und optionaler Drehrichtungsanpassung als Minus- oder Plusgetriebe mit Einzel- oder Stufenplanet(en) ausgeführt werden.This can be achieved by optionally connecting a second planetary gear to or in the first output shaft 9 or the second output shaft 10. Depending on the required speed trim and optional direction of rotation adjustment, this planetary gear can be designed as a minus or plus gear with single or stepped planet(s).

In der zweiten Schaltstellung der Schalteinheit 13 kann die elektrische Maschine 7 zur Rekuperation, d.h. zur Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie, für rein elektrisches Fahren des Kraftfahrzeuges wie auch für einen Boost-Betrieb, in dem seitens der elektrischen Maschine 7 zusätzlich zum Primärantrieb über die Verbrennungskraftmaschine 4 noch eine elektrische Vortriebsleistung zur Verfügung gestellt wird, verwendet werden. Dazu ist ein zweiter mechanischer Lastpfad zwischen der elektrischen Maschine 7 und der Hinterachsanordnung 2 mit einer geeigneten Übersetzung vorgesehen. Hierzu ist die elektrische Maschine 7 über das Reduktionsgetriebe 11 und die Schalteinheit 13 in der zweiten Schaltstellung antriebswirksam mit der ersten Eingangswelle 8 verbunden.In the second switching position of the switching unit 13, the electric machine 7 can be used for recuperation, i.e. for converting mechanical energy into electrical energy, for purely electric driving of the motor vehicle as well as for boost operation, in which the electric machine 7 provides electrical propulsion power in addition to the primary drive via the internal combustion engine 4. For this purpose, a second mechanical load path between the electric machine 7 and the rear axle arrangement 2 with a suitable gear ratio is provided. For this purpose, the electric machine 7 is connected in a drive-effective manner to the first input shaft 8 via the reduction gear 11 and the switching unit 13 in the second switching position.

In der dritten Schaltstellung der Schalteinheit 13 ist die elektrische Maschine 7 vollständig vom Antriebsstrang 1 abgekoppelt, um so einerseits die elektrische Maschine 7 vor Überdrehzahlen zu schützen und andererseits die Schleppverluste zu minimieren. Dazu wird die Schalteinheit 13 in eine Neutralstellung gebracht in der weder eine mechanische Verbindung des Antriebsrades 22 zum ersten Sonnenrad 15 noch zur ersten Eingangswelle 8 vorliegt.In the third switching position of the switching unit 13, the electric machine 7 is completely decoupled from the drive train 1 in order to protect the electric machine 7 from overspeeding on the one hand and to minimize drag losses on the other. For this purpose, the switching unit 13 is brought into a neutral position in which there is neither a mechanical connection between the drive gear 22 and the first sun gear 15 nor to the first input shaft 8.

In 3 ist eine zweite Ausführungsvariante der Verteilergetriebeanordnung dargestellt.In 3 A second variant of the transfer case arrangement is shown.

Die in 3 dargestellte erste Ausführungsvariante einer Verteilergetriebeanordnung 6 ist dadurch charakterisiert, dass das Reduktionsgetriebe 11 in Bezug auf die Gesamtarchitektur des Antriebsstrangs 1 „hinter“ dem Leistungssummiergetriebe 12 angeordnet ist. Die Schalteinheit 13 ist im Wesentlichen an einer Hauptachse 23 der Verteilergetriebeanordnung 6 zwischen dem Reduktionsgetriebe 11 und dem Leistungssummiergetriebe 12 angeordnet.In the 3 The first embodiment variant of a transfer case arrangement 6 shown is characterized in that the reduction gear 11 is arranged "behind" the power summing gear 12 in relation to the overall architecture of the drive train 1. The switching unit 13 is arranged essentially on a main axis 23 of the transfer case arrangement 6 between the reduction gear 11 and the power summing gear 12.

Das grundsätzliche Zusammenwirken der einzelnen Komponenten und Teile ist gleich wie bereits im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsvariante der Verteilergetriebeanordnung 6 zu 2 beschrieben.The basic interaction of the individual components and parts is the same as in connection with the first embodiment of the transfer case arrangement 6. 2 described.

Lediglich in der zweiten Schaltstellung der Schalteinheit 13 ist im Unterschied zur ersten Ausführungsvariante der Verteilergetriebeanordnung 6 gemäß 2 die elektrische Maschine 7 direkt antriebswirksam an die erste Ausgangswelle 9 angebunden. Dies entspricht aber trotzdem sinngemäß dem Lastübertragungspfad entsprechend der ersten Ausführungsvariante gemäß 2.Only in the second switching position of the switching unit 13, in contrast to the first embodiment of the transfer case arrangement 6 according to 2 the electric machine 7 is directly connected to the first output shaft 9. However, this still corresponds to the load transmission path according to the first embodiment according to 2 .

