AT511886B1 - Allradantriebsstrang und Längsverteilergetriebe für ein Fahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeugantriebsstrang, aufweisend eine erste und zweite antreibbare Fahrzeugachse (4, 5) sowie ein Fahrzeuglängsverteilergetriebe (3) zur Verteilung eines Antriebsmoments auf die erste und die zweite Fahrzeugachse (4, 5), welches zumindest über eine Eingangswelle (31 ), eine mit der Eingangswelle (31) über eine erste Übersetzungsstufe (U1) drehgekoppelte Zwischenwelle (32) und einen mit der Zwischenwelle (32) über eine Kupplung (K1) schaltbar drehgekoppelten Winkeltrieb (34) verfügt, wobei die erste Fahrzeugachse (4) über eine zweite Übersetzungsstufe (U2) mit der Zwischenwelle (32) permanent drehgekoppelt ist und die zweite Fahrzeugachse (5) über den Winkeltrieb (34) drehkoppelbar ist. Erfindungsgemäß sind die Zwischenwelle (32) und die erste Fahrzeugachse (4) so zueinander angeordnet, dass eine Drehachse der Zwischenwelle (32) bezüglich einer Drehachse der ersten Fahrzeugachse (4) parallel und seitlich versetzt ist. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein solches Fahrzeuglängsverteilergetriebe (3).

Description

Beschreibung

ALLRADANTRIEBSSTRANG UND LÄNGSVERTEILERGETRIEBE FÜR EIN FAHRZEUG

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeugantriebsstrang mit einer ersten und zwei¬ten antreibbaren Fahrzeugachse und auf ein Fahrzeuglängsverteilergetriebe.

[0002] Ein derartiger Fahrzeugantriebsstrang wird auch als Allradantriebsstrang, 4-Rad-An-triebsstrang, 4x4-, 6x6- oder 8x8-Antrieb(-strang) bezeichnet, je nach Anzahl der angetriebenenund mitdrehenden Achsen kann die Bezeichnung hiervon allerdings auch abweichen. DasFahrzeuglängsverteilergetriebe, auch Allradverteilergetriebe oder Längsdifferentialgetriebegenannt, übernimmt hierbei die Verteilung des Antriebsmoments von einem Antriebsmotor, derbeispielsweise ein Verbrennungsmotor, Elektromotor oder Verbrennungsmotor-Elektromotor-Hybridantrieb sein kann, auf zumindest die erste und die zweite Fahrzeugachse, welche dasAntriebsmoment in der Regel mittels Fahrzeugräder oder Gleisketten auf eine Fahrbahnoberflä¬che abstützen, wodurch das Fahrzeug fortbewegbar ist. Unabhängig von dem Längsverteilerge¬triebe weisen die Fahrzeugachsen in der Regel zusätzliche Querverteilergetriebe, auch (Quer-)Differentiale oder (Quer-)Differentialgetriebe genannt, auf, welche das Antriebsmoment inner¬halb der jeweiligen Fahrzeugachse zwischen den Fahrzeugseiten, d.h. den Rädern bzw. Gleis¬ketten der Fahrzeugseite, verteilen.

[0003] Im vorliegenden Fall ist die erste Fahrzeugachse permanent angetrieben, während diezweite Fahrzeugachse über zumindest eine Kupplung des Fahrzeuglängsverteilergetriebesantriebstechnisch an- oder abkoppelbar ist, d.h. das Antriebsmoment kann wahlweise nur aufdie erste Fahrzeugachse geleitet werden oder auf die erste und zweite Achse verteilt werden.Durch Abkoppeln der zweiten Fahrzeugachse kann der Kraftstoffverbrauch bzw. Strombedarfdes Antriebsmotors reduziert werden, während die Traktionsfähigkeit des Antriebsstranges beieiner angekoppelten zweiten Fahrzeugachse verbessert ist.

[0004] Derartige Antriebsstränge mit zuschaltbarer zweiter Fahrzeugachse sind beispielsweiseaus der FR 2 937 915 A1 oder der JP 2002370557 A bekannt.

[0005] Ein solcher Antriebsstrang ist auch aus der WO 2009/127324 A2 bekannt, wobei dasdort vorgesehene Fahrzeuglängsverteilergetriebe einen verschachtelten Aufbau aufweist,wodurch dessen Montage erschwert wird.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Fahrzeugantriebsstrang und ein Längsverteiler¬getriebe zur Verfügung zu stellen, der bzw. das eine einfache Konstruktion und einen geringenMontageaufwand aufweist.

[0007] Diese Aufgabe wird durch einen Fahrzeugantriebsstrang mit den Merkmalen des An¬spruchs 1 und einem Längsverteilergetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.

[0008] Demgemäß weist ein Fahrzeugantriebsstrang eine erste und zweite antreibbare Fahr¬zeugachse auf, sowie ein Fahrzeuglängsverteilergetriebe zur Verteilung eines Antriebsmomentsauf die erste und die zweite Fahrzeugachse, welches zumindest über eine Eingangswelle, einemit der Eingangswelle über eine erste Übersetzungsstufe drehgekoppelte Zwischenwelle undeinen mit der Zwischenwelle über eine Kupplung schaltbar drehgekoppelten Winkeltrieb verfügt,wobei die erste Fahrzeugachse über eine zweite Übersetzungsstufe mit der Zwischenwellepermanent drehgekoppelt ist und die zweite Fahrzeugachse über den Winkeltrieb drehkoppel¬bar, d.h. schaltbar drehgekoppelt, ist. Hierbei sind die Zwischenwelle und die erste Fahrzeug¬achse so zueinander angeordnet, dass eine Drehachse der Zwischenwelle bezüglich einerDrehachse der ersten Fahrzeugachse parallel und seitlich versetzt ist.

