DE102006043723A1

DE102006043723A1 - Allradantriebseinheit

Info

Publication number: DE102006043723A1
Application number: DE200610043723
Authority: DE
Inventors: Philip Dipl.-Ing. Gansloser; Rolf Dipl.-Ing. Schröder; Petra Tennert
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2008-03-27
Anticipated expiration: 2026-09-13
Also published as: DE102006043723B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Allradantriebseinheit mit
- einem Hauptgetriebe und
- einem sich diesem anschließenden Verteilergetriebe.
Es ist ein gemeinsamer Kreislauf eines Getriebeöls vorgesehen. Das Verteilergetriebe ist vom Hauptgetriebe mittels einer Trennwand getrennt. Es sind zumindest zwei Abflussausnehmungen (15, 10) vorgesehen von denen die eine Abflussausnehmung (10) das Getriebeöl im Fahrzeugstillstand in einer Verteilergetriebekammer (4) näherungsweise auf einem Volumen hält, welches im Vorwärtsfahrbetrieb von der zweiten Abflussausnehmung (15) vorgegeben wird. Damit wird das Verteilergetriebe zuverlässig geschmiert, ohne den Getriebeölhaushalt des Hauptgetriebes zu belasten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Allradantriebseinheit gemäß dem einteiligen Patentanspruch 1.
Eine Allradantriebseinheit ist bereits aus der EP 1321328 A2 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Allradantriebseinheit zu schaffen, deren Verteilergetriebe zuverlässig geschmiert ist, ohne den Getriebeölhaushalt des Hauptgetriebes zu belasten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
Dabei nutzt das Verteilergetriebe in besonders kostengünstiger und kompakter Weise das Getriebeöl vom Hauptgetriebe. Um das Hauptgetriebe nicht mit einem schwankenden Getriebeölbedarf zu belasten wird das Getriebeölvolumen nahezu konstant auf einem Niveau gehalten. Nahezu konstant bedeutet, dass das Getriebeölvolumen im Verteilergetriebe im Fahrbetrieb trotz Schwankungen in der Getriebeöldruckversorgung um maximal 20% schwankt. Durch einen solchen konstanten Bedarf wird mit Sicherheit ausgeschlossen, dass eine Getriebeölpumpe des Hauptgetriebes Luft saugt. Dabei bedeutet ein geringes Ölniveau bzw. ein niedriger Ölsumpf im Verteilergetriebe und Hauptgetriebe einen hohen Wirkungsgrad, da Planschverluste gering gehalten werden.
In besonders vorteilhafter Weise kann kontinuierlich durch eine Leitung von der Kühlerrückflussleitung Getriebeöl in das Verteilergetriebegehäuse eingeleitet werden. Durch das Anzapfen der Kühlerrückflussleitung steht im hoch belasteten Verteilergetriebe frisch gekühltes Getriebeöl zur Verfügung. Infolge der sehr hohen Flächenpressung an dem Verzahnungseingriff eines Seitenabtriebes ist dort frisch gekühltes Getriebeöl von besonderem Vorteil. Aber auch ein in Extremsituationen thermisch hoch belasteter Lastschlagdämpfer kann mit dem frisch gekühlten Getriebeöl mit Sicherheit vor einem Ausfall geschützt werden.
In besonders vorteilhafter Weise kann das konstante Getriebeölvolumen sowohl im Stillstand, als auch bei Fahrt gewährleistet sein.
Patentanspruch 5 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher ein Wälzlager, welches eine Getriebeausgangswelle lagert, ohne Abdichtung – d.h. insbesondere ohne Radialwellendichtring – vorgesehen ist. Da über ein solches nicht abgedichtetes Wälzlager stets Getriebeöl vom Verteilergetriebe zum Hauptgetriebe geleitet wird, ist zwar eine Leitung notwendig, die der Verteilergetriebekammer im Fahrbetrieb stets Getriebeöl zuführt. Ein solches nicht abgedichtetes Wälzlager weist jedoch besonders wenig Reibung und damit einen besonders hohen Wirkungsgrad auf.
Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den weiteren Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung vor.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.
Dabei zeigen:
1 schematisch einen Allrad-Antriebsstrang, der ein Verteilergetriebe und einen Lastschlagdämpfer umfasst,
2 ein Detail im Bereich des Verteilergetriebes und des Lastschlagdämpfer aus 1,
3 eine vereinfachte schematische geschnittene Darstellung entlang Linie III-III aus 1,
4 eine Trennwand, welche zwischen dem Verteilergetriebe und dem Lastschlagdämpfer gemäß 1 und 2 vorgesehen ist,
5 in einer perspektivischen und detaillierten Darstellung einen Teil des Verteilergetriebes im Fahrzeugstillstand und
