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Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für allradgetriebene Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Als Zwischenachsdifferenziale insbesondere bei permanenten Allradsystemen werden in der Regel Kegelraddifferenziale, Planetenradgetriebe oder Torsendifferenziale verwendet, die in der Regel unmittelbar in das Gehäuse des Wechselgetriebes des Kraftfahrzeuges integriert sind. Gegebenenfalls. können diese Antriebsvorrichtungen auch mit einem weiteren, eine Achse des Kraftfahrzeuges antreibendem Achsdifferenzial kombiniert sein. Zum Beispiel zeigt die
DE 102 37 279 B4 ein radial äußeres Planetenradgetriebe als Zwischenachsdifferenzial, das mit einem innenliegenden Kegelradgetriebe als Achsdifferenzial kombiniert ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebsvorrichtung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die baulich und fertigungstechnisch günstig ausführbar ist und die bei Bedarf mit einem Achsdifferenzial vorteilhaft kombinierbar ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte und besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen angeführt.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Planetenräder des Zwischenachsdifferenziales senkrecht zur Drehachse des Ausgleichsgehäuses drehbar gelagerte Stirnzahnräder sind, die mit Kronzahnrädern als Abtriebszahnräder kämmen. Dies ermöglicht bei fertigungstechnisch einfachen Bauteilen eine Differenzialkonstruktion, die einen nur geringen Bauraum erfordert und an weitere Differenzialfunktionen einfach anpassbar ist.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können die Kronzahnräder bzw. deren Verzahnungen mit unterschiedlich wirksamen, mittleren Durchmessern ausgeführt sein und somit unterschiedliche Abtriebsmomente übertragen. Beispielsweise kann eine Momentenverteilung zwischen Vorderachse und Hinterachse des Kraftfahrzeuges von 40:60 oder umgekehrt eingestellt werden.
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Dazu können herstellungstechnisch besonders günstig die Planetenräder eine beide Verzahnungen der Kronzahnräder überdeckende Breite und eine einheitliche Verzahnung aufweisen. Dabei können die Zähnezahlen der beiden Kronzahnräder aufgrund der unterschiedlichen Durchmesser entweder geringfügig unterschiedlich oder aber durch Profilverschiebung zumindest einer Verzahnung auch gleich sein.
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Des Weiteren können die Kronzahnräder an ihrer Rückseite über ringförmige Radialflächen an korrespondierenden Anlaufflächen im Ausgleichsgehäuse abgestützt sein und somit zuverlässig und laufruhig auch hohe Antriebsmomente übertragen.
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Insbesondere wenn zwischen den Radialflächen und den Anlaufflächen der Kronzahnräder und des Ausgleichsgehäuses Reibscheiben vorgesehen sind, kann in baulich einfacher Weise dem Zwischenachsdifferenzial eine definierte Sperrwirkung zugeordnet werden, die in ihrem Sperrwert von der Anordnung und Anzahl der Reibscheiben abhängig ist.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann das Zwischenachsdifferenzial mit dem einen Achsdifferenzial des Kraftfahrzeuges in einem einheitlichen Gehäuse kombiniert sein, wobei das eine Kronzahnrad des radial um das Achsdifferenzial angeordneten Zwischenachsdifferenziales mit dem Ausgleichsgehäuse des Achsdifferenziales trieblich verbunden ist.
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Ferner kann das Achsdifferenzial ein Kegelraddifferenzial sein, dessen Planetenräder auf einem Ausgleichsring des Kronzahnrades auf zumindest einem Mitnehmerbolzen drehbar gelagert sind. Dies schafft eine baulich und getriebetechnisch besonders günstige Verknüpfung des einen Kronzahnrades des Zwischenachsdifferenziales mit dem abtreibenden Achsdifferenzial, wobei das Ausgleichsgehäuse gewichtsgünstig nur durch einen Ausgleichsring gebildet ist.
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Des Weiteren können die Achskegelräder des Kegelraddifferenziales einerseits an Anlaufflächen des Ausgleichsgehäuses des Zwischenachsdifferenziales und andererseits an Anlaufflächen eines glockenförmigen Abschnittes des anderen Kronzahnrades abgestützt sein und somit eine in sich robuste Antriebseinheit bilden.
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Schließlich können alternativ oder zur Erhöhung des Sperrwertes des Zwischenachsdifferenziales zusätzlich an dem glockenförmigen Abschnitt des einen Kronzahnrades und an dem Ausgleichsgehäuse des Zwischenachsdifferenziales Radialflächen und Anlaufflächen ausgebildet sein, zwischen denen (weitere) ringförmige Reibscheiben eingefügt sind.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.