[0009] Das erfindungsgemäße Fahrzeuglängsverteilergetriebe zur Verteilung eines Antriebs¬moments auf eine erste und zweite Fahrzeugachse weist zumindest auf, eine Eingangswelle,eine mit der Eingangswelle über eine erste Ubersetzungsstufe drehgekoppelte Zwischenwelleund einen mit der Zwischenwelle über eine Kupplung schaltbar drehgekoppelten Winkeltriebzum Antrieb der zweiten Fahrzeugachse, und eine zweite Übersetzungsstufe an der Zwischen¬ welle zum permanenten Antrieb der ersten Fahrzeugachse. Dabei ist die Zwischenwelle soangeordnet, dass eine Drehachse der Zwischenwelle bezüglich einer Drehachse der erstenFahrzeugachse parallel und seitlich versetzt ist.

[0010] Bevorzugte Ausgestaltungen des Fahrzeugantriebsstrangs und des Fahrzeuglängsver¬teilergetriebes sind den Unteransprüchen entnehmbar.

[0011] Durch die jeweils vorgeschlagene Anordnung der Zwischenwelle gegenüber der erstenFahrzeugachse sind die Eingangswelle und die Zwischenwelle nicht koaxial zueinander ausge¬führt. Die komplizierte Verschachtelung des Längsverteilergetriebes tritt somit nicht oder nureingeschränkt auf, wodurch sich ein einfacheres Lagerkonzept und eine einfachere Montierbar¬keit ergeben.

[0012] Als Drehachse der ersten Fahrzeugachse wird hierbei insbesondere eine Drehachseeines Käfigs eines Querverteilergetriebes der ersten Fahrzeugachse verstanden. Innerhalb desKäfigs eines solchen Querverteilergetriebes bewegen sich in der Regel Planetenräder einerPlanetenradstufe zum Drehzahlausgleich zwischen den Fahrzeugseiten, beispielsweise zumDrehzahlausgleich der Rädern auf den unterschiedlichen Fahrzeugseiten bei einer Kurvenfahrt.Ein solches Querverteilergetriebes ist dem Fachmann hinlänglich bekannt.

[0013] In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Antriebsstrang einen An¬triebsmotor, insbesondere einen Verbrennungsmotor oder einen Elektromotor oder beideshiervon (Hybridantrieb), auf, dessen Antriebswelle, beispielsweise eine Kurbel- bzw. Rotorwelle,über eine Drehachse verfügt, die senkrecht zu einer Fahrzeuglängsachse verläuft. Mit anderenWorten verfügt der Antriebsstrang über einen quer zur Fahrtrichtung eingebauten Motor, insbe¬sondere handelt es sich hierbei um eine Front-Quer-Motoranordnung.

[0014] In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Fahrzeugantriebs¬strang zudem ein Fahrzeughauptgetriebe mit einer Ausgangswelle auf, beispielsweise einHandschaltgetriebe, automatisiertes Schaltgetriebe oder ein Automatgetriebe, wobei die Ein¬gangswelle des Fahrzeuglängsverteilergetriebes mit der Ausgangswelle des Fahrzeughauptge¬triebes drehfest verbunden ist oder wobei die Eingangswelle des Fahrzeuglängsverteilergetrie¬bes die Ausgangswelle des Fahrzeughauptgetriebes bildet. Bei dem Fahrzeughauptgetriebehandelt es sich um ein Getriebe mit einer änderbaren Übersetzung, d.h. es kann zwischenmehreren unterschiedlichen Übersetzungen des Fahrzeughauptgetriebes gewählt werden.

[0015] Bevorzugt verfügen das Fahrzeughauptgetriebe und das Fahrzeuglängsverteilergetriebeüber eine gemeinsame hydraulische, pneumatische oder elektrische Aktorik zur Betätigung vonSchaltvorgängen in diesen Getrieben. Mit anderen Worten kann mittels dieser Aktorik sowohldie Übersetzung des Hauptgetriebes gewählt werden, als auch über die Kupplung des Längs¬verteilergetriebes die zweite Achse an- bzw. abgekoppelt werden. Somit werden keine unab¬hängigen Aktoriken für Fahrzeuglängsverteiler- und Fahrzeughauptgetriebe benötigt und so¬wohl Bauraum, als auch Kosten gespart. Insbesondere sind dabei zumindest einige oder alleFunktionen des Fahrzeuglängsverteilergetriebe in ein Steuergerät des Fahrzeughauptgetriebesintegriert.

[0016] Hierbei ist bevorzugt die Kupplung des Fahrzeuglängsverteilergetriebes mit Getriebeöldes Fahrzeughauptgetriebes gekühlt. Dies hat den Vorteil, dass das Fahrzeuglängsverteilerge¬triebe keine eigene Kühlung benötigt. Grundsätzlich kann durch eine aktive Getriebeölkühlungdie Kupplung des Verteilergetriebes hochdynamisch betätigt werden, wodurch schnell und deraktuellen Fahrsituation angepasst zwischen einem 2-Rad-Modus (erste Fahrzeugachse ange¬trieben) und einem Allradmodus (alle Fahrzeugachsen angetrieben) gewechselt werden kann.

[0017] In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Eingangswelle unddie Zwischenwelle des Längsverteilergetriebes sowie die erste Fahrzeugachse so zueinanderangeordnet, dass deren Drehachsen parallel zueinander liegen und eine senkrecht zu denDrehachsen aufgespannte Ebene in den Eckpunkten eines Dreiecks durchstoßen. Mit anderenWorten bilden diese Drehachsen bei einer Betrachtung von der Fahrzeugseite die Eckpunkteeines Dreiecks. Hierdurch kann der Bauraum des Fahrzeuglängsverteilergetriebes kompakt gestaltet werden.

