-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für allradgetriebene Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
-
Allradantriebe für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftfahrzeuge, lassen sich grob unterteilen in permanente Antriebe mit zwei Achsdifferenzialen und einem Zwischenachsdifferenzial (zur Vermeidung von Antriebsverspannungen) und in sogenannte Hang-on Antriebe mit einer unmittelbar von dem Antriebsaggregat angetriebenen Primärachse und einer über eine Kupplung (zum Beispiel eine Viscokupplung oder eine Haldexkupplung) bei Antriebsschlupf zuschaltbaren Sekundärachse. Die Primärachse bzw. die Sekundärachse können dabei die Vorderachse oder die Hinterachse des Kraftfahrzeugs sein.
-
Durch die
JP 2005 035 379 A1 ist eine gattungsgemäße Antriebsvorrichtung bekannt, bei der der Antrieb der Sekundärachse des Kraftfahrzeugs über einen Zahnriementrieb als Übertragungsmittel von der Primärachse zur Sekundärachse erfolgt. Die Differenziale der beiden Achsen sind in üblicher Weise koaxial zu den auf die Räder abtreibenden Antriebswellen angeordnet. Ferner ist eine steuerbare Kupplung vorgesehen, über die der Kraftfluss zur Sekundärachse zur Erzielung zum Beispiel nur eines Frontantriebs des Kraftfahrzeugs unterbrechbar ist.
-
Aus der
WO 81/03150 ist zudem eine Antriebsvorrichtung bekannt, bei der eine Sekundärachse über zwei seitliche Umschlingungstriebe von der über ein Antriebsaggregat angetriebenen Primärachse des Kraftfahrzeugs bzw. deren auf die Räder abtreibenden Antriebswellen beaufschlagt ist. Ein Differenzial ist nur an der Primärachse vorgesehen, wodurch Drehzahlunterschiede der Räder insbesondere beim Durchfahren von Kurven nicht zufriedenstellend ausgleichbar sind.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebsvorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, die fertigungstechnisch einfacher und baulich kompakter ausgeführt ist und die zudem größere, konstruktive Freiheitsgrade zu deren Anordnung in einem Kraftfahrzeug bietet.
-
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Kupplungseinrichtung bzw. Kupplung und das weitere Achsdifferenzial der Antriebsvorrichtung koaxial zum Achsdifferenzial der Primärachse angeordnet sind und dass die Übertragungsmittel vom weiteren Achsdifferenzial ausgehend getrennt auf die linke und rechte Antriebswelle der Sekundärachse wirken. Ein wesentlicher Vorteil ist dabei darin zu sehen, dass beide Differenziale und die das eine Differenzial steuernde Kupplungseinrichtung kompakt und baulich günstig unmittelbar einander benachbart angeordnet und über eine gemeinsame Schmiermittelquelle mit Schmieröl versorgt werden können. Die Ausgestaltung der Sekundärachse kann ohne integriertes Differenzial stark vereinfacht sein.
-
Die Begrifflichkeit Kupplungseinrichtung ist hier in einem umfassenden Sinne zu verstehen und soll grundsätzlich jedwede geeignete Koppeleinrichtung bzw. jedwede geeignete Schalteinrichtung umfassen, mit der die erfindungsgemäß gewünschte Funktion und Wirkung erzielt werden kann. Die zwischen die Achsdifferenziale geschaltete Kupplungseinrichtung ist bevorzugt eine Hang-on Kupplung, das heißt eine Kupplung, mit der eine Achse der Antriebsvorrichtung trieblich gesehen angehängt (engl. „hang-on”) werden kann, wobei eine derartige Kupplung bevorzugt zwischen die beiden koaxialen Achsdifferenziale eingeschaltet ist und/oder wobei die Kupplung bei Drehzahldifferenzen zwischen der Primärachse und der Sekundärachse automatisch schließt bzw. das Differenzial der Sekundärachse trieblich mit der Primärachse koppelt.
-
Die Übertragungsmittel könnten beispielsweise durch einen hydrostatischen Antrieb mit jeweils einer antreibenden Pumpe am weiteren Achsdifferenzial und Hydromotoren an der Sekundärachse sowie mit entsprechenden Hydraulikleitungen gebildet sein. Bevorzugt werden jedoch zwei formschlüssig wirkende Umschlingungstriebe eingesetzt, die als Kettentriebe oder vorzugsweise als Zahnriementriebe ausgeführt sein können. Bei größeren Übertragungsstrecken können dabei Zwischenräder, Umlenkräder, etc. in den Triebgehäusen zur Stabilisierung und Anpassung der Umschlingungsmittel an gegebene Bauraumverhältnisse vorgesehen sein.
