DE102013216268A1 - powertrain - Google Patents

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Florian Vogel
Christoph Raber
Marc Finkenzeller
Daniel Helmer
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine, einem Getriebe mit einer von der Brennkraftmaschine angetriebenen Getriebeeingangswelle, mehreren einstellbaren Übersetzungen, einer Getriebeausgangswelle und Antriebswellen der Antriebsräder sowie zumindest einer Elektromaschine mit einem Rotor und einem gehäusefest angeordneten Stator. Um diese Komponenten bauraum- und bauteileoptimiert zu einem hybridischen Antriebsstrang zu verbinden, ist zwischen zwei Wellen des Getriebes zumindest eine Einheit aus einer Elektromaschine und einer elektrisch betätigten, radial innerhalb des Rotors angeordneten Kupplungseinrichtung wirksam angeordnet und der Rotor mit einer der Wellen drehfest verbunden.The invention relates to a drive train with an internal combustion engine, a transmission with a transmission input shaft driven by the internal combustion engine, several adjustable ratios, a transmission output shaft and drive shafts of the drive wheels and at least one electric machine with a rotor and a stator fixed to the housing. In order to connect these components to a hybrid drive train with optimized space and components, at least one unit consisting of an electric machine and an electrically operated coupling device arranged radially inside the rotor is effectively arranged between two shafts of the transmission and the rotor is connected to one of the shafts in a rotationally fixed manner.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine, einem Getriebe mit einer von der Brennkraftmaschine angetriebenen Getriebeeingangswelle, mehreren einstellbaren Übersetzungen, einer Getriebeausgangswelle und Antriebswellen der Antriebsräder sowie zumindest einer Elektromaschine mit einem Rotor und einem gehäusefest angeordneten Stator.The invention relates to a drive train with an internal combustion engine, a transmission with a driven by the internal combustion engine transmission input shaft, a plurality of adjustable ratios, a transmission output shaft and drive shafts of the drive wheels and at least one electric machine with a rotor and a fixed housing fixed stator.

Aus der DE 10 2008 006 062 A1 ist ein Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und einer Elektromaschine bekannt, wobei mittels einer in Öl laufenden Kupplungseinrichtung die Drehverbindung im Kraftfluss zwischen der Brennkraftmaschine einerseits und der Elektromaschine und dem Getriebe andererseits hergestellt werden kann, bei dem der Rotor der Elektromaschine zumindest mittelbar an einem Kupplungsdeckel gelagert ist und der Kupplungsdeckel drehfest und öldicht mit der Kupplungsglocke des Getriebes verbunden ist, um den Antriebsstrang kostengünstiger und Platz sparender zu gestalten.From the DE 10 2008 006 062 A1 a powertrain in a motor vehicle with an internal combustion engine and an electric machine is known, wherein by means of a coupling device running in oil, the rotary connection in the power flow between the internal combustion engine on the one hand and the electric machine and the transmission can be made on the other hand, in which the rotor of the electric machine, at least indirectly Clutch cover is mounted and the clutch cover is rotatably and oil-tightly connected to the clutch bell of the transmission to make the drive train more cost-effective and space-saving.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hybridischen Antriebsstrang vorzuschlagen, dessen elektrische Funktion in Verbindung mit einer Kupplungsfunktion dem Getriebe zugeordnet ist.The invention has for its object to propose a hybrid powertrain whose electrical function is associated with the transmission in connection with a clutch function.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die diesem untergeordneten Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen wieder.The object is solved by the subject matter of claim 1. The subordinate claims give advantageous embodiments again.

Der vorgeschlagene Antriebsstrang enthält eine Brennkraftmaschine, ein Getriebe mit einer von der Brennkraftmaschine angetriebenen Getriebeeingangswelle, mehreren einstellbaren Übersetzungen, einer Getriebeausgangswelle und Antriebswellen der Antriebsräder sowie zumindest eine Elektromaschine mit einem Rotor und einem gehäusefest angeordneten Stator, wobei zwischen zwei Wellen des Getriebes zumindest eine Einheit aus einer Elektromaschine und einer elektrisch betätigten, radial innerhalb des Rotors angeordneten Kupplungseinrichtung wirksam angeordnet und der Rotor mit einer der Wellen drehfest verbunden ist. Mittels einer derartigen Anordnung eines Antriebsstrangs können bevorzugt in das Getriebe integriert eine oder mehrere jeweils mit einer Kupplungseinrichtung kombinierte Elektromaschinen auf engem Bauraum als so genannte E-Clutch vorgesehen werden. Hierbei können zwei Wellen des abtriebsseitigen Antriebsstrangs mittels einer Kupplungseinrichtung ohne oder mit Schlupf verbunden und getrennt werden, wobei eine Welle zusätzlich von der Elektromaschine angetrieben werden kann, beispielsweise um das Kraftfahrzeug über die Antriebsräder zusammen mit der Brennkraftmaschine oder ausschließlich anzutreiben oder von den Antriebsrädern in einem Generatormodus angetrieben zu werden. Mit einer oder mehreren dieser Einheiten aus Elektromaschine und Kupplungseinrichtung kann weiterhin eine Verteilung des an dem Antriebsstrang eingangsseitig von der Brennkraftmaschine oder ausgangsseitig von den Antriebsrädern eingetragenen Drehmoments erfolgen, so dass je nach Anordnung dieser Einheiten weitere mechanische Bauteile wie Differentiale, Verteilergetriebe und dergleichen eingespart werden können. The proposed powertrain includes an internal combustion engine, a transmission with a driven by the internal combustion engine transmission input shaft, a plurality of adjustable ratios, a transmission output shaft and drive shafts of the drive wheels and at least one electric machine with a rotor and a fixed housing fixed stator, wherein between two shafts of the transmission at least one unit an electric machine and an electrically operated, radially disposed within the rotor coupling means arranged and the rotor is rotatably connected to one of the shafts. By means of such an arrangement of a drive train, one or more electric machines combined in each case with a coupling device may preferably be provided in a tight space as a so-called E-clutch, integrated into the transmission. In this case, two shafts of the output-side drive train can be connected and disconnected by means of a coupling device with or without slip, wherein a shaft can additionally be driven by the electric machine, for example to drive the motor vehicle via the drive wheels together with the internal combustion engine or exclusively or from the drive wheels in one Generator mode to be powered. With one or more of these units of electric machine and clutch device, a distribution of the input to the drive train from the engine or the output side of the drive wheels torque can be carried out so that depending on the arrangement of these units further mechanical components such as differentials, transfer cases and the like can be saved ,

Beispielsweise kann eine Einheit einer E-Clutch zwischen einen Vorderrad- und einen Hinterradantrieb eines Allradantriebs geschaltet sein, so dass eine Drehmomentverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse eines Kraftfahrzeugs mittels der Kupplungseinrichtung und abhängig von der Anordnung der Elektromaschine an einer dem Hinterrad- oder Vorderradantrieb zugeordneten Welle eine Unterstützung eines Antriebs oder eine Rekuperation durch diese vorgenommen werden kann. Je nach Antriebskonzept können die Antriebsräder der Vorderachse oder bevorzugt der Hinterachse eines Kraftfahrzeugs permanent angetrieben und die Antriebsräder der anderen Achse in einem so genannten Hang-On-Modus mittels der Kupplungseinrichtung zugeschaltet werden oder zwischen Getriebeausgangswelle und der Antriebswelle eines Zentraldifferenzials eine Einheit mit Elektromaschine und Kupplungseinrichtung in der Weise integriert werden, dass die Antriebsräder des Vorderradantriebs und des Hinterradantriebs in beliebigem Drehmomentverhältnis miteinander gekoppelt werden können. For example, a unit of an e-clutch between a front and a rear four-wheel drive be switched, so that a torque distribution between the front and rear axles of a motor vehicle by means of the coupling device and depending on the arrangement of the electric machine on a the rear or front wheel drive associated shaft a support of a drive or a recuperation can be made by this. Depending on the drive concept, the drive wheels of the front axle or preferably the rear axle of a motor vehicle can be permanently driven and the drive wheels of the other axle can be switched in a so-called hang-on mode by means of the clutch device or between transmission output shaft and the drive shaft of a central differential unit with electric machine and clutch device be integrated in such a way that the drive wheels of the front wheel drive and the rear wheel drive can be coupled together in any torque ratio.

