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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug,
das eine erste und eine zweite Achse sowie ein Chassis aufweist,
mit einer Antriebseinheit, die im Bereich der ersten Achse an dem
Chassis gelagert ist und eine Ausgangswelle aufweist, mit einer
Kardanwellenanordnung, die mit der Ausgangswelle und mit einem Eingangsglied
eines Differentialgetriebes verbunden ist, das im Bereich der zweiten
Achse an dem Chassis gelagert ist, wobei die Kardanwellenanordnung
wenigstens einen ersten Kardanwellenabschnitt und einen zweiten Kardanwellenabschnitt
aufweist, die mittels eines Gelenks mit einander verbunden sind,
wobei die Kardanwellenanordnung im Bereich des Gelenks an dem Chassis
gelagert ist.
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Ein
derartiger Antriebsstrang ist allgemein bekannt.
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Beispielsweise
ist es bei dem Antriebsstrang für
die allradgetriebene Variante des Porsche 996 bekannt, an dem Gehäuse des
Differentialgetriebes ein Rohrelement zum Abstützen von Biegeelementen festzulegen
(einen sogenannten „torque
tube").
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Der
zweite Kardanwellenabschnitt ist innerhalb dieses Rohres gelagert.
Das Rohr selbst ist im Bereich des Gelenks an dem Chassis gelagert.
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Durch
das Rohr kann ein Anlenkpunkt zur Festlegung des Differentialgetriebegehäuses an
dem Chassis relativ weit weg von der zweiten Achse angeordnet werden,
um so Biegemomente abstützen zu
können,
selbst wenn eine vergleichsweise weiche Aufhängung gewählt wird.
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Bei
solchen allradgetriebenen Fahrzeugen, zu denen es auch eine normale
zweiradgetriebene Variante gibt, ist es in Bezug auf die Unterbringung des „angetriebenen" Differentialgetriebes
häufig schwierig,
eine hinreichende Schwingungsisolierung zu dem Fahrzeug zu realisieren.
Dies ist der Grund dafür,
dass diese angetriebenen Differentialgetriebe häufig relativ weich aufgehängt werden.
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Die
Verwendung eines Rohres zur Abstützung
von Biegemomenten hat jedoch den Nachteil, dass der darin laufende
Kardanwellenabschnitt sehr genau gefertigt werden muss, um einen
Zwangsgang in den Lagern zu vermeiden. Ferner bildet das Rohr selbst
dann, wenn es aus einem Leichtmetall gefertigt ist, eine nicht unerhebliche
Zusatzmasse. Auch ist ein finanzieller Mehraufwand erforderlich.
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Es
ist vor dem obigen Hintergrund die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen verbesserten Antriebsstrang anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Antriebsstrang dadurch gelöst, dass
der zweite Kardanwellenabschnitt der Kardanwellenanordnung starr
mit dem Eingangsglied des Differentialgetriebes verbunden ist, dass
der zweite Kardanwellenabschnitt im Bereich des Gelenkes gelagert
und dazu ausgelegt ist, Biegemomente um die zweite Achse herum abzustützen.
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Die
vorliegende Erfindung geht demzufolge davon aus, dass, im Gegensatz
zu den bisherigen Lösungen,
der zweite Kardanwellenabschnitt nicht mittels eines Gelenks mit
dem Eingangsglied des Differentialgetriebes verbunden wird, sondern
starr hiermit verbunden ist. Demzufolge eignet sich der zweite Kardanwellenabschnitt
selbst zur Abstützung
von Biegemomenten um die zweite Achse herum.
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Es
versteht sich, dass der zweite Kardanwellenabschnitt zu diesem Zweck
geeignet dimensioniert sein muss. Auch wenn der zweite Kardanwellenabschnitt
hierdurch möglicherweise
aufwändiger
herzustellen ist als entsprechende Kardanwellenabschnitte des Standes
der Technik, so ist doch durch den Wegfall des äußeren Rohres eine erhebliche Einsparung
hinsichtlich Kosten und Gewicht realisierbar.
