Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit Längsmotor und permanenten Hinterachs- antrieb, das einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine aufweist, wobei ein Verteilergetriebe Antriebsmomente bedarfsgerecht auf zwei An triebsachsen verteilt.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs mit ei nem Verteilergetriebe.

Stand der Technik

Allrad-Kraftfahrzeuge sind unter anderem wegen des erhöhten Kraftstoffver brauchs und der steigenden Anforderungen in Bezug auf Abgasrichtlinien Objekt steter Weiterentwicklung. Auf Grund der strikteren Anforderungen der Abgasnor men für PKWs ist es erforderlich, vor allem bei allradgetriebenen Fahrzeugen, Effi zienz steigernde Maßnahmen umzusetzen.

Der zusätzliche Kraftstoffverbrauch, und die daraus entstehende Abgaserhöhung, von allradgetriebenen Fahrzeugen kann durch Abschalten der Allradfähigkeit ein geschränkt werden. Bei aktuellen Lösungen, z.B. reibkupplungsbasierende Trans fer Cases, wird dies durch komplettes Öffnen der Reiblamellenkupplung realisiert. Der Verzicht auf Allradantrieb stellt keine Alternative dar, da viele Fahrzeugher steller aus Gründen der Fahrdynamik auf Allradantrieb setzen.

Bisher bekannte Systeme, welche auf der Technologie von Reiblamellenkupplun gen basieren, können voll variabel gesteuert werden und eine Drehmomentvertei lung von 0% bis 100% an die Sekundärachse bereitstellen. Allradsysteme, welche auf Reiblamellenkupplungen basieren, haben den Nachteil, dass auftretende Drehzahldifferenzen an den Achsen Einfluss auf das absetzbare Drehmoment an der Sekundärachse haben. Durch ein Reiblamellenkupplung basierendes Allrad system kann also eine Drehmomentverteilung eingestellt werden.

Aber bei vollem Lenkeinschlag und gleichzeitig hohem Reibwert an der Kupplung ist die Drehmomentverteilung begrenzt, da der kinematische Reifenschlupf zwi- sehen den Achsen an der Reiblamellenkupplung ebenso durch Schlupf in der Reiblamellenkupplung erlaubt werden muss.

Alternativ werden auch Zentraldifferenziale eingesetzt. Diese haben eine fixe Drehmomentverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse. Ein Vorteil bei Zentral- differenzialen ist dabei, dass das Drehmoment auch bei kinematischem Schlupf richtig verteilt werden kann.

Ein Verteilergetriebe mit Lamellenkupplung ist beispielsweise aus der

DE102012210895B4 bekannt.

Im Zusammenhang mit der Reduktion des Kraftstoffverbrauchs steht insbesondere die zumindest teilweise Elektrifizierung des Kraftfahrzeugs bzw. des Kraftfahr zeugantriebstrangs im Vordergrund. Die zumindest teilweise Hybridisierung des Kraftfahrzeugs bzw. des Kraftfahrzeugantriebs stellt den Spagat zwischen redu- ziertem Kraftstoffverbrauch, ausreichender Reichweite und guter Performance her. Eine Möglichkeit zur Reduktion von Kraftstoffverbrauch sind milde Hybridfahr zeuge, bei denen eine elektrische Maschine in den Antriebsstrang integriert wird, um im Zugbetrieb die Verbrennungskraftmaschine durch zusätzliche Leistung zu entlasten und im Schubbetrieb Energie zu rekuperieren.

Aufgabe der Erfindung ist es eine optimale Anordnung einer elektrischen Ma schine im bestehenden Allradantriebsstrang bereitzustellen. Beschreibung der Erfindung

Die Aufgabe wird gelöst mit einem Fahrzeug mit Längsmotor und mit einem Ver teilergetriebe für Vierradantrieb mit wenigstens einer Eingangswelle und zwei Aus- gangswellen, die jeweils mit den Achsen des Fahrzeugs antriebswirksam verbun den oder zu verbinden sind, wobei eine elektrische Maschine mit mindestens einer der Ausgangswellen verbindbar ist, wobei die elektrische Maschine einen Rotor als Flohlwelle besitzt, die eine der Ausgangswellen umfasst und seriell zu einer Kupplung des Verteilergetriebes angebracht ist.

