DE102008002844A1 - Drive train for vehicle, has primary axle permanently driven by primary drive train and secondary axle connected to primary axle by switch-on device - Google Patents

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DE102008002844A1
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Hans-Peter Nett
Michael HÖCK
Jan Potulski
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Abstract

The drive train has a primary axle (1) permanently driven by a primary drive train and a secondary axle (2) connected to the primary axle by a switch-on device (3). The switch-on device or the side shaft couplings (4) have a frictionally engaged coupling. The secondary axle is connected to the section of the secondary drive train. The side shaft couplings are uncoupled from the primary drive train, particularly from the primary axle, and from the secondary drive wheels.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine über einen Primärantriebsstrang permanent angetriebene Primärachse und eine der Primärachse über eine Zuschalteinrichtung zuschaltbare, von einem Sekundärantriebsstrang antreibbare Sekundärachse, wobei die Zuschalteinrichtung einen Zuschaltmechanismus aufweist, über den der Sekundärantriebsstrang in den die Gesamtantriebsleistung übertragenden Antriebsstrang integrierbar ist, und wobei bei zugeschalteter Sekundärachse die Sekundärachsantriebsleistung über Seitenwellenkupplungen in Seitenwellen der Sekundärachse eingeleitet und auf Antriebsräder der Sekundärachse übertragen ist.The The invention relates to a drive train of a motor vehicle, comprising one over a prime mover permanently driven primary axis and one of the primary axis over one Switching device switchable, from a secondary drive train drivable secondary axis, wherein the switching device has a connection mechanism over which the secondary power train in the total drive power transmitted powertrain integrable, and wherein the secondary axis is switched on the Secondary drive power via side shaft couplings in side waves of the secondary axis initiated and on drive wheels transmitted to the secondary axis is.

Antriebsstränge dieser Art sind im Kraftfahrzeugbau insbesondere als manuell zuschaltbarer Allradantrieb bekannt. Sie dienen dazu, dem Fahrer in bestimmten Betriebssituationen die Möglichkeit zu geben, die Antriebsleistung auf alle Antriebsräder des Fahrzeugs zu verteilen.Drive trains this Art are in motor vehicle especially as manually switchable Four-wheel drive known. They serve to give the driver in certain Operating situations the possibility to give the drive power to all drive wheels of the Distribute vehicle.

Bekannt sind einerseits Antriebsstränge, die die Zuschaltung der Sekundärachse meist ausschließlich dann erlauben, wenn das Fahrzeug steht. Hierzu gehören insbesondere formschlüssig arbeitende, mechanische Radnabenschaltungen, die entweder aufwendig von Hand oder über zusätzlich im Fahrzeug vorzusehende Schalt- und Steuereinheiten eingekuppelt werden. Außerdem muss der Fahrer das Verteilergetriebe manuell von Einachsantrieb auf Allradantrieb umschalten. Das Schalten während der Fahrt ist aufgrund fehlender Drehzahlsynchronisation der formschlüssig ineinander greifenden Kraftübertragungselemente meist ausgeschlossen oder wenn dann nur bei geringen Geschwindigkeiten möglich. Ferner kann es bei einem Umschalten von Allrad- auf Einachsantrieb notwendig sein, zunächst einige Meter rückwärts zu fahren, um eine Entsperrung der Freilaufeinrichtung zu erreichen. Solche Systeme kommen vor allem bei geländegängigen Fahrzeugen zum Einsatz und sind entweder werksseitig vorgesehen oder als Nachrüstsatz erhältlich.Known are on the one hand drive trains, the connection of the secondary axis mostly exclusively then allow when the vehicle is stationary. These include in particular form-fitting working, mechanical wheel hub circuits, either consuming by hand or over additionally engaged in the vehicle switching and control units engaged become. Furthermore the driver must manually maneuver the transfer case from single-axle switch to four-wheel drive. Shifting while driving is due lack of speed synchronization of the form-fitting interlocking Power transmission elements usually excluded or if only at low speeds possible. Further It may be necessary when switching from all-wheel drive to single-axle drive be, first to drive back a few meters, to achieve an unlocking of the freewheel device. Such Systems are mainly used in all-terrain vehicles Use and are either factory provided or available as a retrofit kit.

Andererseits sind auch Antriebsstränge bekannt, die eine Zuschaltung während der Fahrt ermöglichen. Eine zuschaltbare Sekundärachse wird auch als „Hang-On” Achse bezeichnet. Hierbei werden über eine im Gesamtantriebsstrang vorgesehene Kupplung die Sekundärantriebsräder vom Fahrzeugantrieb abgekoppelt. Es kommen dabei insbesondere reibschlüssige Kupplungen zum Einsatz, die ein Zuschalten der Sekundärachse während der Fahrt ermöglichen.on the other hand are also drive trains known to have a connection during enable the journey. A switchable secondary axis is also called a "hang-on" axis designated. This will be over a provided in the overall drive train clutch the secondary drive wheels from Vehicle drive decoupled. It come in particular frictional clutches used, which enable a connection of the secondary axle while driving.

Antriebsstränge mit zuschaltbaren Sekundärachsen bringen allerdings eine Reihe von Nachteilen mit sich. Zunächst ist zu beachten, dass die Antriebsräder der Primärachse und die Antriebsräder der Sekundärachse insbesondere bei Kurvenfahrten, aber auch in anderen Betriebssituationen, unterschiedliche Wege zurücklegen, was ohne einen entsprechenden Drehzahldifferenzausgleich zu Verspannungen im Antriebsstrang führen würde. Um Verspannungen, die durch unterschiedliche Antriebsraddrehzahlen an Primärachse und Sekundärachse hervorgerufen werden, abzubauen, ist ein Längsausgleich bzw. Längsdifferential vorzusehen. Verspannungen, die durch unterschiedliche Antriebsraddrehzahlen der Antriebsräder der Sekundärachse hervorgerufen werden, werden durch einen Querausgleich, der üblicher Weise durch ein Querdifferential gebildet wird, ausgeglichen. Außerdem muss die Sekundärachsantriebsleistung ausgehend von der regulär angetriebenen Primärachse auf die Sekundärachse übertragen werden, was üblicher Weise über ein Winkelgetriebe und eine Zwischenwelle, an die sich das Querdifferential anschließt, geschieht. Diese gegenüber einem Fahrzeug, das ausschließlich mit einer permanent angetriebenen Primärachse ausgestattet ist, vorzusehenden zusätzlichen Systemkomponenten machen den Antriebsstrang in konstruktiver Hinsicht deutlich komplexer. In der Folge sind die Kosten des Fahrzeugs in der Entwicklung und Konstruktion merklich höher. Auch die größere Anzahl an benötigten Bauteilen macht einen solchen Antriebsstrang teuer und trägt zu einem Mehrgewicht bei, das wiederum zu einem Kraftstoffmehrverbrauch führt.Drive trains with switchable secondary axes However, there are a number of disadvantages. First is to note that the drive wheels the primary axis and the drive wheels of secondary axis especially when cornering, but also in other operating situations, cover different paths, what without a corresponding speed difference compensation to tension lead in the drive train would. To relieve tension caused by different drive wheel speeds at primary axis and secondary axis be dismantling, is a longitudinal compensation or longitudinal differential provided. Tensions caused by different drive wheel speeds the drive wheels the secondary axis are caused by a cross compensation, the more common Way is formed by a transverse differential, balanced. In addition, must the secondary axle drive power starting from the regularly driven primary axis transferred to the secondary axis become, more usual Way over an angular gear and an intermediate shaft, to which the transverse differential connects, happens. These opposite a vehicle that exclusively equipped with a permanently driven primary axis is to be provided additional System components make the powertrain constructive much more complex. As a result, the cost of the vehicle is in development and construction noticeably higher. Also the larger number at needed Components makes such a powertrain expensive and contributes to a Extra weight, which in turn leads to increased fuel consumption.