Alternativ oder zusätzlich kann die vorgeschlagene Einheit aus Elektromaschine und Kupplungseinrichtung zwischen der Getriebeausgangswelle und zumindest einer Antriebswelle angeordnet sein. Bevorzugt wird zwischen allen Antriebswellen und der Getriebeausgangswelle eine derartige Einheit vorgesehen, so dass ein zwischen Getriebeausgangswelle und den Antriebswellen vorgesehenes Differential entfallen und eine Übersetzung, beispielsweise ein Leistungsverzweigungsgetriebe vorgesehen sein kann. Hierbei dienen die entsprechend vorgesehenen Einheiten zum so genannten Torque-Vectoring als Ausgleich unterschiedlicher Laufradien der Antriebsräder in Kurven und werden von einem Steuergerät mit entsprechenden Zustandsinformationen, beispielsweise des Lenkwinkels der lenkenden Räder, Roll-Nick-Gierwinkels des Kraftfahrzeugs, der Geschwindigkeit, der Beschleunigung des Kraftfahrzeugs und dergleichen gesteuert. Die Differentialfunktion der Antriebsräder mittels dieser Steuerung erfolgt durch Betrieb der Kupplungseinrichtungen mit entsprechendem Schlupf. Weiterhin können die Antriebsräder selektiv durch Momentenanteile der Elektromaschine angetrieben werden. Alternatively or additionally, the proposed unit of electric machine and coupling device between the transmission output shaft and at least one drive shaft may be arranged. Preferably, such a unit is provided between all drive shafts and the transmission output shaft, so that a differential provided between the transmission output shaft and the drive shafts can be dispensed with and a ratio, for example a power split transmission, can be provided. Here, the correspondingly provided units for so-called torque vectoring serve as compensation for different radii of the drive wheels in curves and are from a control unit with corresponding state information, such as the steering angle of the steering wheels, roll pitch yaw angle of the motor vehicle, the speed of the acceleration Motor vehicle and the like controlled. The differential function of the drive wheels by means of this control is done by operating the clutch devices with appropriate slip. Furthermore, the drive wheels can be selectively driven by torque components of the electric machine.

Aus der Anordnung zumindest einer aus Elektromaschine und Kupplungseinrichtung gebildeten Einheit ergeben sich verschiedene Möglichkeiten des hybridischen Betriebes mit ausschließlichem elektrischem Antrieb oder Antrieb mittels der Brennkraftmaschine sowie einen hybridischen Antrieb, beispielsweise während eines Anfahr- oder Überholvorgangs, Rekuperation und dergleichen. Beispielsweise kann eine zwischen der Getriebeausgangswelle und einer Antriebswelle angeordnete Elektromaschine mit drehfest mit der Antriebswelle angeordnetem Rotor bei geschlossener oder geöffneter Kupplungseinrichtung ein mit der Antriebswelle verbundenes Antriebsrad antreiben oder von diesem angetrieben werden. Weiterhin kann eine zwischen einer Getriebeausgangswelle und einer Antriebswelle angeordnete Elektromaschine mit drehfest mit der Getriebeausgangswelle angeordnetem Rotor bei geöffneter Kupplungseinrichtung und im Getriebe eingelegter Übersetzung die stillgelegte Brennkraftmaschine starten. From the arrangement of at least one unit formed from electric machine and coupling device, various possibilities of hybrid operation with exclusive electric drive or drive by means of the internal combustion engine as well as a hybrid drive, for example during a startup or overtaking, recuperation and the like arise. For example, an electric machine arranged between the transmission output shaft and a drive shaft with the rotor arranged rotatably with the drive shaft can drive or be driven by a drive wheel connected to the drive shaft when the clutch device is closed or opened. Furthermore, a arranged between a transmission output shaft and a drive shaft electric machine with rotatably arranged with the transmission output shaft rotor with open clutch device and gearbox in gear ratio start the disused internal combustion engine.

In dem vorgeschlagenen Antriebsstrang sind die Brennkraftmaschine, das Getriebe mit der Getriebeausgangswelle, Übersetzungsstufen wie beispielsweise verschiedenen schaltbaren Gangradpaaren, die Getriebeausgangswelle, die Kupplungseinrichtung und die Elektromaschine bevorzugt in der genannten Reihenfolge angeordnet. Alternativ kann die Elektromaschine vor der Kupplungseinrichtung vorgesehen sein. In dem Antriebsstrang kann ein Drehschwingungsdämpfer, insbesondere ein Zweimassenschwungrad, angeordnet sein. Der Drehschwingungsdämpfer kann ein Eingangsteil, ein zu dem Eingangsteil relativ verdrehbares Ausgangsteil und wenigstens einen zwischen dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil wirksamen Energiespeicher aufweisen. Die Bezeichnungen „Eingangsteil“ und „Ausgangsteil“ sind auf einen von der Brennkraftmaschine ausgehenden Leistungsfluss bezogen. Der Drehschwingungsdämpfer kann in dem Antriebsstrang zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe, gegebenenfalls zwischen einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und einer als Anfahrkupplung vorgesehenen Reibungskupplung angeordnet sein. Der Drehschwingungsdämpfer kann als Baueinheit mit der Kupplungseinrichtung radial innerhalb des Rotors einer Elektromaschine vorgesehen sein. Hierbei kann ein Eingangsteil mit einer ersten Welle und das Ausgangsteil des Drehschwingungsdämpfers mit der Kupplungseinrichtung antriebsverbunden sein. Das Ausgangsteil des Drehschwingungsdämpfers kann mit der elektrischen Maschine antriebsverbunden sein. In the proposed powertrain, the internal combustion engine, the transmission with the transmission output shaft, gear ratios such as various switchable Gangradpaaren, the transmission output shaft, the clutch device and the electric motor are preferably arranged in the order named. Alternatively, the electric machine may be provided in front of the coupling device. In the drive train, a torsional vibration damper, in particular a dual-mass flywheel, can be arranged. The torsional vibration damper may comprise an input part, an output part which is rotatable relative to the input part, and at least one energy store which is effective between the input part and the output part. The terms "input part" and "output part" refer to a power flow originating from the internal combustion engine. The torsional vibration damper can be arranged in the drive train between the internal combustion engine and the transmission, if appropriate between a crankshaft of the internal combustion engine and a friction clutch provided as a starting clutch. The torsional vibration damper can be provided as a structural unit with the coupling device radially inside the rotor of an electric machine. In this case, an input part with a first shaft and the output part of the torsional vibration damper can be drive-connected to the coupling device. The output part of the torsional vibration damper may be drivingly connected to the electric machine.

Die Kupplungseinrichtung kann eine Reibungskupplung aufweisen. Die Kupplungseinrichtung kann eine trockene Kupplung aufweisen. Die Kupplungseinrichtung kann eine Einscheibenkupplung aufweisen. Die Kupplungseinrichtung kann eine nasse Kupplung aufweisen. Die Kupplungseinrichtung kann eine Mehrscheibenkupplung aufweisen. Die Kupplungseinrichtung kann eine Anpressplatte aufweisen. Die Kupplungseinrichtung kann wenigstens eine Zwischendruckplatte aufweisen. Die Kupplungseinrichtung kann eine Druckplatte aufweisen. Die Kupplungseinrichtung kann wenigstens eine Kupplungsscheibe aufweisen. Die wenigstens eine Kupplungsscheibe kann Reibbeläge aufweisen. Es können Zwischendruckplatten und Kupplungsscheiben abwechselnd angeordnet sein. Die wenigstens eine Kupplungsscheibe kann zwischen der Anpressplatte, der wenigstens einen Zwischendruckplatte und/oder der Druckplatte einklemmbar sein. The coupling device may have a friction clutch. The coupling device may have a dry coupling. The coupling device may have a single-disc clutch. The coupling device may have a wet coupling. The coupling device may have a multi-plate clutch. The coupling device may have a pressure plate. The coupling device may have at least one intermediate pressure plate. The coupling device may have a pressure plate. The coupling device may have at least one coupling disk. The at least one clutch disc may have friction linings. It can be arranged alternately intermediate pressure plates and clutch plates. The at least one clutch disc can be clamped between the pressure plate, the at least one intermediate pressure plate and / or the pressure plate.

Die Kupplungseinrichtung kann ein Eingangsteil und ein Ausgangsteil aufweisen. Die Bezeichnungen „Eingangsteil“ und „Ausgangsteil“ sind auf einen zu einem antreibbaren Rad des Kraftfahrzeugs hin gerichteten Leistungsfluss bezogen. Das Eingangsteil der Kupplungseinrichtung kann die wenigstens eine Kupplungsscheibe aufweisen. Das Eingangsteil der Kupplungseinrichtung kann mit der Brennkraftmaschine antriebsverbunden sein. Das Ausgangsteil der Kupplungseinrichtung kann die Anpressplatte, die wenigstens eine Zwischendruckplatte und/oder die Druckplatte aufweisen. Das Ausgangsteil der Kupplungseinrichtung kann mit der Elektromaschine antriebsverbunden sein. Das Ausgangsteil der Kupplungseinrichtung kann mit dem Rotor der Elektromaschine antriebsverbunden sein. Die Kupplungseinrichtung kann in dem Antriebsstrang zwischen dem Drehschwingungsdämpfer und der elektrischen Maschine angeordnet sein. Das Eingangsteil der Kupplungseinrichtung kann mit dem Drehschwingungsdämpfer antriebsverbunden sein. Das Eingangsteil der Kupplungseinrichtung kann mit dem Ausgangsteil des Drehschwingungsdämpfers antriebsverbunden sein. The coupling device may have an input part and an output part. The terms "input part" and "output part" are related to a directed toward a drivable wheel of the motor vehicle power flow. The input part of the coupling device may comprise the at least one clutch disc. The input part of the coupling device can be drive-connected to the internal combustion engine. The output part of the coupling device may comprise the pressure plate, which has at least one intermediate pressure plate and / or the pressure plate. The output part of the coupling device can be drive-connected to the electric machine. The output part of the coupling device can be drive-connected to the rotor of the electric machine. The coupling device may be arranged in the drive train between the torsional vibration damper and the electric machine. The input part of the coupling device can be drive-connected to the torsional vibration damper. The input part of the coupling device can be drive-connected to the output part of the torsional vibration damper.

