AT7553U1

AT7553U1 - Antriebsstrang eines allradgetriebenen fahrzeuges

Info

Publication number: AT7553U1
Application number: AT0012804U
Authority: AT
Inventors: Helmuth Dipl Ing Sachsenmaier
Original assignee: Magna Drivetrain Ag & Co Kg
Priority date: 2004-02-23
Filing date: 2004-02-23
Publication date: 2005-05-25
Also published as: WO2005080116A2; WO2005080116A3; JP2007522989A; DE112005000274A5; US7553250B2; US20070213165A1

Abstract

Der Antriebsstrang eines allradgetriebenen Fahrzeuges besteht aus einem an den Motor-Getriebeblock (1) anschließenden Verteilergetriebe (2), einer angetriebenen Vorderachse (6) und einer angetriebenen Hinterachse (4), den Antriebswellen (3,5), und einem Steuergerät (15). Um die Drehmomentverteilung zwischen den Achsen (4,6) zwischen 0 und 100 % variieren zu könnena) hat das Verteilergetriebe (2) eine Durchtriebswelle (22), die einerseits mit dem Motor-Getriebeblock (1) und andererseits mit der zur Hinterachse (4) führenden Antriebswelle (3) antriebsverbunden ist, welche Durchtriebswelle (22) über eine das der Vorderachse (6) zugemessene Drehmoment bestimmende erste Reibungskupplung (23) und einen Versatztrieb (26,27,28) mit der zur Vorderachse (6) führenden Antriebswelle (5) antriebsverbunden ist, undb) ist an der Hinterachse (4) eine weitere regelbare Triebeinheit (7) mit einer zweiten Reibungskupplung (43) vorgesehen ist, mittels welcher das der Hinterachse (4) zugemessene Drehmoment steuerbar ist.

Description

AT 007 553 U1

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang eines allradgetriebenen Fahrzeuges, bestehend aus einem an den Motor-Getriebeblock anschließenden Verteilergetriebe, einer angetriebenen Vorderachse und einer angetriebenen Hinterachse, den vom Verteilergetriebe zu den Achsen führenden Antriebswellen, und einem Steuergerät, wobei das den Antriebswellen zugemessene Drehmoment durch variable Beaufschlagung von Reibungskupplungen regelbar ist.

In zur Zeit gängigen Antriebssträngen von Allradfahrzeugen wird nur das für den Antrieb der Vorderachse abgezweigte Moment mittels einer Reibungskupplung gesteuert. Bei Allradfahrzeugen der neuesten Generation aber soll das beiden Achsen zugemessene Moment über den gesamten Bereich von 0 bis 100 Prozent steuerbar sein. Auf diese Weise kann das der Vorderachse zugemessene Drehmoment nicht nur in einem Bereich von Null bis zu einem durch die Auslegung und Bauweise festgelegten Anteil, der um die 50 % liegt, geregelt werden, sondern von 0 bis 100 %, also von reinem Hinterradantrieb bis zu reinem Vorderradantrieb. Damit kann Allradantrieb über den Geländebetrieb hinaus auch für die schnelle Straßenfahrt allen fahrdynamischen- und Sicherheitsanforderungen genügen. Dazu gehört auch die Kompatibilität mit elektronischen Systemen, die auf die Bremsen des Fahrzeuges wirken. Dafür hat sich in der Fachwelt die Bezeichnung „Torque Vectoring“ eingebürgert.

Ein derartiger Antriebsstrang ist etwa aus der US 4,709,775 A bekannt. Bei diesem enthält das an den Motor-Getriebeblock anschließende Verteilergetriebe zwei Reibungskupplungen, eine im Pfad zur Antriebswelle der Vorderachse und eine im Pfad zur Antriebswelle der Hinterachse. Derartige Verteilergetriebe sind sperrige, teure und komplizierte Baugruppen. Vor allem der erhebliche Bedarf an Bauraum ist im Anschluss an das Getriebe, wo er jedenfalls knapp ist, sehr störend.

Aus der DE 38 14 435 A1 ist ein Antriebsstrang für Allradfahrzeuge mit zwei oder gar vier Kupplungseinheiten bekannt, die jeder Achse beziehungsweise jedem einzelnen Rad ein regelbares Drehmoment zumessen. Jede Kupplungseinheit besteht aus einer steuerbaren Flüssigkeitsreibungskupplung und einer aus- und einrückbaren, also nicht steuerbaren Reibungskupplung zur Überbrückung ersterer. Der Bauaufwand und Raumbedarf sowie die Regelungsprobleme dieser Lösung sind prohibitiv. Durch den Umweg über die steuerbaren Flüssigkeitsreibungskupplung ist eine genaue und schnelle Steuerung auch gar nicht möglich.

Aus der US 5,119,298 A ist ein Antriebsstrang mit einem Verteilergetriebe bekannt, welches zur Hinterachse starr durchtreibt und mittels einer Reibungskupplung das Moment für die Vorderachse abzweigt. Dieser Antriebsstrang gehört der älteren Generation von Antriebssträngen an, die keine Variation der Momentenverteilung zwischen 0 und 100 % erlauben, zeigt aber die Bauweise eines in solchen Antriebssträngen üblichen Verteilergetriebes.

Es ist daher Ziel der Erfindung, einen Antriebsstrang vorzuschlagen, der bei einfacher und raumsparender Bauweise und niederen Kosten die Variation der Drehmomentverteilung zwischen 0 und 100 % erlaubt, und das schnell und genau.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, dass das Verteilergetriebe eine Durchtriebswelle hat, die einerseits mit dem Motor-Getriebeblock und andererseits mit der zur Hinterachse führenden Antriebswelle antriebsverbunden ist, welche Durchtriebswelle über eine koaxiale, das der Vorderachse zugemessene Drehmoment bestimmende, Reibungskupplung und einen Versatztrieb mit der zur Vorderachse führenden Antriebswelle antriebsverbunden ist, und an der Hinterachse eine weitere regelbare Triebeinheit mit einer Reibungskupplung vorgesehen ist, welche das der Hinterachse zugemessene Drehmoment regelt.

So kann als Verteilergetriebe ein gewöhnliches Verteilergetriebe eingesetzt werden, wie es in Antriebssträngen der älteren Generation, ohne die zwischen 0 und 100 Prozent variable Drehmomentverteilung eingesetzt ist. Dadurch handelt es sich um erprobte und durch die hohe Stückzahl billige Antriebskomponenten, die in Fahrzeuglängsrichtung und nach oben nur wenig Bauraum in Anspruch nehmen. Die weitere regelbare Triebeinheit mit einer Reibungskupplung an der Hinterachse kann von beliebiger Bauart und Betätigungsart sein, sie ist in der Nähe des Hinterachsdifferentiales leicht unterzubringen. Nebstbei wird dadurch auch eine bessere Achslastverteilung gewonnen.

Vorzugsweise sind die Aktuatoren der beiden Reibungskupplungen gleichartig und werden von einem gemeinsamen Steuergerät aus angesteuert (Anspruch 2). Gleichartige Aktuatoren sprechen auf gleichartige Steuersignale an. Dadurch genügt ein einziges Steuergerät, das beide Kupplungen 2 AT 007 553 U1 gleichzeitig ansteuert.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die weitere Reibungskupplung einerseits mit der ersten Antriebswelle und andererseits mit dem Differential der Hinterachse antriebsverbunden und in einem mit dem Gehäuse des Differentiales verblockten Gehäuse untergebracht (Anspruch 3). Die 5 Bauliche Vereinigung in einem Gehäusekomplex bringt weitere Raumökonomie und Kostensenkung durch gemeinsame Nutzung von Lagern und Schmiervorrichtungen.