[0018] In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Fahrzeuglängsverteilergetriebe eineweitere Zwischenwelle auf, deren Drehachse koaxial zu der Drehachse der ersten Fahrzeug¬achse verläuft. Dabei ist diese weitere Zwischenwelle über eine dritte Übersetzungsstufe undüber die Kupplung mit der Zwischenwelle schaltbar drehgekoppelt und mit dem Winkeltriebpermanent drehgekoppelt. Der Drehmomentfluss zu der zweiten Fahrzeugachse erfolgt dem¬entsprechend von der Eingangswelle des Fahrzeuglängsverteilergetriebes über die erste Über¬setzungsstufe auf die Zwischenwelle, von dort auf die Kupplung und über die dritte Überset¬zungsstufe auf die weitere Zwischenwelle, welche das Drehmoment auf den Winkeltrieb zu derzweiten Fahrzeugachse überträgt. Durch die Anordnung der dritten Übersetzungsstufe ab¬triebsseitig nach der Kupplung kann die Drehzahl der Zwischenwelle gegenüber einer Aus¬gangsdrehzahl des Fahrzeuglängsverteilergetriebes erhöht sein, wodurch das an der Kupplunganliegende Moment entsprechend verringert ist und die Kupplungsgröße klein gehalten werdenkann.

[0019] Bevorzugt weist das Fahrzeuglängsverteilergetriebe zudem ein Gehäuse mit zumindesteiner Oberfläche auf, welche Fahrzeugbauteile im Fahrzeugcrashfall gezielt staucht und/oderableitet, sodass ein Eindringen dieser Fahrzeugteile in eine Fahrzeugsicherheitszelle verhindertwird. Hierdurch wird mit einfachen Mitteln ein wirkungsvoller Insassenschutz ermöglicht. Einesolche Gehäuseoberfläche lässt sich bei der beschriebenen dreiecksförmigen Anordnung derWellen besonders einfach realisieren, diese ist jedoch nicht zwingende Voraussetzung.

[0020] In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Fahrzeugantriebsstrang eine Längswellezur Antriebsmomentübertragung von dem Fahrzeuglängsverteilergetriebe zu der zweiten Fahr¬zeugachse auf, auch Allradwelle genannt, sowie zumindest eine weitere schaltbare Kupplung,mittels derer die Längswelle mit der zweiten Fahrzeugachse schaltbar drehgekoppelt ist. D.h.mittels der mindestens einen weiteren Kupplung ist die zweite Fahrzeugachse oder zumindestTeile hiervon antriebstechnisch mit der Längswelle schaltbar an- und abkoppelbar. Hierzu istdie weitere Kupplung antriebstechnisch zwischen der Längswelle und den an- und abkoppelba¬ren Teilen der zweiten Fahrzeugachse bzw. der gesamten zweiten Achse angeordnet. Zweck istdie An- bzw. Abtrennung von Teilen des Fahrzeugantriebsstrangs sowohl von der zweitenFahrzeugachse, als auch von der ersten Fahrzeugachse und dem Antriebsmotor. Diese Teilebrauchen im abgetrennten Zustand nicht beschleunigt oder abgebremst zu werden, wodurchAntriebsstrangverschleiß und Kraftstoffverbrauch bzw. Strombedarf des Antriebsmotors redu¬ziert sind.

[0021] Bevorzugt sind zumindest zwei der weiteren Kupplungen vorgesehen, über welcheAntriebwellen (Verbindungswellen zwischen einem Querdifferentialgetriebe und Fahrzeugrä¬dern) oder Fahrzeugräder der zweiten Fahrzeugachse mit der Längswelle schaltbar drehge¬koppelt sind. Mit anderen Worten sind zwei der weiteren Kupplungen vorgesehen, die eineantriebstechnische An- und Abkoppelung der Antriebswellen bzw. Räder der zweiten Fahr¬zeugachse von der Längswelle ermöglichen. Insbesondere ist in oder an jeder Antriebswelleeine Kupplung vorgesehen, mittels welcher die jeweilige Antriebswelle antriebstechnische vonder Längswelle an- und abgekoppelt werden kann.

[0022] Die Kupplungen, d.h. die Kupplung und/oder die weitere(n) Kupplung(en), können je¬weils als Freilaufkupplung, schaltbarer Freilaufkupplung, Lamellenkupplung, Klauenkupplung,synchronisierte Klauenkupplung oder kombinierte Klauen-Lamellenkupplung ausgeführt sein.

[0023] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und Zeichnungen näher erläu¬tert, aus welchen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Merkmale der Erfindung entnommenwerden können. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung, [0024] Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Fahrzeugantriebsstrang; [0025] Fig. 2 einen Schnitt durch das Fahrzeuglängsverteilergetriebe aus Fig. 1 entlang der mit A gekennzeichneten Schnittebene; [0026] Fig. 3a eine Draufsicht auf eine erste alternative Ausführung einer zweiten Fahrzeug¬ achse; [0027] Fig. 3b eine Draufsicht auf eine zweite alternative Ausführung einer zweiten Fahr¬ zeugachse; [0028] Fig. 3c eine Draufsicht auf eine dritte alternative Ausführung einer zweiten Fahrzeug¬ achse.

[0029] Gleiche Bezugszeichen in den Figuren kennzeichnen gleiche oder funktional einanderentsprechende Bauteile.

[0030] Der in Fig. 1 dargestellte Fahrzeugantriebsstrang eines nicht näher gezeigten Fahrzeugsweist einen Antriebsmotor 1 auf, sowie ein Fahrzeughauptgetriebe 2, ein Fahrzeuglängsvertei¬lergetriebe 3, eine erste Fahrzeugachse 4 und eine zweite Fahrzeugachse 5. Der Antriebsmotor1 ist quer zur Fahrzeuglängsrichtung (dicker Pfeil) angeordnet und im dargestellten Fall alsVerbrennungsmotor mit einer Kurbelwelle 11 dargestellt, er kann jedoch auch als Elektromotoroder als Verbrennungsmotor-Elektromotor-Hybridantrieb ausgeführt sein. Eine als Strich- Punkt-Linie dargestellte Drehachse der Kurbelwelle 11 liegt quer zur Fahrzeuglängsachse.