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Obgleich
die Erfindung aufgrund der eingangs genannten Problematik für allradgetriebene Fahrzeuge
von besonderer Bedeutung ist, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt.
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Ferner
ist es generell auch denkbar, eine starre Verbindung eines Kardanwellenabschnittes mit
einem weiteren Glied auch im Bereich eines Verteilergetriebes (power-take
off unit, PTU) zu verwenden. In diesem Fall würde beispielsweise der erste Kardanwellenabschnitt
starr mit einem Ausgangsglied eines solchen Verteilergetriebes verwendet werden.
In diesem Fall dient die starre Verbindung insbesondere zur Einsparung
eines kompletten Gelenkes. Biegemomente sind bei dieser Anwendung
in der Regel nicht abzustützen.
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Die
obige Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
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Von
besonderem Vorzug ist es, wenn das Eingangsglied des Differentialgetriebes
eine Ritzelwelle ist.
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Hierbei
ist eine starre Anbindung konstruktiv auf günstige Art und Weise möglich.
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Von
besonderem Vorteil ist es hierbei ferner, wenn die Ritzelwelle axial
mit der Kardanwellenanordnung ausgerichtet ist.
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Auch
dies führt
zu einer einfachen Realisierung des erfindungsgemäßen Antriebsstranges.
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Auch
ist es vorteilhaft, wenn die Ritzelwelle ein Zahnrad aufweist, das
mit einen Differentialkorb des Differentialgetriebes in Eingriff
steht.
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Beispielsweise
kann an dem Differentialkorb ein Tellerrad vorgesehen sein, in an
sich üblicher Weise.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist die Ritzelwelle einen gegenüber einem Gehäuse des
Differentialgetriebes vorstehenden Abschnitt auf, an dem der zweite
Kardanwellenabschnitt festgelegt ist.
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Dies
ermöglicht
es, das Differentialgetriebe vorzumontieren und die Verbindung mit
dem zweiten Kardanwellenabschnitt bei der Endmontage durchzuführen.
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Dabei
ist es von besonderem Vorteil, wenn an dem vorstehenden Abschnitt
der Ritzelwelle eine Buchse festgelegt ist, die einen Flanschabschnitt
aufweist, an dem der zweite Kardanwellenabschnitt festgelegt ist.
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Durch
die Buchse ist es möglich,
einerseits eine starre Verbindung zu der Ritzelwelle einzurichten
und andererseits den zweiten Kardanwellenabschnitt auf konstruktiv
günstige
Weise mit der Ritzelwelle zu verbinden.
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Insgesamt
ist es ferner bevorzugt, wenn der zweite Kardanwellenabschnitt als
Hohlwelle ausgebildet ist.
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Hierdurch
kann insgesamt Gewicht eingespart werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist der zweite Kardanwellenabschnitt eine Mehrzahl von Öffnungen
zur Erzielung eines akustischen Kurzschlusses auf.
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Durch
diese Maßnahme
können
beispielsweise Dröhngeräusche oder Ähnliches
vermieden werden, die bei Hohlwellen, insbesondere bei vergleichsweise
großvolumigen
Hohlwellen, generell auftreten können.
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Insgesamt
ist es auch bevorzugt, wenn sowohl die erste Achse als auch die
zweite Achse des Kraftfahrzeugs angetrieben ist, wenn es sich also
bei dem Kraftfahrzeug um ein allradgetriebenes Fahrzeug handelt.
Dann kommt der Gedanke der vorliegenden Erfindung besonders günstig zur
Anwendung. Der zweite Kardanwellenabschnitt dient nicht nur zur Übertragung
von Drehmomenten auf das Eingangsglied (die Ritzelwelle), sondern
auch dazu, Biegemomente abzustützen,
die sich aus Reaktionskräften
des Antriebs des Differentialgetriebes ergeben.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges;
und
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2 eine
schematisierte Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Antriebsstranges.
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In 1 ist
ein erfindungsgemäßer Antriebsstrang
für ein
Kraftfahrzeug generell mit 10 bezeichnet.
