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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem als Stirnrad-Planetengetriebe ausgeführten Doppeldifferenzial, wobei die Einleitung eines von einem Antriebsmotor generierten Antriebsdrehmoments in das Doppeldifferenzial über ein Außenrad erfolgt, umfassend ein erstes Differenzial zur Verteilung des Antriebsdrehmoments auf eine erste und eine zweite Achse, und ein zweites Differenzial zur Verteilung des Antriebsdrehmoments auf zwei Antriebsräder der ersten Achse.
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Aus der
EP 2 471 681 A1 geht eine Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem als Stirnrad-Planetengetriebe ausgeführten Differenzial hervor, bei dem ein angetriebenes Außenrad über einen Steg und dessen Planetenräder auf Ausgangselemente abreibt. Die Planetenräder sind auf Lagerbolzen des Steges gelagert und die Ausgangselemente sind einander unmittelbar benachbarte, außenverzahnte Sonnenräder. Das erste Sonnenrad kämmt mit den ersten Planetenrädern, die die gleiche Breite wie das erste Sonnenrad haben. Etwa doppelt so breite zweite Planetenräder kämmen mit dem zweiten Sonnenrad und mit den ersten Planetenrädern. Die Sonnenräder weisen gleiche Zähnezahlen, aber durch gegensinnige Profilverschiebungen derart ungleiche Kopfkreisdurchmesser auf, dass bei zumindest im Kopfkreisdurchmesser gleichen Planetenrädern ein Zahneingriff zwischen den zweiten Planetenrädern und dem im Kopfkreisdurchmesser kleineren Sonnenrad ausgeschlossen ist.
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Ferner geht aus der
DE 10 2009 049 856 B4 eine Getriebeanordnung für ein Fahrzeug mit einem Verteilergetriebe zur Verteilung eines Antriebsmoments eines Hauptmotors auf einen ersten und einen zweiten Achsbereich des Fahrzeugs, und mit einer Überlagerungsstufe hervor. Die Überlagerungsstufe ist zur Einkopplung eines Zusatzdrehmoments von einem über die Überlagerungsstufe mit dem Verteilergetriebe in Wirkverbindung stehenden Hilfsmotor über das Verteilergetriebe auf dem ersten und/oder dem zweiten Achsenbereich ausgebildet. Das als ein Stirnradgetriebe ausgebildete Verteilergetriebe weist zwei miteinander kombinierte Planetengetriebe auf. Der erste Planetentrieb besteht aus einem Planetenträger, an dem mehrere Planetenbolzen angeordnet sind, aus Planeten, von denen jeder auf einem der Planetenbolzen sitzt, und aus einer Sonne, mit welcher die Planeten kämmen. Der zweite Planetentrieb besteht aus dem Planetenträger, an dem weitere Planetenbolzen angeordnet sind, aus ersten Planeten, von denen jeder auf einem der weiteren Planetenbolzen sitzt, und aus einer weiteren Sonne, mit welcher die ersten Planeten kämmen. Die Planeten des ersten Planetentriebs kämmen mit den Planeten des zweiten Planetentriebs.
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Durch die aus dem Stand der Technik bekannten Antriebsvorrichtungen wird bei einem Kraftfahrzeug ein permanenter Allradantrieb ermöglicht. Jedoch ist ein permanenter Allradantrieb gegenüber einem Zweiradantrieb mit einem erhöhten Kraftstoffverbrauch und einem daran gekoppelten erhöhten CO2-Ausstoß verbunden. Ferner reicht in der Regel bei normalen Straßenverhältnissen ein Zweiradantrieb des Kraftfahrzeugs aus. Der Allradantrieb wird nämlich nur unter besonderen Umständen, insbesondere bei schlechten Straßenverhältnissen, die beispielsweise durch Schnee oder Matsch verursacht werden, benötigt.