Darüber hinaus verringern zahlreiche Faktoren die im Betrieb tatsächlich zur Verfügung stehende Nettoantriebsleistung, also den Teil der antriebsseitig zur Verfügung gestellten Gesamtantriebsleistung, der tatsächlich zum Vortrieb des Fahrzeugs nutzbar ist, und zwar auch dann, wenn die Sekundärachse nicht zugeschaltet ist. In diesem Fall ist der Sekundärachsantriebsstrang an einer Stelle zwischen der Primärachse und den Antriebsrädern über die Zuschalteinrichtung unterbrochen, so dass keine Antriebsleistung auf die Sekundärachsantriebsräder übertragen wird. Die Komponenten des Sekundärantriebsstrangs werden allerdings nach wie vor entweder durch den Fahrzeugantrieb über die Primärachse und/oder durch die Antriebsräder angetrieben bzw. passiv mitgeschleppt, ohne dabei Antriebsleistung zu übertragen. Dadurch treten Reibungsverluste (Lagerreibung, Panschverluste, Reibung von Zahnradeingriffen, usw.) auf und die rotierenden Massen der Sekundärabtriebsstrangkomponenten (Differential, Zwischenwelle, Kupplungen, usw.) sind bei dynamischer Fahrt ständig mit dem Fahrzeug zu beschleunigen bzw. zu verzögern. Diese Verlustleistung trägt maßgeblich dazu bei, dass der Kraftstoffverbrauch bei einem Fahrzeug mit zuschaltbarer Sekundärachse selbst bei entkoppelter Sekundärachse merklich höher ist als bei einem Kraftfahrzeug, das keine antreibbare Sekundärachse aufweist. Zieht man außerdem in Betracht, dass die Betriebszeiten, in denen die zuschaltbare Sekundärachse tatsächlich in den Gesamtantriebsstrang aktiv eingebunden ist, nur einen sehr geringen Anteil der Gesamtbetriebszeiten eines Fahrzeugs mit zuschaltbarer Sekundärachse ausmachen, lässt sich schlussfolgern, dass über die Gesamtbetriebszeit hinweg eine nicht unerhebliche Menge an Kraftstoff eingespart werden könnte. Kunden, die ein Fahrzeug wünschen, dass eine wahlweise zuschaltbare Sekundärachse vorsieht, müssen den Mehrverbrauch allerdings in Kauf nehmen, selbst wenn sie von der Zuschaltung kaum Gebrauch machen.In addition, many factors reduce the net drive power actually available during operation, that is, the part of the total drive power provided on the drive side that is actually usable for propulsion of the vehicle, even if the secondary axle is not engaged. In this case, the secondary axle drive train is interrupted at a position between the primary axis and the drive wheels via the switch-on device, so that no drive power is transmitted to the secondary axle drive wheels. However, the components of the secondary drive train are still either driven by the vehicle drive on the primary axis and / or driven by the drive wheels or passively entrained, without transmitting drive power. As a result, frictional losses (bearing friction, splintering losses, friction of gear meshes, etc.) occur and the rotating masses of the secondary driveline components (differential, intermediate shaft, clutches, etc.) are constantly accelerating or decelerating with the vehicle during dynamic driving. This power loss contributes significantly to the fact that the fuel consumption is significantly higher in a vehicle with switchable secondary axis even with decoupled secondary axis than in a motor vehicle that has no drivable secondary axis. Taking into account that the operating hours in which the switchable secondary axis is actually actively integrated into the overall drivetrain, make up only a very small proportion of the total operating times of a vehicle with a switchable secondary axle, it can be concluded that over the total operating time a considerable amount of fuel could be saved. Customers who want a vehicle that provides an optional switchable secondary axle, however, must accept the additional consumption, even if they make little use of the connection.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Antriebsstrang der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass bei entkoppelter Sekundärachse die Verlustleistung minimiert ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, den konstruktiven Mehraufwand und das damit einhergehende Mehrgewicht eines Fahrzeugs mit zuschaltbarer Sekundärachse trotz der Möglichkeit eines Längsausgleichs zwischen Primär- und Sekundärachse und der Möglichkeit eines Querausgleichs an der Sekundärachse zu reduzieren. Dabei soll eine antreibbare Sekundärachse vorgesehen werden, die während der Fahrt, insbesondere auch bei höheren Geschwindigkeiten, automatisiert zuschaltbar ist. Gegenüber den manuell zuschaltbaren Radnabenkupplungen sollen insbesondere Bedienungskomfort und Alltagstauglichkeit erhöht werden.task The invention is therefore a drive train of the aforementioned To develop such a way that with decoupled secondary axis the Power loss is minimized. Another object of the invention consists in the additional design effort and the associated Additional weight of a vehicle with switchable secondary axis despite The possibility a longitudinal compensation between primary and secondary axis and the possibility a transverse compensation at the secondary axis to reduce. there should a drivable secondary axis be provided during the Ride, especially at higher Speeds, automated is switchable. Compared to the manually switchable wheel hub couplings are intended to ease operation and suitability for everyday use increased become.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass der Zuschaltmechanismus und/oder die Seitenwellenkupplungen zumindest eine reibschlüssige Kupplung aufweisen und bei entkoppelter Sekundärachse der zwischen der Zuschalteinheit und den Seitenwellenkupplungen befindliche Abschnitt des Sekundärantriebsstrangs sowohl von dem Primärantriebsstrang, insbesondere von der Primärachse, als auch von den Sekundärantriebsrädern entkoppelt ist.These The object is achieved according to the invention in that the connection mechanism and / or the side shaft couplings at least one frictional coupling have and with decoupled secondary axis of the between the switching unit and the side shaft couplings located portion of the secondary drive train both from the prime mover, especially from the primary axis, as well as decoupled from the secondary drive wheels is.

Beim Zuschalten des Sekundärantriebsstrangs werden sowohl die Seitenwellenkupplungen als auch die Zuschalteinrichtung eingekuppelt, was den Sekundärantriebsleistungsfluss von der Primärachse zu den Sekundärachsantriebsrädern ermöglicht. Beim Entkoppeln des Sekundärantriebsstrangs werden sowohl die Seitenwellenkupplungen als auch die Zuschalteinrichtung entkoppelt, so dass bei entkoppelter Sekundärachse der zwischen der Zuschalteinrichtung und den Seitenwellenkupplungen befindliche Abschnitt des Sekundärantriebsstrangs sowohl von der Antriebsleistung als auch von den Antriebsrädern der Sekundärachse entkoppelt ist. Dabei sollte angestrebt werden, möglichst viele Komponenten stillzulegen. Auch andere Maßnahmen, die die Verlustleistung reduzieren, sind sinnvoll.At the Connecting the secondary power train Both the side shaft clutches and the Zuschaltinrichtung engaged, what the secondary drive power flow from the primary axis enabled to the secondary axle drive wheels. When decoupling the secondary driveline both the side shaft clutches and the Zuschaltinrichtung decoupled, so that with decoupled secondary axis between the switching device and the side shaft couplings located portion of the secondary drive train from both the drive power and the drive wheels of the secondary axis is decoupled. It should be sought, as possible shut down many components. Also other measures that the power loss reduce, make sense.

Durch diese Ausgestaltung des Antriebsstrangs ist es möglich, einen Großteil des Sekundärantriebstrangs bei abgekoppelter Sekundärachse vollständig still zu legen. Die zu dem stillgelegten Abschnitt des Sekundärachsantriebsstrangs gehörenden Antriebsstrargkomponenten verursachen in der Folge keine Verlustleistung. Reibschlüssige Kupplungen sind vorgesehen, um insbesondere die Drehzahl der sowohl vom Fahrzeugantrieb als auch von den Antriebsrädern der Sekundärachse entkoppelten Komponenten des Sekundärantriebsstrangs vor dem Eingliedern in den Gesamtantriebsstrang an die Drehzahl der nicht entkoppelten Komponenten des Antriebsstrangs anzugleichen.By this configuration of the powertrain makes it possible to cover a large part of the Secondary drive train completely decompressed at decoupled secondary axis to lay. The to the disused section of Sekundärachsantriebsstrangs belonging Drive power components cause no power loss in the sequence. frictional Clutches are provided, in particular, the speed of both from the vehicle drive as well as from the drive wheels of the secondary axle decoupled components of the secondary power train prior to incorporating into the overall driveline at the speed the non-decoupled powertrain components.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Seitenwellenkupplungen bei zugeschalteter Sekundärachse eine differentiallose Antriebsleistungsverteilung von dem zwischen der Zuschalteinheit und den Seitenwellenkupplungen befindlichen Teil des Sekundärantriebsstrangs auf die Antriebsräder der Sekundärachse nach Art eines Querdifferentials ausbilden, also insbesondere einen Querausgleich gewährleisten. Die Übertragung der Sekundärachsantriebsleistung auf die Sekundärachse findet also bevorzugt nicht über ein herkömmliches Differentialgetriebe statt, sondern über einen differentiallosen, rein kupplungsgesteuerten Achsantrieb. Die Seitenwellen sind dabei über jeweils eine Seitenwellenkupplung mit dem zwischen der Zuschalteinrichtung und den Seitenwellenkupplungen befindlichen Teil des Sekundärachsantriebsstrangs verbunden. Da die Seitenwellenkupplungen individuell ansteuerbar sind, lässt sich ein definiertes Schlupfverhalten abbilden. Dies hat den weiteren Vorteil, dass über die Seitenwellenkupplungen nicht nur ein Querausgleich, sondern zugleich auch ein Längsausgleich gewährleistet werden kann. Somit bilden die Seitenwellenkupplungen bei zugeschalteter Sekundärachse eine differentiallose Antriebsleistungsverteilung zwischen der Primärachse und der Sekundärachse nach Art eines Längsdifferentials aus. Ein gesondert vorzusehender Längsausgleich, zum Beispiel in Form eines geregelten Längsdifferentials, kann entfallen.In a preferred embodiment is provided that the side shaft clutches when switched secondary axis a differentialless drive power distribution of the between the switch unit and the side shaft clutches located Part of the secondary power train on the drive wheels the secondary axis train in the manner of a lateral differential, so in particular a cross compensation guarantee. The transfer the secondary axle drive power on the secondary axis So preferably does not over a conventional one Differential gear instead but via a differentialless, purely clutch-controlled final drive. The side waves are over each a side shaft coupling with the between the switching device and the side shaft clutches located part of the Sekundaerachsantriebsstrangs connected. Since the side shaft couplings are individually controlled, can be depict a defined slip behavior. This has the further advantage that over the side shaft couplings not only a transverse compensation, but at the same time a longitudinal compensation guaranteed can be. Thus form the side shaft clutches when switched secondary axis a differentialless drive power distribution between the primary axis and the secondary axis in the manner of a longitudinal differential. A separately provided longitudinal compensation, for Example in the form of a regulated longitudinal differential, can be omitted.