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Der
Antriebsstrang 10 ist in einem Kraftfahrzeug eingebaut,
das eine erste Achse 12 und eine zweite Achse 14 aufweist.
Die erste Achse 12 kann beispielsweise die Hinterachse
sein (beispielsweise bei Anwendung in einem Fahrzeug mit Heckmotor). Alternativ
kann die erste Achse 12 jedoch auch die Vorderachse sein.
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Das
Kraftfahrzeug ist mittels einer Antriebseinheit 16 antreibbar,
die im Bereich der ersten Achse 12 angeordnet ist.
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Die
Antriebseinheit 18 ist an dem Kraftfahrzeug gelagert, genauer
an einem Chassis 18 des Kraftfahrzeugs, das in 1 schematisch
dargestellt ist.
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Die
Antriebseinheit 16 dient zum Antrieb sowohl der ersten
Achse 12 als auch der zweiten Achse 14. Zum Antrieb
der zweiten Achse 14 ist eine Kardanwellenanordnung 20 vorgesehen,
die ein Ausgangsglied der Antriebseinheit 16 mit einem
Eingangsglied 24 eines Differentialgetriebes 22 verbindet.
Das Differentialgetriebe 22 ist im Bereich der zweiten
Achse 14 angeordnet.
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Im
Betrieb eines derartigen Fahrzeugs treten im Betrieb Biegemomente 26 um
die zweite Achse 14 herum auf, die daraus resultieren,
dass die zweite Achse 14 angetrieben ist. Diese Biege momente 26 treten
insbesondere im Zug- bzw. Schubbetrieb auf und müssen sich an dem Chassis 18 des
Fahrzeugs abstützen.
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Das
Differentialgetriebe 22 ist an dem Chassis 18 gelagert,
und zwar relativ weich, um eine gute Schwingungsisolierung zum Chassis 18 zu
realisieren.
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Die
Antriebseinheit 16 weist einen Verbrennungsmotor 30 auf,
dessen Ausgangsglied mit einem Eingangsglied einer Anfahr- und Trennkupplung 32 verbunden
ist. Ein Ausgangsglied der Anfahr- und Trennkupplung 32 ist mit
einem Eingangsglied eines Hauptgetriebes 34, beispielsweise
eines Stufen-Wechselgetriebes, eines stufenloses Getriebes (CVT-
oder Toroidgetriebe), eines Wandlerautomatikgetriebes oder Ähnlichem
verbunden. Die Anfahr- und
Trennkupplung 32 ist bei manchen Getrieben nicht notwendig
bzw. wird durch einen Drehmomentwandler ersetzt. Bei Doppelkupplungsgetrieben
sind zwei derartiger Kupplungen vorhanden.
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In
jedem Fall stellt das Hauptgetriebe 34 eine Mehrzahl von Übersetzungen
bereit und überträgt Drehmoment
auf ein Verteilergetriebe 36. Das Verteilergetriebe 36 verteilt
das Drehmoment zum einen auf die erste Achse 12, genauer
gesagt ein im Bereich der ersten Achse angeordnetes weiteres Differentialgetriebe 38.
Zum anderen überträgt das Verteilergetriebe 36 Drehmoment
auf eine Ausgangswelle 40 der Antriebseinheit 16.
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Die
Ausgangswelle 40 ist mit der Kardanwellenanordnung 20 verbunden.
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Anstelle
eines Verteilergetriebes 36 ist es auch möglich, die
zweite Achse 14 durch eine Kupplung nach Bedarf zuzuschalten (sogenannte
hang-on Lösung,
beispielsweise in Form einer qqHaldex-Kupplung, einer Visco-Kupplung,
oder Ähnliches).
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Die
Kardanwellenanordnung 20 weist einen ersten Kardanwellenabschnitt 42 und
einen zweiten, sich axial hieran anschließenden Kardanwellenabschnitt 44 auf.
Der erste Kardanwellenabschnitt 42 und der zweite Kardanwellenabschnitt 44 sind
mittels eines Gelenks 46 miteinander verbunden, in der
Regel ein sogenanntes Gleichlaufgelenk.