[0031] Der Antriebsmotor 1 ist über eine schaltbare, d.h. schließ oder öffenbare Trennkupplung,i.e. Anfahrkupplung, antriebstechnisch mit dem Fahrzeughauptgetriebe 2 schaltbar drehgekop¬pelt. In diesem wird ein Antriebsdrehmoment des Antriebsmotors 1 mittels wählbarer Überset¬zungen herauf oder herabgesetzt. Das Hauptgetriebe 2 ist insbesondere als automatisiertesSchaltgetriebe oder als Automatgetriebe ausgeführt, d.h. das Einlegen der jeweiligen Überset¬zung erfolgt mittels einer Aktorik 21 des Hautgetriebes 2. Die Ansteuerung, d.h. die Regelungund/oder Steuerung, der Aktorik 21 erfolgt in einem Getriebesteuergerät 22 oder einem An¬triebsstrangsteuergerät. Zur manuellen Auswahl eines Fahrprogramms (Ansteuerungscharakte¬ristik) oder Auswahl spezifischer Übersetzungen des Hauptgetriebes 2 ist für einen Benutzerdes Fahrzeugs ein Wählhebel 23 vorgesehen. Dieser kann in bekannter Art beispiels-weise dieWählstellungen „P“ (=Park), „N“ (=Neutral), „D“ (=Drive) und „R“ (= Reverse) aufweisen. Stattdes Wählhebels 23 können auch ein oder mehrere Drehschalter, Kippschalter, Schaltwippenoder Druckknöpfe vorgesehen sein, welche dessen Funktion übernehmen.

[0032] An das Hauptgetriebe 2 angeflanscht oder in das Hauptgetriebe 2 integriert ist das Fahr¬zeuglängsverteilergetriebe 3, welches das vom Hauptgetriebe 2 herauf- oder herabgesetzteAntriebsdrehmoment auf die erste Fahrzeugachse 4 und gegebenenfalls auf die zweite Fahr¬zeugachse 5 verteilt. Ein Gehäuse 37 des Längsverteilergetriebes 3 ist dementsprechend ent¬weder als Einzelgehäuse oder integrierter Bestandteil eines Gehäuses 24 des Hauptgetriebes 2ausgeführt. Das Längsverteilergetriebe 3 weist eine Eingangswelle 31 auf, die entweder an einenicht dargestellt Ausgangswelle des Hauptgetriebes 2 drehgekoppelt ist oder die der Aus¬gangswelle des Hauptgetriebes 2 entspricht. Über die Eingangswelle 31 wird ein Antriebsdreh¬moment des Antriebsmotors 1 bzw. ein Abtriebsmoment des Hauptgetriebes 2 in das Fahr¬zeuglängsverteilergetriebe 3 eingeleitet. Eine als Strich- Punkt-Linie eingezeichnete Drehachseder Eingangswelle 31 verläuft längs zu dieser. Die Eingangswelle 31 ist über eine erste Über¬setzungsstufe U1 mit einer Zwischenwelle 32 des Längsverteilergetriebes 3 permanent drehge¬koppelt. Eine als Strich-Punkt-Linie eingezeichnete Drehachse der Zwischenwelle 32 verläuftlängs zu dieser. Die Zwischenwelle 32 ist wiederum im Bereich eines ersten Endes der Zwi¬schenwelle 32 über eine zweite Übersetzungsstufe U2 permanent mit der ersten Fahrzeugach¬se 4 drehgekoppelt. Im Detail ist die Zwischenwelle 32 mit einem Käfig 411 eines in Konstrukti¬on und Funktion bekannten Querverteilergetriebes (Querdifferential-getriebe) 41 der erstenFahrzeugachse 4 drehgekoppelt, wodurch die Zwischenwelle 32 das Antriebsdrehmoment überdie zweite Übersetzung U2 auf den Käfig 411 überträgt. Innerhalb des Käfigs 411 befindet sichein Planetenradsatz 412, der mit als Gelenkwellen ausgeführten Antriebswellen 42 der erstenAchse 4 drehgekoppelt ist. Mit diesen sind wiederum Fahrzeugräder 43 verbunden, welche dasauf die ersten Fahrzeugachse 4 geleitetet Antriebsdrehmoment gegen eine in Fig. 1 nicht ge¬zeigte Fahrbahnoberfläche abstützten, wodurch das Fahrzeug fortbewegt werden kann.

[0033] Die Zwischenwelle 32 ist an einem anderen Ende mit einer ersten Seite (Eingangsseite)einer schaltbaren Kupplung K1 permanent drehgekoppelt. Eine zweite Seite (Ausgangsseite)der Kupplung K1 ist über eine dritte Übersetzungsstufe U3 mit einer weiteren Zwischenwelle 33des Fahrzeuglängsverteilergetriebes 3 permanent drehgekoppelt, welche wiederum mit einemWinkeltrieb 34, der hier als zwei ineinander greifende Kegelräder realisiert ist, permanent dreh¬gekoppelt ist. Hierbei ist die weitere Zwischenwelle 33 koaxial auf einer der beiden Antriebswel¬len 42 der ersten Fahrzeugachse 4 angeordnet und insbesondere drehbar auf dieser gelagert.Die als Strich-Punkt-Linie eingezeichnete Drehachse dieser Antriebswelle 42 im Bereich derweiteren Zwischenwelle 33 entspricht einer Drehachse des Käfigs 411.