-
Das Achsdifferenzial der Sekundärachse kann baulich vorteilhaft durch ein Planetengetriebe gebildet sein, dessen Außenrad über die Kupplungseinrichtung angetrieben ist und dessen Abtriebselemente der Steg und das Sonnenrad des Planetengetriebes sind.
-
Des Weiteren kann bei einem Quereinbau des Antriebsaggregats in das Kraftfahrzeug das Achsdifferenzial der Primärachse in das Antriebsaggregat integriert sein, während das koaxiale Achsdifferenzial für die Sekundärachse und die Kupplungseinrichtung axial benachbart ebenfalls an das Antriebsaggregat angebaut sind. Das Antriebsaggregat kann dabei frontseitig oder heckseitig des Kraftfahrzeugs angeordnet sein, wobei die Sekundärachse dann entweder die Hinterachse oder die gelenkte Vorderachse bildet.
-
Hingegen können bei einem Längseinbau des Antriebsaggregats in das Kraftfahrzeug (frontseitig, heckseitig oder in Mittelmotoranordnung) das Achsdifferenzial der Primärachse, das Achsdifferenzial der Sekundärachse und die Kupplungseinrichtung innerhalb eines gemeinsamen Achsgehäuses angeordnet sein, das trieblich mit dem Antriebsaggregat verbunden ist, wobei das Achsdifferenzial der Primärachse koaxial auf die Antriebswellen der Räder abtreibt und das Achsdifferenzial der Sekundärachse beiderseits des Antriebsaggregats über die vorzugsweise durch Umschlingungstriebe gebildeten Übertragungsmittel auf die Antriebswellen der Sekundärachse abtreibt. Daraus resultieren neben der baulich kompakten Anordnung der Differenziale und der Kupplungseinrichtung in dem Achsgehäuse der Primärachse vermehrte Freiheitsgrade in der Anordnung des Antriebsaggregats zum Beispiel auch in Hinblick auf die Achsgewichtsverteilung des Kraftfahrzeugs. Dabei kann das Antriebsaggregat über eine achsparallele, integrierte oder außenliegende Ausgangswelle und einen Kegeltrieb das Achsdifferenzial der Primärachse antreiben.
-
In einer eine symmetrische, mittige Positionierung der gesamten Primärachse im Kraftfahrzeug ermöglichenden Auslegung kann das weitere Achsdifferenzial für die Sekundärachse ein Planetengetriebe sein, dessen Außenrad über die Kupplungseinrichtung angetrieben ist und dessen Sonnenrad als das eine Abtriebselement auf die eine Antriebswelle der Sekundärachse und dessen Steg als das andere Abtriebselement über Stirnradtriebe und eine achsparallele Vorgelegewelle auf die gegenüber liegende Antriebswelle der Sekundärachse abtreibt. Die das Antriebsmoment zur Sekundärachse leitenden, seitlichen Umschlingungstriebe können somit bei dazwischen liegenden Achsdifferenzialen vorteilhaft seitlich am Antriebsaggregat vorbei zur Sekundärachse geführt werden.
-
Schließlich können in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung in die Antriebswellen der Sekundärachse steuerbare Schalteinrichtungen, insbesondere Kupplungen, integriert sein, mittels denen die Übertragungsmittel stillsetzbar sind, sofern die vorstehend beschriebene Kupplungseinrichtung, die bevorzugt als Hang-on Kupplung ausgebildet ist, geöffnet ist. Die bevorzugt durch Kupplungen ausgebildeten Schalteinrichtungen können hydraulisch beaufschlagbare Lamellenkupplungen oder formschlüssig wirkende Klauenkupplungen oder auch Synchronkupplungen sein.
-
Erfindungsgemäß ist weiter ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung mit einem oder mehreren der zuvor beschriebenen und/oder in den Vorrichtungsansprüchen beanspruchten Merkmal(e) vorgesehen, wobei bezüglich der sich dadurch ergebenden Vorteile auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird.