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Der
erste Kardanwellenabschnitt 42 ist mit der Ausgangswelle 40 der
Antriebseinheit 16 verbunden. Der zweite Kardanwellenabschnitt 44 ist
mit dem Eingangsglied 24 des Differentialgetriebes 22 verbunden.
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Der
zweite Kardanwellenabschnitt 44 ist im Bereich des Gelenks 46 mittels
eines Lagers 48 und eines elastischen Gliedes 50 an
dem Chassis 18 gelagert. Ferner ist der zweite Kardanwellenabschnitt 44 mittels
einer starren Verbindung 52 mit dem Eingangsglied 24 des
Differentialgetriebes 22 verbunden.
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Durch
die starre Verbindung 52 und die Lagerung im Bereich des
Gelenks 46 kann der zweite Kardanwellenabschnitt 44 nicht
nur Drehmomente zu dem Differentialgetriebe 22 übertragen,
sondern auch Biegemomente 26 um die zweite Achse 14 herum
abstützen.
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Ein
separates Rohr (torque tube), das mit einem Gehäuse des Differentialgetriebes 22 verbunden
wird, wie im Stand der Technik, ist nicht notwendig.
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Insgesamt
kann der Antriebsstrang somit kostengünstig und mit geringem Gewicht
ausgebildet werden.
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Der
in 2 gezeigte Antriebsstrang 10' entspricht
hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell dem Antriebsstrang 10 der 1,
so dass im Folgenden lediglich auf Unterschiede eingegangen wird.
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Es
ist zu erkennen, dass das Differentialgetriebe 22 ein Gehäuse 60 aufweist,
in dem ein Differentialkorb 62 in herkömmlicher Weise drehbar gelagert
ist.
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Ferner
ist in dem Gehäuse 60 eine
Ritzelwelle 64 drehbar gelagert. Die Ritzelwelle 64 ist
axial mit dem zweiten Kardanwellenabschnitt 44 ausgerichtet und
weist ein Ritzel 66 auf, das mit dem Differentialkorb 62 in
Dreheingriff steht (beispielsweise weist der Differentialkorb 62 ein
Tellerrad auf).
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Ferner
weist die Ritzelwelle 64 einen Abschnitt 68 auf,
der gegenüber
dem Gehäuse 60 des Differentialgetriebes 22 axial
vorsteht. Der zweite Kardanwellenabschnitt 44 ist mit dem
vorstehenden Abschnitt 68 verbunden.
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Das
Gehäuse 60 weist
einen Abschnitt auf, in dem die Ritzelwelle 64 mittels
zweiter Ritzelwellenlager 70, 72 gelagert ist.
Die Ritzelwellenlager 70, 72 sind als Schrägwälzlager
ausgebildet und bilden eine O-Anordnung. Insgesamt ist die Ritzelwelle 64,
die das Eingangsglied 24 des Differentialgetriebes 22 bildet,
sehr steif an dem Gehäuse 60 gelagert.
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An
dem axial vorstehenden Abschnitt 68 ist eine Buchse 74 drehfest
festgelegt, beispielsweise mittels einer Wellenverzahnung. Die Buchse 74 weist einen
Flanschabschnitt 76 auf, der mit einem entsprechenden Flanschabschnitt 78 des
zweiten Kardanwellenabschnittes 44 verbunden ist, beispielsweise
mittels einer Mehrzahl von Schrauben, wie dargestellt.
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Das
andere Ende des zweiten Kardanwellenabschnittes 44 ist
mit einem Zapfenabschnitt 80 ausgebildet, der mittels des
Lagers 48 an dem Chassis gelagert ist.
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In 2 ist
ferner gezeigt, dass der zweite Kardanwellenabschnitt 44 als
Hohlwelle ausgebildet ist und optional mit einer Mehrzahl von Öffnungen 84 versehen
ist. Die Öffnungen 84 dienen
zum Herstellen eines akustischen Kurzschlusses, um so das Geräuschniveau
ggf. zu verbessern.