[0034] Der Winkeltrieb 34 überträgt das Antriebsmoment sofern die Kupplung K1 geschlossenist, d.h. Drehmoment zwischen den beiden Kupplungsseiten übertragbar ist, mittels einerLängswelle 6, auch Allradwelle genannt, zu der zweiten Fahrzeugachse 5 (Allradmodus). So¬fern die Kupplung K1 hingegen geöffnet ist, wird kein Antriebsmoment zwischen deren Kupp¬lungsseiten übertragen, wodurch die zweite Fahrzeugachse 5 mitsamt der Längswelle 6 vomAntriebsmotor 1 und der ersten Fahrzeugachse 4 antriebstechnisch abgekoppelt ist (2-Rad-Modus). Selbstverständlich kann die Kupplung K1 bei geeigneter Ausführung auch schleifend,d.h. unter Schlupf der Kupplungsseiten, betrieben werden, insbesondere derart, dass lediglichein begrenztes Moment zwischen den Kupplungsseiten übertragbar ist. Zur Verhinderung einerübermäßigen Erhitzung der Kupplung K1 ist diese bevorzugt mit Öl des Hauptgetriebes 2 ge¬kühlt. Dieses kann grundsätzlich zur Kühlung/Schmierung des gesamten Längsverteilergetrie¬bes 3 genutzt werden, wodurch Hauptgetriebe 2 und Längsverteilergetriebe 3 über eine ge¬meinsame Kühlung/Schmierung verfügen.

[0035] Das Öffnen und Schließen der Kupplung K1 erfolgt mittels einer Aktorik 35 des Längs¬verteilergetriebes 3. Diese kann autark oder bevorzugt als Teil der Aktorik 21 des Hauptgetrie¬bes 2 ausgeführt sein, wodurch beispielsweise eine extra Hydraulik- oder Pneumatikpumpe fürdie Aktorik 35 entfallen kann, falls diese hydraulisch oder pneumatisch betätigt wird. Falls dieAktorik 35 autark ist, weist sie ein eigenes Steuergerät auf, welches die Steuerung und/oderRegelung der Aktorik 35 übernimmt. Im dargestellten Fall erfolgt die Steuerung und/oder Rege¬lung der Aktorik 35 allerdings über das Steuergerät 22 des Hauptgetriebes 2, um den erforderli¬chen Bauraum gering zu halten und elektrische Verbindungen zu reduzieren. Neben demWählhebel 23 für das Hauptgetriebe 2 ist für den Benutzer des Fahrzeugs ein weiterer Wählhe¬bel 36 für das Längsverteilergetriebe 3 vorgesehen, über welchen die Fahrprogramme oderFunktionen des Längsverteilergetriebes einstellbar sind. Zur Verfügung stehen insbesondereein 2-Rad-Modus („2WD“), in dem die Aktorik 35 angewiesen ist, die Kupplung K1 ständig zuöffnen, ein Allradmodus („AWD“), in dem die Aktorik 35 angewiesen ist, die Kupplung K1 stän¬dig zu schließen und ein Automatikmodus („Auto“), in dem die Aktorik 35 automatisch durch dasSteuergerät 22 fahrsituationsabhängig angewiesen wird, die Kupplung K1 zu öffnen oder zuschließen. Statt des weiteren Wählhebels 36 können ebenfalls ein oder mehrere Drehschalter,Kippschalter, Schaltwippen, oder Druckknöpfe vorgesehen sein, welche dessen Funktion über¬nehmen.

[0036] Eine nicht gezeigte alternative Ausführung des Fahrzeuglängsverteilergetriebes 3 weistdie weitere Zwischenwelle 33 sowie die dritte Übersetzungsstufe U3 nicht auf. Hierbei ist danndie Abtriebsseite der Kupplung K1 direkt mit dem Winkeltrieb 34 permanent drehgekoppelt.

[0037] Abtriebsseitig ist die Längswelle 6 über einen weiteren Winkeltrieb 61, hier in Form vonzwei Kegelrädern ausgeführt, mit der zweiten Fahrzeugachse 5 drehgekoppelt. Diese verfügtanalog zur ersten Fahrzeugachse 4 über ein Querverteilergetriebe 51, bestehend aus einemKäfig 511 und einem innerhalb des Käfigs 511 angeordneten Planetenradsatz 512, welcher mitAntriebswellen (Gelenkwellen) 52 der zweiten Fahrzeugachse 5 drehgekoppelt ist. Schließlichverfügt die zweite Fahrzeugachse 5 über Räder 53, die mit den Antriebswellen 52 drehgekop¬pelt sind und die das Antriebsmoment auf der Fahrbahnoberfläche abstützen.

[0038] Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Käfig 511 und dem Winkeltrieb61 eine weitere schaltbare Kupplung K2 angeordnet, welche Käfig 511 und Winkeltrieb 61, d.h. die zweite Achse 5 und die Längswelle 6, miteinander schaltbar drehkoppelt. Durch Öffnen derweiteren Kupplung K2 kann daher die Längswelle 6 und der Winkeltrieb 61 antriebstechnischvon der zweiten Achse 5, i.e. dem Käfig 511, getrennt und durch Schließen der weiteren Kupp¬lung K2 mit dieser verbunden werden. Ein schleifender, d.h. schlupfbehafteter Betrieb der wei¬teren Kupplung K2 ist bei einer hierfür geeigneten Ausgestaltung möglich, insbesondere umlediglich ein begrenztes Antriebsmoment zu übertragen. Eine Drehachse der zweiten Fahr¬zeugachse 5, welche einer Drehachse des Käfigs 511 entspricht, ist als Strich-Punkt-Linieeingezeichnet. Die Betätigung der weiteren Kupplung K2 erfolgt mittels einer nicht dargestelltenAktorik, welche von demjenigen Steuergerät geregelt/gesteuert wird, welches auch die Aktorik35 des Fahrzeuglängsverteilergetriebes 3 regelt bzw. steuert - insbesondere daher das Steuer¬gerät 22.

