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Die
Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit Allradantrieb gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
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Bei
Fahrzeugen mit Allradantrieb ist am Getriebeausgang ein Verteilergetriebe
angeordnet, das über
eine Gelenkwelle mit einem Vorderachsgetriebe verbunden ist. Das
Vorderachsgetriebe herkömmlicher
Allradfahrzeuge ist üblicherweise
seitlich an die Ölwanne
des Motors angeflanscht. Die Anordnung des Vorderachsgetriebes bereitet
aufgrund von Bauraumrestriktionen üblicherweise Probleme, da in
diesem Bereich auch Funktionsbauteile der Lenkung, des Fahrwerks,
des Motors und der Karosserie angeordnet sind. Die Anordnung des
Vorderachsgetriebes ist mitbestimmend für die Spurweite, den Wendekreis,
die Höhenlage
des Fahrzeugaufbaus, die Schwerpunktlage, die Bodenfreiheit etc. Üblicherweise
ist das Vorderachsgetriebe so angeordnet, dass das Ausgleichsgetriebe
des Vorderachsgetriebes in Bezug auf das Tellerrad des Vorderachsgetriebes
außen
liegt und die Ritzelachse oberhalb der Tellerachse liegt, so dass
das Tellerrad über
seine Zugflanken angetrieben wird.
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Bei
einem „innenliegenden" Tellerrad steht zwar
mehr Platz zur Verfügung,
um die Gelenkwelle seitlich am Motor vorbei nach vorne zu führen. Als nachteilig
ist jedoch anzusehen, dass das Ausgleichsgetriebe relativ weit außen liegt,
was zur Folge hat, dass die Antriebswellen zwischen dem Ausgleichsgetriebe
und den Vorderrädern
relativ große Beugewinkel
aufweisen, was eine vergleichsweise starke Beanspruchung der zwischen
den Antriebswellen und dem Vorderachsgetriebe angeordneten Tripodegelenken
zur Folge hat. Um die Beugewinkel in einem vertretbaren Bereich
zu halten, ist der Fahrzeugaufbau herkömmlicher Allradfahrzeuge im
Vergleich zu ihren Pendants mit Hinterachsantrieb üblicherweise
um einige Zentimeter höher,
was sich ungünstig
auf das Wankverhalten des Fahrzeugs auswirkt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein verbessertes Allradkonzept zu schaffen,
bei dem die oben genannten Probleme verringert bzw. vermieden werden.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu
entnehmen.
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Ausgangspunkt
der Erfindung ist ein Fahrzeug mit Allradantrieb, mit einem Motor,
einem Getriebe, einem Verteilergetriebe und einem im Bereich des
Motors angeordneten Vorderachsgetriebe. Das Vorderachsgetriebe weist
ein Antriebstellerrad und ein in einem Differentialkorb angeordnetes
Ausgleichsgetriebe auf. Das Antriebstellerrad wird von einem Antriebsritzel
angetrieben, das über
eine Gelenkwelle mit einem Ausgang des Verteilergetriebes verbunden
ist.
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Der
Kern der Erfindung besteht darin, dass das Vorderachsgetriebe so
angeordnet ist, dass, in einer Vorderansicht des Fahrzeugs gesehen,
das Ausgleichsgetriebe sich auf der der Fahrzeugmitte zugewandten
Seite des Tellerrads befindet. Vorzugsweise befindet sich das Ausgleichsgetriebe
des Vorderachsgetriebes ganz oder zumindest teilweise unterhalb
des Motor gehäuses.
Ein wesentlicher Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass das
Vorderachsgetriebe weiter zur Fahrzeugmitte hin angeordnet werden
kann und somit die Antriebswellengelenke bzw. die Tripodegelenke, über welche
das Ausgleichsgetriebe mit der linken bzw. rechten Antriebswelle
für das
linke bzw. rechte Vorderrad verbunden ist, weiter innen liegen und
somit die Beugewinkel der Antriebswellen gegenüber der Horizontalen kleiner sind
als dies bei herkömmlichen
Allradfahrzeugen der Fall ist. Je kleiner die Beugewinkel sind,
desto geringer ist der Verschleiß der Antriebswellengelenke.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist das Antriebsritzel so angeordnet,
dass, in Bezug auf den Motor, die Ritzelachse, d. h. die Längsachse
des Antriebsritzels, unterhalb der Drehachse des Tellerrades liegt.