-
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
-
Es zeigen:
-
1 ein Blockschaltbild einer Antriebsvorrichtung für allradgetriebene Kraftfahrzeuge, mit einem quer eingebauten Antriebsaggregat, einer zwei Achsdifferenziale und eine Hang-on Kupplung aufweisenden Primärachse und einer über Zahnriementriebe angetriebenen Sekundärachse; und
-
2 ebenfalls als Blockschaltbild eine Antriebsvorrichtung mit Längseinbau des Antriebsaggregats und einer die Achsdifferenziale und die Hang-on Kupplung beinhaltenden Primärachse, die wiederum über zwei seitliche Zahnriementriebe die vorne positionierte Sekundärachse antreibt.
-
In der 1 ist grob schematisch eine Antriebsvorrichtung für ein allradgetriebenes Kraftfahrzeug mit einem frontseitig quer eingebauten Antriebsaggregat 10 dargestellt, das eine Vorderachse bzw. Primärachse 12 und über diese durch Übertragungsmittel, hier nachfolgend beispielhaft durch zwei Zahnriementriebe 14, 16, eine Hinterachse bzw. Sekundärachse 18 des Kraftfahrzeugs antreibt.
-
Das Antriebsaggregat 10 setzt sich im Wesentlichen aus einer Brennkraftmaschine 20 (dies könnte auch eine andere Antriebsmaschine, zum Beispiel eine Elektromaschine sein), einem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe 22 und einem integrierten Kegelrad-Achsdifferenzial 24 zusammen. Das Achsdifferenzial 24 treibt in bekannter Weise die Vorderräder (nicht dargestellt) der Primärachse 12 des Kraftfahrzeugs über Antriebswellen 12a, 12b an.
-
An das Antriebsaggregat 10 bzw. an das Achsdifferenzial 24 schließt koaxial eine Hang-on Kupplung 26 (zum Beispiel eine Haldexkupplung als in einem umfassenden Sinne zu verstehende schlupfgesteuerte Lamellenkupplung) und ein weiteres Achsdifferenzial 28 an, die in einem an das Gehäuse des Achsdifferenzials 24 angeflanschtem Gehäuse 30 (in gestrichelten Linien angedeutet) entsprechend gelagert und an dessen Schmierölsystem angeschlossen sind.
-
Dabei ist das angetriebene Ausgleichsgehäuse 24a des Achsdifferenzials 24 über eine Hohlwelle 32 mit der Kupplung 26 verbunden, deren Abtriebselement 34 mit dem Außenrad 28a des als Planetengetriebe ausgeführten Achsdifferenzials 28 gekoppelt ist.
-
Die Abtriebselemente des Planetengetriebes 28 bzw. dessen zwei Satz radial versetzter Planetenräder tragender Steg 28b und das Sonnenrad 28c sind mit abtreibenden, axial benachbarten Riemenrädern 14a, 16a der Zahnriementriebe 14, 16 über entsprechende Hohlwellen (ohne Bezugszeichen) trieblich verbunden.
-
Die von den Riemenrädern 14a, 16a abgehenden und in einem Gehäuse 36 geführten Zahnriemen 14b, 16b wirken mit in dem Achsgehäuse 38 der Sekundärachse 18 gelagerten Riemenrädern 14c, 16c zusammen. Die Riemenräder 14c, 16c treiben dabei auf die unterschiedlich langen Antriebswellen 18a, 18b für die Hinterräder des Kraftfahrzeugs ab.
-
Innerhalb des Achsgehäuses 38 sind auf den Antriebswellen 18a, 18b Kupplungen 40, zum Beispiel Klauenkupplungen 40, angeordnet, mittels denen die Antriebswellen 18a, 18b einzeln oder gleichzeitig über nicht dargestellte Schalteinrichtungen von den Zahnriementrieben 14, 16 abkoppelbar sind. Anstelle von Klauenkupplungen könnten alternativ aber auch aus Schaltgetrieben bekannte Synchronkupplungen oder hydraulisch steuerbare Lamellenkupplungen verwendet sein, um nur einige weitere Beispiele für derartige Schalteinrichtungen zu nennen.
-
Im regulären Fahrbetrieb ohne Drehzahlunterschiede an den Rädern zwischen der Primärachse 12 und der Sekundärachse 18 des Kraftfahrzeugs ist nur die Primärachse 12 angetrieben (im Ausführungsbeispiel Frontantrieb), während die Sekundärachse lastlos mitläuft oder, insbesondere aus energetischen Gründen, stillgesetzt ist, nämlich durch Stillsetzen der Zahnriementriebe 14, 16.
-
Bei Drehzahlunterschieden schließt die Hang-on Kupplung 26 und es wird je nach Kupplungsauslegung mehr oder weniger Drehmoment über die Zahnriementriebe 14, 16 auf die Hinterräder bzw. auf die Sekundärachse 18 umverteilt.