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Die schematische Zeichnung zeigt im Längsschnitt den oberen Abschnitt einer aus einem Zwischenachsdifferenzial und einem Achsdifferenzial bestehenden Antriebsvorrichtung für allradangetriebene Kraftfahrzeuge, bei der das Zwischenachsdifferenzial als Kronraddifferenzial ausgeführt ist.
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Gemäß der Zeichnung setzt sich die Antriebsvorrichtung 10 im Wesentlichen aus einem radial äußeren Zwischenachsdifferenzial 12 und einem inneren, integrierten Achsdifferenzial 14 zusammen.
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Die Antriebsvorrichtung 10 ist in einem nicht dargestellten Gehäuse eines Geschwindigkeits-Wechselgetriebes eines allradgetriebenen Kraftfahrzeuges über nicht dargestellte Wälzlager drehbar gelagert.
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Angetrieben wird das Zwischenachsdifferenzial 12 über ein ringförmiges Stirnzahnrad 16, das mit einem Abtriebszahnrad des Geschwindigkeits-Wechselgetriebes des allradgetriebenen Kraftfahrzeuges zusammenwirkt.
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Das Stirnzahnrad 16 ist mittels mehrerer, umfangsverteilter Schrauben 18 fest mit dem in einer Rotationsebene 22 in zwei Hälften 20a, 20b unterteilten Ausgleichsgehäuse 20 verbunden.
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Zwischen die Hälften 20a, 20b sind in halbkreisförmige Ausnehmungen 24a in der Teilungsebene 22 und symmetrisch umfangsverteilt mehrere, radial nach innen ragende Lagerbolzen 24 (in der Zeichnung ist nur ein Lagerbolzen 24 ersichtlich) eingespannt, auf denen als Stirnzahnräder 26 ausgebildete Planetenräder jeweils senkrecht zur Drehachse der Antriebsvorrichtung 10 drehbar gelagert sind.
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Die Stirnzahnräder 26 kämmen mit abtreibenden Kronzahnrädern 28, 30, die innerhalb des Ausgleichsgehäuses 20 drehbar gelagert sind.
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Dabei treibt das Kronzahnrad 30 über einen glockenförmigen Abschnitt 30a und einen Nabenabschnitt 30b in nicht weiter dargestellter Weise auf Getriebeelemente ab, die letztendlich ein Achsdifferenzial der Hinterachse des Kraftfahrzeuges antreiben.
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Das Kronzahnrad 28 trägt einen Ausgleichsring 32, der als antreibendes Eingangselement des als Kegelradgetriebe ausgeführten Achsdifferenziales 14 dient.
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Im Ausgleichsring 32 befindet sich ein Bolzenstern 38, der die drei bis vier Kegelzahnräder 40 trägt und der über Mitnehmerbolzen 34 und Schrauben 36 drehfest mit dem Ausgleichsring 32 verbunden ist. Die Kegelräder 40 sind als Planetenräder auf dem Bolzenstern 38 drehbar gelagert. Bei niedriger Motorisierung kann der Bolzenstern 38 auch durch einen einfachen Bolzen (mit dann zwei Kegelrändern) in bekannter Weise ersetzt sein.
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Die Kegelzahnräder 40 kämmen mit Achskegelrädern 42, die als Abtriebselemente des Achsdifferenziales 14 mit Achshalbwellen 44, 46 über Steckverzahnungen 48 verbunden sind. Die Achshalbwellen 44, 46 treiben über nicht weiter dargestellte Getriebeelemente die Vorderräder des Kraftfahrzeuges an.
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Während die als Planetenräder wirkenden Kegelzahnräder 40 über sphärische Anlaufflächen 32a an dem Ausgleichsring 32 abgestützt sind, laufen die Achskegelräder 42 an sphärischen Anlageflächen 20c eines Nabenabschnittes 20d des Ausgleichsgehäuses 20a bzw. an sphärischen Anlageflächen 30c des Nabenabschnittes 30b des Kronzahnrades 30 an. Die mit 50 bezeichneten Teile sind Muttern, mit denen die Achskegelräder 42 auf den Achshalbwellen 44 bzw. 46 mittels Schrauben in bekannter Weise befestigt sind.