Durch diese bauliche Ausgestaltung lässt sich die elektrische Maschine optimal in den vorhandenen Bauraum integrieren, wobei die Komponenten eines nicht elektrifizierten Verteilergetriebes benutzt werden. Es ist von Vorteil, dass der Rotor der elektrischen Maschine den Kupplungskorb der Kupplung treibt und so direkt ohne größeren Abstand an der Kupplung ange ordnet ist.

Es ist von Vorteil, dass der Rotor der elektrischen Maschine einen Träger in Ver- bindung mit einer Ausgangswelle treibt, was zu einem direkten Rekuperieren ohne Schleppverluste in zweiten Antriebsstrang führt.

Vorteilhafterweise treibt der Rotor der elektrischen Maschine über ein Reduktions getriebe und/oder eine Unterbrechereinheit im Antriebsstrang an. Dabei ist aus Platzgründen das Reduktionsgetriebe und/oder die Unterbrechereinheit zwischen der Kupplung und der elektrischen Maschine angeordnet. Bei dem reduzierten Bauraum ist es vorteilhaft, dass ein gemeinsamer Offsetein trieb zu der zweiten, versetzt angeordnete Ausgangswelle von dem Verbren nungsmotor und/oder der elektrischen Maschine angetrieben ist. Es ist kein zwei ter Offseteintrieb notwendig.

Es ist von Vorteil, dass der Offseteintrieb am Kupplungskorb drehfest anliegt und so auch keinen zusätzlichen Raum beansprucht

Ein solches Fahrzeug hat den Vorteil, dass die elektrische Maschine sowohl Dreh- moment für den Antriebsstrang beiträgt, als auch Energie im antriebslosen Zu stand rekuperiert.

Baulich ist es optimal, wenn die elektrische Maschine im Verteilergetriebe verbaut ist.

Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Verfahren zum Betrieb eines Fahr zeugs mit einem Verteilergetriebe, wobei die elektrische Maschine Energie der Flinterachse des Fahrzeugs oder von beiden Achsen des Fahrzeugs rekuperiert. Beschreibung der Figuren

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung

Fig. 2 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform der Erfindung Als Ausgangsbasis wird der Bauraum eines bestehenden Verteilergetriebes 1 ver wendet, um eine elektrische Maschine zu integrieren.

Verteilergetriebe dienen in einem Kraftfahrzeug zur variablen Verteilung des An triebsmoments auf die beiden Fahrzeugachsen. Hierfür besitzt das Verteilerge- triebe eine Eingangswelle 3, eine erste Ausgangswelle 4a und eine zweite Aus gangswelle 4b. Die Eingangswelle 3 ist mit einer Antriebseinheit des Kraftfahr zeugs, beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine 2, verbunden. Die erste Ausgangswelle 4a ist mit einer ersten Achse 20 des Kraftfahrzeugs, beispiels- weise der Hinterachse, verbunden, insbesondere über ein erstes Achsdifferential 21. Die zweite Ausgangswelle 22 ist mit einer zweiten Achse des Kraftfahrzeugs, beispielsweise der Vorderachse, verbunden, insbesondere über ein zweites Achs differential 23. Das Verteilergetriebe 1 besitzt ferner eine Drehmomentübertra gungseinrichtung 10, die eine Kupplung 5 aufweist, um ein über die Eingangs- welle3 eingeleitetes Antriebsmoment wahlweise auf die erste Ausgangswelle 4a und die zweite Ausgangswelle 4b zu verteilen. Beispielsweise kann die erste Aus gangswelle 4a mit der Eingangswelle 3 einteilig ausgebildet oder drehfest verbun den sein, wobei eine Reibungskupplung die Eingangswelle 3 wahlweise auch mit der zweiten Ausgangswelle variabel koppelt.