6 in einer perspektivischen und detaillierten Darstellung einen Teil des Verteilergetriebes bei vorwärts fahrendem Fahrzeug.
1 zeigt schematisch einen Allrad-Antriebsstrang, der in dessen Grundzügen in der EP 1321328 A2 beschrieben ist.
Bei diesem Allrad-Antriebsstrang schließt sich einem frontlängs eingebautem Antriebsmotor 1 eine Allradantriebseinheit 2 an. Diese Allradantriebseinheit 2 umfasst ein Hauptgetriebe 3 und ein sich diesem anschließendes Verteilergetriebe 42. Eine Verteilergetriebekammer 4 ist vom Innenraum des Hauptgetriebes 3 mittels einer ersten Trennwand 7 getrennt.
Im Folgenden wird neben 1 auf 2 Bezug genommen, welche das Verteilergetriebe 42 im Detail darstellt. Das Verteilergetriebe 42 ist in die Verteilergetriebekammer 4 und eine Lastschlagdämpferkammer 5 aufgeteilt. Diese Lastschlagdämpferkammer 5 ist von der in Fahrtrichtung davor liegenden Verteilergetriebekammer 4 mittels einer zweiten Trennwand 6 getrennt.
Der Innenraum des Hauptgetriebes 3, die Verteilergetriebekammer 4 und die Lastschlagdämpferkammer 5 weisen einen gemeinsamen Kreislauf eines Getriebeöls auf. Dazu weist die erste Trennwand 7 drei Abflussausnehmungen 16, 10, 15 auf, die weiter unten anhand 3 näher erläutert sind. Auch die zweite Trennwand 6 weist zwei in 4 ersichtliche Ausnehmungen 21, 59 auf, von denen die eine einen Lastschlagdämpfer 22 in der Lastschlagdämpferkammer 5 mit Getriebeöl versorgt und die andere das Getriebeöl wieder abführt. Dieser Lastschlagdämpfer 22 ist in der EP 1238847 A2 näher erläutert und weist eine tellerfederähnlich geformte Feder 23 auf, die ein Sonnenrad 24 mit einem Doppelplanetenträger 25 reibschlüssig koppelt. Das Sonnenrad 24 und der Doppelplanetenträger 25 gehören einem Planetengetriebe 26 an. Diesem Planetengetriebe 26 gehört auch noch ein Hohlrad 27 an, welches drehfest mit der Getriebeausgangswelle 28 des Hauptgetriebes 3 gekoppelt ist. Der Doppelplanetenträger 25 ist drehfest mit einer Verteilerausgangsgetriebewelle 29 verbunden, welches einen Teil der Antriebsleistung in nicht näher dargestellter Weise auf die Hinterräder leitet. Das Sonnenrad 24 ist hingegen drehfest mit einem Antriebskegelrad 31 verbunden welches einen weiteren Teil des Antriebsmomentes auf ein Abtriebskegelrad 30 und eine Seitenwelle 32 eines Seitenabtriebs leitet. Von der Seitenwelle 32 wird dieser Teil des Antriebsmomentes über ein Vorderachsgetriebe 33 auf die Vorderräder übertragen.
3 zeigt einen vereinfachten schematischen Schnitt entlang Linie III-III aus 1. Dabei ist ersichtlich, dass das Antriebskegelrad 31 und das Abtriebskegelrad 30 eine Zahnradpaarung 34 bilden, welche von einer Zwischenwandung 13 und einem Teilbereich 90 einer Verteilergetriebewandung 36 umschlossen wird. Diese Zwischenwandung 13 und der Teilbereich 90 der Verteilergetriebewandung 36 umschließen die Außenkontur der Zahnradpaarung 34 mit einem gleichmäßig schmalen Abstand, so dass sich eine 8-förmige Wandungskontur bildet. Innerhalb dieser 8-förmigen Wandungskontur bildet sich eine Nebenabtriebskammer 37. In einem in Einbaulage oberen Bereich weist die Zwischenwandung 13 eine Auswurföffnung 12 auf. Diese Auswurföffnung 12 ist dabei derart platziert, dass im Fahrbetrieb innerhalb der Zwischenwandung 13 befindliches Getriebeöl von der Zahnradpaarung 34 nach oben gefördert und durch die Auswurföffnung 12 in eine Staukammer 35 ausgeworfen wird. Diese Staukammer 35 wird von einem anderen Teilbereich 91 der Verteilergetriebewandung 36 und der Zwischenwandung 13 begrenzt. Am Grund des Verteilergetriebes 42 geht die Zwischenwandung 13 in den Teilbereich 90 der Verteilergetriebewandung 36 über, wobei eine dort am Grund vorgesehene Bohrung 14 sicher stellt, dass Getriebeöl aus der Staukammer 35 in die Nebenabtriebskammer 37 fließt, so dass das unten liegende Antriebskegelrad 30 stets im Getriebeöl eintaucht. Füllt sich das Getriebeöl in der Staukammer 35 bis zu einem Niveau, das im Fahrbetrieb einem Volumen von 700 ml entspricht, so tritt das Getriebeöl durch die erste Abflussöffnung 15, welche relativ weit oben liegt. Von dieser Abflussöffnung 15 gelingt das Getriebeöl in den Innenraum des Hauptgetriebes 3. Da