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Die Verzahnungen (einheitlich mit 52 bezeichnet) der Kronzahnräder 28, 30 weisen unterschiedlich wirksame, mittlere Durchmesser d1, d2 auf, so dass das über die Stirnzahnräder 26 verteilte Antriebsmoment nicht symmetrisch, sondern 40:60 auf die Kronzahnräder 28, 30 wirkt, mit einem größeren Abtriebsmoment auf das durchmessergrößere Kronzahnrad 30 bzw. auf die Hinterachse des Kraftfahrzeuges.
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Die Stirnzahnräder 26 sind dabei wie ersichtlich so breit ausgeführt, dass sie mit ihrer einheitlichen Verzahnung 54 die beiden Verzahnungen 52 der Kronzahnräder 28, 30 überdecken. Die Verzahnungen 52 der Kronzahnräder 28, 30 können entweder durch Profilverschiebung einer der Verzahnungen 52 oder beider Verzahnungen 52 gleiche Zähnezahlen aufweisen. Gegebenenfalls können die Verzahnungen 52 jedoch auch mit geringfügig unterschiedliche Zähnezahlen ausgelegt sein.
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An den Kronzahnrädern 28, 30 sind radial möglichst weit außen und an der Rückseite der Verzahnungen 52 ringförmige Radialflächen ausgebildet, die mit korrespondierenden Anlageflächen des Ausgleichsgehäuses 20 zusammenwirken. Bei dem Kronzahnrad 28 mit dem kleineren mittleren Verzahnungsdurchmesser d1 ist dazu ein radial äußerer Ringabschnitt 28b angeformt, so dass ein hohes Sperrmoment erzeugt wird.
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Zwischen den Radialflächen und den Anlageflächen sind ringförmige Reibscheiben 56 eingefügt, die bei einer Relativdrehzahl zwischen den Kronzahnrädern 28, 30 und dem Ausgleichsgehäuse 20 eine definierte Sperrwirkung erzeugen.
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Zur Erzielung einer zusätzlichen Sperrwirkung an dem ein höheres Abtriebsmoment übertragenden Kronzahnrad 30 ist an dessen glockenförmigen Abschnitt 30a eine Ringschulter 30d mit einer weiteren Radialfläche angeformt, der eine radiale Anlagefläche des Ausgleichsgehäuses 20b gegenüberliegt. Zwischen der Radialfläche der Ringschulter 30d und der korrespondierenden Anlagefläche ist eine weitere, ringförmige Reibscheibe 58 eingefügt.
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Über das Stirnzahnrad 16 wird das Antriebsmoment des Antriebsaggregates des Kraftfahrzeuges auf das Zwischenachsdifferenzial 12 bzw. dessen Ausgleichsgehäuse 20 übertragen.
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Von dort wird das Antriebsmoment über die Lagerbolzen 24 und die Stirnzahnräder 26 im Verhältnis 40:60 auf die Kronzahnräder 28, 30 aufgeteilt.
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Das Kronzahnrad 30 überträgt das Antriebsmoment über den glockenförmigen Abschnitt 30a und den Nabenabschnitt 30b in nicht weiter dargestellter Weise auf die Hinterachse des Kraftfahrzeuges.
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Hingegen wirkt das Kronzahnrad 28 auf den Ausgleichsring 32 des Achsdifferenziales 14 und über die Mitnehmerbolzen 38 und die Kegelzahnräder 40 bei einer symmetrischen Momentenverteilung auf die Achskegelräder 42 und von diesen über die Achshalbwellen 44, 46 auf die Vorderräder des Kraftfahrzeuges.
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Bei einer auftretenden Drehzahldifferenz im Zwischenachsdifferenzial 12 bewirken die eingefügten Reibscheiben 56, 58 eine definierte Sperrwirkung, die bei einem Durchdrehen der Räder einer Achse des Kraftfahrzeuges eine noch adäquate Momentenübertragung zur anderen Achse sicherstellt.
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Die Sperrwirkung kann konstruktiv durch die gewählten Durchmesser der Reibscheiben und gegebenenfalls. durch deren Anzahl (Aufbau ähnlich einer Lamellenkupplung) und Anordnung bestimmt werden.
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Ist das Zwischenachsdifferenzial 12 ohne integriertes Achsdifferenzial 14 ausgeführt, so treibt das Kronzahnrad 28 ähnlich dem Kronzahnrad 30 direkt auf einen entsprechenden Nabenabschnitt (wie 30b) und über weitere Getriebeelemente auf das zweite Achsdifferenzial ab. Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass dann das Zwischenachsdifferenzial 12 in baulich günstiger Weise eine weit geringere, radiale Erstreckung aufweisen kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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