Die Kupplungseinrichtung kann ausgehend von einer vollständig ausgerückten Betätigungsstellung, in der zwischen dem Eingangsteil und dem wenigstens einen Ausgangsteil im Wesentlichen keine Kraftübertragung erfolgt, bis hin zu einer vollständig eingerückten Betätigungsstellung, in der zwischen dem Eingangsteil und dem wenigstens einen Ausgangsteil im Wesentlichen eine vollständige Kraftübertragung erfolgt, betätigungsabhängig eine zunehmende Kraftübertragung ermöglichen, wobei eine Kraftübertragung zwischen dem Eingangsteil und dem wenigstens einen Ausgangsteil kraftschlüssig, insbesondere reibschlüssig, erfolgen kann. Umgekehrt kann ausgehend von einer vollständig eingerückten Betätigungsstellung, in der zwischen dem Eingangsteil und dem wenigstens einen Ausgangsteil im Wesentlichen eine vollständige Kraftübertragung erfolgt, bis hin zu einer vollständig ausgerückten Betätigungsstellung, in der zwischen dem Eingangsteil und dem wenigstens einen Ausgangsteil im Wesentlichen keine Kraftübertragung erfolgt, betätigungsabhängig eine abnehmende Kraftübertragung ermöglicht sein. Eine vollständig eingerückte Betätigungsstellung kann eine geschlossene Betätigungsstellung sein. Eine vollständig ausgerückte Betätigungsstellung kann eine offene Betätigungsstellung sein.The clutch device can, starting from a fully disengaged operating position, in which there is substantially no force transmission between the input part and the at least one output part, to a fully engaged operating position, in which substantially a complete power transmission between the input part and the at least one output part , Actuation-dependent enable an increasing power transmission, wherein a force transmission between the input part and the at least one output part can be made non-positively, in particular by friction. Conversely, starting from a fully engaged operating position in which between the input part and the at least one output part is substantially a complete power transmission, up to a fully disengaged operating position, in between the input part and the at least one output part in Substantially no power transmission takes place, depending on the operation, a decreasing force transmission can be made possible. A fully engaged actuation position may be a closed actuation position. A fully disengaged operating position may be an open operating position.

Die Kupplungseinrichtung kann einen Momentfühler aufweisen. Der Momentfühler kann an dem Eingangsteil der Kupplungseinrichtung angeordnet sein. Der Momentfühler kann ein Eingangsteil, ein zu dem Eingangsteil relativ verdrehbares Ausgangsteil und wenigstens einen zwischen dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil wirksamen Energiespeicher aufweisen. Ein Moment kann aufgrund einer Relativverdrehung zwischen dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil entgegen einer Kraft des Energiespeichers bestimmbar sein. Mithilfe des Momentfühlers kann eine Regelung der Kupplungseinrichtung erfolgen.The coupling device may have a momentary sensor. The moment sensor can be arranged on the input part of the coupling device. The moment sensor may comprise an input part, an output part which is rotatable relative to the input part, and at least one energy store which acts between the input part and the output part. A moment may be determinable against a force of the energy store due to a relative rotation between the input part and the output part. By means of the torque sensor, a regulation of the coupling device can take place.

Die Getriebeeinrichtung kann eine Getriebeeingangswelle und eine Getriebeausgangswelle aufweisen. Die Bezeichnungen Getriebeeingangswelle und Getriebeausgangswelle sind auf einen von der Brennkraftmaschine ausgehenden Leistungsfluss bezogen. Das Getriebe kann ein Stufengetriebe, ein stufenloses Getriebe, ein Doppelkupplungsgetriebe, ein Wandlerschaltkupplungsgetriebe oder dergleichen sein. Das Getriebe kann manuell schaltbar oder automatisiert schaltbar sein. Die Getriebeausgangswelle kann mit dem Rotor der Elektromaschine antriebsverbunden sein. The transmission device may have a transmission input shaft and a transmission output shaft. The terms transmission input shaft and transmission output shaft are related to a power flow originating from the internal combustion engine. The transmission may be a step transmission, a continuously variable transmission, a dual clutch transmission, a torque converter clutch transmission, or the like. The gear can be manually switched or automatically switched. The transmission output shaft may be drive connected to the rotor of the electric machine.

Die Elektromaschine kann ein Gehäuse aufweisen. Der Stator kann zu dem Gehäuse fest angeordnet sein. Der Stator kann radial außerhalb des Rotors angeordnet sein. Die Elektromaschine kann wenigstens eine Welle oder Nabe aufweisen. Der Rotor kann an der wenigstens einen Welle oder Nabe fest angeordnet sein. Der Rotor kann radial innerhalb des Stators angeordnet sein. Die Elektromaschine kann eine erste Welle oder Nabe und eine zweite Welle oder Nabe aufweisen. Die erste Welle oder Nabe und die zweite Welle oder Nabe können koaxial angeordnet sein. Der Rotor kann an der zweiten Welle oder Nabe fest angeordnet sein. Die erste Welle oder Nabe kann dem Eingangsteil der Kupplungseinrichtung zugeordnet sein. Die zweite Welle oder Nabe kann dem Ausgangsteil der Kupplungseinrichtung zugeordnet sein. Der Rotor kann eine hülsenartige Form aufweisen. Der Rotor kann eine rohrabschnittartige Form aufweisen. Der Rotor kann eine hohlzylindrische Form aufweisen. In dem Rotor kann ein Aufnahmeraum gebildet sein.The electric machine may have a housing. The stator may be fixed to the housing. The stator may be arranged radially outside the rotor. The electric machine may have at least one shaft or hub. The rotor may be fixedly mounted on the at least one shaft or hub. The rotor may be disposed radially inside the stator. The electric machine may include a first shaft or hub and a second shaft or hub. The first shaft or hub and the second shaft or hub may be coaxially arranged. The rotor may be fixedly mounted on the second shaft or hub. The first shaft or hub may be associated with the input part of the clutch device. The second shaft or hub may be associated with the output part of the coupling device. The rotor may have a sleeve-like shape. The rotor may have a pipe-section-like shape. The rotor may have a hollow cylindrical shape. In the rotor, a receiving space may be formed.

Die in den Rotor integrierte Kupplungseinrichtung kann eine Kupplungseinrichtung sein, die zumindest im Wesentlichen innerhalb des Rotors angeordnet ist. Eine in den Rotor integrierte Kupplungseinrichtung kann eine Kupplungseinrichtung sein, die radial zumindest im Wesentlichen innerhalb des Rotors angeordnet ist. Eine radiale Richtung ist eine zu einer Drehachse der Elektromaschine senkrechte Richtung. Eine in den Rotor integrierte Kupplungseinrichtung kann eine Kupplungseinrichtung sein, die axial zumindest im Wesentlichen innerhalb des Rotors angeordnet ist. Eine axiale Richtung ist eine Erstreckungsrichtung einer Drehachse der elektrischen Maschine. Eine in den Rotor integrierte Betätigungseinrichtung kann eine Betätigungseinrichtung sein, die zumindest im Wesentlichen innerhalb des Rotors angeordnet ist. Eine in den Rotor integrierte Betätigungseinrichtung kann eine Betätigungseinrichtung sein, die radial zumindest im Wesentlichen innerhalb des Rotors angeordnet ist. Eine in den Rotor integrierte Betätigungseinrichtung kann eine Betätigungseinrichtung sein, die axial zumindest im Wesentlichen innerhalb des Rotors angeordnet ist. Die Kupplungseinrichtung und die Betätigungseinrichtung können in Erstreckungsrichtung einer Drehachse der Kupplungseinrichtung hintereinander angeordnet sein. Die Betätigungseinrichtung kann auf einer der Brennkraftmaschine zugewandten Seite angeordnet sein. Die Kupplungseinrichtung kann auf einer der Getriebeeinrichtung zugewandten Seite angeordnet sein.The coupling device integrated in the rotor can be a coupling device which is arranged at least substantially inside the rotor. A clutch device integrated in the rotor can be a clutch device which is arranged radially at least substantially inside the rotor. A radial direction is a direction perpendicular to a rotation axis of the electric machine. A clutch device integrated in the rotor can be a clutch device which is arranged axially at least substantially inside the rotor. An axial direction is an extension direction of a rotation axis of the electric machine. An actuating device integrated into the rotor can be an actuating device which is arranged at least substantially inside the rotor. An actuating device integrated into the rotor can be an actuating device which is arranged radially at least substantially inside the rotor. An actuating device integrated in the rotor can be an actuating device which is arranged axially at least substantially inside the rotor. The coupling device and the actuating device can be arranged one behind the other in the extension direction of a rotation axis of the coupling device. The actuating device can be arranged on a side facing the internal combustion engine. The coupling device can be arranged on a side facing the transmission device.