-
Ferner können über die hier beispielhaft durch Kupplungen 40 gebildeten Schalteinrichtungen die hier ebenfalls beispielhaft durch Zahnriementriebe 14, 16 gebildeten Umschlingungstriebe stillgesetzt werden, sofern die Hang-on Kupplung 26 hierfür geöffnet wird.
-
Die 2 stellt eine alternative Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit Längseinbau des Antriebsaggregats 10' dar. Funktionell gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Im Ausführungsbeispiel ist das Antriebsaggregat 10' mit Brennkraftmaschine 20 und einem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe 22 frontseitig des Kraftfahrzeugs angeordnet und es bildet die Hinterachse die Primärachse 12', während die Vorderachse die über die Primärachse 12' angetriebene Sekundärachse 18 darstellt.
-
Im Achsgehäuse 42 der Primärachse 12' sind das Kegelrad-Achsdifferenzial 24, das weitere Achsdifferenzial 28 und die Hang-on Kupplung 26 angeordnet und im Wesentlichen wie vorstehend zur 1 beschrieben ausgeführt.
-
Das Achsdifferenzial 24 wird jedoch über eine in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtete Ausgangswelle 44 (zum Beispiel eine Kardanwelle) des Wechselgetriebes 22 angetrieben, welche Ausgangswelle 44 über einen Stirnradtrieb 46 seitlich versetzt angeordnet und über den Kegelradtrieb 48 auf das Achsdifferenzial 24 abtreibt. Die das linke Hinterrad des Kraftfahrzeugs antreibende Antriebswelle 12a des Achsdifferenzials 24 ist dabei wie ersichtlich ist durch die Kupplung 26 und das Planetengetriebe 28 hindurch geführt.
-
Das Planetengetriebe 28 bzw. dessen Abtriebselemente treiben auf die Riemenräder 14a, 16a der seitlich an dem Antriebsaggregat 10' vorbei geführten Zahnriementriebe 14, 16 mit den Riemenrädern 14c, 16c auf den vorderen Antriebswellen 18a, 18b mit den Kupplungen 40 der Sekundärachse 18.
-
Während das Sonnenrad 28c als das eine Antriebselement des Planetengetriebes 28 über eine Hohlwelle auf das Riemenrad 14a des linksseitigen Zahnriemens 14 wirkt, ist das Riemenrad 16a des rechtsseitigen Zahnriementriebs 16 über eine Vorgelegewelle 50 und zwei Stirnradtriebe 52, 54 trieblich mit dem Steg 28b des Planetengetriebes 28 als dessen zweites Abtriebselement gekoppelt.
-
Das Antriebsmoment auf den rechten Zahnriementrieb 16 ist somit quasi um die beiden Achsdifferenziale 24, 28 und die dazwischen positionierte Kupplung 26 herumgeführt. Dies hat den Vorteil, dass die räumliche Anordnung des Antriebsaggregats 10' konstruktiv relativ unabhängig von der Position der zweigeteilten Sekundärachse 12 ausgelegt werden kann und kein Achsgetriebe mit integriertem Differenzial zu berücksichtigen ist.
-
Die Funktion der Antriebsvorrichtung 10' gemäß 2 ist im Wesentlichen gleich der Antriebsvorrichtung 10 nach 1. Die in 2 abhängig vom Radstand der Achsen 12, 18 gegebenenfalls längeren Zahnriementriebe 14, 16 können gegebenenfalls über Umlenkrollen oder durch mehrere Riemenabschnitte mit Führungsrollen in den Triebgehäusen sowohl an bauliche Gegebenheiten im Kraftfahrzeug angepasst als auch schwingungstechnisch stabilisiert sein.
-
Gegebenenfalls könnten an den Riemenrädern 14a, 16a, 14c, 16c Übersetzungstriebe (nicht dargestellt) vorgesehen sein, die am antreibenden Riemenrad 14a, 16a eine Übersetzung ins Schnelle (Zugkraftabsenkung) und am abtreibenden Riemenrad 14c, 16c eine Übersetzung ins Langsame (Drehmomenterhöhung) bzw. wieder eine Drehzahlgleichstellung an den Antriebswellen 12a, 12b zu 18a, 18b herstellen.
-
Als Hang-on Kupplung 26 kann hier beispielsweise eine schlupfgesteuerte Lamellenkupplung verwendet werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- JP 2005035379 A1 [0003]
- WO 81/03150 [0004]