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Aufgabe der Erfindung
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug weiterzuentwickeln, um eine Abschaltung des Allradantriebs zu ermöglichen und dadurch sowohl den Kraftstoffverbrauch als auch den CO2-Ausstoß zu senken.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Erfindungsgemäß weißt das Doppeldifferenzial zwei Eingänge zur Einleitung des Antriebsdrehmoments in das Doppeldifferenzial auf, die wahlweise über eine erste zwischen den Doppeldifferenzial und dem Antriebsrad angeordnete Kupplungsvorrichtung mit dem Antriebsrad verbindbar sind. Dadurch ist es möglich, dass Antriebsdrehmoment entweder über den ersten Eingang oder über den zweiten Eingang in das Doppeldifferenzial einzuleiten. Zur Einleitung des Antriebsdrehmoments über den ersten Eingang des Doppeldifferenzials wird das Antriebsrad über die erste Kupplungsvorrichtung mit dem Doppeldifferenzial verbunden. Zur Einleitung des Antriebsdrehmoments über den zweiten Eingang in das Doppeldifferenzial wird das Antriebsrad über die erste Kupplungsvorrichtung mit dem Doppeldifferenzial verbunden. Mithin weist das Doppeldifferenzial zwei Antriebseingänge auf. Ein Abtrieb des Doppeldifferenzials wird über die erste Achse und die zweite Achse ermöglicht.
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Vorzugsweise weist die erste Kupplungsvorrichtung eine erste Kupplungseinheit auf, die zwischen dem Außenrad und einem Hohlrad des Doppeldifferenzials zur Einleitung des Antriebsdrehmoments in das Doppeldifferenzial angeordnet ist. Dementsprechend verbindet die erste Kupplungseinheit in einer Schließstellung das Außenrad mit dem Hohlrad. Über das Hohlrad wird das Antriebsdrehmoment auf einen ersten Planetensatz des Doppeldifferenzials eingeleitet.
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Des Weiteren bevorzugt weist die erste Kupplungsvorrichtung eine zweite Kupplungseinheit auf, die zwischen dem Außenrad und einem Planetenträger des Doppeldifferenzials zur Einleitung des Antriebsdrehmoments in das Doppeldifferenzial angeordnet ist. Dementsprechend verbindet die zweite Kupplungseinheit in einer Schließstellung das Außenrad mit dem Planetenträger. Über den Planetenträger wird das Antriebsdrehmoment auf mehrere Planetensätze des Doppeldifferenzials eingeleitet.
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Besonders bevorzugt ist die Kupplungsvorrichtung als Doppelkupplung ausgebildet und zwischen dem Doppeldifferenzial und der zweiten Achse eine zweite Kupplungsvorrichtung zur Kopplung der zweiten Achse angeordnet. Mit anderen Worten ist es dadurch möglich, zeitgleich ein Öffnen der ersten Kupplungseinheit und ein Schließen der zweiten Kupplungseinheit ebenso wie ein Schließen der ersten Kupplungseinheit und ein Öffnen der zweiten Kupplungseinheit zu ermöglichen. Über die zweite Kupplungsvorrichtung ist eine Abkopplung der zweiten Achse realisierbar, indem die zweite Kupplungsvorrichtung geöffnet wird. Dementsprechend führt ein Schließen der zweiten Kupplungsvorrichtung zu einer Koppelung der zweiten Achse mit dem Doppeldifferenzial.
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Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel weist das Doppeldifferenzial ein gemeinsames Gehäuse zur Aufnahme des ersten und des zweiten Differenzials auf, wobei vier Planetensätze auf dem Planetenträger gelagert sind. Dies ermöglicht eine kompakte Ausbildung des Doppeldifferenzials und schafft darüber hinaus eine Gewichtsoptimierung. Dabei weist das erste Differenzial zwei miteinander kämmende Planetensätze auf und das zweite Differenzial weist ebenfalls zwei miteinander kämmende Planetensätze auf. Ein Planetensatz besteht dabei aus mindestens drei einzelnen Planetenrädern.
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Vorzugsweise ist ein Abtrieb des Doppeldifferenzials auf die Antriebsräder der ersten Achse über eine erste und eine zweite Sonne realisiert, die jeweils mit einem Planetensatz kämmen, wobei die Planetensätze gegensinnig getrieblich gekoppelt sind. Die jeweils miteinander kämmenden Planeten der Planetensätze bilden ein Planetenpaar.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein Abtrieb des Doppeldifferenzials zu der zweiten Achse über eine dritte Sonne realisiert, die mit einem Planetensatz kämmt, der gegensinnig getrieblich mit dem Planetensatz gekoppelt ist. Dabei kämmt der Planetensatz mit einem weiteren Planetensatz wodurch ein Planetensatzpaar entsteht.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die drei Sonnen unmittelbar benachbart angeordnet sind. Mithin sind die drei Sonnen koaxial zueinander angeordnet und weisen so eine besonders kompaktbauende Anordnung auf.