Mit einem solchen differentiallosen Achsantrieb lassen sich neben einem gleichzeitigen Quer- und Längsausgleich auch weitere Funktionen abbilden, wie etwa die eines Active-Yaw Differentials, bei dem über die individuelle Ansteuerung der Kupplungen gezielt ein Giermoment erzeugt werden kann. Über die individuell regelbaren Seitenwellenkupplungen lassen sich außerdem beliebige Sperrwerte abbilden, so dass auch die Funktionen eines Sperrdifferentials realisierbar sind. Durch das Wegfallen einer Vielzahl von ansonsten notwendigen Antriebsstrangkomponenten (Radnabenschaltung, Quer- und Längsdifferential) ist eine kosten- und gewichtsoptimierte Ausgestaltung des Antriebsstrangs möglich.With Such a differential axis drive can be next to a simultaneous transverse and longitudinal compensation also represent other functions, such as those of an Active Yaw Differentials in which over the individual control of the couplings targeted a yaw moment can be generated. about The individually adjustable side shaft couplings can also be any Map locking values, so that the functions of a locking differential are feasible. By eliminating a variety of otherwise necessary drivetrain components (wheel hub, transverse and longitudinal differential) is a cost and weight optimized design of the powertrain possible.

In einer weiter bevorzugten Ausführungsform weist die Zuschalteinrichtung ein formschlüssig arbeitendes Kraftübertragungsgetriebe, insbesondere ein über Zahnräder arbeitendes Winkelgetriebe, auf. Dabei ist darauf zu achten, dass dieses formschlüssig arbeitende Getriebe geschaltet werden kann, so dass der Formschluss bei nicht zugeschalteter Sekundärachse aufgehoben ist und der zwischen der Zuschalteinrichtung und den Seitenwellenkupplungen befindliche Abschnitt des Sekundärantriebsstrangs vom Fahrzeugantrieb entkoppelt ist. Die Zuschalteinrichtung ist bevorzugt an der Primärachse angeordnet und die Sekundärachsantriebsleistung ist dabei bevorzugt durch den Zuschaltmechanismus bei zugeschaltetem Sekundärantriebsstrang unmittelbar von einer Primärachswelle abgegriffen. Mit Primärachswelle ist nicht notwendiger Weise eine Seitenwelle der Primärachse gemeint. Entscheidend ist vielmehr die räumliche und funktionale Zuordnung der Primärachswelle zum Primärantriebsstrang. Bevorzugt rotiert die Primärachsantriebswelle konzentrisch zu den Primärachsseitenwellen.In a further preferred embodiment the switch-on device has a force-transmitting transmission operating in a form-fitting manner, in particular an over gears working bevel gear, on. It is important to ensure that this form-fitting working gear can be switched, so that the positive connection when the secondary axle is not switched on is canceled and the between the switching device and the Side shaft clutches located portion of the secondary driveline is decoupled from the vehicle drive. The switching device is preferably at the primary axis arranged and the secondary axle drive power is preferred by the Zuschaltmechanismus switched on Secondary drive train directly from a primary axle shaft tapped. With primary axle is not necessarily meant a side wave of the primary axis. critical is rather the spatial and functional assignment of the primary axle to the primary drive train. Preferably, the primary axle drive shaft rotates concentric with the primary axis side waves.

Das formschlüssige Kraftübertragungsgetriebe muss selbstverständlich für die vorzusehenden Schaltvorgänge, also insbesondere das Ein- bzw. Auskuppeln des Sekundärantriebsstrangs, synchronisiert werden. Eine solche Drehzahlsynchronisation kann einerseits mittels einer dem Fachmann ohne weiteres geläufigen Getriebesynchronisation gewährleistet werden. Bevorzugt wird das Kraftübertragungsgetriebe zum Herstellen des Formschlusses allerdings über die Seitenwellenkupplungen synchronisiert. Soll der zwischen den Seitenwellenkupplungen und der Zuschalteinrichtung befindliche Teil des Sekundärantriebsstrangs zur Übertragung eines Teils der zur Verfügung stehende Gesamtantriebsleistung auf die Sekundärachse dem Gesamtantriebsstrang zugeschaltet werden, so lässt sich durch Einkuppeln der Seitenwellenkupplungen der Sekundärantriebsstrang, der dann von den auf der Straße abrollenden Antriebsrädern angetrieben ist, auf Schaltdrehzahl schleppen und somit eine Drehzahlsynchronisation vornehmen. Nach Erreichen der Synchronisationsdrehzahl lässt sich der Formschluss über den Zuschaltmechanismus der Zuschalteinrichtung herstellen. Selbst wenn trotz einer solchen Drehzahlangleichung auf eine herkömmliche Synchronisation nicht verzichtet werden soll, so kann dadurch, dass vor der Ankopplung des Sekundärantriebsstrangs die reibschlüssigen Seitenwellenkupplungen leicht geschlossen werden, die Synchronisation unterstützt werden. Die Synchronkräfte fallen dadurch gering aus. Die Bauteile können für geringere Belastungen ausgelegt werden, was auch der Lebensdauer der Bauteile zu Gute kommt.The positive Drivetrain Transmission must of course for the to be provided switching operations, ie in particular the engagement or disengagement of the secondary drive train, be synchronized. Such a speed synchronization can on the one hand by means of a well-known to those skilled gear synchronization guaranteed become. The power transmission is preferred for making the positive connection, however, via the side shaft clutches synchronized. Should the between the side shaft clutches and the switching device located part of the secondary drive train for transmission part of the available standing total drive power to the secondary axle connected to the entire drive train be, so lets by engaging the side shaft clutches of the secondary driveline, then the ones on the street rolling drive wheels is driven, drag to shift speed and thus make a speed synchronization. After reaching the synchronization speed, the positive locking on the Connecting mechanism of the switching device. Even if despite such a speed adjustment to a conventional Synchronization should not be waived so can by that before the coupling of the secondary power train the frictional Side shafts are easily closed, the synchronization get supported. The synchronous forces low thereby. The components can be designed for lower loads which also benefits the service life of the components.

