DE102006007007A1

DE102006007007A1 - Vorrichtung zum Antrieb eines Vorderachsdifferenzials in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102006007007A1
Application number: DE200610007007
Authority: DE
Inventors: Rudolf Kauffeldt; Hans-Joachim Martin; Gerhard Gumpoltsberger; Michael Dr. Ebenhoch; Wolfgang Rieger; Michael Drabek; Stefan Csajagi
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2006-02-15
Filing date: 2006-02-15
Publication date: 2007-08-16
Also published as: WO2007093510A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antrieb eines Vorderachsdifferenzials in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, bei der das Vorderachsdifferenzial über eine von einem Fahrzeuggetriebe ausgehende Antriebsmittel-Anordnung mit einem Antriebsmoment beaufschlagbar ist. Damit diese Vorrichtung kostengünstig herstellbar und flexibel an verschiedene Einbaulagen des Differenzials anpassbar ist und gleichzeitig einen geringen Bauraum benötigt, ist vorgesehen, dass die Antriebsmittel-Anordnung eine Räderkette (1) aus wenigstens drei in Eingriff stehenden Zahnrädern (2, 4, 6) aufweist, bei der ein erstes auf einer Getriebeabtriebswelle (3) angeordnetes zylindrisches Zahnrad (2) mit einem nachgelagerten zweiten zylindrischen Zahnrad (4) kämmt und bei der das zweite Zahnrad (4) mit einem kegelförmigen dritten Zahnrad (6) in Zahneingriff ist, wobei das letzte Zahnrad (6) auf einem Abtriebselement (7) sitzt, über welches das Vorderachsdifferenzial antreibbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antrieb eines Vorderachsdifferenzials in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Für den Antrieb von Vorderachsdifferenzialen in Kraftfahrzeugen, insbesondere mit Allradantrieb, werden relativ aufwendige Anordnungen mit Wellen und Verzahnungen verwendet. Da aufgrund konstruktiver Vorgaben die Lage und Ausrichtung der Antriebskomponenten des Antriebsstranges im Wesentlichen festgelegt ist, müssen zum Antrieb des Vorderachsdifferenzials je nach Antriebsstrang-Konfiguration spezielle Antriebslösungen gefunden werden, die Distanzen und/oder Winkel überbrücken.
In Antriebssträngen sind zur Übertragung und Verteilung von Antriebsmomenten Anordnungen mit Kardanwellen bekannt. Weiterhin sind Anordnungen mit Wellen bekannt, die durch so genannte Beveloid-Verzahnungen, also Verzahnungen mit Rädern mit zueinander schiefen Achsen realisiert werden.

In der DE 202 12 093 U1 ist eine solche Antriebsstrang-Konfiguration für ein Fahrzeug mit Allradantrieb beschrieben. Dabei wird über einen Stirntrieb an einer Ausgangswelle des Fahrzeuggetriebes ein als Längsdifferenzial ausgebildetes Verteilergetriebe angetrieben. Das Längsdifferenzial dient zur Drehmomentverteilung zwischen der Hinterachse und der Vorderachse des Fahrzeugs. Ein Hinterachsdifferenzial wird über eine als Kardanwelle ausgebildete erste Ausgangswelle des Längsdifferenzials angetrieben. Eine zweite Ausgangswelle des Längsdifferenzials trägt ein Zahnrad, das mit einem weiteren Zahnrad auf einer schräg liegenden Seitenwelle kämmt. Von diesen beiden Zahnrädern ist wenigstens eines kegelförmig ausgebildet und bildet mit dem anderen Zahnrad eine Beveloid-Verzahnung bzw. einen Beveloid-Trieb. Die Seitenwelle verläuft schräg zu einem Vorderachsdifferenzial hinführend und trägt ein weiteres kegelförmiges Zahnrad, das mit einer Antriebsverzahnung des Vorderachsdifferenzials kämmt. Diese Antriebsverzahnung kann beispielsweise ein Tellerrad sein, das auf einem Gehäuse des Vorderachsdifferenzials befestigt ist. Durch diese Anordnung wird eine Reduzierung des erforderlichen Bauraums des gesamten Getriebeaufbaus, insbesondere mit einem begrenzten Durchmesser, erreicht. Grundsätzlich kann der Aufbau auch an ein Fahrzeug mit ausschließlichem Vorderradantrieb angepasst werden. Eine vergleichbare Anordnung, bei der der Antrieb des Vorderachsdifferenzials auf gleiche Weise gelöst wird, ist auch noch aus der DE 202 12 094 U1 bekannt.