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Zur Verteilung des Antriebsdrehmoments auf die beiden Antriebsräder der ersten Achse sowie auf die zweite Achse wird das Außenrad über die erste Kupplungseinheit der ersten Kupplungsvorrichtung mit dem ersten Eingang des Doppeldifferenzials gekoppelt und die zweite Achse wird über die zweite Kupplungsvorrichtung mit dem Doppeldifferenzial gekoppelt. Somit ermöglicht ein Schließen der ersten Kupplungseinheit ein Einleiten des Antriebsdrehmoments in das Doppeldifferenzial. Die Schließstellung der zweiten Kupplungsvorrichtung verbindet das Doppeldifferenzial mit der zweiten Achse und ermöglicht so ein Allradantrieb des Kraftfahrzeugs.
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Zur alleinigen Übertragung des Antriebsdrehmoments auf die beiden Antriebsräder der ersten Achse wird das Außenrad über die erste Kupplungsvorrichtung mit dem zweiten Eingang des Doppeldifferenzials gekoppelt und die zweite Achse über die zweite Kupplungsvorrichtung vom Doppeldifferenzial entkoppelt. Somit wird die zweite Kupplungsvorrichtung geöffnet, wodurch die zweite Achse von dem Doppeldifferenzial entkoppelt wird. Ein Schließen der zweiten Kupplungseinheit der ersten Kupplungsvorrichtung schaltet die dritte Sonne lastfrei, so dass das Antriebsdrehmoment dadurch nur auf die beiden Antriebsräder der ersten Achse verteilt wird, wodurch ein Allradantrieb des Kraftfahrzeugs abgeschaltet bzw. lastfrei geschaltet wird und somit der alleinige Zweiradantrieb eingeleitet wird. Damit gehen eine Kraftstoffeinsparung und eine Senkung des CO2-Ausstoßes einher.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der einzigen Zeichnung, die eine erste schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung zeigt.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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Die Darstellung gemäß der einzigen Figur zeigt eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem als Stirnrad-Planetengetriebe ausgeführten Doppeldifferenzial D. Über den Antriebsmotor AM wird ein Antriebsdrehmoment in das Doppeldifferenzial D über ein Außenrad A eingeleitet. Zwischen dem Außenrad A und dem Doppeldifferenzial D ist eine erste Kupplungsvorrichtung KV1 angeordnet. Die erste Kupplungsvorrichtung KV1 umfasst eine erste und eine zweite Kupplungseinheit K1, K2, wobei die erste Kupplungseinheit K1 mit einem ersten Eingang E1 des Doppeldifferenzials D verbindbar ist, und die zweite Kupplungseinheit K2 mit einem zweiten Eingang E2 des Doppeldifferenzials D verbindbar ist. Die erste Kupplungsvorrichtung KV1 ist als Doppelkupplung ausgebildet, wobei in einem Ausgangszustand die erste Kupplungseinheit K1 geschlossen ist, wobei die zweite Kupplungseinheit K2 geöffnet ist.
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Das Doppeldifferenzial D umfasst ein erstes Differenzial D1 zur Verteilung des Antriebsdrehmoments auf eine erste und eine zweite Achse A1, A2, und ein zweites Differenzial D2 zur Verteilung des Antriebsdrehmoments auf zwei Antriebsräder AR1, AR2 der ersten Achse A1. Zwischen dem Doppeldifferenzial D und der zweite Achse A2 ist eine zweite Kupplungsvorrichtung KV2 zur Abkopplung der zweiten Achse A2 von dem Doppeldifferenzial D angeordnet. Das Doppeldifferenzial D weist ein gemeinsames Gehäuse G zur Aufnahme des ersten und des zweiten Differenzials D1, D2 auf.