[0039] Durch Öffnen der Kupplungen K1 und K2 können die weitere Zwischenwelle 33, dieWinkeltriebe 34, 61 und die Längswelle 6 von dem restlichen Antriebsstrang antriebstechnischvollständig abgekoppelt werden, d.h. diese Komponenten sind dann frei drehbar. Beim Be¬schleunigen des Fahrzeugs brauchen die Komponenten 34, 6, 61 folglich nicht in Rotationversetzt werden, wodurch der zur Beschleunigung notwendige Kraftstoffverbrauch bzw. Strom¬bedarf reduziert wird. Zudem wird der Verschleiß dieser Komponenten reduziert.

[0040] Zum antriebstechnischen Ankoppeln der Längswelle 6 und der zweiten Fahrzeugachse5, d.h. Umschalten vom 2-WD-Modus auf den Allradmodus, während einer Fahrt des Fahrzeugswird bevorzugt zuerst die Kupplung K1 soweit oder solange geschlossen, bis sich die Drehzah¬len der Seiten, d.h. Eingangs- und Ausgangsseite, der weiteren Kupplung K2 angeglichenhaben, so dass kein oder lediglich ein minimaler Drehmomentunterschied zwischen diesenvorliegt. Anschließend wird die weitere Kupplung K2 geschlossen. Sofern die Kupplung K1 bisdorthin schlupfend betrieben wurde, kann diese nun ebenfalls vollständig geschlossen werden.Alternativ kann auch zuerst die weitere Kupplung K2 soweit oder solange geschlossen werden,bis sich die Drehzahlen der Seiten der Kupplung K1 aneinander ausreichend angeglichen ha¬ben, welche dann geschlossen wird, woraufhin auch die weitere Kupplung K2 vollständig ge¬schlossen wird, sofern dies noch nicht erfolgt ist. Hierdurch können Drehmomentstöße in denFahrzeugantriebsstrang auf Grund von Drehzahldifferenzen zwischen den jeweiligen Kupp¬lungsseiten beim Schließen der Kupplung K1 bzw. K2 reduziert oder vollständig ausgeschlos¬sen werden. Das antriebstechnische Abkoppeln der Längswelle 6 und der zweiten Fahrzeug¬achse 5, d.h. Umschalten vom Allradmodus auf den 2-WD-Modus, während einer Fahrt desFahrzeugs, erfolgt in umgekehrter Reihenfolge zum Ankoppeln.

[0041] Diejenige Kupplung K1 bzw. K2, die zuerst geschlossen wird, weist, falls sie als form¬schlüssige Kupplung, beispielsweise Klauenkupplung, ausgeführt ist, bevorzugt eine Synchro¬nisationsvorrichtung auf. Diese bewirkt eine Beschleunigung der weiteren Zwischenwelle 33,der Winkeltriebe 34, 61 und der Längswelle 6, wenn die Kupplung K1 bzw. K2 geschlossenwird, wodurch der Verschleiß dieser Kupplung K1, K2 reduziert wird. Durch Ausführung eineroder beider der Kupplungen K1, K2 als Klauenkupplungen können Schleppmomente und daherder Kraftstoffverbrauch bzw. Strombedarf gering gehalten werden. Bevorzugt ist die erste Kupp¬lung K1 als Lamellenkupplung ausgeführt, während die zweite Kupplung K2 als Klauenkupp¬lung, optional mit der besagten Synchronisationsvorrichtung, ausgeführt ist.

[0042] Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der in Fig. 1 mit A gekennzeichneten Schnittebene imBereich des Fahrzeuglängsverteilergetriebes 3. Entsprechend Fig. 1 erfolgt der Antrieb desLängsverteilergetriebes 3 über die Eingangswelle 31. Parallel zu dieser, jedoch in Richtungeiner Fahrbahnoberfläche 7 seitlich versetzt verläuft die Zwischenwelle 32, welche mit derEingangswelle 31 über die erste Übersetzungsstufe U1, bestehend aus einem ersten und ei¬nem zweiten ineinander greifenden Stirnrad U11, U12, permanent drehgekoppelt ist. Die Zwi¬schenwelle 32 ist mit der Eingangsseite der Kupplung K1 permanent drehgekoppelt, welche inFig. 2 allerdings hinter dem Stirnrad U12 angeordnet ist und daher nicht sichtbar ist. Die Ab¬triebsseite der Kupplung K1 ist über die dritte Übersetzungsstufe U3, bestehend aus einemdritten und einem vierten ineinander greifenden Stirnrad U31, U32 (das Stirnrad U31 befindetsich hinter dem Stirnrad U12 und ist daher strichliert dargestellt) mit der weiteren Zwischenwelle 33 permanent drehgekoppelt, welche wiederum mit dem aus zwei Kegelrädern 341, 342 beste¬henden Winkeltrieb 34 permanent drehgekoppelt ist. Die weitere Zwischenwelle 33, auf welchersich das Stirnrad U32 und das Kegelrad 341 drehtest befinden, ist hierbei koaxial auf einer derAntriebswellen 42 der ersten Fahrzeugachse 4 angeordnet und relativ zu dieser drehbar. Aus¬gehend von dem Winkeltrieb 32 wird das Antriebsmoment über die Längswelle 6 zu der zweitenFahrzeugachse 5 geführt. Die nicht gezeigte zweite Übersetzungsstufe U2 besteht analog zurersten und zweiten Übersetzungsstufe U1, U3 aus zwei ineinander greifende Stirnräder.

[0043] Die Drehachsen der Eingangswelle 31, der Zwischenwelle 32 und der Antriebswelle derzweiten Achse 4, welche der Drehachse des Käfigs 411 der zweiten Achse 4 entspricht, verlau¬fen parallel und seitlich versetzt zueinander, wodurch sie die senkrecht zu den Drehachsenliegende Schnittebene A in Eckpunkten eines in Fig. 2 mit dicken Linien angedeuteten Dreiecksdurchstoßen. Hierdurch kann die Länge des Fahrzeuglängsverteilergetriebes 3 in Fahr¬zeuglängsrichtung reduziert werden, d.h. der Bauraumbedarf deutlich gesenkt werden kann.