4 bis 6 zeigen unterschiedliche Ausführungsvarianten der Schalteinheit 13. 4 until 6 show different versions of the switching unit 13.

Die Schalteinheit 13 weist zwei formschlüssige Verbindungen 19, 19' (5, 6) oder eine formschlüssige Verbindung 19 und eine reibschlüssige Verbindung 20 (4) auf. Weiterhin weist die Schalteinheit 13 eine Aktuatoreinheit 21 auf.The switching unit 13 has two positive connections 19, 19' ( 5 , 6 ) or a positive connection 19 and a frictional connection 20 ( 4 ). Furthermore, the switching unit 13 has an actuator unit 21.

Über die Schalteinheit 13 in der ersten Schaltstellung ist die elektrische Maschine 7 antriebswirksam mit dem ersten Sonnenrad 15 des Leistungssummiergetriebes 12 verbunden.The electric machine 7 is connected in a drive-effective manner to the first sun gear 15 of the power summing gear 12 via the switching unit 13 in the first switching position.

Über die Schalteinheit 13 in der zweiten Schaltstellung ist die elektrische Maschine 7 antriebswirksam mit der ersten Eingangswelle 8 der Verteilergetriebeanordnung 6 verbunden.The electric machine 7 is connected in a driving manner to the first input shaft 8 of the transfer case arrangement 6 via the switching unit 13 in the second switching position.

Über die Schalteinheit 13 in der dritten Schaltstellung ist die elektrische Maschine 7 weder mit dem ersten Sonnenrad 15 noch mit der ersten Eingangswelle 8 verbunden und vollständig vom Antriebsstrang 1 abgekoppelt.Via the switching unit 13 in the third switching position, the electric machine 7 is neither connected to the first sun gear 15 nor to the first input shaft 8 and is completely decoupled from the drive train 1.

Die in 4 dargestellte ersten Ausführungsvariante einer Schalteinheit 13 weist einen Motoraktuator als Aktuatoreinheit 21 sowie eine formschlüssige Verbindung 19, wie hier eine Klauenkupplung, und eine reibschlüssige Verbindung 20, wie hier eine Lamellenkupplung, auf. Die nötigen Schaltwege und Schaltkräfte werden über ein Kugelrampensystem 28 bewirkt. Alternativ kann hier auch eine hydraulische Aktuierung zum Einsatz kommen, dabei werden die Schaltwege und -kräfte beispielsweise über einen Hydraulikkolben bewirkt, der durch eine entsprechende Hydraulikölversorgung beaufschlagt wird. Die in 5 dargestellte zweiten Ausführungsvariante einer Schalteinheit 13 weist einen Motoraktuator als Aktuatoreinheit 21 sowie zwei formschlüssige Verbindungen 19, 19', wie hier eine Klauenkupplungen, auf. Die nötigen Schaltwege und Schaltkräfte werden auch hier über ein Kugelrampensystem 28 bewirkt. Auch hier kann alternativ eine hydraulische Aktuierung eingesetzt werden. Die in 6 dargestellte dritte Ausführungsvariante einer Schalteinheit 13 weist einen Magnetlinearaktuator als Aktuatoreinheit 21 sowie zwei formschlüssige Verbindungen 19, 19', wie hier je eine Klauenkupplung, auf. Die nötigen Schaltwege und Schaltkräfte werden hier über ein Hebelsystem 29 bewirkt. Sämtliche in 4 bis 6 dargestellten Schalteinheiten weisen zudem ein Schaltelement 29 auf, das über ein formschlüssiges Element wie beispielsweise eine Längsverzahnung fest mit dem Antriebsrad 22 verbunden ist.In the 4 The first embodiment of a switching unit 13 shown has a motor actuator as actuator unit 21 and a positive connection 19, such as a claw clutch here, and a frictional connection 20, such as a multi-disk clutch here. The necessary switching paths and switching forces are brought about by a ball ramp system 28. Alternatively, hydraulic actuation can also be used here, with the switching paths and forces being brought about, for example, by a hydraulic piston which is actuated by a corresponding hydraulic oil supply. The 5 The second embodiment of a switching unit 13 shown has a motor actuator as actuator unit 21 and two positive connections 19, 19', such as a claw clutch here. The necessary switching paths and switching forces are also achieved here via a ball ramp system 28. Here too, a hydraulic actuation can be used as an alternative. The 6 The third embodiment of a switching unit 13 shown has a magnetic linear actuator as actuator unit 21 and two positive connections 19, 19', such as a claw clutch in this case. The necessary switching paths and switching forces are effected here via a lever system 29. All in 4 until 6 The switching units shown also have a switching element 29 which is firmly connected to the drive wheel 22 via a positive-locking element such as, for example, a longitudinal toothing.