Im Unterschied zu herkömmlichen
Allradfahrzeugen wird das Tellerrad also nicht über seine Zugflanken, sondern über seine
Schubflanken angetrieben. Im Vergleich zu herkömmlichen Allradfahrzeugen mit „außenliegendem" Tellerrad dreht
sich das Antriebsritzel gemäß der Erfindung
also in die entgegengesetzte Richtung.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist das Antriebsritzel über eine
Zahnradstufe mit der Gelenkwelle verbunden. Durch diese Zahnradstufe
wird die „umgekehrte
Ritzeldrehrichtung" wieder
kompensiert, so dass eine Umkonstruktion des Verteilergetriebes
nicht erforderlich ist.
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Um
die Beugewinkel der Vorderradantriebswellen möglichst klein zu halten, muss
das Ausgleichsgetriebe möglichst
kompakt aufgebaut sein, d. h. es muss einen möglichst geringen Durchmesser aufweisen.
Dies kann durch ein Ausgleichsgetriebe mit „Vierfachausgleich" erreicht werden.
Die beiden Antriebskegelräder
des Ausgleichsgetriebes kämmen
also mit vier Ausgleichskegelrädern.
Die zwischen den beiden Antriebskegelrädern angeordneten Ausgleichskegelräder sind
um 90° zueinander
in Umfangsrichtung versetzt angeordnet.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist der Differentialkorb des Ausgleichsgetriebes
aus zwei gehäuseartigen
Bauteilen aufgebaut, die miteinander verschweißt sind. Vor dem Verschweißen der beiden
gehäuseartigen
Bauteile werden die beiden Abtriebskegelräder und die Ausgleichskegelräder sowie
die zugehörigen
Lagerachsen in die gehäuseartigen
Bauteile eingesetzt. Anschließend
werden die beiden gehäuseartigen
Bauteile des Differentialkorbs unlösbar miteinander verschweißt. Im Vergleich
zu herkömmlichen
verschraubten Differentialkörben
ergibt sich somit eine wesentlich kompaktere Bauweise.
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Das
Kegelrad des Vorderachsgetriebes kann einstückig mit einem der beiden gehäuseartigen
Bauteile verbunden sein. Alternativ dazu kann das Kegelrad mit einem
der gehäuseartigen
Bauteile verschraubt sein.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich das Ausgleichsgetriebe
des Vorderachsgetriebes bis in einen Bereich innerhalb der Ölwanne hinein.
Das Vorderachsgetriebe ist dann jedoch gegenüber dem Motorölhaushalt
abgedichtet. Durch eine derartige Anordnung kann das Vorderachsgetriebe
mit Ausnahme des Tellerrads im wesentlichen unterhalb des Motors,
d. h. relativ nahe der Fahrzeugmitte angeordnet werden, was längere Vorderradantriebswellen
und somit geringere Antriebswellenbeugewinkel ermöglicht.
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Im
folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf den Antriebsstrang eines Allradfahrzeugs gemäß der Erfindung;
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2 eine
Vorderansicht des Fahrzeugs der 1;
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3 eine
Seitenansicht des Fahrzeugs der 1;
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4 ein
erstes Ausführungsbeispiel
eines Vorderachsgetriebes eines Fahrzeugs gemäß der Erfindung; und
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5 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines Vorderachsgetriebes eines Fahrzeugs gemäß der Erfindung.
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1 zeigt
die Draufsicht auf einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs 1 mit
einem linken Vorderrad 2, einem rechten Vorderrad 3,
einem linken Hinterrad 4, und einem rechten Hinterrad 5.
Das Fahrzeug 1 weist einen Motor 6, ein Getriebe 7 und
ein Verteilergetriebe 8 auf. Ein erster Ausgang 9 des
Verteilergetriebes 8 ist über eine Gelenkwelle 10 mit
einem Hinterachsdifferential 11 verbunden, das über eine
linke Antriebswelle 12 mit dem linken Hinterrad 4 und über eine
rechte Antriebswelle 13 mit dem rechten Hinterrad 5 verbunden
ist.
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Von
einem zweiten Ausgang 14 des Verteilergetriebes 8 führt eine
Gelenkwelle 15 zu einer Zahnradstufe 16, die durch
ein erstes und ein zweites Zahnrad 17, 18 gebildet
ist. Das zweite Zahnrad 18 treibt unmittelbar eine Ritzelwelle 19 mit
einem Ritzel 20 an. Das Ritzel 20 ist ein Eingangsritzel
eines Vorderachsgetriebes 21. Das Vorderachsgetriebe 21 weist
ein Tellerrad 22 und ein Ausgleichsgetriebe 23 auf.
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Wie
am besten aus 2 ersichtlich ist, ist das Ausgleichsgetriebe 23 auf
der der Fahrzeugmitte, die hier durch eine gestrichelte senkrechte
Linie 24 angedeutet ist, zugewandten Seite des Tellerrads 22 angeordnet.
Wie aus den 2 und 3 ersichtlich
ist, ist die Längsachse
des Ritzels 20 unterhalb der Drehachse 25 des
Tellerrads 22 angeordnet.