Mithilfe der Betätigungseinrichtung kann die Anpressplatte der Kupplungseinrichtung axial verlagerbar sein. Mithilfe der Betätigungseinrichtung kann die Kupplungseinrichtung geöffnet oder geschlossen werden. Mithilfe der Betätigungseinrichtung kann die Kupplungseinrichtung eingerückt oder ausgerückt werden.By means of the actuating device, the pressure plate of the coupling device can be axially displaceable. By means of the actuating device, the coupling device can be opened or closed. By means of the actuating device, the coupling device can be engaged or disengaged.

Mit der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung können zwei Wellen des Getriebes miteinander verbunden oder getrennt werden. Hierbei kann eine Welle mit der Elektromaschine, insbesondere mit dem Rotor, verbunden oder von der Elektromaschine, insbesondere von dem Rotor, getrennt werden. Es wird ein nur geringer Bauraum benötigt. Es wird ein vorhandener Bauraum auf optimierte Weise genutzt. Das Gehäuse der Elektromaschine ist bevorzugt mit einem Gehäuse des Getriebes fest verbunden oder aus diesem gebildet.With the coupling device according to the invention, two shafts of the transmission can be connected or disconnected. In this case, a shaft can be connected to the electric machine, in particular to the rotor, or be separated from the electric machine, in particular from the rotor. It is required only a small space. It is used an existing space in an optimized way. The housing of the electric machine is preferably fixedly connected to a housing of the transmission or formed from this.

Die Betätigungseinrichtung kann eine Rampeneinrichtung mit ersten Rampen und zweiten Rampen aufweisen. Die Betätigungseinrichtung kann selbstverstärkend sein. Damit ist eine Schaltung einer vergleichsweise hohen Arbeitsleistung mit einer vergleichsweise geringen Betätigungskraft ermöglicht. Es kann eine Betätigungskraft selbstverstärkt sein. Damit ist eine verringerte Betätigungsenergie erforderlich, um die Kupplungseinrichtung ein- und/oder auszurücken. Es ist eine verringerte Betätigungskraft erforderlich. Es ist ein verringerter Betätigungsweg erforderlich. Ein Aktuator kann eine verringerte Leistung aufweisen. Ein Aktuator kann eine verringerte Leistungsaufnahme aufweisen. Ein Aktuator kann einen verringerten Bauraum aufweisen. Ein Aktuator kann ein verringertes Gewicht aufweisen. Eine Schaltgeschwindigkeit kann erhöht sein. Die Rampeneinrichtung kann ausgehend von einer Bewegung in Umfangsrichtung der Kupplungseinrichtung eine Bewegung in Erstreckungsrichtung der Drehachse der Kupplungseinrichtung ermöglichen. Die Rampeneinrichtung kann axial wirksam sein.The actuator may include ramp means having first ramps and second ramps. The actuator may be self-energizing. Thus, a circuit of a comparatively high performance is possible with a comparatively low actuation force. An actuating force may be self-energized. This requires a reduced actuation energy in order to engage and / or disengage the coupling device. There is a reduced operating force required. A reduced actuation travel is required. An actuator can be one have reduced power. An actuator may have a reduced power consumption. An actuator may have a reduced space. An actuator may have a reduced weight. A switching speed can be increased. Starting from a movement in the circumferential direction of the coupling device, the ramp device can enable a movement in the extension direction of the axis of rotation of the coupling device. The ramp device can be effective axially.

Zwischen den ersten Rampen und den zweiten Rampen können Wälzkörper, insbesondere Kugeln, angeordnet sein. Die Rampen können Laufflächen für die Wälzkörper bilden. Die Rampen können als Wälzkörperrampen, insbesondere als Kugelrampen, ausgebildet sein. Die Rampen können in Umfangsrichtung der Kupplungseinrichtung verteilt angeordnet sein. Die Rampen können zu einer zur Drehachse der Kupplungseinrichtung senkrechten Ebene schief sein. Die Rampen können in Umfangsrichtung der Kupplungseinrichtung ansteigen und/oder abfallen. Die Rampen können einseitig ansteigend sein. Die Rampen können beidseitig ansteigend sein. Die ersten Rampen und die zweiten Rampen können zueinander geometrisch komplementär ausgebildet sein. Die ersten Rampen können mit den zweiten Rampen derart korrespondieren, dass sich bei einer Bewegung der ersten Rampen und der zweiten Rampen in Umfangsrichtung der Kupplungseinrichtung relativ zueinander die ersten Rampen und die zweiten Rampen in Erstreckungsrichtung der Drehachse der Kupplungseinrichtung voneinander weg oder aufeinander zu bewegen. Die ersten Rampen können die Wälzkörper von radial innen stützen. Die zweiten Rampen können die Wälzkörper von radial außen stützen. Die Wälzkörper können einen derartigen Durchmesser aufweisen, dass sie zwischen den ersten Rampen und den zweiten Rampen verliersicher gehalten sind. Die Wälzkörper können in einem Wälzkörperkäfig angeordnet sein. Damit ist eine gleichmäßige Zuordnung der Wälzkörper zu den Rampen gewährleistet.Rolling elements, in particular balls, can be arranged between the first ramps and the second ramps. The ramps can form running surfaces for the rolling elements. The ramps can be designed as Wälzkörperrampen, in particular as ball ramps. The ramps can be arranged distributed in the circumferential direction of the coupling device. The ramps may be oblique to a plane perpendicular to the axis of rotation of the coupling device. The ramps may increase and / or decrease in the circumferential direction of the coupling device. The ramps can be one-sided rising. The ramps can be rising on both sides. The first ramps and the second ramps may be geometrically complementary to each other. The first ramps may correspond to the second ramps such that upon movement of the first ramps and the second ramps in the circumferential direction of the coupling device relative to each other, the first ramps and the second ramps move away from or toward each other in the direction of extent of the axis of rotation of the coupling device. The first ramps can support the rolling elements from radially inside. The second ramps can support the rolling elements from radially outside. The rolling elements may have a diameter such that they are held captive between the first ramps and the second ramps. The rolling elements can be arranged in a rolling element cage. This ensures a uniform assignment of the rolling elements to the ramps.

Die Betätigungseinrichtung kann ein Umlaufrädergetriebe mit einem Hohlrad, einem Sonnenrad, Planetenrädern und einem Steg aufweisen. Das Umlaufrädergetriebe kann ein Planetengetriebe sein. Das Hohlrad kann eine Innenverzahnung aufweisen. Das Sonnenrad kann eine Außenverzahnung aufweisen. Die Planetenräder können jeweils eine Außenverzahnung aufweisen. Die Planetenräder können mit dem Hohlrad und dem Sonnenrad in Eingriff stehen. Das Umlaufrädergetriebe kann eine erste Getriebewelle, eine zweite Getriebewelle und dritte Getriebewelle aufweisen. Das Hohlrad kann an der ersten Getriebewelle angeordnet sein. Das Sonnenrad kann an der zweiten Getriebewelle angeordnet sein. Die Planetenräder können an den dritten Getriebewellen angeordnet sein. Die erste Getriebewelle und die zweite Getriebewelle können koaxiale Achsen aufweisen. Die Achsen der dritten Getriebewellen können zu den Achsen der ersten Getriebewelle und der zweiten Getriebewelle parallel und von diesen beabstandet sein. Bei einem Betrieb des Umlaufrädergetriebes können die Planetenräder das Sonnenrad umlaufen. Der Steg kann ein Planetenträger sein. Der Steg kann die dritten Getriebewellen miteinander fest verbinden oder die dritten Getriebewellen aufweisen.The actuator may comprise a planetary gear with a ring gear, a sun gear, planetary gears and a web. The planetary gear can be a planetary gear. The ring gear may have an internal toothing. The sun gear may have an outer toothing. The planet gears may each have an outer toothing. The planet gears may be engaged with the ring gear and the sun gear. The epicyclic gearing may include a first transmission shaft, a second transmission shaft and a third transmission shaft. The ring gear may be disposed on the first transmission shaft. The sun gear may be disposed on the second transmission shaft. The planet gears may be arranged on the third transmission shafts. The first transmission shaft and the second transmission shaft may have coaxial axes. The axes of the third transmission shafts may be parallel to and spaced from the axes of the first transmission shaft and the second transmission shaft. During operation of the planetary gear, the planetary gears can rotate the sun gear. The bridge can be a planet carrier. The web can firmly connect the third transmission shafts or have the third transmission shafts.