[0044] Zudem können einfach, wie aus der Form des angedeuteten Gehäuses 37 des Längs¬verteilergetriebes 3 ersichtlich, bezüglich der Fahrzeugoberfläche 7 abgeschrägte Gehäuse¬oberflächen erzielt werden, welche im Falle eines Fahrzeugcrashs eine gezielte Stauchungoder Ableitung von Fahrzeugteilen, beispielsweise des Hauptgetriebes 2 und/oder des An¬triebsmotors 1, von einer Fahrzeugsicherheitszelle erzielen, wodurch im Crashfall diese wenigerstark in Mitleidenschaft gezogen wird, insbesondere im Falle eines Frontalcrashs. Wahlweisebefindet sich die Drehachse der Zwischenwelle 32 hierzu relativ zur Fahrbahnoberfläche 7oberhalb oder, wie dargestellt unterhalb der Drehachse der Eingangswelle 31 und/oder derDrehachse der ersten Fahrzeugachse 4. Das Gehäuse 37 des Fahrzeuglängsverteilergetriebes3 ist daher insbesondere derart ausgeführt, dass zumindest eine Gehäuseoberfläche Fahr¬zeugbauteile im Fahrzeugcrashfall gezielt stauchen und/oder ableiten, sodass ein Eindringendieser Fahrzeugteile in die Fahrzeugsicherheitszelle verhindert wird. Bevorzugt erfolgt die Ablei¬tung in solche Richtungen, in welchen keine Gefahr eines Eindringens der Fahrzeugteile in dieFahrzeugsicherheitszelle besteht, beispielsweise in Richtung der Fahrbahnoberfläche 7.

[0045] Dem Fachmann ist hierbei klar, dass die in Fig. 1 und 2 als Stirnräder ausgeführtenÜbersetzungsstufen U1, U2, U2 zwar bevorzugte Ausgestaltungen sind, diese jedoch auchanders realisierbar sind, beispielsweise durch einen bzw. mehrere Kettentriebe oder Reibräder.Entsprechendes gilt für die Winkeltriebe 34, 61, welche statt aus Kegelräder beispielsweiseauch aus Kronen- oder Reibräder gebildet sein können.

[0046] Den Figuren 3a, 3b, und 3c sind alternative Ausführungen der zweiten Fahrzeugachse 5aus Fig. 1 entnehmbar. Gemäß Fig. 3a ist die weitere Kupplung K2 zwischen einem ersten undeinem zweiten Teil/Abschnitt 521, 522 einer der Antriebswellen 52 der zweiten Fahrzeugachse5 angeordnet. Die Längswelle 6 und der Winkeltrieb 61 sind somit im Gegensatz zur Ausfüh¬rung gemäß Fig. 1 permanent mit dem Käfig 511 des Querverteilergetriebes 51 drehgekoppelt.Durch Öffnen der weiteren Kupplung K2 wird das in Fahrzeuglängsrichtung linke Fahrzeugrad53 antriebstechnisch vom Rest des Antriebsstranges entkoppelt, wodurch kein Antriebsmomentvon dem Antriebsmotor 1 auf dieses Rad 53 übertragbar ist. Da bei einer Drehung des in Fahr¬zeuglängsrichtung rechten Rades 53 der Planetenradsatz 512 des Querverteilergetriebes 51innerhalb des Käfigs 511 frei mitdrehbar ist, ist auch dieses Fahrzeugrad 53 antriebstechnischvom restlichen Fahrzeugantriebsstrang entkoppelt. Somit ist die zweite Fahrzeugachse 5 durchSchließen oder Öffnen der weiteren Kupplung K2 quasi komplett von der Längswelle 6 schalt¬bar an- und abkoppelbar.

[0047] Gemäß Fig. 3b ist je Antriebswelle 52 der zweiten Fahrzeugachse 5 eine weitere Kupp¬lungen K2 vorgesehen, welche zwischen einem permanent mit dem Querverteilergetriebe 51drehgekoppelten Abschnitt 521 und einem permanent mit dem jeweiligen Fahrzeugrad 54 dreh¬gekoppelten Abschnitt 522 der Antriebswelle 52 angeordnet ist. Mit anderen Worten ist gemäßFig. 3b in jeder der Antriebswellen 52 der zweiten Fahrzeugachse 5 eine weitere Kupplung K2gemäß Fig. 3a angeordnet. Im Gegensatz zur Ausführung nach Fig. 3a wird das Querverteiler¬getriebe 51, i.e. der Planetenradsatz 512, durch die Fahrzeugräder 53 nicht mitgeschleppt, wenn die weiteren Kupplungen K2 geöffnet sind.

[0048] Bei der Ausführung der zweiten Fahrzeugachse 5 gemäß Fig. 3c sind analog zu Fig. 3bin jeder der Antriebswellen 52 eine weitere Kupplung K2 angeordnet, allerdings befinden sichdie Kupplungen K2 jeweils im Bereich eines Radträgers oder einer Radnabe der Antriebswellen52. Insbesondere sind die weiteren Kupplungen K2 in dem jeweiligen Radträger bzw. der jewei¬ligen Radnabe integriert.