Die DE 103 45 355 A1 beschreibt einen Antriebsstrang für einen Allradantrieb, bei dem ein Überlagerungsgetriebe vorgesehen ist, mittels dem bei einer Kurvenfahrt eines Fahrzeuges, bei dem der Antrieb überwiegend an der Hinterachse erfolgt, eine Momentenverlagerung an die sich schneller drehende Fahrzeugvorderachse erreicht wird. Das Überlagerungsgetriebe weist eine erste (permanente) und eine zweite, zuschaltbare Gangstufe auf, wobei die zweite Gangstufe dem Vorauseilen der Vorderachse entspricht. Dabei ist dem Fahrzeuggetriebe ein Verteilergetriebe antriebstechnisch nachgeordnet, von dem eine erste Abtriebswelle zur Hinterachse führt und eine zweite Abtriebswelle über einen Beveloid-Trieb mit dem schräg liegenden Überlagerungsgetriebe wirkverbunden ist. Der Beveloid-Trieb ist aus einem kegelförmigen Rad auf der zweiten Abtriebswelle des Verteilergetriebes und aus einem zylindrischen Rad auf einer Eingangswelle des Überlagerungsgetriebes gebildet.

In der DE 103 06 935 A1 ist schließlich noch eine Beveloid-Verzahnung beschrieben, bei der für einen Temperaturausgleich eines Verdrehflankenspiels eines der Beveloid-Räder auf einer axial festen, in einem Getriebegehäuse gelagerten Welle angeordnet ist, während das andere Beveloid-Rad über ein temperaturkompensierendes Element auf einer axial verschiebbaren Achse angeordnet ist. Eine Anordnung dieses Zahnradgetriebes in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges ist darin nicht näher beschrieben.

Ist für ein Vorderachsdifferenzial, das in vergleichbarer Weise zu den oben beschriebenen Antriebssträngen, in einer bestimmten Ausrichtung, also in einer vorgegebenen Einbauposition und Winkelausrichtung zum Fahrzeuggetriebe angeordnet ist, eine Drehrichtungsumkehr am Antrieb vorgesehen beziehungsweise erforderlich, kommen dafür Räderketten oder Planetenstufen in Betracht. Räderketten erfordern zwar einen vergleichsweise geringen Kosten- und Konstruktionsaufwand. Nachteilig daran ist jedoch, dass diese relativ viel Bauraum für die einzelnen Räder und deren jeweilige Lagerung benötigen. Dabei müssen verschiedene Lagen und Winkelstellungen des Differenzials überbrückt werden.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Antrieb eines Vorderachsdifferenzials zu schaffen, die kostengünstig herstellbar und flexibel an verschiedene Einbaulagen des Differenzials anpassbar ist, und die gleichzeitig einen geringen Bauraum benötigt.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mit einer Räderkette aus zylindrischen und kegelförmigen Zahnrädern ein Bausatz zum Antrieb von Vorderachsdifferenzialen zur Verfügung gestellt werden kann, der für verschiedene Winkel-Lagen zum Vorderachsdifferenzial und für eine Drehrichtungsumkehr verwendbar ist.

Demnach geht die Erfindung aus von einer Vorrichtung zum Antrieb eines Vorderachsdifferenzials in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, bei der das Vorderachsdifferenzial über eine von einem Fahrzeuggetriebe ausgehende Antriebsmittel-Anordnung mit einem Antriebsdrehmoment beaufschlagbar ist. Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung zudem vor, dass die Antriebsmittel-Anordnung eine Räderkette aus wenigstens drei in Eingriff stehenden Zahnrädern aufweist, bei der ein erstes auf einer Getriebeabtriebsweife angeordnetes zylindrisches Zahnrad mit einem nachgelagerten zweiten zylindrischen Zahnrad kämmt, und bei der das zweite, zylindrische Zahnrad mit einem kegelförmigen dritten Zahnrad in Zahneingriff ist, wobei das letzte Zahnrad auf einem Abtriebselement sitzt, über welches das Vorderachsdifferenzial antreibbar ist.