Weiter kann vorgesehen sein, dass die Seitenwellenkupplungen von einer reibschlüssigen Lamellenkupplung gebildet sind, wobei die mit den Sekundärantriebsrädern drehfest verbundenen Reiblamellen mit einem Innenlamellenträger und die fahrzeugantriebsseitigen Lamellen mit einem Außenlamellenträger zusammenwirken. Diese Ausgestaltung ermöglicht den besonders energieeffizienten Einsatz einer bedarfsgesteuerten Beölung der Lamellenpakete ohne zusätzliche, externe Ölförderung. Das Lamellengehäuse bildet dabei einen mit Schmier- und Kühlöl befüllten Ölsumpf, in den die Kupplungslamellen eintauchen. Rotiert der Außenlamellenträger, so nimmt dieser an seiner Außenseite das Öl mit und führt es einem Ölkreislauf zu. Diese mit Verlustleistung behaftete Ölförderleistung entfällt dann, wenn der Außenlamellenträger bei geöffneter Kupplung nicht rotiert. Dies ist allerdings nur möglich, wenn der Außenlamellenträger Teil des abschaltbaren Abschnitts des Sekundärantriebsstrangs bildet.Further can be provided that the side shaft clutches of a frictional Lamella coupling are formed, which rotatably with the secondary drive wheels associated friction plates with an inner disc carrier and the vehicle drive side slats cooperate with an outer disc carrier. This configuration allows the particularly energy-efficient use of a demand-driven oiling the disk packs without additional, external oil production. The lamella housing forms a filled with lubricating and cooling oil sump, in the clutch plates plunge. If the outer disc carrier rotates, then take this one on its outside the oil with and leads it's an oil cycle to. This associated with power loss oil flow is then eliminated when the outer disc carrier at open Clutch not rotated. However, this is only possible if the outer disc carrier part forms the disconnectable portion of the secondary power train.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen.Further Features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims and from the following description of preferred embodiments based on the drawings.

In den Zeichnungen zeigt:In the drawings shows:

1 einen ersten Antriebsstrang mit permanent angetriebener Primärachse und zuschaltbarer Sekundärachse, dessen zu Grunde liegendes Funktionsprinzip aus dem Stand der Technik bekannt ist, 1 a first drive train with permanently driven primary axis and switchable secondary axis, the underlying principle of which is known from the prior art,

2 einen zweiten Antriebsstrang mit permanent angetriebener Primärachse und zuschaltbarer Sekundärachse, dessen zu Grunde liegendes Funktionsprinzip aus dem Stand der Technik bekannt ist, 2 a second drive train with permanently driven primary axis and switchable secondary axis, the underlying principle of which is known from the prior art,

3 einen Antriebsstrang mit permanent angetriebener Primärachse und zuschaltbarer Sekundärachse, dessen zwischen Seitenwellenkupplungen und Zuschalteinrichtung liegender Abschnitt des Sekundärantriebsstrangs stillgelegt ist, 3 a drive train with a permanently driven primary axle and a switchable secondary axle, the section of the secondary drive train lying between the side shaft couplings and the switch-off device being shut down,

4 eine Zuschalteinrichtung aus 3 im Detail, 4 a switching device off 3 in detail,

5 einen differentiallosen Sekundärachsantrieb aus 3 mit gelösten Seitenwellenkupplungen im Detail, 5 a differential Sekundärrachsantrieb from 3 with dissolved side shaft clutches in detail,

6 einen differentiallosen Sekundärachsantrieb aus 3 mit geschlossenen Seitenwellenkupplungen im Detail, 6 a differential Sekundärrachsantrieb from 3 with closed side shaft couplings in detail,

7 einen Querschnitt durch eine Seitenwellenkupplung eines differentialloses Achsantriebs mit selbsttätiger Bedarfsbeölung, 7 a cross section through a side shaft coupling of a differential-free final drive with automatic demand lubrication,

8 ein erstes mögliches Antriebsstrangkonzept (quer eingebauter Frontmotor mit permanentem Frontantrieb und zuschaltbarer Hinterachse) in schematischer Darstellung, 8th a first possible powertrain concept (transversely mounted front engine with permanent front-wheel drive and switchable rear axle) in a schematic representation,

9 ein zweites mögliches Antriebsstrangkonzept (längs eingebauter Frontmotor mit permanent angetriebener Hinterachse und zuschaltbarer Vorderachse) in schematischer Darstellung, 9 a second possible drivetrain concept (longitudinally installed front engine with permanently driven rear axle and engageable front axle) in a schematic representation,

10 ein drittes mögliches Antriebsstrangkonzept (Heckmotor mit permanent angetriebener Hinterachse und zuschaltbarer Vorderachse) in schematischer Darstellung, und 10 a third possible powertrain concept (rear engine with permanently driven rear axle and engageable front axle) in a schematic representation, and

11 einen schematisch dargestellten Hydraulikkreis zur Ansteuerung der Schalt- und Regelelemente des Antriebsstrangs. 11 a hydraulic circuit shown schematically for controlling the switching and control elements of the drive train.

In 1 ist ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs gezeigt, der hinsichtlich seines Funktionsprinzips aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Primärachse 1 ist permanent angetrieben. Ein nicht schaltbares Winkelgetriebe zweigt einen Teil der Antriebsleistung von der Primärachse ab und leitet sie in den Sekundärantriebsstrang, der zum Antrieb der Sekundärachse 2 dient, ein. Vor der Achsantriebseinheit 9 ist eine Hang-On Kupplung 10 vorgesehen, die im geschlossenen Zustand eine Zwischenwelle 11 und die Achsantriebseinheit 9 kraftschlüssig koppelt und so die Sekundärachsantriebsleistung bei Bedarf in die Achsantriebseinheit 9 einzuleiten vermag. Die Achsantriebseinheit 9 ist von einem herkömmlichen Aufbau und weist ein Kegelraddifferential auf, an das sich die Sekundärachsseitenwellen 12 anschließen.In 1 a powertrain of a motor vehicle is shown, which is known in terms of its principle of operation from the prior art. The primary axis 1 is permanently driven. A non-shiftable angle gear splits off a portion of the drive power from the primary axis and directs it into the secondary drive train, which drives the secondary axis 2 serves, one. Before the final drive unit 9 is a hang-on clutch 10 provided, which in the closed state an intermediate shaft 11 and the final drive unit 9 frictionally coupled and so the secondary axle drive power when needed in the final drive unit 9 can initiate. The final drive unit 9 is of a conventional construction and has a bevel gear differential to which the secondary side axles 12 connect.

2 zeigt einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, dessen Funktionsprinzip ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt ist. Im Gegensatz zu 1 ist die Achsantriebseinheit 9 nicht über eine schaltbare Kupplung mit der Zwischenwelle 11 verbunden, sondern die Zwischenwelle 11 ist fest an der Achsantriebseinheit 9 angeflanscht. Um die Antriebsräder der Sekundärachse 2 von der Antriebsleistung zu entkoppeln, sind formschlüssig arbeitende Klauenkupplungen 13 an den Radnaben vorgesehen, die entweder aufwendig von Hand oder durch zusätzlich vorzusehende Zuschaltvorrichtungen in Eingriff gebracht werden können, was aufgrund des Fehlens einer Drehzahlsynchronisation sowie einer Möglichkeit eines Drehzahlabgleichs zwischen den in Eingriff zu bringenden Bauteilen nur im Stand möglich ist. Im Gegensatz zu dem an der Primärachse 1 angeordneten Winkelgetriebe des Antriebsstrangs aus 1 ist das Winkelgetriebe des Antriebsstrangs aus 2 als schaltbare Zuschalteinrichtung 3 ausgebildet, die auch als Power-Take-Off Unit, kurz PTU, bezeichnet wird. 2 shows a drive train of a motor vehicle, whose operating principle is also known from the prior art. In contrast to 1 is the final drive unit 9 not via a switchable coupling with the intermediate shaft 11 connected, but the intermediate shaft 11 is fixed to the final drive unit 9 flanged. To the drive wheels of the secondary axle 2 to decouple from the drive power, are positively acting claw couplings 13 provided on the hubs, which can be brought either consuming by hand or by additionally provided Zuschaltvorrichtungen into engagement, which is possible due to the lack of a speed synchronization and a possibility of speed adjustment between the components to be engaged only in the state. In contrast to the primary axis 1 arranged angular gear of the drive train 1 is the angular gear of the drive train off 2 as a switchable connection device 3 which is also referred to as a power take-off unit, PTU for short.

Sowohl beim Antriebsstrang aus 1 als auch beim Antriebsstrang aus 2 ist der Sekundärantriebsstrang nicht in den die Gesamtantriebsleistung übertragenen Teil des Antriebsstrangs integriert und überträgt somit keine Antriebsleistung auf die Antriebsräder der Sekundärachse 2.Both the powertrain off 1 as well as the powertrain 2 the secondary driveline is not integrated into the part of the drivetrain that transmits the total drive power and thus does not transmit any drive power to the drive wheels of the secondary axle 2 ,

Im Beispiel aus 1 rotieren trotzdem die dunkel gekennzeichneten Sekundärantriebsstrangkomponenten mit, denn die Komponenten des Antriebsstrangs, die aus Sicht der der Hang-On Kupplung 10 fahrzeugantriebsseitig angeordnet sind, werden über das Winkelgetriebe geschleppt, während die Sekundärantriebsstrangkomponenten, die aus Sicht der Hang-On Kupplung 10 in Richtung der Antriebsräder der Sekundärachse angeordnet sind, werden von den auf der Fahrbahn abrollenden Antriebsrädern geschleppt.In the example off 1 Nevertheless, the dark marked secondary powertrain components rotate with, because the components of the powertrain, from the perspective of the Hang-on clutch 10 are arranged on the vehicle drive side, are towed over the angle gear, while the secondary driveline components, from the perspective of the Hang-on clutch 10 are arranged in the direction of the drive wheels of the secondary axis are towed by the rolling on the road drive wheels.

