DE102014209038A1 - GEARBOX WITH POWER TRANSMISSION SHAFT - Google Patents

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DE102014209038A1
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Jeffrey E. Maurer
Andreas E. Perakes
David Allen Janson
Gregory Daniel Goleski
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Ford Global Technologies LLC
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Abstract

Ein Vorderradantriebsgetriebe ist für Allradantrieb geeignet, indem eine selektiv in Eingriff bringbare Nebenantriebswelle hinzugefügt ist. Wird eine Ausrückkupplung in Eingriff gebracht, kann Leistung über eine Nebenantriebseinheit und eine Hinterradantriebseinheit auf die Hinterräder übertragen werden, um die Fahrzeugmobilität zu verbessern. Wird die Ausrückkupplung außer Eingriff gebracht, rotieren verschiedene Bauteile des Allradantriebsystems nicht, wodurch Beeinträchtigungen der Leistungsfähigkeit und der Kraftstoffverbrauch verringert werden. Um Raum zum Unterbringen der Ausrückkupplung bereitzustellen, wird das Differential auf die linke Seite des angetriebenen Verteilerzahnrads (Fahrerseite) versetzt. Ein Planetendifferential, etwa ein Doppelritzel-Planetendifferential, ist für diese Stelle geeignet.A front wheel drive transmission is suitable for four wheel drive by adding a selectively engageable power take-off shaft. When a release clutch is engaged, power can be transmitted to the rear wheels through a power take-off unit and a rear-wheel drive unit to improve vehicle mobility. When the clutch is disengaged, various components of the all-wheel drive system do not rotate, reducing performance and fuel economy. To provide space to accommodate the clutch, the differential is moved to the left side of the driven transfer gear (driver's side). A planetary differential, such as a double pinion planetary differential, is suitable for this point.

Description

Diese Offenbarung betrifft das Gebiet der Kraftfahrzeuggetriebe. Insbesondere betrifft die Offenbarung ein Vorderradantriebsgetriebe mit einer Leistungsübertragungswelle, die konfiguriert ist, Leistung selektiv auf Hinterräder zu übertragen.This disclosure relates to the field of automotive transmissions. More particularly, the disclosure relates to a front-wheel drive transmission having a power transmission shaft configured to selectively transmit power to rear wheels.

Auf dem modernen Markt der Passagierfahrzeuge sind zwei Konfigurationen von Fahrzeug-Antriebssträngen vorherrschend: Hinterradantrieb (RWD) und Vorderrad-antrieb (FWD). Durch zusätzliche Hardware können beide Konfigurationen konfiguriert werden, Leistung an alle vier Räder abzugeben. Da die Traktion eines bestimmten Rades in bestimmten Fällen begrenzt sein kann, kann die Mobilität durch die Möglichkeit, Leistung an alle vier Räder abzugeben, verbessert werden. Allerdings hat die zusätzliche Hardware weitere Beeinträchtigungen zur Folge, die den Kraftstoffverbrauch sogar in Fällen, in denen die zusätzliche Funktion gar nicht benötigt wird, erhöhen.In the modern market of passenger vehicles, two configurations of vehicle powertrains prevail: rear-wheel drive (RWD) and front-wheel drive (FWD). Additional hardware allows both configurations to be configured to deliver power to all four wheels. Since the traction of a particular wheel can be limited in certain cases, mobility can be improved by the ability to deliver power to all four wheels. However, the additional hardware results in further impairments that increase fuel economy even in cases where the extra function is not needed.