In der ersten Ausführungsvariante gemäß 4 ist in der ersten Schaltstellung der Schalteinheit 13 das Schaltelement 29 reibschlüssig mit dem ersten Sonnenrad 15 des Leistungssummiergetriebes 12 verbunden. In der zweiten Schaltstellung der Schalteinheit 13 ist das Schaltelement 29 formschlüssig mit der ersten Eingangswelle 8 verbunden. In der dritten Schaltstellung der Schalteinheit 13 ist das Schaltelement 29 weder mit reib- noch formschlüssig mit einem weiteren Element verbunden. Es handelt sich hierbei um eine Neutralstellung der Schalteinheit 13.In the first version according to 4 In the first switching position of the switching unit 13, the switching element 29 is frictionally connected to the first sun gear 15 of the power summing gear 12. In the second switching position of the switching unit 13, the switching element 29 is positively connected to the first input shaft 8. In the third switching position of the switching unit 13, the switching element 29 is neither frictionally nor positively connected to another element. This is a neutral position of the switching unit 13.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
AntriebsstrangDrivetrain
22
HinterachsanordnungRear axle arrangement
33
VorderachsanordnungFront axle arrangement
44
VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
55
HauptgetriebeanordnungMain gear arrangement
66
VerteilergetriebeanordnungTransfer case arrangement
77
Elektrische MaschineElectric machine
88th
Erste EingangswelleFirst input wave
99
Erste AusgangswelleFirst output wave
1010
Zweite AusgangswelleSecond output shaft
1111
ReduktionsgetriebeReduction gear
1212
LeistungssummiergetriebePower summing gear
1313
SchalteinheitSwitching unit
1414
Zweite EingangswelleSecond input shaft
1515
Erstes SonnenradFirst sun wheel
1616
Zweites SonnenradSecond sun gear
1717
DoppelplanetenradDouble planetary gear
17'17'
Erstes PlanetenradFirst planetary gear
17"17"
Zweites PlanetenradSecond planetary gear
1818
PlanetenradträgerPlanetary gear carrier
19, 19'19, 19'
Formschlüssige VerbindungPositive-locking connection
2020
Reibschlüssige VerbindungFrictional connection
2121
AktuatoreinheitActuator unit
2222
Antriebsraddrive wheel
2323
HauptachseMain axis
2424
HinterachseRear axle
2525
VorderachseFront axle
2626
Erste StufeFirst stage
2727
Zweite StufeSecond step
2828
KugelrampensystemBall ramp system
2929
HebelsystemLever system

Claims (10)