Im Gegensatz zu dem Antriebsstrang aus 1 rotiert bei dem Antriebsstrang aus 2 ein wesentlicher Abschnitt des Sekundärantriebstrangs nicht mit (hell dargestellter Abschnitt), da antriebsradseitig die Radnabenkupplungen 13 und fahrzeugantriebsseitig die Zuschalteinrichtung 3 nicht in Engriff stehen. Der zwischen diesen Antriebstrangkomponenten angeordnete Abschnitt des Sekundärantriebsstrangs ist also stillgelegt.Unlike the powertrain 1 rotates at the drive train 2 an essential section of the secondary drive train not with (bright section shown), since the drive wheel side, the wheel hub clutches 13 and vehicle drive side, the switching device 3 not in reach. The arranged between these drive train components section of the secondary drive train is thus shut down.

3 zeigt einen Antriebsstrang mit permanent angetriebener Primärachse 1 und zuschaltbarer Sekundärachse 2, dessen zwischen Seitenwellenkupplungen 4 und Zuschalteinrichtung 3 liegender Abschnitt des Sekundärantriebsstrangs stillgelegt ist. Im Gegensatz zu den Achsantriebseinheiten 9 aus 1 und 2 ist die Achsantriebseinheit 9 aus 3 differentiallos ausgebildet. Hier übertragen zwei reibschlüssig arbeitende Seitenwellenkupplungen 4 die Sekundärantriebsleistung auf die Seitenwellen 12 der Sekundärachse 2. Über diese frei regelbaren Seitenwellenkupplungen 4 lässt sich das zu übertragende Antriebsmoment und der Schlupffrei einstellen, so dass sich mit diesem Achsantrieb neben den Funktionen eines Querdifferentials auch Funktionen eines Längsdifferentials und eines Active-Yaw Differentials abbilden lassen. Die Achsantriebseinheit 9 in 3 ist im Vergleich zu den Achsantriebseinheiten 9 aus den 1 und 2 in konstruktiver Hinsicht wesentlich weniger komplex ausgebildet und deutlich leichter. Zum Stilllegen des Sekundärantriebsstrangs werden die Seitenwellenkupplungen 4 geöffnet und der Sekundärantriebsstrang über die Zuschalteinrichtung 3 von dem permanent angetriebenen Teil des Antriebsstrangs abgekoppelt. Weder die Seitenwellenkupplungen 4 noch die Zuschalteinrichtung 3 könnten für sich genommen den erfindungsgemäßen Grundgedanken verwirklichen, im Hinblick auf die Erfindung wirken sie vielmehr in einer synergetischen Weise zusammen. 3 shows a powertrain with permanently driven primary axis 1 and switchable secondary axis 2 , whose between side shaft couplings 4 and switch-on device 3 lying down section of the secondary drive train is shut down. In contrast to the final drive units 9 out 1 and 2 is the final drive unit 9 out 3 formed without differential. Here, two friction-transmitting side shaft couplings transmit 4 the secondary drive power on the side shafts 12 the secondary axis 2 , About these freely adjustable side shaft clutches 4 It is possible to set the drive torque to be transmitted and the slip-free, so that functions of a longitudinal differential and an active-yaw differential can be mapped with this final drive in addition to the functions of a transverse differential. The final drive unit 9 in 3 is compared to the final drive units 9 from the 1 and 2 structurally much less complex and much lighter. To shut down the secondary driveline, the side shaft clutches 4 opened and the secondary drive train via the switching device 3 decoupled from the permanently driven part of the drive train. Neither the side shaft couplings 4 still the switching device 3 On their own they could realize the basic idea according to the invention, but in the context of the invention they work together in a synergetic way.

Ein rechnerischer Vergleich der Antriebsstrangkonzepte aus den 1, 2 und 3 hat gezeigt, dass die in den Gesamtantriebssträngen bei abgeschalteter Sekundärachse auftretenden Verlustleistungen deutlich unterschiedlich sind. Während durch die Vielzahl der rotierenden Antriebsstrangkomponenten die Verlustleistung des Antriebsstrangs aus 1 bei 100 km/h etwa 2,7 kW beträgt, so beträgt sie bei einem Antriebsstrang gemäß 2 bei der selben Geschwindigkeit nur etwa 0,08 kW, also weniger als ein Dreißigstel, wobei aber bei dem letztgenannten Antriebsstrang die bereits aufgeführten Nachteile eine erhebliche Einschränkung an Komfort und Praktikabilität mit sich bringen. Die im Antriebsstrang von 3 bei 100 km/h auftretende Verlustleistung wurde mit 0,31 kW errechnet und liegt damit nur unwesentlich über der Verlustleistung des Antriebsstrangs aus 2, beträgt aber immerhin nur etwa ein Zehntel der Verlustleistung, die beim Antriebsstrang aus 1 zu erwarten ist, ohne dass der Fahrer dabei Komfort- und Praktikabilitätseinbußen hinnehmen müsste.A mathematical comparison of the powertrain concepts from the 1 . 2 and 3 Has have shown that the power losses occurring in the total drive trains when the secondary axis is switched off are significantly different. Due to the large number of rotating powertrain components, the power loss of the powertrain 1 at 100 km / h is about 2.7 kW, it is in a drive train according to 2 at the same speed only about 0.08 kW, so less than a thirtieth, but in the latter drive train, the disadvantages already listed bring a significant limitation in comfort and practicality with it. The driveline of 3 power loss occurring at 100 km / h was calculated at 0.31 kW, which is only insignificantly higher than the powertrain power loss 2 However, after all, only about one-tenth of the power loss, which is the drive train 1 is to be expected without the driver having to accept comfort and Praktikabilityseinbüsse.

4 zeigt die Zuschalteinrichtung 3 aus 3 im Detail. Es handelt sich um ein schaltbares Winkelgetriebe, bei dem der Formschluss dadurch erfolgt, dass eine Stirnradstufe 14 mit einer Verbindungswelle 15, die vom Antriebskorb 17 des Primärachsdifferentials permanent angetrieben ist, mit Hilfe eines Zuschaltmechanismus, der hier von einer Synchronisierung 16 gebildet ist, in Eingriff gebracht wird. Wie aus der 4 ersichtlich, rotiert bei abgeschaltetem Sekundärantrieb die Stirnradstufe 14 nicht mit dem permanent angetriebenen Primärantriebstrang mit. Der Koppelpunkt zwischen permanent angetriebenem Primärantriebsstrang und zuschaltbarem Sekundärantriebsstrang ist also die Synchronisierung 16. Bei zugeschaltetem Sekundärantriebsstrang überträgt die Stirnradstufe 14 die Sekundärachsantriebsleistung zunächst über eine Querwelle 18 auf ein Tellerrad, das die Antriebsleistung wiederum über eine Ritzelwelle 19 in die Zwischenwelle 11 einleitet und somit zur Sekundärachse weiterleitet. 4 shows the switching device 3 out 3 in detail. It is a switchable angle gear, in which the positive connection is effected by a spur gear 14 with a connecting shaft 15 that from the drive basket 17 The primary axle differential is permanently driven, with the help of a shift mechanism, here by a sync 16 is formed, is engaged. Like from the 4 can be seen rotates when the secondary drive off the spur gear 14 not with the permanently driven primary driveline with. The crosspoint between permanently driven primary drivetrain and switchable secondary drivetrain is thus the synchronization 16 , When switched on secondary driveline transmits the spur gear 14 the secondary axle drive power initially via a cross shaft 18 on a crown wheel, which in turn drives power through a pinion shaft 19 in the intermediate shaft 11 initiates and thus forwards to the secondary axis.