Durch diesen Aufbau wird vorteilhaft ein Baukastensystem zur Verfügung gestellt, mit dem unterschiedliche Lagen und Winkel zum Vorderachsdifferenzial überbrückbar sind, und welches dadurch besonders vielseitig verwendbar ist. Dabei können für den Aufbau der Räderkette am Markt zur Verfügung stehende Radsatzteile verwendet werden, welches sich besonders Kosten sparend auswirkt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine Räderkette aufgebaut, mit einem ersten Zahnrad, das auf einer Getriebeabtriebswelle befestigt ist. Dieses Zahnrad treibt ein weiteres auf einer Welle drehbar gelagertes Zahnrad an, welches mit einem dritten, kegelförmigen Zahnrad kämmt, dessen Abtrieb (Abtriebselement) auf das Vorderachsdifferenzial wirkt.

Durch die Befestigung des ersten Zahnrades auf der Getriebeabtriebswelle wird eine bauraumsparende Anordnung erreicht. Dadurch kann das zweite Zahnrad dem ersten antriebstechnisch nachgelagert werden, ohne dass ein zusätzlicher Bauraumbedarf entsteht, wobei vorteilhaft vorgesehen sein kann, dass das zweite Zahnrad auf einer feststehenden Welle bzw. Achse drehbar gelagert ist. Diese Welle bzw. Achse kann parallel zu der Getriebeabtriebswelle angeordnet sein, so dass die beiden zylindrischen Zahnräder ein Stirnradpaar beziehungsweise einen Stirntrieb bilden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das erste Zahnrad der Räderkette auf einer Vorgelegegetriebe-Abtriebswelle eines Vorgelegegetriebes angeordnet ist. Derartige Getriebe weisen eine Antriebs- und eine Abtriebswelle auf, wobei in einer an sich bekannten einstufigen Bauweise eine ortsfest gelagerte Vorgelegewelle gleichzeitig als Abtriebswelle wirkt. Dies ermöglicht eine besonders kompakt bauende Anordnung der Antriebsvorrichtung.

Außerdem kann vorgesehen sein, dass das kegelförmige Zahnrad mit dem zweiten Zahnrad einen Beveloid-Trieb bildet. Mit dem Beveloid-Rad kann ein Winkel zum Vorderachsdifferenzial überbrückt werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass das kegelförmige Zahnrad mit einem Konuswinkel ausgewählt ist, der an eine relative Winkellage der Getriebeabtriebswelle zu dem Vorderachsdifferenzial angepasst ist. Dadurch können weitgehend beliebige Winkel zum Vorderachsdifferenzial überbrückt werden. Grundsätzlich ist auch die Anordnung mehrerer Beveloid-Räder in der Räderkette möglich.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass dem kegelförmigen Zahnrad ein weiteres, mit diesem in Eingriff stehendes Zahnrad antriebstechnisch nachgelagert ist, über dessen Abtrieb das Vorderachsdifferenzial antreibbar ist. Durch die Erweiterung der Räderkette mit einem weiteren Zahnrad wird insbesondere eine Drehrichtungsumkehr in Kombination mit einer Winkel- und Längenüberbrückung zum Vorderachsdifferenzial realisiert.

Außerdem kann vorgesehen sein, dass die miteinander kämmenden Zahnräder schrägverzahnt sind. Die Schrägverzahnung hat gegenüber einer Geradeverzahnung den Vorteil, dass sie bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten und einer hohen Tragfähigkeit besonders laufruhig arbeitet.

Schließlich kann noch vorgesehen sein, dass der Durchmesser zumindest der Stirnräder an einen räumlichen Abstand zwischen der Getriebeabtriebswelle und dem Vorderachsdifferenzial angepasst ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass eine Antriebsübersetzung zwischen der Getriebeabtriebswelle und dem Vorderachsdifferenzial durch eine geeignete Auswahl der Räder der Räderkette wählbar ist.

Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung eines Ausführungsbeispiels beigefügt. Demnach zeigt 1 eine erfindungsgemäß ausgebildete Räderkette 1 zum Antrieb eines (nicht dargestellten) Vorderachsdifferenzials eines Kraftfahrzeuges, die als ein Baukastensystem für unterschiedliche Lagen und Drehrichtungen des Vorderachsdifferenzials verwendbar ist.
Auf einer Vorgelegetriebe-Abtriebswelle 3 eines (nicht dargestellten) Vorgelegegetriebes ist ein erstes Zahnrad 2 angeordnet. Das Zahnrad 2 ist vorteilhaft als ein schrägverzahntes Stirnrad ausgebildet und dient als das antreibende Rad der Räderkette 1. Die Schrägverzahnung kann in an sich bekannter Weise ausgeführt sein. Das Stirnrad 2 kämmt mit einem zweiten, entsprechend schrägverzahnten Stirnrad 4, welches auf einer Welle 5 angeordnet und mittels eines Lagers 10 drehbar gelagert ist. Das zweite Stirnrad 4 treibt ein kegelförmiges Zahnrad 6 an. Dieses Beveloid-Rad 6 bildet mit dem zweiten Stirnrad 4 einen Beveloid-Trieb. Das Beveloid-Rad 6 ist auf einer Abtriebswelle 7 angeordnet.
Diese Abtriebswelle 7 steht als ein Antriebselement zum Antrieb des Vorderachsdifferenzials zur Verfügung und trägt an ihrem hier nicht dargestellten anderen axialen Ende ein weiteres Zahnrad, welches beispielsweise mit einem am Gehäuse des Vorderachsdifferenzials befestigten Tellerrad im Zahneingriff ist. Über den Konuswinkel des Beveloid-Rades 6 wird ein vorgegebener Winkel zwischen der Getriebeabtriebswelle 3 und dem Vorderachsdifferenzial überbrückt.
Von dem Beveloid-Rad 6 wird ein weiteres schrägverzahntes Zahnrad 8 angetrieben. Dieses Zahnrad 8 sitzt auf einer Abtriebswelle 9, die, alternativ zur Abtriebswelle 7 zum Antrieb einer alternativen Ausführung des Vorderachsdifferenzials mit einer Drehrichtungsumkehr zur Verfügung steht.

1: Räderkette
2: Erstes zylindrisches Zahnrad
3: Getriebeabtriebswelle
4: Zweites zylindrisches Zahnrad
5: Welle
6: Kegelförmiges Zahnrad
7: Erstes Abtriebselement, Abtriebswelle
8: Drittes zylindrisches Zahnrad
9: Zweites Abtriebselement, Abtriebswelle
10: Lager

Claims

Vorrichtung zum Antrieb eines Vorderachsdifferenzials in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, bei der das Vorderachsdifferenzial über eine von einem Fahrzeuggetriebe ausgehende Antriebsmittel-Anordnung mit einem Antriebsmoment beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel-Anordnung eine Räderkette (1) aus wenigstens drei in Eingriff stehenden Zahnrädern (2, 4, 6) aufweist, bei der ein erstes auf einer Getriebeabtriebswelle (3) angeordnetes zylindrisches Zahnrad (2) mit einem nachgelagerten zweiten zylindrischen Zahnrad (4) kämmt, und bei der das zweite zylindrische Zahnrad (4) mit einem kegelförmigen dritten Zahnrad (6) in Zahneingriff ist, wobei das letzte Zahnrad (6) auf einem Abtriebselement (7) sitzt, über welches das Vorderachsdifferenzial antreibbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die beiden zylindrischen Zahnräder (2, 4) als ein Stirnradpaar ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das kegelförmige Zahnrad (6) mit dem zweiten zylindrischen Zahnrad (4) einen Beveloid-Trieb bildet.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem kegelförmigen Zahnrad (6) ein weiteres, mit diesem in Eingriff stehendes, Zahnrad (8) nachgelagert ist, über welches das Vorderachsdifferenzial antreibbar ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander kämmenden Zahnräder (2, 4, 6, 8) eine Schrägverzahnung aufweisen.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeabtriebswelle (3), auf der das erste Zahnrad (2) der Räderkette (1) angeordnet ist, als eine Vorgelegegetriebe-Abtriebswelle eines als Vorgelegegetriebe aufgebauten Fahrzeuggetriebes ausgebildet ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Zahnrad (4) der Räderkette (1) auf einer feststehenden Welle (5) mittels eines Lagers (10) drehbar gelagert ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das kegelförmige Zahnrad (6) mit einem Konuswinkel ausgewählt ist, der an eine relative Winkellage der Getriebeabtriebswelle (3) zu dem Vorderachsdifferenzial angepasst ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Zahnräder (2, 4, 6, 8) an einen räumlichen Abstand zwischen der Getriebeabtriebswelle (3) und dem Vorderachsdifferenzial angepasst ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebsübersetzung zwischen der Getriebeabtriebswelle (3) und dem Vorderachsdifferenzial durch eine geeignete Auswahl der Zahnräder (2, 4, 6, 8) der Räderkette (1) wählbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Getriebeabtriebswelle (3) und der Antriebswelle eine als Kupplung oder Differenzial ausgebildete Drehmomenten-Verteilungsvorrichtung angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Abtriebswelle und dem Vorderachsdifferenzial eine Drehmomenten-Verteilungsvorrichtung angeordnet ist.