BEZUGSZEICHEN 1 Antriebsmotor 11 Kurbelwelle 2 Fahrzeughauptgetriebe 21 Aktorik 22 Steuergerät 23 Wählhebel 24 Gehäuse 3 Fahrzeuglängsverteilergetriebe 31 Eingangswelle 32 Zwischenwelle 33 weitere Zwischenwelle 34 Winkeltrieb 341 Kegelrad 342 Kegelrad 35 Aktorik 36 Wählehebel 37 Gehäuse 4 erste Fahrzeugachse 41 Querverteilergetriebe 411 Käfig 412 Planetenradsatz 42 Antriebswelle 43 Fahrzeugrad 5 zweite Fahrzeugachse 51 Querverteilergetriebe 511 Käfig 512 Planetenradsatz 52 Antriebswelle 521 Antriebswellenabschnitt 522 Antriebswellenabschnitt 53 Fahrzeugrad 6 Längswelle 61 Winkeltrieb 7 Fahrbahnoberfläche A Schnittebene K1 Kupplung K2 weitere Kupplung U1 erste Übersetzungsstufe U11 StirnradU12 Stirnrad U2 zweite ÜbersetzungsstufeU3 dritte ÜbersetzungsstufeU31 StirnradU32 Stirnrad

Claims (10)

1. Patentansprüche 1. Fahrzeugantriebsstrang aufweisend eine erste und zweite antreibbare Fahrzeugachse (4,5) sowie ein Fahrzeuglängsverteilergetriebe (3) zur Verteilung eines Antriebsmoments aufdie erste und die zweite Fahrzeugachse (4, 5), welches zumindest über eine Eingangswel¬le (31), eine mit der Eingangswelle (31) über eine erste Übersetzungsstufe (U1) drehge¬koppelte Zwischenwelle (32) und einen mit der Zwischenwelle (32) über eine Kupplung(K1) schaltbar drehgekoppelten Winkeltrieb (34) verfügt, wobei die erste Fahrzeugachse (4) über eine zweite Übersetzungsstufe (U2) mit der Zwischenwelle (32) permanent dreh¬gekoppelt ist und die zweite Fahrzeugachse (5) über den Winkeltrieb (34) drehkoppelbarist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehachse der Zwischenwelle (32) bezüglich ei¬ner Drehachse der ersten Fahrzeugachse (4) parallel und seitlich versetzt ist.
2. 2. Fahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 1, welcher zudem einen Antriebsmotor (1) miteiner Antriebswelle (11) aufweist, deren Drehachse senkrecht zu einer Fahrzeuglängsach¬se verläuft.
3. 3. Fahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, welcher zudem ein Fahrzeughauptgetrie¬be (2) mit einer Ausgangswelle aufweist, welche mit einer Eingangswelle (31) des Fahr¬zeuglängsverteilergetriebes (3) drehfest verbunden ist oder welche die Eingangswelle (31)des Fahrzeuglängsverteilergetriebes (3) bildet, wobei das Fahrzeughauptgetriebe (2) unddas Fahrzeuglängsverteilergetriebe (3) eine gemeinsame hydraulische, pneumatische oderelektrische Aktorik (21, 35) zur Betätigung von Schaltvorgängen in diesen Getrieben (2, 3)aufweisen.
4. 4. Fahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 3, wobei die Kupplung (K1) des Fahrzeuglängsver¬teilergetriebes (3) mit Getriebeöl des Fahrzeughauptgetriebes (3) gekühlt ist.
5. 5. Fahrzeugantriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher zudem eineLängswelle (6) zur Antriebsmomentübertragung von dem Fahrzeuglängsverteilergetriebe (3) zu der zweiten Fahrzeugachse (5) aufweist, welche mit dem Winkeltrieb (34) permanentdrehgekoppelt ist, und welcher zudem zumindest eine weitere Kupplung (K2) aufweist, mit¬tels derer die Längswelle (6) mit der zweiten Fahrzeugachse (5) schaltbar drehgekoppeltist.
6. 6. Fahrzeuglängsverteilergetriebe (3) zur Verteilung eines Antriebsmoments auf eine ersteund zweite Fahrzeugachse (4, 5), zumindest aufweisend eine Eingangswelle (31), eine mitder Eingangswelle (31) über eine erste Übersetzungsstufe (U1) drehgekoppelte Zwischen¬welle (32) und einen mit der Zwischenwelle (32) über eine Kupplung (K1) schaltbar dreh¬gekoppelten Winkeltrieb (34) zum Antrieb der zweiten Fahrzeugachse (5), und eine zweiteÜbersetzungsstufe (U2) an der Zwischenwelle (32) zum permanenten Antrieb der erstenFahrzeugachse, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehachse der Zwischenwelle (32)bezüglich einer Drehachse der ersten Fahrzeugachse (4) parallel und seitlich versetzt ist.
7. 7. Fahrzeuglängsverteilergetriebe (3) nach Anspruch 6, wobei eine Drehachse der Eingangs¬welle (31) und die Drehachse der Zwischenwelle (32) und die Drehachse der ersten Fahr¬zeugachse (4) parallel zueinander liegen und eine senkrecht zu diesen Drehachsen aufge¬spannte Ebene in den Eckpunkten eines Dreiecks durchstoßen.
8. 8. Fahrzeuglängsverteilergetriebe (3) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei das Fahr¬zeuglängsverteilergetriebe (3) eine weitere Zwischenwelle (33) aufweist, deren Drehachsekoaxial zu der Drehachse der ersten Fahrzeugachse (4) verläuft, wobei diese weitere Zwi¬schenwelle (33) über eine dritte Übersetzungsstufe (U2) und über die Kupplung (K1) mitder Zwischenwelle (32) schaltbar drehgekoppelt ist und mit dem Winkeltrieb (34) perma¬nent drehgekoppelt ist.
9. 9. Fahrzeuglängsverteilergetriebe (3) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, zudem aufweisendein Gehäuse (37) mit zumindest einer Oberfläche, welche Fahrzeugbauteile (1,2) im Fahr¬zeugcrashfall gezielt staucht und/oder ableitet, sodass ein Eindringen dieser Fahrzeugteilein eine Fahrzeugsicherheitszelle verhindert wird.
10. 10. Fahrzeugantriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem Fahrzeuglängsvertei¬lergetriebe (3) nach einem der Ansprüche 6 bis 9. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen