DE102004025005A1

DE102004025005A1 - Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102004025005A1
Application number: DE200410025005
Authority: DE
Inventors: Christian Meixner
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2004-05-21
Filing date: 2004-05-21
Publication date: 2005-09-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge, mit einem Antriebsaggregat, das über ein Differenzialgetriebe mit einem Doppelplanetenradsatz auf zwei Abtriebswellen wirkt, wobei das Außenrad das antreibende Element und der Planetenradträger und das Sonnenrad die auf die Abtriebswellen abtreibenden Elemente des Doppelplanetenradsatzes sind und wobei auf einer Abtriebswelle unter Zwischenschaltung eines Überlagerungsgetriebes zwei schlupfgesteuerte Kupplungen vorgesehen sind, die alternierend angesteuert das Abtriebsmoment von der einen Abtriebswelle zur anderen Abtriebswelle verlagern. Zur Erzielung einer baulich kompakten und fertigungstechnisch günstigen Konstruktion der Antriebsvorrichtung wird vorgeschlagen, dass das Überlagerungsgetriebe ein Vorgelege mit zwei Zahnradsätzen ist, von denen der eine Zahnradsatz ständig mit dem Außenrad des Doppelplanetenradsatzes verbunden ist, während der andere Zahnradsatz über die Kupplungen mit der einen Abtriebswelle oder dem abtreibenden Element der anderen Abtriebswelle kuppelbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Antriebsvorrichtung zeigt beispielsweise die US 59 10 064 A (vgl. insbesondere 2), bei der ausgehend von einem Differenzial mit einem Doppelplanetenradsatz die Abtriebsmomente zu den angetriebenen Rädern des Kraftfahrzeuges verlagerbar sind, um fahrdynamische Vorteile zu erzielen. So kann beispielsweise bei definierten Haftungsbedingungen von den Rädern des Kraftfahrzeuges zur Fahrbahn am kurvenäußeren Rad mehr Antriebsmoment übertragen werden als am kurveninneren Rad, etc. Gleichzeitig kann dadurch die Agilität (Gierrate) des Kraftfahrzeuges beim Durchfahren von Kurven günstig beeinflusst werden. Zur Verlagerung des besagten Abtriebsmomentes ist auf der einen Abtriebswelle ein Überlagerungsgetriebe mit einem Vorgelege und zwei Kupplungen vorgesehen, die alternierend angesteuert Drehmoment von der einen zur anderen Abtriebswelle verlagern.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebsvorrichtung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die bei vergleichbarer Funktion baulich und fertigungstechnisch günstiger ausgebildet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung enthalten die weiteren Patentansprüche.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das Überlagerungsgetriebe ein Vorgelege mit zwei Zahnradsätzen ist, von denen der eine Zahnradsatz ständig mit dem Außenrad des Doppelplanetenradsatzes verbunden ist und der andere Zahnradsatz über die Kupplungen mit der einen Abtriebswelle oder dem abtreibenden Element der anderen Abtriebswelle kuppelbar ist. Durch diese Merkmale gelingt es, eine durch weniger Zahneingriffe im Wirkungsgrad günstigere und baulich kompaktere Antriebsvorrichtung zu schaffen.

Besonders vorteilhaft kann dabei das abtreibende Element der anderen Abtriebswelle der Planetenradträger des Doppelplanetenradsatzes sein, während die die Kupplungen aufnehmende Abtriebswelle mit dem Sonnenrad des Doppelplanetenradsatzes trieblich verbunden ist.

Des weiteren können die zwei Kupplungen mit einem gemeinsamen Gehäuse auf der einen Abtriebswelle angeordnet sein, wobei das Gehäuse das korrespondierende Zahnrad des einen Zahnradsatzes des Vorgeleges trägt. Damit wird eine in axialer Richtung besonders kurz bauende und kompakte Konstruktion erreicht.

Schließlich kann fertigungstechnisch günstig der Planetenradträger über eine Hohlwelle mit der einen Kupplung bzw. deren Kupplungslamellen trieblich verbunden sein, wobei der mit dem Außenrad ständig verbundene Zahnradsatz des Vorgeleges axial zwischen dem Außenrad des Doppelplanetenradsatzes und den Kupplungen positioniert ist. Auch diese Maßnahme ermöglicht eine besonders kompakte und baulich günstig in ein Differenzialgehäuse integrierbare Antriebsvorrichtung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:
1 eine Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge, mit einem Differenzial mit einem Doppelplanetenradsatz und einem Überlagerungsgetriebe zum Verlagern des Abtriebsmomentes an den Abtriebswellen;
2 die Antriebsvorrichtung nach 1, mit durch gestrichelte Linien dargestelltem, zusätzlichem Momentenverlauf auf die rechte Abtriebswelle; und
3 die Antriebsvorrichtung nach 1, mit wiederum durch gestrichelte Linien dargestelltem, zusätzlichem Momentenverlauf auf die linke Abtriebswelle.
In der 1 ist mit 10 ein Hinterachsdifferenzial für Kraftfahrzeuge als Blockschaltbild dargestellt, mit einer Eingangswelle 12 und einem kegelförmigen Antriebsritzel 14, das ein Tellerrad 16 antreibt.
Das Differenzial 10 ist als ein Doppelplanetenradsatz ausgebildet, mit einem innenverzahnten Außenrad 18 als Eingangselement und einem Planetenradträger 20 bzw. einem Sonnenrad 22 als Ausgangselemente, die trieblich mit den Abtriebswellen 24, 26 verbunden sind.
Die Abtriebswellen 24, 26 sind in nicht dargestellter Weise über Gelenkwellen mit den angetriebenen Hinterrädern des Kraftfahrzeuges verbunden, während die Eingangswelle 12 über eine nicht dargestellte Kardanwelle von einem Antriebsaggregat mit z.B. einer Brennkraftmaschine und einem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe angetrieben ist.
Der Planetenradträger 20 des Doppelplanetenradsatzes trägt drehbar gelagert radial äußere Planetenräder 28 und radial innere Planetenräder 30, die miteinander kämmen, wobei die äußeren Planetenräder 28 mit dem Außenrad 18 und die inneren Planetenräder 30 mit dem Sonnenrad 22 in Eingriff sind.
Das Differenzial 10 bzw. der Doppelplanetenradsatz ist in der Übersetzung so ausgelegt, dass bei einem Antrieb über die Eingangswelle 12 und gleich belasteten Hinterrädern über die Abtriebswellen 24, 26 jeweils 50% des Antriebsmomentes als Abtriebsmoment anliegen.
Auf der rechten Abtriebswelle 26 ist ein Überlagerungsgetriebe 32 angeordnet, das sich im wesentlichen aus zwei Kupplungen K1 und K2 und einem Vorgelege 34 zusammensetzt.
Das Vorgelege 34 weist eine in dem nicht dargestellten Differenzialgehäuse drehbar gelagerte Hohlwelle 36 auf, auf der zwei Zahnräder 38, 40 fest angeordnet sind. Die Zahnräder 38, 40 kämmen mit Zahnrädern 42, 44, die wie ersichtlich an dem Außenrad 18 des Doppelplanetenradsatzes und an dem gemeinsamen Gehäuse 46 der Kupplungen K1, K2 ausgebildet sind.
Die Übersetzung der Zahnradsätze 38, 42 und 40, 44 ist unterschiedlich und zwar derart, dass bei einem angenommenen Gleichlauf (keine Ausgleichsfunktion des Differenziales 10) zwischen den Abtriebswellen 24, 26 das Gehäuse 46 der Kupplungen K1, K2 schneller dreht als die Abtriebswellen 24, 26 (Übersetzung ins Schnelle).
Die Kupplungslamellen 48 der Kupplung K1 sind über eine zur Abtriebswelle 26 koaxiale Hohlwelle 50 mit dem Planetenradträger 20 und demzufolge mit der linken Abtriebswelle 24 trieblich verbunden.
Ferner sind die Kupplungslamellen 52 der Kupplung K2 direkt mit der Abtriebswelle 26 trieblich verbunden. Der Zahnradsatz 38, 42 liegt dabei in axialer Richtung zwischen dem Außenrad 18 des Doppelplanetenradsatzes und den zwei Kupplungen K1, K2, während der zweite Zahnradsatz 40, 44 im wesentlichen in einer einheitlichen Rotationsebene mit den Kupplungen K1, K2 liegt. Das Überlagerungsgetriebe 32 kann somit relativ dicht an den Doppelplanetenradsatz bzw. an das Differenzial 10 heran gerückt sein.
Es versteht sich, dass die beschriebenen Wellen und Funktionsteile entsprechend drehbar in einem Differenzialgehäuse (nicht dargestellt) angeordnet und gelagert sind. Die Kupplungen K1, K2 können hydraulisch schlupfgesteuerte Lamellenkuppfungen sein, die über eine nicht dargestellte Druckmittelquelle und eine entsprechende elektronische Regelung mehr oder weniger alternierend geschlossen werden können. Außerhalb des Regelfalles mit entsprechender Abtriebsmomentenverlagerung sind beide Kupplungen K1, K2 geöffnet und das Überlagerungsgetriebe 32 inaktiv.
Soll gemäß 2 das Abtriebsmoment zur rechten Abtriebswelle 26 verstärkt werden, so wird die Kupplung K2 angesteuert und überträgt aufgrund der höheren Drehzahl des Gehäuses 46 relativ zur Abtriebswelle 26 ein zusätzliches Abtriebsmoment.
Der Momentenfluss ist dabei gemäß den gestrichelt eingezeichneten Linien vom unmittelbar über die Eingangswelle 12 angetriebenen Außenrad 18 über den Zahnradsatz 42, 38 und den Zahnradsatz 40, 44 auf das Gehäuse 46 der Kupplung K2 und über die Kupplungslamellen 52 auf die Abtriebswelle 26. Es versteht sich, dass sich andererseits das Abtriebsmoment an der linken Abtriebswelle 24 um den gleichen Betrag vermindert.
Soll aufgrund fahrdynamischer Parameter wie Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges, anliegende Gierrate, Radschlupfwerte, etc. das Abtriebsmoment an der linken Abtriebswelle 24 entsprechend verstärkt werden, so wird die Kupplung K1 angesteuert.
Das zusätzliche Abtriebsmoment bzw. der Momentenfluss verläuft nunmehr gemäß den in der 3 eingezeichneten, gestrichelten Linien vom Außenrad 18 des Doppelplanetenradsatzes über die Zahnradsätze 38, 42 und 40, 44 des Vorgeleges 34 auf das Gehäuse 46 der Kupplung K1 und von dort über die Kupplungslamellen 48 und die Hohlwelle 50 auf den Planetenradträger 20, der wie vorbeschrieben mit der linken Abtriebswelle 24 trieblich verbunden ist. In dem Maße, in dem das Abtriebsmoment der Abtriebswelle 24 verstärkt wird, vermindert sich das Abtriebsmoment an der rechten Abtriebswelle 26.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Gegebenenfalls kann das Überlagerungsgetriebe 32 auch auf der linken Abtriebswelle 24 angeordnet und im Rahmen der Patentansprüche getriebetechnisch verknüpft sein.
Anstelle der Anwendung der Antriebsvorrichtung an der Hinterachse des Kraftfahrzeuges kann diese auch oder zusätzlich an der Vorderachse eingesetzt sein. Ferner kann das Differenzial auch ein Zwischenachsdifferenzial bei Allradantrieb des Kraftfahrzeuges (Längsdifferenzial) sein, wobei dann die besagten Abtriebswellen mit dem Vorderachsdifferenzial und dem Hinterachsdifferenzial trieblich verbunden sind und die Differenzial – Eingangswelle nicht an die Kardanwelle, sondern an eine Antriebswelle des Wechselgetriebes oder an eine Zwischenwelle (z. B. trans axle Prinzip) angeschlossen ist.