Eine solche mehrstufige Ausführung der Weiterleitung des Sekundärantriebsleistungsflusses ist nicht zwingend erforderlich. Es können auch weitere Vereinfachungen vorgenommen werden, beispielsweise dadurch, dass schon die Verbindungswelle 14 kein Stirnrad, sondern direkt ein Tellerrad zur Weiterleitung der Sekundärantriebsleistung in die Ritzelwelle vorsieht.Such a multi-stage execution of the forwarding of the secondary drive power flow is not absolutely necessary. It can also be made more simplifications, for example, that already the connecting shaft 14 no spur gear, but directly a ring gear for forwarding the secondary drive power provides in the pinion shaft.

Um die Synchronisierung von Stirnradstufe 14 und Verbindungswelle 15 zu unterstützen, ist vorgesehen, dass die Seitenwellekupplungen vor dem Synchronisieren der Wellen geschaltet werden, um die Zwischen welle 11 und somit auch die Stirnradwelle 14 auf Drehzahl zu bringen. Die Betätigung des Zuschaltmechanismus erfolgt vorzugsweise hydraulisch, kann aber selbstverständlich auch auf andere Weise, zum Beispiel pneumatisch oder elektromagnetisch erfolgen.To synchronize the spur gear 14 and connecting shaft 15 support, it is provided that the side shaft couplings are switched before synchronizing the waves to the intermediate shaft 11 and thus also the spur gear shaft 14 to bring to speed. The actuation of the Zuschaltmechanismus is preferably carried out hydraulically, but can of course be done in other ways, for example pneumatically or electromagnetically.

Neben der in 4 dargestellten formschlüssig arbeitenden Synchronisierung ist es selbstverständlich auch denkbar, andere formschlüssige oder auch kraftschlüssige Zuschaltmechanismen vorzusehen. So kann an Stelle der Synchronisierung auch eine reibschlüssige Kupplung den Sekundärantriebsleistungsfluss von der Verbindungswelle 15 auf die Stirnradstufe 14 gewährleisten. In diesem Fall könnten außerdem formschlüssig arbeitende Seitenwellenkupplungen vorgesehen sein, wodurch allerdings die Vorteile eines differentiallosen Antriebsstrangs aufgegeben werden würden. Trotzdem sind durchaus Fälle denkbar, in denen sich eine solche Lösung anbieten könnte.In addition to the in 4 illustrated form-fitting synchronization, it is of course also conceivable to provide other form-fitting or non-positive Zuschaltmechanismen. Thus, instead of the synchronization, a frictionally engaged clutch can also drive the secondary drive power from the connecting shaft 15 on the spur gear 14 guarantee. In this case could also be provided form-fitting side shaft clutches, which, however, the benefits of a differential drive train would be abandoned. Nevertheless, cases are conceivable in which such a solution could be offered.

5 und 6 zeigen den schon für 3 beschriebenen differentiallosen Sekundärachsantrieb, wobei 5 den Zustand bei abgeschalteter Sekundärachse und 6 den Zustand bei zugeschalteter Sekundärachse zeigen. 5 and 6 show that already for 3 described differentialless secondary drive, wherein 5 the state when the secondary axis and 6 show the condition when the secondary axle is switched on.

Das Antriebsritzel 20 ist über einen Flansch mit der Zwischenwelle drehfest verbunden und mit einem Tellerrad im Eingriff. Das Tellerrad ist mit einer Tellerradträgerwelle 21 fest verbunden. Deren Lagerung im Achsantriebsgehäuse gewährleistet, dass sowohl das eingeleitete Drehmoment als auch die Verzahnungskräfte aufgenommen werden. Außenlamellenträger 8 der beiden Kupplungen sind mit der Tellerradträgerwelle 21 drehfest verbunden. Zwischen den Außenlamellenträgern 8 und Innenlamellenträger 7 ist ein Lamellenpaket aus Außenlammellen 6 und Innenlamellen 5 der Seitenwellenkupplungen 4 platziert. Der mit den Innenlamellen drehfest verbundene Innenlamellenträger 7 ist wiederum über eine Keilverzahnung mit der Seitenwelle 15 verbunden.The drive pinion 20 is rotatably connected via a flange with the intermediate shaft and with a ring gear in engagement. The ring gear is with a Tellerradträgerwelle 21 firmly connected. Their storage in the axle drive housing ensures that both the torque introduced and the gear forces are absorbed. External disk carrier 8th the two clutches are with the Tellerradträgerwelle 21 rotatably connected. Between the outer disk carriers 8th and inner disc carrier 7 is a lamella pack of external lamellae 6 and inner plates 5 the side shaft couplings 4 placed. The inner disk carrier rotatably connected to the inner disk 7 is again via a spline with the side shaft 15 connected.

Über einen hydraulisch betätigten Druckkolben 22, der sich in einem seitlichen Achsantriebsgehäusedeckel 23 befindet, wird das Lamellenpaket zusammengepresst und die Kupplung geschlossen, so dass bei zugeschalteter Sekundärachse (Hang-On Betrieb) die Antriebsleistung über das Lamellenpaket zu den Antriebsrädern erfolgt. Zwischen Lamellenpaket und Druckkolben 22 ist ein Drucklager 24 angeordnet, welches den Drehzahlausgleich zwischen dem stehenden Druckkolben 22 und dem rotierenden Lamellenpaket gewährleistet.Via a hydraulically operated pressure piston 22 located in a side axle drive housing cover 23 is located, the disk pack is compressed and the clutch is closed, so that when the secondary axle is switched on (slope-on operation), the drive power via the disk set to the drive wheels. Between disc pack and pressure piston 22 is a thrust bearing 24 arranged, which the speed compensation between the stationary pressure piston 22 and guaranteed the rotating disk pack.

5 verdeutlicht, dass im abgeschalteten Modus nur wenige Bauteile der Hinterachse rotieren und die Verluste gering gehalten werden. Bei abgeschaltetem Sekundärantrieb (5 – geöffnete Kupplung) drehen vom Kupplungspaket lediglich der Innenlamellenträger 7 mit den damit verbundenen Innenlamellen 5, sowie einige Lagerkomponenten. Der Außenlamellenträger 8 mit den Außenlamellen 6 und der Druckkolben 22 stehen. Dies ist besonders vorteilhaft, da durch die Anordnung das komplette Drucklager 24 ebenfalls zum Stillstand kommt. Die Wellfeder 25, die sich zwischen dem Außenlamellenträger 8 und einer Z-Scheibe 26 des Drucklagers 24 abstützt, dient dazu, das Lamellenpaket im nicht druckbeaufschlagten Zustand auseinander zu drücken, um möglichst wenig Reibung entstehen zu lassen. Bei geschlossener Kupplung drehen hingegen alle Komponenten der Hinterachse (Verzahnung, Kupplung und Drucklager), wie aus einem Vergleich der 5 und 6, in denen jeweils die stillstehenden Hinterachskomponenten hell und die rotierenden Hinterachskomponenten dunkel dargestellt sind, hervorgeht. 5 makes it clear that in deactivated mode only a few components of the rear axle rotate and the losses are kept low. When the secondary drive is switched off ( 5 - open clutch) turn from the clutch pack only the inner disc carrier 7 with the associated inner disks 5 , as well as some bearing components. The outer disc carrier 8th with the outer plates 6 and the pressure piston 22 stand. This is particularly advantageous because the arrangement of the complete thrust bearing 24 also comes to a standstill. The wave spring 25 extending between the outer disc carrier 8th and a Z-disk 26 of the thrust bearing 24 supports, serves to press apart the disk set in the non-pressurized state to allow the least possible friction. When the clutch is closed, however, turn all the components of the rear axle (toothing, clutch and thrust bearing), as from a comparison of 5 and 6 , in which each of the stationary Hinterachskomponenten bright and the rotating Hinterachskomponenten are shown dark, emerges.