Antriebsstrang (1) für ein Kraftfahrzeug umfassend eine permanent angetriebene Hinterachsanordnung (2), eine wahlweise angetriebene Vorderachsanordnung (3), eine längs zu einer Fahrtrichtung angeordnete Verbrennungskraftmaschine (4), eine Hauptgetriebeanordnung (5), wobei die Hauptgetriebeanordnung (5) antriebswirksam mit der Verbrennungskraftmaschine (4) verbunden oder verbindbar ist, und eine Verteilergetriebeanordnung (6), wobei die Verteilergetriebeanordnung (6) eine elektrische Maschine (7), eine erste Eingangswelle (8) und zwei Ausgangswellen, nämlich eine erste Ausgangswelle (9) und eine zweite Ausgangswelle (10), aufweist, wobei die erste Eingangswelle (8) antriebswirksam mit der Hauptgetriebeanordnung (5), die erste Ausgangswelle (9) antriebwirksam mit der Hinterachsanordnung (2) und die zweite Ausgangswelle (10) antriebswirksam mit der Vorderachsanordnung (3) verbunden ist, wobei die erste Eingangswelle (8), die erste Ausgangswelle (9) und die zweite Ausgangswelle (10) koaxial zueinander angeordnet sind, wobei die Verteilergetriebeanordnung (6) ein Reduktionsgetriebe (11), ein als Planetenradgetriebe ausgebildetes Leistungssummiergetriebe (12), das ein erstes Sonnenrad (15), ein zweites Sonnenrad (16), zumindest ein Doppelplanetenrad (17) und einen das Doppelplanetenrad tragenden Planetenradträger (18) aufweist, sowie eine Schalteinheit (13) umfasst, wobei die Schalteinheit (13) funktionswirksam zwischen dem Reduktionsgetriebe (11) und dem Leistungssummiergetriebe (12) verbaut ist und zwischen drei Schaltstellungen, nämlich einer ersten Schaltstellung, einer zweiten Schaltstellung und einer dritten Schaltstellung, schaltbar ist, wobei über die Schalteinheit (13) in der dritten Schaltstellung die elektrische Maschine (7) weder mit dem ersten Sonnenrad (15) noch mit der ersten Eingangswelle (8) verbunden ist und vollständig vom Antriebsstrang (1) abgekoppelt ist.Drive train (1) for a motor vehicle comprising a permanently driven rear axle arrangement (2), a selectively driven front axle arrangement (3), an internal combustion engine (4) arranged longitudinally to a direction of travel, a main transmission arrangement (5), wherein the main transmission arrangement (5) is or can be connected to the internal combustion engine (4) in a driving manner, and a transfer case arrangement (6), wherein the transfer case arrangement (6) has an electric machine (7), a first input shaft (8) and two output shafts, namely a first output shaft (9) and a second output shaft (10), wherein the first input shaft (8) is drivingly connected to the main transmission arrangement (5), the first output shaft (9) is drivingly connected to the rear axle arrangement (2) and the second output shaft (10) is drivingly connected to the front axle arrangement (3), wherein the first input shaft (8), the first output shaft (9) and the second output shaft (10) are arranged coaxially to one another, wherein the transfer case arrangement (6) has a reduction gear (11), a planetary gear designed power summing gear (12), which has a first sun gear (15), a second sun gear (16), at least one double planet gear (17) and a planet gear carrier (18) carrying the double planet gear, and a switching unit (13), wherein the switching unit (13) is functionally installed between the reduction gear (11) and the power summing gear (12) and is switchable between three switching positions, namely a first switching position, a second switching position and a third switching position, wherein via the switching unit (13) in the third switching position the electric machine (7) is connected neither to the first sun gear (15) nor to the first input shaft (8) and is completely decoupled from the drive train (1). Antriebsstrang (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Eingangswelle (8) als eine Hohlwelle ausgebildet ist und die zweite Ausgangswelle (10) teilweise innerhalb der ersten Eingangswelle (8) angeordnet ist.Drivetrain (1) to Claim 1 , characterized in that the first input shaft (8) is designed as a hollow shaft and the second output shaft (10) is arranged partially within the first input shaft (8). Antriebsstrang (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (7) über eine zweite Eingangswelle (14) antriebswirksam mit dem Reduktionsgetriebe (11) der Verteilergetriebeanordnung (6) verbunden ist.Drivetrain (1) to Claim 1 or 2 , characterized in that the electric machine (7) is drivingly connected to the reduction gear (11) of the transfer case arrangement (6) via a second input shaft (14). Antriebsstrang (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Eingangswelle (14) parallel zu der ersten Eingangswelle (8), der ersten Ausgangswelle (9) und der zweiten Ausgangswelle (10) angeordnet ist.Drivetrain (1) to Claim 3 , characterized in that the second input shaft (14) is arranged parallel to the first input shaft (8), the first output shaft (9) and the second output shaft (10). Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenradträger (18) derart ausgebildet ist, dass er fest mit der ersten Eingangswelle (8) und der ersten Ausgangswelle (9) verbunden ist und so die Leistung an die Hinterachsanordnung (2) über den Planetenradträger (18) des Leistungssummiergetriebes (12) übertragen wird.Drive train (1) according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the planetary gear carrier (18) is designed such that it is firmly connected to the first input shaft (8) and the first output shaft (9) and thus the power is transmitted to the rear axle arrangement (2) via the planetary gear carrier (18) of the power summing transmission (12). Antriebsstrang (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sonnenrad (16) fest mit der zweiten Ausgangswelle (10) verbunden ist und so die Leistung an die Vorderachsanordnung (3) über das zweite Sonnenrad (16) des Leistungssummiergetriebes (12) übertragen wird.Drive train (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the second sun gear (16) is fixedly connected to the second output shaft (10) and thus the power is transmitted to the front axle arrangement (3) via the second sun gear (16) of the power summing transmission (12). Antriebsstrang (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (13) zwei formschlüssige Verbindungen (19, 19') oder eine formschlüssige Verbindung (19, 19') und eine reibschlüssige Verbindung (20) aufweist.Drive train (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the switching unit (13) has two positive-locking connections (19, 19') or one positive-locking connection (19, 19') and one frictional connection (20). Antriebsstrang (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (13) eine Aktuatoreinheit (21) aufweist.Drive train (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the switching unit (13) has an actuator unit (21). Antriebsstrang (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die Schalteinheit (13) in der ersten Schaltstellung die elektrische Maschine (7) antriebswirksam mit dem ersten Sonnenrad (15) des Leistungssummiergetriebes (12) verbunden ist.Drive train (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the electric machine (7) is drive-effectively connected to the first sun gear (15) of the power summing transmission (12) via the switching unit (13) in the first switching position. Antriebsstrang (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die Schalteinheit (13) in der zweiten Schaltstellung die elektrische Maschine (7) antriebswirksam mit der ersten Eingangswelle (8) der Verteilergetriebeanordnung (6) verbunden ist.Drive train (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the electric machine (7) is drivingly connected to the first input shaft (8) of the transfer case arrangement (6) via the switching unit (13) in the second switching position.
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