Claims

Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge, mit einem Antriebsaggregat, das über ein Differenzialgetriebe mit einem Doppelplanetenradsatz auf zwei Abtriebswellen wirkt, wobei das Außenrad das antreibende Element und der Planetenradträger und das Sonnenrad die auf die Abtriebswellen abtreibenden Elemente des Doppelplanetenradsatzes sind, und wobei auf einer Abtriebswelle unter Zwischenschaltung eines Überlagerungsgetriebes zwei schlupfgesteuerte Kupplungen vorgesehen sind, die alternierend angesteuert Abtriebsmoment von der einen Abtriebswelle zur anderen Abtriebswelle verlagern, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlagerungsgetriebe (32) ein Vorgelege (34) mit zwei Zahnradsätzen (38, 42, 40, 44) ist, von denen der eine Zahnradsatz (38, 42) ständig mit dem Außenrad (18) des Doppelplanetenradsatzes verbunden ist und der andere Zahnradsatz (40, 44) über die Kupplungen (K1, K2) mit der einen Abtriebswelle (26) oder dem abtreibenden Element (20, 22) der anderen Abtriebswelle (24) kuppelbar ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das abtreibende Element der anderen Abtriebswelle (24) der Planetenradträger (20) des Doppelplanetenradsatzes ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Kupplungen (K1, K2) mit einem gemeinsamen Gehäuse (46) auf der einen Abtriebswelle (26) angeordnet sind, wobei das Gehäuse (46) das korrespondierende Zahnrad (44) des einen Zahnradsatzes (40, 44) trägt.
Antriebsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenradträger (20) über eine Hohlwelle (50) mit der einen Kupplung (K1) bzw. den Kupplungslamellen (48) trieblich verbunden ist und dass der mit dem Außenrad (18) ständig verbundene Zahnradsatz (38, 42) des Vorgeleges (34) axial zwischen dem Außenrad (18) des Doppelplanetenradsatzes und den Kupplungen (K1, K2) positioniert ist.