Bezüglich der Rampeneinrichtung können die ersten Rampen dem Steg und die zweiten Rampen dem Hohlrad zugeordnet sein. Die ersten Rampen können zunächst baulich gesondert und nachfolgend mit dem Steg verbunden sein. Die ersten Rampen können in den Steg integriert sein. Die ersten Rampen können Abschnitte des Stegs sein. Die zweiten Rampen können zunächst baulich gesondert und nachfolgend mit dem Hohlrad verbunden sein. Die zweiten Rampen können in das Hohlrad integriert sein. Die zweiten Rampen können Abschnitte des Hohlrads sein. With respect to the ramp means, the first ramps may be associated with the land and the second ramps with the ring gear. The first ramps may initially be structurally separate and subsequently connected to the web. The first ramps can be integrated into the dock. The first ramps may be sections of the bridge. The second ramps may initially be structurally separate and subsequently connected to the ring gear. The second ramps can be integrated in the ring gear. The second ramps may be sections of the ring gear.

Die Kupplungseinrichtung kann eine Anpressplatte aufweisen und das Hohlrad kann der Anpressplatte zugeordnet sein. Die Anpressplatte kann begrenzt axial verlagerbar sein. Das Hohlrad kann zunächst baulich gesondert und nachfolgend mit der Anpressplatte verbunden sein. Das Hohlrad kann mit der Anpressplatte formschlüssig, kraftschlüssig, insbesondere reibschlüssig, und/oder stoffschlüssig verbunden sein. Das Hohlrad kann in die Anpressplatte integriert sein. Das Hohlrad kann mit einem Abschnitt der Anpressplatte gebildet sein.The coupling device may have a pressure plate and the ring gear may be assigned to the pressure plate. The pressure plate can be limited axially displaceable. The ring gear may initially be structurally separate and subsequently connected to the pressure plate. The ring gear may be positively, non-positively, in particular frictionally engaged, and / or materially connected to the pressure plate. The ring gear can be integrated in the pressure plate. The ring gear may be formed with a portion of the pressure plate.

Die Betätigungseinrichtung kann einen elektrischen Aktuator aufweisen, der auf das Sonnenrad wirkt. Mithilfe des Aktuators kann das Sonnenrad mit einem Vorsteuermoment beaufschlagbar sein. Mithilfe des Aktuators kann das Sonnenrad mit einem einer Drehung des Umlaufrädergetriebes entgegen wirkenden Moment derart beaufschlagbar sein, dass sich der Steg mit den ersten Rampen und das Hohlrad mit den zweiten Rampen relativ zueinander verdrehen. Die Betätigungseinrichtung kann einen elektrischen Aktuator aufweisen, der auf den Steg wirkt. Mithilfe des Aktuators kann der Steg mit einem Vorsteuermoment beaufschlagbar sein. Mithilfe des Aktuators kann der Steg mit einem einer Drehung des Umlaufrädergetriebes entgegen wirkenden Moment derart beaufschlagbar sein, dass sich der Steg mit den ersten Rampen und das Hohlrad mit den zweiten Rampen relativ zueinander verdrehen. Die Betätigungseinrichtung kann einen elektrischen Aktuator aufweisen, der auf das Hohlrad wirkt. Mithilfe des Aktuators kann das Hohlrad mit einem Vorsteuermoment beaufschlagbar sein. Mithilfe des Aktuators kann das Hohlrad mit einem einer Drehung des Umlaufrädergetriebes entgegen wirkenden Moment derart beaufschlagbar sein, dass sich der Steg mit den ersten Rampen und das Hohlrad mit den zweiten Rampen relativ zueinander verdrehen. Der Aktuator kann eine Bremse sein. Der Aktuator kann eine Wirbelstrombremse sein. Zur Ansteuerung der Wirbelstrombremse kann eine elektrische Steuereinrichtung vorgesehen sein. The actuator may include an electrical actuator that acts on the sun gear. By means of the actuator, the sun gear can be acted upon by a pilot control torque. By means of the actuator, the sun gear can with a rotation of the planetary gear counteracting moment so be acted upon that the web with the first ramps and the ring gear with the second ramps rotate relative to each other. The actuating device may comprise an electric actuator which acts on the web. By means of the actuator, the web can be acted upon by a pre-control torque. By means of the actuator, the web can be acted upon by a counteracting a rotation of the epicyclic gear moment such that the web with the first ramps and the ring gear with the second ramps rotate relative to each other. The actuator may include an electrical actuator that acts on the ring gear. By means of the actuator, the ring gear can be acted upon by a pilot control torque. By means of the actuator, the ring gear can be acted upon by a counteracting a rotation of the epicyclic gear torque such that the web with the first ramps and the ring gear with the second ramps rotate relative to each other. The actuator can be a brake. The actuator may be an eddy current brake. For controlling the eddy current brake, an electrical control device may be provided.

Die Kupplungseinrichtung kann zwischen einer vollständig offenen Betätigungsstellung, Zwischenstellungen und einer vollständig geschlossenen Betätigungsstellung geregelt verstellbar sein. Eine geregelte Verstellung kann mithilfe einer Steuereinrichtung erfolgen. Von der Steuereinrichtung kann wenigstens ein Ausgangssignal ausgebbar sein. Von der Steuereinrichtung kann ein Ausgangssignal an den Aktuator der Kupplungseinrichtung ausgebbar sein. Der Steuereinrichtung kann wenigstens ein Eingangssignal zur Verfügung stehen. In der Steuereinrichtung kann wenigstens ein Parameter hinterlegt sein. Mithilfe der Steuereinrichtung kann wenigstens ein Parameter ermittelbar sein. Das wenigstens eine Ausgangssignal kann auf Basis des wenigstens einen Eingangssignals, wenigstens eines hinterlegten Parameters und/oder wenigstens eines ermittelten Parameters generierbar sein.The coupling device can be adjusted regulated between a fully open operating position, intermediate positions and a fully closed operating position. A controlled adjustment can be done by means of a control device. At least one output signal can be output by the control device. From the control device, an output signal to the actuator of the coupling device can be output. The control device can be available at least one input signal. At least one parameter can be stored in the control device. At least one parameter can be determined with the aid of the control device. The at least one output signal may be able to be generated on the basis of the at least one input signal, at least one stored parameter and / or at least one determined parameter.

Die Kupplungseinrichtung kann in der vollständig geschlossenen Betätigungsstellung selbstregelnd sein. Ein Vorsteuermoment zum Schließen der Kupplungseinrichtung kann von der Brennkraftmaschine aufgebracht sein. Der Steg des Umlaufrädergetriebes kann mit einem von der Brennkraftmaschine erzeugten Moment beaufschlagt sein. Damit kann die Kupplungseinrichtung in Schließrichtung beaufschlagt sein. Damit ist eine Betätigung der Kupplungseinrichtung mithilfe des elektrischen Aktuators nicht erforderlich, um die geschlossenen Betätigungsstellung beizubehalten. Eine elektrische Energie ist nicht erforderlich.The coupling device can be self-regulating in the fully closed operating position. A pre-control torque for closing the clutch device can be applied by the internal combustion engine. The web of the epicyclic gear can be acted upon by a moment generated by the internal combustion engine. Thus, the coupling device can be acted upon in the closing direction. Thus, an actuation of the coupling means using the electric actuator is not required to maintain the closed operating position. An electrical energy is not required.

Die Betätigungseinrichtung kann eine Freilaufeinrichtung aufweisen. Die Freilaufeinrichtung kann einen Innenring und einen Außenring aufweisen. Die Freilaufeinrichtung kann Klemmkörper aufweisen. Die Klemmkörper können zwischen dem Innenring und dem Außenring wirken. Mithilfe der Freilaufeinrichtung kann ein Verdrehen von Innenring und Außenring relativ zueinander in einer ersten Drehrichtung ermöglicht und in einer zur ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung gesperrt sein. Der Innenring kann der ersten Welle oder Nabe der elektrischen Maschine zugeordnet sein. Der Außenring kann dem Steg des Umlaufrädergetriebes zugeordnet sein. Damit ist eine Selbstregelung der Betätigungseinrichtung nicht nur in der vollständig geschlossenen Betätigungsstellung der Kupplungseinrichtung, sondern auch in allen Zwischenzuständen der Kupplungseinrichtung ermöglicht. Es ist ein Schubbetrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht. Insbesondere kann der Schubbetrieb über die Betätigung der Wirbelstrombremse realisiert werden. Hierzu muss wie beim Starten des Verbrennungsmotors ein Moment an der Wirbelstrombremse angelegt werden. Der Verbrennungsmotor wird dann mitgeschleppt und kann somit das Schubmoment übertragen.The actuating device may have a freewheel device. The freewheel device may have an inner ring and an outer ring. The freewheel device may comprise clamping body. The clamping body can act between the inner ring and the outer ring. By means of the freewheel device, a rotation of inner ring and outer ring relative to each other in a first rotational direction allows and be locked in a direction opposite to the first direction of rotation second rotational direction. The inner ring may be associated with the first shaft or hub of the electrical machine. The outer ring may be associated with the web of Umlaufrädergetriebes. Thus, a self-regulation of the actuator not only in the fully closed operating position of the coupling device, but also in all intermediate states of the coupling device allows. It is a push operation of the internal combustion engine allows. In particular, the overrun operation can be realized via the actuation of the eddy current brake. For this purpose, a moment must be applied to the eddy current brake as when starting the internal combustion engine. The internal combustion engine is then dragged along and can thus transmit the thrust torque.

Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem eine E-Clutch. Eine „E-Clutch“ kann eine elektrisch betätigbare Kupplung sein. Die Kupplung kann in einem Rotor eines E-Motors eines Hybrids platziert sein. Die Kupplung kann ein Trennen bzw. Verbinden einer E-Maschine mit einem Verbrennungsmotor gewährleisten. Dabei können folgende Betriebszustände durch die Kupplung erreicht werden: bei reinem elektrischen Fahren kann die Kupplung offen und der Verbrennungsmotor von einem Antriebsstrang abgekoppelt sein (Verbrennungsmotor aus); wird mehr Leistung bzw. Moment benötigt, kann der Verbrennungsmotor durch teilweises Schließen der Kupplung über den E-Motor gestartet werden, die Kupplung kann in Schubbetrieb gehen, um den Verbrenner zu starten, das Moment, welches die Kupplung überträgt, soll in diesem Zustand exakt geregelt werden können, dies kann über einen elektrischen Aktuator mit variabel einstellbarem Moment geschehen; bei laufendem Verbrennungsmotor kann die Kupplung geschlossen sein, um das Moment des Verbrennungsmotors in den Antriebsstrang zu übertragen, in diesem Zustand kann die Kupplung selbstregelnd sein und keine elektrische Energie benötigen.In summary, and in other words, the invention thus provides, inter alia, an e-clutch. An "E-clutch" may be an electrically actuated clutch. The clutch may be placed in a rotor of an electric motor of a hybrid. The clutch can ensure disconnection or connection of an electric motor with an internal combustion engine. The following operating conditions can be achieved by the clutch: in pure electric driving, the clutch can be open and the engine disconnected from a drive train (engine off); if more power or torque is required, the internal combustion engine can be started by partially closing the clutch via the electric motor, the clutch can go into coasting mode to start the combustion engine, the torque that transmits the clutch should be exact in this state can be controlled, this can be done via an electric actuator with variably adjustable moment; when the internal combustion engine is running, the clutch may be closed to transmit the torque of the engine to the driveline, in which state the clutch may be self-regulating and require no electrical power.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen. Im Einzelnen zeigen:Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to figures. From this description, further features and advantages. Concrete features of this embodiment may represent general features of the invention. Features associated with other features of this embodiment may also represent individual features of the invention. In detail show:

1 einen Antriebsstrang mit einer zwischen einem Vorderrad- und einem Hinterrad angeordneten Einheit aus einer Elektromaschine und einer Kupplungseinrichtung in schematischer Darstellung, 1 a drive train with a arranged between a front and a rear wheel unit of an electric machine and a coupling device in a schematic representation,

2 einen Antriebsstrang mit zwischen einer Getriebeausgangswelle und einer Antriebswelle angeordneten Einheiten in schematischer Darstellung und 2 a drive train with arranged between a transmission output shaft and a drive shaft units in a schematic representation and

3 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Einheit aus Elektromaschine und einer in deren Rotor aufgenommenen Kupplungseinrichtung. 3 a section through an embodiment of a unit of electric machine and a recorded in the rotor coupling device.

Die 1 zeigt in schematischer Darstellung den Antriebsstrang 1 mit der Brennkraftmaschine 2, dem nur angedeuteten Getriebe 3 mit einer veränderbaren Übersetzung zwischen der nicht dargestellten, von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetriebenen Getriebeeingangswelle und den Antriebswellen 4, 5 der Vorderradachse 6 mit den Antriebsrädern 7 und der Hinterradachse 8 mit den Antriebsrädern 9. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist zwischen den Antriebswellen 4, 5 die Einheit 10 angeordnet, die aus der Elektromaschine 11 mit dem gehäusefest angeordneten Stator 12 und dem Rotor 13 sowie der radial innerhalb des Rotors 13 angeordneten, elektrisch betätigten Kupplungseinrichtung 14 gebildet ist. Die Einheit 10 verbindet die beispielsweise fest mit einer Getriebeausgangswelle des Getriebes 3 permanent gekoppelte oder aus dieser gebildete Antriebswelle 4 der Vorderradachse 6 im Sinne eines Hang-On-Betriebs zur Bildung eines Allradantriebs mit der Antriebswelle 5 der Hinterradachse 8. Hierbei kann der Rotor 13 der Elektromaschine 11 – wie gezeigt – mit der Antriebswelle 4 der Vorderradachse 6 oder der Antriebswelle 5 der Hinterradachse 8 drehschlüssig verbunden sein, so dass die entsprechende Antriebswelle 4, 5 den Antrieb durch die Brennkraftmaschine 2 im Zugbetrieb unterstützen kann oder im Schubbetrieb mittels Rekuperation Strom erzeugen kann. The 1 shows a schematic representation of the drive train 1 with the internal combustion engine 2 , the only indicated gear 3 with a variable ratio between the not shown, driven by a crankshaft of the internal combustion engine transmission input shaft and the drive shafts 4 . 5 the front wheel axle 6 with the drive wheels 7 and the rear wheel axle 8th with the drive wheels 9 , In the embodiment shown is between the drive shafts 4 . 5 the unit 10 arranged out of the electric machine 11 with the stator fixed to the housing 12 and the rotor 13 as well as radially inside the rotor 13 arranged, electrically actuated clutch device 14 is formed. The unit 10 connects the example, fixed to a transmission output shaft of the transmission 3 permanently coupled or formed from this drive shaft 4 the front wheel axle 6 in the sense of a hang-on operation to form an all-wheel drive with the drive shaft 5 the rear wheel axle 8th , Here, the rotor 13 the electric machine 11 - As shown - with the drive shaft 4 the front wheel axle 6 or the drive shaft 5 the rear wheel axle 8th be rotationally connected, so that the corresponding drive shaft 4 . 5 the drive by the internal combustion engine 2 can assist in train operation or can generate electricity in overrun mode by means of recuperation.

Der schematisch dargestellte Antriebsstrang 101 der 2 enthält alternativ zu der Einheit 10 der 1 jeweils zwischen den Antriebswellen 104, 105 angetriebenen Verteilergetrieben 115, 116 der Vorderradachse 106 und der Hinterradachse 108 und den Antriebswellen 117, 118 der Antriebsräder 107, 109 der Einheit 10 entsprechende Einheiten 110 zur Ausbildung einer Drehmomentverteilerfunktion (Torque-Vectoring). Hierbei können die Differentiale der Vorderradachse 106 und der Hinterradachse 108 durch Verteilergetriebe 115, 116 mit fester Übersetzung ersetzt und eine Verteilerkupplung zwischen der Vorderradachse 106 und der Hinterradachse 108 eingespart werden. Durch entsprechende Steuerung der Kupplungseinrichtungen der Einheiten 110 können beispielsweise in Kurven eine Differenzdrehzahl der Antriebsräder 107, 109 ausgeglichen, eine Momentverteilung zwischen Vorderradachse 106 und Hinterradachse 108 geregelt, eine Antischlupfregelung ausgeführt und weitere Funktionen einer Einzelradsteuerung ausgeführt werden. Um einen Starter der Brennkraftmaschine 102 einzusparen, können eine oder mehrere Einheiten 110 genutzt werden, indem die Antriebsräder 107, 109 mittels der Kupplungseinrichtungen der Einheiten 110 abgekoppelt werden und bei geeigneter eingelegter Übersetzung eine oder mehrere Elektromaschinen der Einheiten 110 bestromt werden.The schematically illustrated drive train 101 of the 2 contains as an alternative to the unit 10 of the 1 each between the drive shafts 104 . 105 powered transfer cases 115 . 116 the front wheel axle 106 and the rear wheel axle 108 and the drive shafts 117 . 118 the drive wheels 107 . 109 the unit 10 corresponding units 110 to form a torque distribution function (torque vectoring). Here, the differentials of the front wheel axle 106 and the rear wheel axle 108 through transfer case 115 . 116 replaced with fixed gear and a distributor coupling between the front wheel axle 106 and the rear wheel axle 108 be saved. By appropriate control of the coupling means of the units 110 For example, in curves a differential speed of the drive wheels 107 . 109 balanced, a moment distribution between the front wheel axle 106 and rear wheel axle 108 regulated, run a traction control and other functions of a Einzelradsteuerung be executed. To a starter of the internal combustion engine 102 can save one or more units 110 be used by the drive wheels 107 . 109 by means of the coupling devices of the units 110 be decoupled and with a suitable inserted translation one or more electric machines of the units 110 be energized.