Die Eingangswelle 3 und die zweite Ausgangswelle 4b sind üblicherweise in unter schiedlichen Höhen angeordnet, wobei zwischen der Drehmomentübertragungs einrichtung 10 und der zweiten Ausgangswelle 4b ein Versatztrieb 7 vorgesehen ist. Dieser Versatztrieb 7 kann als ein Kettentrieb ausgebildet sein, der ein unteres Kettenrad 7a und ein oberes Kettenrad 7b aufweist, die über eine Kette 7c verbun- den sind. Das untere Kettenrad 7a ist mit der zweiten Ausgangswelle 4b drehfest gekoppelt. Das obere Kettenrad 7a ist mit einem Ausgangselement der Drehmo mentübertragungseinrichtung 10 drehfest gekoppelt.

Die Kupplung 5 regelt hier das Drehmoment für den Allradbetrieb, das über den Versatztrieb 7 auf die Ausgangswelle 4b geleitet wird.

Eine elektrische Maschine 8 umfasst die Ausgangswelle 4a, wobei der Rotor 8a der elektrischen Maschine 8 als Hohlwelle 15 für die innen liegende Ausgangs welle 4a ausgeführt ist, um Bauräume besser zu nutzen. An der elektrische Maschine 8 können, falls notwendig ein Reduktionsgetriebe 9 und/oder eine Unterbrechereinheit 10 angebracht werden.

Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist der Rotor 8a der elektrischen Maschine 8 als Hohlwelle 15 ausgeführt und ist koaxial zur Eingangswelle 3 positioniert. Die Hohlwelle 15 greift an einem Zahnrad 16 an, das mit dem Kupplungskorb 5a, der einen Lamellensatz der Kupplung 5 trägt, drehfest verbunden ist.

Am Kupplungskorb 5a ist das obere Kettenrad 7b angebunden, über das der Off seteintrieb 11 erfolgt. Der Offseteintrieb 11 ist mit dem Abtrieb der Kupplung 5 kombiniert ausgeführt. Eine Regeleinheit 6 steuert die Kupplung 5 an und ist mit der Steuerung des Ver teilergetriebes und/oder einer Fahrzeugsteuerung verbunden.

Wird die Kupplung 5 im Segelbetrieb geschlossen, wird der Kupplungskorb 5a und die Zahnräder 16, sowie der Rotor 8a der elektrischen Maschine angetrieben.

Dadurch kann die elektrische Maschine 8 über die Vorderachse, die zweite Achse 22 rekuperieren, wobei das Rekuperationsmoment der Hinterachse 20 dazu kom biniert ist. Die Ausführungsform nach Figur 2 unterscheidet sich in de Ankopplung der elektri schen Maschine 8. Der Rotor 8a der elektrischen Maschine ist wieder mit Zahnrä dern 16 verbunden, die aber auf einen Träger 17 drehwirksam eingreifen. Der Trä ger 17 sitzt auf der ersten Abtriebswelle 4a, so dass die elektrische Maschine so wohl boosten als auch rekuperieren kann. Somit kann die elektrische Maschine 8 unabhängig von der Stellung der Kupplung 5 immer das Moment der Hinterachse rekuperieren, was unabhängig von der Vorderachse erfolgt. Bezugszeichenliste

1 Verteilergetriebe

2 Verbrennungskraftmaschine

3 Eingangswelle

4 Ausgangswelle

5 Kupplung

5a Kupplungskorb

6 Regeleinheit

7 Versatztrieb

7a unteres Kettenrad

7b oberes Kettenrad

7c Kette

8 Elektrische Maschine 8a Rotor

9 Reduktionsgetriebe

10 Unterbrechereinheit

11 Offseteintrieb

15 Hohlwelle

16 Zahnrad

17 Träger

20 erste Abtriebsachse

21 erstes Differential

22 zweite Abtriebsachse

23 zweites Differential