– großteils durch diese Abflussöffnung 15 und
– teilweise durch ein dichtungsloses Wälzlager 38 zur Lagerung der Getriebeausgangswelle 28 in der ersten Trennwand 7

40

41

40

4

40

42

3

38

3

38

40

42

3

Mittels der Leitung 40 wird der Verteilergetriebekammer 4 im Fahrbetrieb pro Minute ca. 100 ml gekühltes Getriebeöl aus der Kühlerrücklaufleitung zugeführt. Dabei bildet sich in der Verteilergetriebekammer 4 ein Ölsumpf, der nahezu konstant auf einem Wert von maximal 700 ml gehalten wird. Steigt der Ölstand bei Fahrzeugstillstand auf über 700 ml, so fließt das Getriebeöl über die Abflussausnehmung 10 ins Hauptgetriebe 3 ab. Diese Abflussausnehmung 10 ist ungefähr zwischen

– einer Rotationsachse 50 des Antriebskegelrades 31 und
– einer Rotationsachse 51 des Abtriebskegelrades 30

7

In der Zeichnung ist das Getriebeöl bei Vorwärtsfahrt mittels einer Schraffur dargestellt, die von links oben nach rechts unten verläuft. Hingegen ist das Getriebeöl bei Fahrzeugstillstand mittels einer Schraffur dargestellt, die von rechts oben nach links unten verläuft.
Im Fahrbetrieb wird das Getriebeöl infolge der Rotation des Antriebskegelrades 31 und des Abtriebskegelrades 30 in die Staukammer 35 geschleudert. In dieser Staukammer 35 wird das Getriebeöl bis zu einem Niveau 54 der ersten Abflussausnehmung 15 aufgestaut und über die kleine Bohrung 14 am Boden der Staukammer wieder in die Nebenabtriebskammer 37 eingeleitet. Das Niveau 99 in der Nebenabtriebskammer 37 liegt damit unter dem Niveau 54 in der Staukammer 35.
Demzufolge wird der Ölsumpf in der Nebenabtriebskammer 37 im Fahrbetrieb relativ klein gehalten, so dass auch die Planschverluste relativ gering sind. Steigt der Getriebeölstand in der Staukammer 35 über das Niveau 54, das einem Volumen von 700 ml entspricht, so fließt das Getriebeöl über die erste Abflussausnehmung 15 ins Hauptgetriebe 3.
Es ist eine dritte Abflussausnehmung 16 vorgesehen, welche das sich im Rückwärtsfahrbetrieb in einem Bereich 55 sammelnde Getriebeöl in das Hauptgetriebe 3 leitet. Dieses sich im Rückwärtsfahrbetrieb bis auf ein Niveau 56 ansammelnde Getriebeöl ist in 3 gestrichelt schraffiert dargestellt.
In 4 ist schematisch die zweiten Trennwand 6 dargestellt. Zum einen ist dabei die Ausnehmung 21 ersichtlich, welche den Lastschlagdämpfer 22 in der Lastschlagdämpferkammer 5 mit dem Getriebeöl versorgt. Dazu weist die Ausnehmung 21 einen radialen Abstand zu einer Zentralachse 57, welcher dem radialen Abstand der Kontaktfläche der Feder 23 mit dem Doppelplanetenträger 25 entspricht. Somit ist diese bei vielen Drehbewegungen der Feder 23 gegenüber dem Doppelplanetenträger 25 thermisch hoch belastete Kontaktfläche ausreichend mit Getriebeöl zu Kühlungszwecken versorgt. Da eine in 2 ersichtliche Lagerstelle 60 in der zweiten Trennwand 7 keine Dichtung aufweist, kommt zwar auch ein Ölnebel durch diese Lagerstelle 60. Dieser Ölnebel reicht jedoch nicht für den Lastschlagdämpfer 22 aus.
Die zweite Trennwand 6 weist ferner radial außerhalb der Ausnehmung 21 eine Fanglippe 58 auf, welche das Getriebeöl auffängt, welches vom zumeist im Block umlaufenden Planetengetriebe 26 abgeworfen wird. Dieses aufgefangene Getriebeöl wird anschließend durch eine weitere Ausnehmung 59 wieder in die Verteilergetriebekammer 4 leitet.
5 zeigt in einer perspektivischen und detaillierten Darstellung einen Teil des Verteilergetriebes 42 im Fahrzeugstillstand. Dabei sind zur besseren Übersicht das Antriebskegelrad 31 und das Abtriebskegelrad 30 demontiert.
6 zeigt in einer perspektivischen und detaillierten Darstellung einen Teil des Verteilergetriebes 42 bei vorwärts fahrendem Fahrzeug.
Anstelle der Leitung 40 kann auch ein direkt in ein Gehäuse des Hauptgetriebes 3 eingearbeiteter Kanal vorgesehen sein. Das Hauptgetriebe 3 kann ein Planetenautomatikgetriebe mit hydrodynamischen Drehmomentwandler oder nasser Anfahrkupplung, ein Stufenlosgetriebe, ein Handschaltgetriebe, ein automatisiertes Schaltgetriebe oder ein Doppelkupplungsgetriebe sein.
Anstelle der Bohrung 14 kann auch eine Ausnehmung vorgesehen sein, die unmittelbar beim Urformen des Verteilergetriebegehäuses hergestellt wird.
Bei den beschriebenen Ausführungsformen handelt es sich nur um beispielhafte Ausgestaltungen. Eine Kombination der beschriebenen Merkmale für unterschiedliche Ausführungsformen ist ebenfalls möglich. Weitere, insbesondere nicht beschriebene Merkmale der zur Erfindung gehörenden Vorrichtungsteile, sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien der Vorrichtungsteile zu entnehmen.