3 zeigt den Rotor 200 einer hier ansonsten nicht näher dargestellten Elektromaschine mit innerhalb des Rotors 200 integrierter Kupplungseinrichtung 202 wie beispielsweise Kupplungseinrichtung 14 der 1 mit der Betätigungseinrichtung 220 für ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang gemäß den 1 und 2. 3 shows the rotor 200 an electric machine not otherwise shown here with within the rotor 200 integrated coupling device 202 such as coupling device 14 of the 1 with the actuator 220 for a motor vehicle with a drive train according to 1 and 2 ,

Die Kupplungseinrichtung 202 ist in Erstreckungsrichtung der Drehachse 204 sowie in radialer Richtung innerhalb des Rotors 200 angeordnet. Die Kupplungseinrichtung 202 weist ein Eingangsteil und ein Ausgangsteil auf. Das Eingangsteil weist die Welle 206 auf, die unter Zwischenschaltung des Momentenfühlers 208 den Innenlamellenträger 218 aufnimmt. In den Innenlamellenträger 218 sind die Lamellen 210 eingehängt, die mit den drehfest mit dem Rotor 200 verbundenen Gegenlamellen 214 bei axialer Verspannung zwischen der Anpressplatte 212 und der Druckplatte 216 einen Reibeingriff bilden. Der Rotor 200 ist mittels des Wälzlagers 213 axial fest und verdrehbar mit dem Trägerteil 211 verbunden, der zudem den nicht dargestellten Stator aufnehmen kann und gehäusefest angeordnet ist.The coupling device 202 is in the direction of extension of the axis of rotation 204 and in the radial direction within the rotor 200 arranged. The coupling device 202 has an input part and an output part. The entrance part has the shaft 206 on, with the interposition of the torque sensor 208 the inner disc carrier 218 receives. In the inner disk carrier 218 are the slats 210 hung with the rotors with the rotor 200 connected counter blades 214 at axial tension between the pressure plate 212 and the printing plate 216 form a frictional engagement. The rotor 200 is by means of the rolling bearing 213 axially fixed and rotatable with the carrier part 211 connected, which can also accommodate the stator, not shown, and is arranged fixed to the housing.

Zur Betätigung der Kupplungseinrichtung 202 ist die Betätigungseinrichtung 220 vorgesehen. Die Betätigungseinrichtung 220 ist in Erstreckungsrichtung der Drehachse 204 sowie in radialer Richtung innerhalb des Rotors 200 angeordnet. Mithilfe der Betätigungseinrichtung 220 ist die Anpressplatte 212 mit einer Betätigungskraft beaufschlagbar. Mithilfe der Betätigungseinrichtung 220 ist die Anpressplatte 212 axial verlagerbar. Die Betätigungseinrichtung 220 weist ein Planetengetriebe 221 mit dem Hohlrad 222, Planetenrädern 224, dem Steg 226 und einem Sonnenrad 228 auf. Das Hohlrad 222 weist eine Innenverzahnung auf. Das Sonnenrad 228 weist eine Außenverzahnung auf. Die Planetenräder 224 weisen jeweils eine Außenverzahnung auf und sind mit dem Hohlrad 222 und dem Sonnenrad 228 verzahnt. Der Steg 226 verbindet die Planetenräder 224. Das Sonnenrad 228 ist mithilfe der Wirbelstrombremse 230 bremsbar. Die Betätigungseinrichtung 220 weist die Rampeneinrichtung 231 mit ersten Rampen 232 und zweiten Rampen 234 auf.For actuating the coupling device 202 is the actuator 220 intended. The actuating device 220 is in the direction of extension of the axis of rotation 204 and in the radial direction within the rotor 200 arranged. Using the actuator 220 is the pressure plate 212 acted upon by an actuating force. Using the actuator 220 is the pressure plate 212 axially displaceable. The actuating device 220 has a planetary gear 221 with the ring gear 222 , Planetary gears 224 the footbridge 226 and a sun wheel 228 on. The ring gear 222 has an internal toothing. The sun wheel 228 has an external toothing. The planet wheels 224 each have an outer toothing and are connected to the ring gear 222 and the sun wheel 228 toothed. The jetty 226 connects the planet wheels 224 , The sun wheel 228 is using the eddy current brake 230 braked. The actuating device 220 has the ramp device 231 with first ramps 232 and second ramps 234 on.

Die ersten Rampen 232 und die zweiten Rampen 234 sind über das Planetengetriebe 221 miteinander verbunden. Die zweiten Rampen 234 sind an dem Hohlrad 222 angeordnet und über Blattfedern mit dem Rotor 200 der Elektromaschine verbunden. Die ersten Rampen 232 sind an dem Steg 226 des Planetengetriebes angeordnet. Über das Sonnenrad 228 kann ein Vorsteuermoment zur Betätigung der Kupplungseinrichtung 202 eingeleitet werden.The first ramps 232 and the second ramps 234 are about the planetary gear 221 connected with each other. The second ramps 234 are on the ring gear 222 arranged and over leaf springs with the rotor 200 connected to the electric machine. The first ramps 232 are at the jetty 226 arranged the planetary gear. About the sun wheel 228 may be a pilot torque for actuating the clutch device 202 be initiated.

Bei geöffneter Kupplungseinrichtung 202 laufen das Hohlrad 222, der Steg 226 und das Sonnenrad 228 mit gleicher Drehzahl. Diese Drehzahl entspricht der Drehzahl der Elektromaschine, das Planetengetriebe 221 ist sozusagen „verblockt“. Dadurch sind ein Verdrehen der ersten Rampen 232 und der zweiten Rampen 234 zueinander und damit eine Betätigung der Kupplungseinrichtung 202 unterbunden.When the coupling device is open 202 run the ring gear 222 , the bridge 226 and the sun wheel 228 with the same speed. This speed corresponds to the speed of the electric machine, the planetary gear 221 is so to speak "blocked". Thereby are a twisting of the first ramps 232 and the second ramp 234 to one another and thus an actuation of the coupling device 202 prevented.

Soll die Kupplungseinrichtung 202 geschlossen werden, wird durch die Wirbelstrombremse 230 auf dem Sonnenrad 228 ein Vorsteuermoment für die Kupplungseinrichtung 202 erzeugt. Dieses Moment ist ein Bremsmoment und wirkt der oben beschriebenen Drehbewegung entgegen. Das Sonnenrad 228 wird relativ zum bisher “verblockten“ Planetensatz verdreht. Über die Funktion des Planetensatzes werden die Planetenräder 224 und damit auch der Steg 226 relativ zum Rotor 200 und zum Hohlrad 222 verdreht, was zugleich einem Verdrehen der ersten Rampen 232 und der zweiten Rampen 234 relativ zueinander entspricht. Bei einer Verdrehung der ersten Rampen 232 und der zweiten Rampen 234 relativ zueinander verlagern sich die zweiten Rampen 234 in Erstreckungsrichtung der Drehachse 204 und die Anpressplatte 212 verlagert sich entsprechend. Die Gegenlamellen 214 und Lamellen 210 werden zwischen der Anpressplatte 212 und der Druckplatte 216 verspannt. Es erfolgt eine reibschlüssige Leistungsübertragung zwischen dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil der Kupplungseinrichtung 202.If the coupling device 202 to be closed is through the eddy current brake 230 on the sun wheel 228 a pilot torque for the clutch device 202 generated. This moment is a braking torque and counteracts the rotational movement described above. The sun wheel 228 is twisted relative to the previously "blocked" planetary gear set. About the function of the planetary gear set are the planetary gears 224 and thus also the footbridge 226 relative to the rotor 200 and to the ring gear 222 twisted, which at the same time a twisting of the first ramps 232 and the second ramp 234 relative to each other. At a twist of the first ramps 232 and the second ramp 234 relative to each other, the second ramps shift 234 in the direction of extension of the axis of rotation 204 and the pressure plate 212 shifts accordingly. The counter blades 214 and lamellae 210 be between the pressure plate 212 and the printing plate 216 braced. There is a frictional power transmission between the input part and the output part of the coupling device 202 ,

Das Vorsteuermoment der Wirbelstrombremse 230 wird durch eine zwischen dem Sonnenrad 228 und dem Steg 226 gebildete Übersetzung am Planetengetriebe und an den Rampen 232, 234 so übersetzt, dass ein erwünschter Momentenbereich eingestellt werden kann. Das Vorsteuermoment kann über eine Stromzufuhr an der Wirbelstrombremse 230 exakt gesteuert und in kürzester Zeit aufgebaut werden. Die Einstellzeit des gewünschten Moments beträgt hierbei in vorteilhafter Weise wenige Millisekunden. Durch die hohe Übersetzung des Moments und die kurze Betätigungszeit ergibt sich für ein über die Kupplungseinrichtung 202 zu übertragendes Moment eine geringe Betätigungsenergie. Des Weiteren ist die Wirbelstrombremse 230 verschleißfrei und kann über ein Magnetfeld eines Elektromagnets beliebige Zwischenstufen des geforderten Moments, ohne Momentschwankungen und Reibwertabhängigkeiten, realisieren.The pilot torque of the eddy current brake 230 is through a between the sun gear 228 and the jetty 226 formed translation at the planetary gear and at the ramps 232 . 234 translated so that a desired range of moments can be adjusted. The pre-control torque can be supplied via a current supply to the eddy current brake 230 precisely controlled and set up in the shortest possible time. The response time of the desired torque is advantageously a few milliseconds. Due to the high translation of the moment and the short operating time results for a via the coupling device 202 to be transmitted moment a low actuation energy. Furthermore, the eddy current brake 230 wear-free and can use a magnetic field of an electromagnet any intermediate stages of the required torque, without torque fluctuations and Reibwertabhängigkeiten realize.