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Das erste Differenzial D1 ist derart aufgebaut, dass dieses eine dritte Sonne S3, einen Planetenträger PT, ein Hohlrad H sowie daran gelagerte erste und zweite Planetensätze P1 und P2 umfasst. Das zweite Differenzial D2 weist eine erste und eine zweite Sonne S1, S2, den Planetenträger PT sowie daran gelagerte Planetensätze P3 und P4 auf. Die Planetensätze P3 und P4, sowie P1 und P2 sind getrieblich miteinander gegensinnig drehend gekoppelt.
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Ein Allradantrieb des Kraftfahrzeugs erfolgt dadurch, dass das Antriebsdrehmoment des Antriebsmotors AM über das Doppeldifferenzial D sowohl auf die erste Achse A1 als auch auf die zweite Achse A2 geleitet wird. Dazu wird die erste Kupplungseinheit K1, die zwischen dem Außenrad A und einem Hohlrad H des Doppeldifferenzials D angeordnet ist, geschlossen. Das Antriebsdrehmoment wird vom Antriebsmotor AM über die Kupplungseinheit K1 auf das Hohlrad H geleitet. Das Hohlrad H kämmt mit einem ersten Planetensatz P1, der seinerseits mit einem zweiten Planetensatz P2 kämmt. Sowohl der erste Planetensatz P1 als auch der zweite Planetensatz P2 sind auf einem gemeinsamen Planetenträger PT angeordnet. Der zweite Planetensatz P2 kämmt des Weiteren mit einer Sonne S3, die einen Teil des Antriebsdrehmoments auf die zweite Achse A2 leitet. Dazu ist zwischen dem Doppeldifferenzial D und der zweiten Achse A2 angeordnete dritte Kupplung K3 geschlossen.
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Des Weiteren treiben der erste Planetensatz P1 und der zweiten Planetensatz P2 den Planetenträger PT an, an dem ein dritter Planetensatz P3 angeordnet ist. Der dritte Planetensatz P3 kämmt sowohl mit einer mit dem ersten Antriebsrad AR1 drehfest verbundenen ersten Sonne S1, als auch mit einem vierten Planetensatz P4, der ebenfalls an dem Planetenträger PT gelagert ist. Der vierte Planetensatz PR 4 kämmt ferner mit einer zweiten Sonne S2, die mit dem Antriebsrad AR2 trieblich verbunden ist. Mit anderen Worten wird das Antriebsdrehmoment, das nicht auf die zweite Achse A2 geleitet wurde über den dritten Planetensatz P3 und den vierten Planetensatz P4 auf die beiden Antriebsräder AR1 und AR2 der ersten Achse A1 verteilt.
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Zur Einsparung von Kraftstoff und damit zur Verringerung des CO2-Austosses kann der Allradantrieb abgeschaltet werden, wobei das Kraftfahrzeug nur noch über die erste Achse A1 angetrieben wird. Dazu wird lediglich die zweite Kupplungseinheit K2 geschlossen, wobei gleichzeitig die erste Kupplungseinheit K1 geöffnet wird. Die dritte Kupplungsvorrichtung KV3 wird ebenfalls geöffnet. Das Antriebsdrehmoment wird über die zweite Kupplungseinheit K2 auf den Planetenträger PT des Doppeldifferenzials D geleitet. Der Planetenträger PT treibt über den dritten Planetensatz P3 und den vierten Planetensatz P4 die erste Sonne S1 und die zweite Sonne S2 an. Das über den zweiten Eingang E2 des Doppeldifferenzials D eingeleitete Antriebsmoment wird somit nur auf die beiden Antriebsräder AR1 und AR2 der ersten Achse A1 übertragen. Die dritte Sonne S3 ist lastfrei.
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Bezugszeichenliste
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- D
- Doppeldifferenzial
- AM
- Antriebsmotor
- A
- Außenrad
- D1, D2
- Differenzial
- A1, A2
- Achse
- AR1, AR2
- Antriebsrad
- E1, E2
- Eingang
- KV1, KV2
- Kupplungsvorrichtung
- K1, K2
- Kupplungseinheit
- PT
- Planetenträger
- S1, S2, S3
- Sonne
- P1, P2, P3, P4
- Planetensatz
- G
- Gehäuse
- H
- Hohlrad
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2471681 A1 [0002]
- DE 102009049856 B4 [0003]