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Ein
Ausgang des Vorderachsgetriebes 21 ist über eine Zwischenwelle 26,
die in Querrichtung unter dem Motor 6 hindurch geführt ist,
verbunden. Auf der rechten Motorseite ist ein rechtes Tripodegelenk 27 vorgesehen,
dessen Eingang mit der Zwischenwelle 26 verbunden ist,
und dessen Ausgang über eine
rechte Antriebswelle 28 mit dem rechten Vorderrad 3 verbunden
ist.
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Auf
der anderen Seite des Vorderachsgetriebes 21 ist ein linkes
Tripodegelenk 29 vorgesehen, das über eine linke Antriebswelle 30 mit
dem linken Vorderrad 2 verbunden ist.
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Wie
aus 2 am besten ersichtlich ist, ist das Ausgleichsgetriebe 23 so
angeordnet, dass es sich bis in das Innere einer unterhalb des Motors 6 angeordneten Ölwanne 31 erstreckt.
Im Vergleich zu herkömmlichen
Vorderachsgetrieben ist das Vorderachsgetriebe 21 also
deutlich weiter nach innen, d. h. zur Fahrzeugmitte 24 hin
angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die Beugewinkel 32 (vgl. 2),
welche die Antriebswellen 28, 30 mit der Horizontalen
einschließen,
kleiner als bei herkömmlichen
Vorderachsgetrieben sind. Dies wiederum hat den Vorteil, dass der
Verschleiß an
den Tripodegelenken 27, 29 geringer als bei herkömmlichen
Allradfahrzeugen.
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Es
sei ausdrücklich
darauf hingewiesen, dass die Antriebswellen nicht, wie dies in 1 dargestellt
ist, parallel zur Querachse des Fahrzeugs sein müssen. Bei manchen Fahrzeugen
ist dies aufgrund der Bauraumverhältnisse auch gar nicht möglich. Die
Antriebsachen können
somit auch einen gewissen schrägen
Winkel mit der Fahrzeugquerachse einschließen.
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4 zeigt
einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Vorderachsgetriebes 21.
Das Vorderachsgetriebe 21 weist ein Gehäuse mit einem linken Gehäuseteil 33 und
einem rechten Gehäuseteil 34 auf.
In dem Gehäuse 33, 34 ist
ein Differentialkorb mittels zweier Schrägkugellager 35, 36,
die in X-Anordnung eingebaut sind, gelagert. Der Differentialkorb
ist durch zwei gehäuseartige
Elemente 37, 38 gebildet, die mittels einer Schweißnaht 39 unlösbar miteinander
verbunden sind. Vor dem Zusammenschweißen der beiden gehäuseartigen Elemente 37, 38 werden
ein rechtes Abtriebskegelrad 40 und ein linkes Abtriebskegelrad 41 in
die gehäuseartigen
Elemente 37, 38 eingebracht. Die beiden Abtriebskegelräder 40, 41 sind
drehbar in dem Differentialkorb angeordnet und laufen gegen Anlaufscheiben 42, 43.
Die Abtriebskegelräder 40, 41 kämmen mit
insgesamt vier Ausgleichsrädern,
von denen in der hier gezeigten Schnittdarstellung nur die beiden
Ausgleichsräder 44, 45 zu
erkennen sind, die mittels eines Gelenksterns, von dem hier nur
eine Gelenkachse 46 zu sehen ist, in dem Differentialkorb drehbar
gelagert sind.
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Die
beiden Abtriebskegelräder 40, 41 weisen jeweils
eine Innenverzahnung auf. In die Innenverzahnung des rechten Abtriebskegelrads 40 ist
ein linkes Ende der Zwischenwelle 26 (2)
eingesteckt. In das linke Abtriebskegelrad 41 ist ein Antriebszapfen
(nicht dargestellt) des linken Tripodegelenks 29 (vgl. 2)
eingesteckt.
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Bei
dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Zahnkranz
des Tellerrads 22 an das linke gehäuseartige Element 38 des
Differentialkorbs mittels einer Schweißnaht 48 von außen her
angeschweißt.
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5 zeigt
eine Variante des Ausführungsbeispiels
der 4. Während
bei dem Differentialgetriebe 21 der 4 die „Teilungsebene" zwischen den beiden
gehäuseartigen
Elementen 37, 38 im Bereich des rechten Abtriebskegelrads 40 liegt,
befindet sich die Teilungsebene im Ausführungsbeispiel der 5 im
Bereich des linken Abtriebskegelrads 41. Bei dem in 5 gezeigten
Ausführungsbeispiel
ist das rechte gehäuseartige
Element 38 einstückig
mit dem Tellerrad 22 verbunden.