In Weiterbildung der Erfindung und unter Ausnutzung der durch sie eröffneten Möglichkeiten können die Kupplungen so gestaltet sein, dass das Verteilergetriebe und die Triebeinheit eine Reihe von Gleichteilen aufweisen (Anspruch 4). Das können mechanische Teile der Kupplung, die io Aktuatoren, und bei entsprechend gelegten Trennfugen auch Gehäuseteile sein. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, im Verteilergetriebe oder in der Triebeinheit mit der weiteren Reibungskupplung in Kraftflussrichtung stromabwärts der Reibungskupplung eine Parksperre vorzusehen (Anspruch 5). Eine solche wird in Antriebssträngen ohne zwangsweise Verbindung mit der Straße als Sicherheitsmaßnahme für nötig erachtet. Deshalb Hegt sie auch stromabwärts. Sie in einem 15 erfindungsgemäßen Antriebsstrang hier oder dort besonders schön unterzubringen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1: Ein Schema eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges,

Fig. 2: Details A und B vergrößert und etwas mehr im Detail. 20 In Fig. 1 ist ein allradgetriebenes Kraftfahrzeug auf seinen Antriebsstrang reduziert. Ein Motorgetriebeblock 1 ist mit einem Verteilergetriebe 2 verbunden. Aus diesem führt eine erste Antriebswelle 3 zur Hinterachse 4 und eine zweite Antriebswelle 5 zur Vorderachse 6. Die erste Antriebswelle 3 führt in eine Triebeinheit 7, an die ein Hinterachsantrieb 8 mit Hinterraddifferenzial zum Antrieb der Räder der Hinterachse 4 anschließt. Die zweite Antriebswelle 5 führt in eine Vorder-25 achsantriebseinheit 9 mit Vorderachsdifferential.

Das Verteilergetriebe 2 und die Triebeinheit 7 enthalten steuerbare Kupplungen (siehe Fig.2) die jeweils mittels eines ersten Aktuators 11 und eines zweiten Aktuators 12 betätigbar sind. An den Aktuatoren 11, 12 sind Positionssensoren 13,14 angebracht. Diese erzeugen Positionssignale für ein gemeinsames Steuergerät 15, das die Aktuatoren 11,12 ansteuert. Das Steuergerät 15 ist 30 über einen CAN-Bus 16 unter anderem mit einem ABS-Steuergerät 17 oder einer anderen elektronischen Brems- oder Fahrstabilitätssteuerung verbunden.

In Fig. 2 ist das Verteilergetriebe 2 und die Triebeinheit 7 etwas genauer abgebildet, wobei allerdings Lager und nicht erfindungswesentliche Details weggelassen sind. Die erste Antriebswelle 3 und die zweite Antriebswelle 5 sind hier abgerissen dargestellt und über Kreuzgelenke 3',5' oder 35 dergleichen mit dem Verteilergetriebe 2 beziehungsweise der Triebeinheit 7 verbunden. Das Verteilergetriebe 2 ist in einem mittels eines Flansches 21 mit dem Motorgetriebeblock 1 verbundenen Gehäuse 20 untergebracht. Auf einer Durchtriebswelle 22 ist eine erste Kupplung 23 angeordnet, welche eine Innen- und Aussenlamellen aufweisende Reibungskupplung ist. Sie besteht weiters aus einer mit der Durchtriebswelle 22 drehfest verbundenen Kupplungsglocke 24 auf der Primär-40 seite und aus einem Kupplungsinnenteil 25 auf der Sekundärseite, der hier eine auf der Durchtriebswelle 22 gelagerte Hohlwelle ist. Die Hohlwelle ist mit einem ersten Kettenrad 26 drehfest verbunden oder einstückig, welches über eine Kette 27 oder dergleichen ein zweites Kettenrad 28 antreibt, welches drehfest mit der zweiten Antriebswelle 5 verbunden ist. Die Kettenräder 26, 28 und die Kette 27 bilden einen Versatztrieb, der ebenso gut nur von Zahnrädern oder anderen 45 Übertragungsmitteln gebildet sein könnte. Die Kupplung 23 wird von dem Aktuator 11 beispielsweise über Scherenhebel 32 und Rampenringe 31 betätigt.