Ein weiterer Aspekt, der die Verlustleistung im Sekundärantriebsstrang minimiert und zum Erfindungsgedanken beiträgt, ist eine Bedarfsbeölung der Seitenwellenkupplungen bzw. der Lammellenpakete, die in 7 dargestellt ist. Ist die Seitenwellenkupplung 4 geschlossen, rotiert der Außenlamellenträger 8 und schöpft mit seiner Außenseite Öl aus einem Ölsumpf 27, der in 7 von dem Kupplungsgehäuse gebildet ist. Hierdurch wird das Öl in die Ölfangtasche 28 gefördert. Von dort aus gelangt das Öl über die Ölleitbohrungen 29 in den Innenlamellenträger und wird von der Fliehkraft radial nach außen verteilt. Diese Beölung dient zur Schmierung und Kühlung des Lamellenpakets. Ist die Seitenwellenkupplung jedoch geöffnet und der Sekundärantriebsstrang abgeschaltet, so dass die Kupplung keinen Kühl- und Schmierbedarf hat, steht der Außenlamellenträger und es wird folglich auch kein Öl gefördert, was ebenfalls zur Verringerung der Verlustleistungen bei entkoppeltem Sekundärantriebsstrang beiträgt.Another aspect which minimizes the power loss in the secondary driveline and contributes to the concept of the invention is a demand lubrication of the side shaft clutches or the lambda packets, which in 7 is shown. Is the side shaft coupling 4 closed, the outer disc carrier rotates 8th and draws oil from an oil sump with its outside 27 who in 7 is formed by the clutch housing. This will cause the oil to get into the oil catcher pocket 28 promoted. From there, the oil passes over the Ölleitbohrungen 29 in the inner disk carrier and is distributed by the centrifugal force radially outward. This lubrication is used for lubrication and cooling of the disk pack. However, if the side shaft coupling is open and the secondary drive train is turned off, so that the clutch has no cooling and lubricating requirements, stands the outer disc carrier and consequently no oil is promoted, which also contributes to reducing the power losses in decoupled secondary drive train.

Bei den Seitenwellenkupplungen 4 kann ferner Verlustleistung dadurch eingespart werden, dass die Reiblamellen der Seitenwellenkupplungen 4 je nachdem, ob es sich um Außenlamellen 8 oder Innenlamellen 7 handelt, unterschiedlich ausgestaltet werden. So können die Innenlamellen 7, also die Reiblamellen, die ,wie vorstehend beschrieben wurde, bevorzugt drehfest mit den Seitenwellen 12 der Sekundärachse 2 verbunden sind und sich daher permanent drehen, als blanke Stahlscheiben mit verhältnismäßig reibungsarmer Oberfläche ausgestaltet sein. Rotieren diese während der Fahrt mit ständigem Kontakt zum Kühl- und Schmieröl, verursachen sie so nur geringe Reibungsverluste. Die Außenlamellen 8 hingegen, die bei abgeschaltetem Sekundärachsantriebsstrang ohnehin bevorzugt stillstehen, können den eigentlichen Reibbelag und eine hierin oder gesondert angeordnete Schmier- und Kühlöl fördernde Benutung aufweisen.At the side shaft couplings 4 Furthermore, power loss can be saved by the fact that the friction plates of the side shaft clutches 4 depending on whether it is outer fins 8th or inner fins 7 act differently. So can the inner plates 7 , So the friction plates, which, as described above, preferably rotationally fixed with the side shafts 12 the secondary axis 2 are connected and therefore rotate permanently when bare steel discs are designed with a relatively low-friction surface. If they rotate while in constant contact with the cooling and lubricating oil, they cause only minor friction losses. The outer disks 8th on the other hand, which in any case preferably stand still when the secondary axle drive train is switched off, may have the actual friction lining and a user or lubricant lubrication and / or cooling lubricant arranged therein or separately.

8, 9 und 10 zeigen in einer schematischen Darstellung mögliche Antriebskonzepte, bei denen das Prinzip der Erfindung verwirklicht ist, wobei die Erfindung selbstverständlich nicht auf die drei dargestellten Antriebskonzepte beschränkt ist. 8th . 9 and 10 show in a schematic representation possible drive concepts in which the principle of the invention is realized, the invention is of course not limited to the three drive concepts shown.

In 8 ist als ein mögliches Antriebsstrangkonzept ein Antriebsstrang mit quer eingebautem Frontmotor und permanentem Frontantrieb (Primärantriebsstrang mit Primärachse 1) und einer über eine Zuschalteinrichtung 3 zuschaltbaren Sekundärachse 2, die über eine Zwischenwelle 11 miteinander verbunden sind (Sekundärantriebsstrang), gezeigt. Der Sekundärachsantrieb, also der Antrieb der Sekundärachsseitenwellen 12, wird über Seitenwellenkupplungen 4 differentiallos erreicht. 8 entspricht dem schon in 3 gezeigten Antriebsstrang.In 8th As a possible drivetrain concept, a powertrain with transversely mounted front engine and permanent front-wheel drive (primary driveline with primary axle 1 ) and one via a switching device 3 switchable secondary axis 2 that have an intermediate shaft 11 interconnected (secondary power train), shown. The secondary axle drive, ie the drive of the secondary axle side shafts 12 , is about side shaft couplings 4 reached without differential. 8th corresponds to that already in 3 shown powertrain.

9 zeigt als zweites mögliches Antriebsstrangkonzept einen Antriebsstrang mit längs eingebautem Frontmotor und permanent angetriebener Hinterachse als Primärachse 1. Die Vorderachse mit den Sekundärachsseitenwellen 12 kann als Sekundärachse 2 bei Bedarf über die Zuschalteinrichtung 3, die Zwischenwelle 11 und die Seitewellenkupplungen 4 dem Primärantriebsstrang zugeschaltet werden. 9 shows the second possible powertrain concept, a powertrain with longitudinally mounted front engine and permanently driven rear axle as the primary axis 1 , The front axle with the secondary axle side shafts 12 can as a secondary axis 2 if necessary via the switch-on device 3 , the intermediate shaft 11 and the side shaft couplings 4 be connected to the primary drive train.

10 zeigt einen Antriebsstrang mit Heckmotor. Wie in 9 ist auch hier die Hinterachse die permanent angetriebene Achse und somit die Primärachse 1. Die Zwischenwelle 11 ist an eine an dem Hinterachsantrieb angeordnete Zuschalteinrichtung 3 angeflanscht und überträgt die Sekundärachsantriebsleistung bei Bedarf über den Seitenwellenkupplungen 4 aufweisenden und somit differentiallosen Vorderachsantrieb. Die Vorderachse bildet die Sekundärachse 2 mit den Sekundärachsseitenwellen 12. 10 shows a drive train with rear engine. As in 9 Here too, the rear axle is the permanently driven axle and thus the primary axle 1 , The intermediate shaft 11 is connected to a switching device arranged on the rear axle drive 3 flanged and transmits the secondary axle drive power as needed via the side shaft couplings 4 having and thus differentialless Vorderachsantrieb. The front axle forms the secondary axle 2 with the secondary axle side waves 12 ,

Allen in den 8, 9 und 10 dargestellten Antriebskonzepten ist gemein, dass der Teil des Sekundärachsantriebsstrangs, der zwischen der Zuschalteinrichtung 3 und den Seitenwellenkupplungen 4 liegt, bei abgeschaltetem Sekundärantrieb vollständig stillsteht und somit keiner Verlustleistung verursacht.Allen in the 8th . 9 and 10 illustrated drive concepts is common that the part of the Sekundaerachsantriebsstrangs, between the switching device 3 and the side shaft couplings 4 is completely stopped when the secondary drive is switched off and thus causes no power loss.

11 zeigt eine schematische Übersicht über eine mögliche hydraulische Schaltungsanordnung. Die Seitenwellenkupplungen und/oder der Zuschaltmechanismus der Zuschalteinrichtung werden bevorzugt über einen bedarfsgeregelten hydraulischen Aktuator 30 mit Drucköl versorgt, mit dem der Druckkolben 22 aus 5 und 6 betätigt wird. Hierbei stellt die Hydraulikeinheit 31 einen Systemdruck zur Verfügung, welcher sich an dem höchsten momentan benötigten Druck orientiert. Über die Druckminderventile 32 wird der aktuell benötigte Druck in den Seitenwellenkupplungen eingeregelt. Auch das Zuschalten des Sekundärantriebstrangs über den Zuschaltmechanismus der Zuschalteinrichtung erfolgt über ein Druckminderventil 32. Sobald der Zuschaltmechanismus den Sekundärantriebsstrang zugeschaltet hat und die Übertragung der Sekundärantriebsleistung sichergestellt ist, kann der auf den Zuschaltmechanismus wirkende Schaltdruck wieder abgebaut werden. 11 shows a schematic overview of a possible hydraulic circuit arrangement. The side shaft clutches and / or the connection mechanism of the switching device are preferably via a demand-controlled hydraulic actuator 30 supplied with pressure oil, with which the pressure piston 22 out 5 and 6 is pressed. Here is the hydraulic unit 31 a system pressure available, which is based on the highest pressure currently required. About the pressure reducing valves 32 the currently required pressure in the side shaft couplings is adjusted. Also, the connection of the secondary drive train via the Zuschaltmechanismus the Zuschalteinrich tion via a pressure reducing valve 32 , As soon as the connection mechanism has switched on the secondary drive train and the transmission of the secondary drive power is ensured, the switching pressure acting on the connection mechanism can be reduced again.

Die in 11 schematisch dargestellte hydraulische Aktuierung kann selbstverständlich auch auf andere Weise erfolgen. So ergeben sich beispielsweise Synergien bei der Verwendung von Doppelkupplungsgetrie ben. Die hydraulische Betätigungseinrichtung der Zuschalteinrichtung und/oder der Seitewellenkupplungen kann bei räumlicher Nähe zum Doppelkupplungsgetriebe direkt von der Hydraulik des Doppelkupplungsgetriebes bedient werden. In dem Fall, dass sowohl die Zuschalteinrichtung als auch die Seitenwellenkupplungen getriebenah angeordnet sind, kann die Hydraulikeinheit 31 sogar komplett entfallen. Die Druckminderventile können dann im Doppelkupplungsgetriebe integriert sein.In the 11 Of course, hydraulic actuation shown schematically can also be done in other ways. For example, this results in synergies in the use of Doppelkupplungsgetrie ben. The hydraulic actuator of the switching device and / or the side shaft clutches can be operated directly from the hydraulic of the dual clutch transmission in spatial proximity to the dual clutch transmission. In the event that both the switching device and the side shaft clutches are arranged driven close, the hydraulic unit 31 even completely eliminated. The pressure reducing valves can then be integrated in the dual-clutch transmission.

11
Primärachseprimary axis
22
Sekundärachsesecondary axis
33
Zuschalteinrichtungswitch-on
44
SeitenwellenkupplungenSide shaft couplings
55
Innenlamelleninner disk
66
Außenlamellenouter disk
77
InnenlamellenträgerInner disk carrier
88th
AußenlamellenträgerExternal disk carrier
99
Achsantriebseinheitfinal drive
1010
Hang-On KupplungHang-On clutch
1111
Zwischenwelleintermediate shaft
1212
SekundärachsseitenwelleSekundärachsseitenwelle
1313
Radnabenkupplunghub clutch
1414
Stirnradstufespur gear
1515
Verbindungswelleconnecting shaft
1616
Synchronisierungsynchronization
1717
Antriebskorb (Primärachsdifferential)drive cage (Primärachsdifferential)
1818
Querwellecross shaft
1919
Ritzelwellepinion shaft
2020
Antriebsritzelpinion
2121
Tellerradträgerwellecrown wheel
2222
Druckkolbenpressure piston
2323
AntriebsgehäusedeckelDrive cover
2424
Drucklagerthrust bearing
2525
WellfederWell spring
2626
Z-ScheibeZ-disc
2727
Ölsumpfoil sump
2828
ÖlfangtascheOil collecting pocket
2929
ÖlleitbohrungÖlleitbohrung
3030
Aktuatoractuator
3131
Hydraulikeinheithydraulic unit
3232
DruckminderventilPressure reducing valve

Claims (8)

Antriebstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine über einen Primärantriebsstrang permanent angetriebene Primärachse (1) und eine der Primärachse über eine Zuschalteinrichtung (3) zuschaltbare Sekundärachse (2), wobei die Zuschalteinrichtung (3) einen Zuschaltmechanismus aufweist, über den der Sekundärantriebsstrang in den die Gesamtantriebsleistung übertragenden Antriebsstrang integrierbar ist, und wobei bei zugeschalteter Sekundärachse (2) die Sekundärachsantriebsleistung über Seitenwellenkupplungen (4) in Seitenwellen (12) der Sekundärachse (2) eingeleitet und auf Antriebsräder der Sekundärachse (2) übertragen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuschaltmechanismus und/oder die Seitenwellenkupplungen (4) zumindest eine reibschlüssige Kupplung aufweisen und bei entkoppelter Sekundärachse (2) der zwischen der Zuschalteinrichtung (3) und den Seitenwellenkupplungen (4) befindliche Abschnitt des Sekundärantriebsstrangs sowohl von dem Primärantriebsstrang, insbesondere von der Primärachse (1), als auch von den Sekundärantriebsrädern entkoppelt ist.Drive train of a motor vehicle, comprising a permanently driven via a primary drive train primary axis ( 1 ) and one of the primary axis via a switching device ( 3 ) switchable secondary axis ( 2 ), wherein the switching device ( 3 ) has a connection mechanism by means of which the secondary drive train can be integrated into the drive train transmitting the overall drive power, and wherein, when the secondary axle is engaged ( 2 ) the secondary axle drive power via side shaft couplings ( 4 ) in side waves ( 12 ) of the secondary axis ( 2 ) and on drive wheels of the secondary axis ( 2 ), characterized in that the connection mechanism and / or the side shaft couplings ( 4 ) have at least one frictional coupling and decoupled secondary axis ( 2 ) between the switching device ( 3 ) and the side shaft couplings ( 4 ) located portion of the secondary driveline from both the primary driveline, in particular from the primary axis ( 1 ), as well as decoupled from the secondary drive wheels. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwellenkupplungen (4) bei zugeschalteter Sekundärachse (2) eine differentiallose Antriebsleistungsverteilung zwischen den Antriebsrädern der Sekundärachse unter Gewährleistung eines Querausgleichs nach Art eines Querdifferentials ausbilden.Drive train according to claim 1, characterized in that the side shaft couplings ( 4 ) when the secondary axis is switched on ( 2 ) form a differentialless drive power distribution between the drive wheels of the secondary axis while ensuring a transverse compensation in the manner of a transverse differential. Antriebsstrang nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwellenkupplungen (4) bei zugeschalteter Sekundärachse (2) eine differentiallose Antriebsleistungsverteilung zwischen der Primärachse (1) und der Sekundärachse (2) unter Gewährleistung eines Längsausgleichs nach Art eines Längsdifferentials ausbilden.Drive train according to one of the two preceding claims, characterized in that the side shaft clutches ( 4 ) when the secondary axis is switched on ( 2 ) a differentialless drive power distribution between the primary axis ( 1 ) and the secondary axis ( 2 ) form while ensuring a longitudinal compensation in the manner of a longitudinal differential. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuschalteinrichtung (3) ein formschlüssig arbeitendes Kraftübertragungsgetriebe, insbesondere ein über Zahnräder arbeitendes Winkelgetriebe, aufweist.Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that the switching device ( 3 ) has a positive-working power transmission, in particular an angle gear operating on gears. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuschalteinrichtung (3) an der Primärachse (1) angeordnet ist und die Sekundärachsantriebsleistung durch den Zuschaltmechanismus bei zugeschaltetem Sekundärantriebsstrang unmittelbar von einer Primärachswelle abgriffen ist.Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that the switching device ( 3 ) at the primary axis ( 1 ) is arranged and the Sekundaerachsantriebsleistung is tapped by the Zuschaltmechanismus with switched secondary drive train directly from a Primärarachswelle. Antriebsstrang nach Anspruch 4 oder Anspruch 5 in Verbindung mit Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Drehzahlsynchronisation (16) im Zuschaltmechanismus des Kraftübertragungsgetriebes zum Herstellen des Formschlusses über die Seitenwellenkupplungen (4) vorgenommen oder zumindest unterstützt ist.Drive train according to claim 4 or claim 5 in conjunction with claim 4, characterized in that the one Drehzahlsynchronisati on ( 16 ) in the Zuschaltmechanismus of the power transmission for establishing the positive connection via the side shaft couplings ( 4 ) is made or at least supported. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwellenkupplungen (4) von einer reibschlüssigen Lamellenkupplung gebildet sind, wobei die mit den Sekundärantriebsrädern drehfest verbundenen Reiblamellen als Innenlamellen (5) mit einem Innenlamellenträger (7) und die fahrzeugantriebsseitigen Reiblamellen als Außenlamellen (6) mit einem Außenlamellenträger (8) zusammenwirken.Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that the side shaft clutches ( 4 ) are formed by a frictionally engaged multi-plate clutch, wherein the non-rotatably connected to the secondary drive wheels friction plates as inner plates ( 5 ) with an inner disk carrier ( 7 ) and the vehicle drive side friction plates as outer plates ( 6 ) with an outer disc carrier ( 8th ) interact. Antriebstrang nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenlamellenträger (8) bei zugeschalteter Sekundärachse (2) Öl zur Kühlung und/oder Schmierung der Reiblamellen fördert.Drive train according to the preceding claim, characterized in that the outer disk carrier ( 8th ) when the secondary axis is switched on ( 2 ) Promotes oil for cooling and / or lubrication of the friction plates.
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