Claims

Allradantriebseinheit (2) mit – einem Hauptgetriebe (3) und – einem sich diesem anschließenden Verteilergetriebe (42), welche einen gemeinsamen Kreislauf eines Getriebeöls aufweisen und mittels einer Trennwand (7) voneinander getrennt sind, wobei diese Trennwand (7) zwei Abflussausnehmungen (15, 10) aufweist, von denen die eine Abflussausnehmung (10) das Getriebeöl im Fahrzeugstillstand in einer Verteilergetriebekammer (4) näherungsweise auf einem Volumen hält, welches im Vorwärtsfahrbetrieb von der zweiten Abflussausnehmung (15) vorgegeben wird.
Allradantrieb nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abflussausnehmung (15) in Einbaulage der Allradantriebseinheit (2) oberhalb der ersten Abflussausnehmung (10) liegt.
Allradantrieb nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilergetriebe (42) einen Seitenabtrieb für den Vorderachsantrieb aufweist, wobei der Seitenabtrieb eine Zahnradpaarung (34) umfasst, welche von einer Zwischenwandung (13) umschlossen ist, die das im Fahrbetrieb von der Zahnradpaarung (34) geförderte Getriebeöl zu einer Auswurföffnung (12) leitet, so dass das Getriebeöl in eine Staukammer (35) geworfen wird, welche von einer Verteilergetriebewandung (36) und der Zwischenwandung (13) begrenzt wird wobei das Getriebeöl aus dieser Staukammer (35) einerseits durch die obere Abflussausnehmung (15) und andererseits durch eine untere Ausnehmung (Bohrung 14) abfließen kann, die das Getriebeöl in einen Ölsumpf für die Zahnradpaarung (34) leitet.
Allradantrieb nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abflussausnehmung (15) in Einbaulage der Allradantriebseinheit (2) oberhalb der Ausnehmung (Bohrung 14) liegt.
Allradantrieb nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebeöl der Verteilergetriebekammer (4) von einer Leitung (40) zugeleitet wird, wobei eine das Antriebsmoment von dem Hauptgetriebe (3) zum Verteilergetriebe (42) leitende Getriebeausgangswelle (28) in der Trennwand (7) mittels eines nicht abgedichteten Wälzlagers (38) gelagert ist.
Allradantrieb nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitung (40) das Getriebeöl von der Kühlerrückflussleitung zugeleitet wird.
Allradantrieb nach einem der Patentansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drossel (41) vorgesehen ist, welche durch Druckschwankungen bedingte Schwankungen des Getriebeölvolumenstroms von der Leitung (40) in die Verteilergetriebekammer (4) verringert.
Allradantrieb nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Abflussausnehmung (16) vorgesehen ist, welche dass sich im Rückwärtsfahrbetrieb in einem Bereich (55) sammelnde Getriebeöl in das Hauptgetriebe (3) leitet.
Allradantrieb nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilergetriebekammer (4) zwischen dem Hauptgetriebe (3) und einer Lastschlagdämpferkammer (5) liegt, welche von der Verteilergetriebekammer (4) mittels einer zweiten Trennwand (6) getrennt ist, die eine Ausnehmung (5) aufweist, welche einen Lastschlagdämpfer (22) mit Getriebeöl versorgt.
Allradantrieb nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der zweiten Trennwand (6) eine Fanglippe (58) vorgesehen ist, welche das von einem mit dem Lastschlagdämpfer rotierenden Planetengetriebe (26) abgeworfene Getriebeöl auffängt und wieder in die Verteilergetriebekammer (4) leitet.