Die Triebeinheit 7 ist in einem Gehäuse 40 untergebracht, welches mit einem Gehäuse 41 des Hinterachsantriebes 8 einstückig oder fest verbunden ist. Die erste Antriebswelle 3 geht hier beim Kreuzgelenk 3' in eine Eingangswelle 42 über, die zu einer zweiten Kupplung 43 führt, die auch 50 wieder eine Reibungskupplung mit Innen- und Außenlamellen ist. Sie besteht weiters aus einer mit der Eingangswelle 42 drehfest verbundenen Kupplungsglocke 44 und einem Kupplungsinnenteil 45, welcher gleichzeitig die Welle für ein Ritzel 46 bildet, das über ein Tellerrad 47 auf das Hinterachsdifferential 48 wirkt. Gesteuert betätigt wird diese Kupplung vom zweiten Aktuator 12 über einen Hebel 52 und Rampenringe 51. 55 In Fig. 2 ist auch zu erkennen, dass die beiden steuerbaren Reibungskupplungen 23, 43 3

Claims

AT 007 553 U1 baugleich sind, wenn man von dem Unterschied zwischen dem Kupplungsinnenteil 25 der ersten Kupplung 23 und dem Kupplungsinnenteil 45 der zweiten Kupplung 43, welcher die Ritzelwelle bildet, absieht. Ebenso sind die Aktuatoren 11,12 und die Hebel 32, 52 sowie die Rampenringe 31, 51 identische Bauteile. Insgesamt wird durch die Aufteilung der Funktion einer komplizierten und sperrigen eigens für „Torque Vectoring“ entwickelten Baueinheit auf zwei getrennt voneinander angeordnete einfache und weitgehend konventionelle Einheiten eine einfache und trotzdem vollwertige Lösung geschaffen. Sie ist wegen der in Großserie herstellbaren weitgehend konventionellen Teileinheiten wesentlich billiger und raumökonomischer. ANSPRÜCHE: 1. Antriebsstrang eines allradgetriebenen Fahrzeuges, bestehend aus einem an den Motor-Getriebeblock (1) anschließenden Verteilergetriebe (2), einer angetriebenen Vorderachse (6) und einer angetriebenen Hinterachse (4), den vom Verteilergetriebe (2) zu den Achsen (4,6) führenden Antriebswellen (3,5), und einem Steuergerät (15), wobei das den Antriebswellen zugemessene Drehmoment durch variable Beaufschlagung von Reibungskupplungen regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass a) das Verteilergetriebe (2) eine Durchtriebswelle (22) hat, die einerseits mit dem Motor-Getriebeblock (1) und andererseits mit der zur Hinterachse (4) führenden Antriebswelle (3) antriebsverbunden ist, welche Durchtriebswelle (22) über eine das der Vorderachse (6) zugemessene Drehmoment bestimmende erste Reibungskupplung (23) und einen Versatztrieb (26,27,28) mit der zur Vorderachse (6) führenden Antriebswelle (5) antriebsverbunden ist, b) und dass an der Hinterachse (4) eine weitere regelbare Triebeinheit (7) mit einer zweiten Reibungskupplung (43) vorgesehen ist, mittels welcher das der Hinterachse (4) zugemessene Drehmoment steuerbar ist.
2. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoren (11,12) der beiden Reibungskupplungen (23,43) gleichartig sind und von einem gemeinsamen Steuergerät (15) aus angesteuert werden.
3. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Reibungskupplung (43) einerseits mit der ersten Antriebswelle (3) und andererseits mit dem Differential (48) der Hinterachse (4) antriebsverbunden und in einem mit dem Gehäuse (41) des Differentiales (48) verblockten Gehäuse (40) untergebracht ist.
4. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilergetriebe (2) und die Triebeinheit (7) eine Reihe von Gleichteilen (11,12; 24,44;31,51; 32,52) aufweisen.
5. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Verteilergetriebe (2) oder in der Triebeinheit (7) mit der weiteren Reibungskupplung in Kraftflussrichtung stromabwärts einer der Reibungskupplungen (23,43) eine Parksperre (29,30) vorgesehen ist. HIEZU 2 BLATT ZEICHNUNGEN 4