Bei drehenden Wellen wird das Vorsteuermoment durch diese selbst und den Freilauf 236 generiert. In diesem Betriebszustand überträgt die Kupplungseinrichtung 202 ein Zugmoment. Ein vorgegebener Anteil dieses Zugmoments wird über den Freilauf 236 als Vorsteuermoment für den Steg 226 genutzt. Damit wird die Kupplungseinrichtung 202 durch ein Teil des an der drehenden Welle anliegenden Moments über die Rampen 232, 234 betätigt. Der Verdrehwinkel der Rampen 232, 234 wird über den Momentfühler 208 geregelt. Der Momentfühler 208 ermöglicht es außerdem, dass sich die Kupplungseinrichtung 202 wieder öffnet sobald kein Moment mehr anliegt. Durch diese Anordnung der Bauteile ist die Kupplungseinrichtung 202 in diesem Zustand selbstregelnd und benötigt keine weitere externe Energie zur Betätigung.With rotating shafts, the pre-control torque is by itself and the freewheel 236 generated. In this operating state, the coupling device transmits 202 a moment of tension. A predetermined proportion of this tensile torque is on the freewheel 236 as a pre-control torque for the web 226 used. This is the coupling device 202 by a part of the torque applied to the rotating shaft via the ramps 232 . 234 actuated. The angle of rotation of the ramps 232 . 234 is about the moment sensor 208 regulated. The moment sensor 208 also allows the coupling device 202 opens again as soon as there is no moment left. By this arrangement of the components is the coupling device 202 in this state self-regulating and requires no further external energy for actuation.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Antriebsstrang powertrain
22
Brennkraftmaschine  Internal combustion engine
33
Getriebe transmission
44
Antriebswelle drive shaft
55
Antriebswelle drive shaft
66
Vorderradachse front axle
77
Antriebsrad drive wheel
88th
Hinterradachse rear axle
99
Antriebsrad drive wheel
1010
Einheit unit
1111
Elektromaschine  electric machine
1212
Stator stator
1313
Rotor rotor
1414
Kupplungseinrichtung coupling device
101101
Antriebsstrang powertrain
102102
Brennkraftmaschine  Internal combustion engine
104104
Antriebswelle drive shaft
105105
Antriebswelle drive shaft
106106
Vorderradachse front axle
107107
Antriebsrad drive wheel
108108
Hinterradachse rear axle
109109
Antriebsrad drive wheel
110110
Einheit unit
115115
Verteilergetriebe Transfer Case
116116
Verteilergetriebe Transfer Case
117117
Antriebswelle drive shaft
118118
Antriebswelle drive shaft
200200
Rotor rotor
202202
Kupplungseinrichtung coupling device
204204
Drehachse axis of rotation
206206
Welle wave
208208
Momentfühler torque sensor
210210
Lamelle lamella
211211
Trägerteil support part
212212
Anpressplatte pressure plate
213213
Wälzlager roller bearing
214214
Gegenlamelle against lamella
216216
Druckplatte printing plate
218218
Nabenteil hub part
220220
Betätigungseinrichtung actuator
221221
Planetengetriebe planetary gear
222222
Hohlrad ring gear
224224
Planetenrad planet
226226
Steg web
228228
Sonnenrad sun
230230
Wirbelstrombremse Eddy current brake
231231
Rampeneinrichtung ramp means
232232
Rampe ramp
234234
Rampe ramp
236236
Freilauf freewheel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008006062 A1 [0002] DE 102008006062 A1 [0002]

Claims (10)

Antriebsstrang (1, 101) mit einer Brennkraftmaschine (2, 102), einem Getriebe (3) mit einer von der Brennkraftmaschine (2, 102) angetriebenen Getriebeeingangswelle, mehreren einstellbaren Übersetzungen, einer Getriebeausgangswelle und Antriebswellen von Antriebsrädern (7, 9, 107, 109) sowie zumindest einer Elektromaschine (11) mit einem Rotor (13, 200) und einem gehäusefest angeordneten Stator (12), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Wellen des Getriebes (3) zumindest eine Einheit (10, 110) aus einer Elektromaschine (11) und einer elektrisch betätigten, radial innerhalb des Rotors (13) der Elektromaschine (11) angeordneten Kupplungseinrichtung (14, 202) wirksam angeordnet und der Rotor (13, 200) mit einer der Wellen drehfest verbunden ist. Powertrain ( 1 . 101 ) with an internal combustion engine ( 2 . 102 ), a transmission ( 3 ) with one of the internal combustion engine ( 2 . 102 ) driven transmission input shaft, a plurality of adjustable ratios, a transmission output shaft and drive shafts of drive wheels ( 7 . 9 . 107 . 109 ) and at least one electric machine ( 11 ) with a rotor ( 13 . 200 ) and a fixed stator ( 12 ), characterized in that between two shafts of the transmission ( 3 ) at least one unit ( 10 . 110 ) from an electric machine ( 11 ) and an electrically operated, radially inside the rotor ( 13 ) of the electric machine ( 11 ) arranged coupling device ( 14 . 202 ) and the rotor ( 13 . 200 ) is rotatably connected to one of the waves. Antriebsstrang (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Wellen eine Antriebswelle (4) einer Vorderradachse (6) und die andere Welle eine Antriebswelle (5) einer Hinterradachse (8) ist. Powertrain ( 1 ) according to claim 1, characterized in that one of the shafts has a drive shaft ( 4 ) a front wheel axle ( 6 ) and the other shaft a drive shaft ( 5 ) a rear wheel axle ( 8th ). Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Wellen eine Getriebeausgangswelle und die andere Welle eine Antriebswelle eines Zentraldifferenzials eines Allradantriebs ist. Drive train according to claim 1, characterized in that one of the shafts is a transmission output shaft and the other shaft is a drive shaft of a central differential of a four-wheel drive. Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehmomentverteilung zwischen einer Vorderradachse (6) und einer Hinterradachse (8) mittels der zwischen diesen schaltbar angeordneten Kupplungseinrichtung (14) vorgesehen ist.Powertrain ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that a torque distribution between a front wheel axle ( 6 ) and a rear wheel axle ( 8th ) by means of the clutch device ( 14 ) is provided. Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (11) die Vorderradachse (6) oder die Hinterradachse (8) antreibt oder von diesen antreibbar ist. Powertrain ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the electric machine ( 11 ) the front wheel axle ( 6 ) or the rear wheel axle ( 8th ) is driven or driven by them. Antriebsstrang (101) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Wellen eine Getriebeausgangswelle und die andere Welle eine Antriebswelle eines Antriebsrads (107, 109) ist.Powertrain ( 101 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that one of the shafts, a transmission output shaft and the other shaft, a drive shaft of a drive wheel ( 107 . 109 ). Antriebsstrang (101) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Getriebeausgangswelle und den Antriebswellen eine feste Übersetzung eingestellt und eine Differentialfunktion der Antriebsräder (107, 109) mittels einer Steuerung von jeweils zwischen Getriebeausgangswelle und Antriebswelle angeordneten Kupplungseinrichtungen der Einheiten (110) vorgesehen ist. Powertrain ( 101 ) according to claim 6, characterized in that between the transmission output shaft and the drive shafts set a fixed ratio and a differential function of the drive wheels ( 107 . 109 ) by means of a control of each arranged between the transmission output shaft and drive shaft coupling means of the units ( 110 ) is provided. Antriebsstrang (101) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Momentenverteilung zwischen Vorderradachse (106) und Hinterradachse (108) mittels der Einheiten (110) vorgesehen ist. Powertrain ( 101 ) according to claim 6 or 7, characterized in that a torque distribution between the front wheel axle ( 106 ) and rear wheel axle ( 108 ) by means of the units ( 110 ) is provided. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine zwischen der Getriebeausgangswelle und einer Antriebswelle angeordnete Elektromaschine einer Einheit (110) mit drehfest mit der Antriebswelle angeordnetem Rotor bei geschlossener oder geöffneter Kupplungseinrichtung ein mit der Antriebswelle verbundenes Antriebsrad antreibt oder angetrieben wird. Drive train according to one of claims 6 to 8, characterized in that arranged between the transmission output shaft and a drive shaft electric machine of a unit ( 110 ) with rotatably arranged with the drive shaft rotor at closed or opened coupling means drives a drive shaft connected to the drive wheel or is driven. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine zwischen einer Getriebeausgangswelle und einer Antriebswelle angeordnete Elektromaschine einer Einheit (110) mit drehfest mit der Getriebeausgangswelle angeordnetem Rotor bei geöffneter Kupplungseinrichtung und im Getriebe eingelegter Übersetzung die stillgelegte Brennkraftmaschine startet.Drive train according to one of claims 6 to 9, characterized in that arranged between a transmission output shaft and a drive shaft electric machine of a unit ( 110 ) with rotatably arranged with the transmission output shaft rotor when the clutch device is open and gearbox in gear ratio starts the disused internal combustion engine.
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