In einer typischen RWD-Konfiguration ist der Motor in Längsrichtung im Fahrzeug ausgerichtet, sodass die Kurbelwellenachse mit der Richtung der Fahrzeugbewegung fluchtend ausgerichtet ist. Ein auf dem Motor angebrachtes Getriebe treibt eine hintere Antriebswelle mit einer Geschwindigkeit an, die, je nach aktuellen Fahrzeuganforderungen, größer oder kleiner als die Geschwindigkeit der Motorkurbelwelle sein kann. Die hintere Antriebswelle ist mit einer Hinterachse verbunden, die die Rotationsachse verändert, die Drehgeschwindigkeit verringert, die linke und rechte Hinterachse antreibt und gleichzeitig geringe Geschwindigkeitsunterschiede zwischen den Achsen erlaubt, wenn das Fahrzeug um eine Ecke biegt. Eine RWD-Konfiguration ist angepasst, um auch die Vorderräder anzutreiben, indem zwischen dem Getriebe und der hinteren Antriebswelle ein Verteilergetriebe hinzugefügt ist. Zusätzlich zum Antrieb der hinteren Antriebswelle treibt das Verteilergetriebe eine vordere Antriebswelle an, die wiederum eine Vorderachse antreibt. Einige Verteilergetriebe umfassen ein Planetengetriebe, das das Drehmoment zwischen der vorderen und der hinteren Antriebswelle aufteilt und leichte Geschwindigkeitsunterschiede erlaubt. Weitere Verteilergetriebe weisen eine aktiv gesteuerte Drehmoment-auf-Anfrage(TOD)-Kupplung auf, die unter bestimmten Bedingungen nur die vordere Antriebswelle antreibt, etwa wenn eine Steuereinheit einen Verlust der Traktion der Hinterräder feststellt.In a typical RWD configuration, the engine is longitudinally aligned in the vehicle such that the crankshaft axis is aligned with the direction of vehicle motion. A transmission mounted on the engine drives a rear drive shaft at a speed that, depending on current vehicle requirements, may be greater or less than the speed of the engine crankshaft. The rear drive shaft is connected to a rear axle which alters the rotational axis, reduces the rotational speed, drives the left and right rear axles and at the same time allows low speed differences between the axles as the vehicle turns around a corner. An RWD configuration is adapted to also drive the front wheels by adding a transfer case between the transmission and the rear drive shaft. In addition to driving the rear drive shaft, the transfer case drives a front drive shaft, which in turn drives a front axle. Some transfer cases include a planetary gear that splits the torque between the front and rear drive shafts and allows for slight speed differences. Other transfer cases include an actively controlled torque-on-demand (TOD) clutch which, under certain conditions, drives only the front drive shaft, such as when a control unit detects a loss of traction of the rear wheels.

In einer typischen FWD-Konfiguration ist der Motor in Querrichtung im Fahrzeug angeordnet, sodass die Achse der Kurbelwelle mit der Achse der Raddrehung ausgerichtet ist. Ein am Motor angebrachtes Getriebe treibt ein vorderes Differential mit einer Geschwindigkeit an, die den aktuellen Fahrzeuganforderungen entspricht. Das vordere Differential ist typischerweise mit dem Schaltgetriebe in ein gemeinsames Gehäuse integriert. Das vordere Differential treibt die linke und die rechte Vorderachse an und erlaubt gleichzeitig geringe Geschwindigkeitsunterschiede zwischen den Achsen, wenn das Fahrzeug um eine Ecke biegt. Eine FWD-Konfiguration ist angepasst, um auch die Hinterräder anzutreiben, indem eine Nebenantriebseinheit (PTU) hinzugefügt ist, die eine hintere Antriebswelle mit einer Geschwindigkeit antreibt, die proportional zur Geschwindigkeit des vorderen Differentials ist. Eine Hinterradantriebseinheit (RDU) umfasst typischerweise eine TOD-Kupplung, die, wenn sie in Eingriff gebracht wird, ein hinteres Differential antreibt, das wiederum die linke und die rechte Hinterachse antreibt.In a typical FWD configuration, the engine is transversely mounted in the vehicle such that the axis of the crankshaft is aligned with the axis of wheel rotation. An engine mounted transmission drives a front differential at a speed that meets current vehicle requirements. The front differential is typically integrated with the manual transmission in a common housing. The front differential drives the left and right front axles while allowing low speed differences between the axles as the vehicle turns around a corner. An FWD configuration is adapted to also drive the rear wheels by adding a PTU which drives a rear drive shaft at a speed proportional to the speed of the front differential. A rear wheel drive unit (RDU) typically includes a TOD clutch which, when engaged, drives a rear differential which in turn drives the left and right rear axles.

Ein Fahrzeug-Antriebsstrang umfasst einen Motor, ein Mehrstufen-Schaltgetriebe, eine Verteilerwelle, ein Differential und eine Ausrückkupplung. Eine Schaltgetriebe-Eingangswelle, die sich von der rechten Seite des Mehrstufen-Schaltgetriebes weg erstreckt, wird von einer Kurbelwelle des Motors angetrieben. Die Eingangswelle kann zum Beispiel über einen Drehmomentwandler angetrieben werden, der ein auf der Kurbelwelle befestigtes Flügelrad und eine auf der Schaltgetriebe-Eingangswelle befestige Turbine aufweist. Eine Schaltgetriebe-Abtriebswelle ist zur Rotation um die Schaltgetriebe-Eingangswelle gelagert und kämmt mit einem auf der Verteilerwelle befestigten angetriebenen Verteilerzahnrad. Ein Antriebsverteilerzahnrad auf der Verteilerwelle kämmt mit einem Endantriebszahnrad. Das Differential, das axial links vom angetriebenen Verteilerzahnrad angeordnet ist, überträgt Leistung vom Endantriebszahnrad auf die linke und die rechte Achswelle. Das Differential kann ein Planetendifferential mit relativ geringer Achslänge sein. Zum Beispiel kann das Differential ein Doppelritzel-Planetengetriebe, bei dem das Tellerrad auf dem Endantriebszahnrad befestigt ist, das Sonnenrad auf der einen Vorderachsenwelle und der Mitnehmer auf der anderen Vorderachsenwelle, sein. Die Ausrückkupplung, die axial rechts vom angetriebenen Verteilerzahnrad angeordnet ist, überträgt selektiv Leistung vom Endantriebszahnrad zu einer Hohlnebenantriebswelle, die zur Rotation um die rechte Achswelle gelagert ist. Die Ausrückkupplung kann eine Klauenkupplung sein. Die Ausrückkupplung kann entweder normal aktiviert oder normal deaktiviert sein. Die Ausrückkupplung kann hydraulisch, elektromagnetisch oder durch sonstige Mittel betätigt sein. Das Fahrzeug kann ferner eine Nebenantriebseinheit umfassen, die konfiguriert ist, Leistung von der Nebenantriebswelle auf eine Längsantriebswelle zu übertragen. Eine Hinterradantriebseinheit kann ferner eine Drehmoment-auf-Abfrage-Kupplung aufweisen, um als Antwort auf einen Traktionsverlust der Vorderräder selektiv Leistung von der Antriebswelle auf die linke und rechte Hinterachse zu übertragen.A vehicle powertrain includes an engine, a multi-stage manual transmission, a distributor shaft, a differential, and a disconnect clutch. A transmission input shaft extending from the right side of the multi-stage transmission is driven by a crankshaft of the engine. For example, the input shaft may be driven via a torque converter having an impeller mounted on the crankshaft and a turbine mounted on the transmission input shaft. A transmission output shaft is journaled for rotation about the transmission input shaft and meshes with a driven transfer gear mounted on the transfer shaft. A drive sprocket on the sprocket shaft meshes with a final drive sprocket. The differential, located axially to the left of the driven distributor gear, transfers power from the final drive gear to the left and right axle shafts. The differential may be a planetary differential with a relatively small axle length. For example, the differential may be a double pinion planetary gear in which the ring gear is mounted on the final drive gear, the sun gear on the one front axle shaft and the driver on the other front axle shaft. The release clutch, located axially to the right of the driven transfer gear, selectively transfers power from the final drive gear to a hollow slave drive shaft supported for rotation about the right axle shaft. The disengagement clutch may be a dog clutch. The disconnect clutch can be either normally activated or normally disabled. The disengagement clutch can be actuated hydraulically, electromagnetically or by other means. The vehicle may further include a PTO unit configured to transfer power from the PTO shaft to a longitudinal drive shaft. A rear wheel drive unit may further include a torque-on-demand clutch for selectively transmitting power from the drive shaft to the left and right rear axles in response to a loss of traction of the front wheels.

Ein Getriebe umfasst ein Planetendifferential, eine Kupplung und eine Verteilerwelle. Das Differential ist konfiguriert, Leistung von einem Endantriebszahnrad auf die linke und die rechte Vorderachswelle zu übertragen. Dieses Differential kann zum Beispiel ein Doppelritzel-Planetengetriebe sein, bei dem das Tellerrad auf dem Endantriebszahnrad befestigt ist, das Sonnenrad auf der einen Vorderachsenwelle und der Mitnehmer auf der anderen Vorderachsenwelle befestigt ist. Die Kupplung überträgt selektiv Leistung vom Endantriebszahnrad zu einer Nebenantriebswelle. Die Verteilerwelle umfasst ein Antriebsverteilerzahnrad, das mit dem Endantriebszahnrad kämmt, und ein angetriebenes Verteilerzahnrad, das sich zwischen dem Differential und der Kupplung erstreckt. Das Getriebe kann darüber hinaus noch ein Schaltgetriebe umfassen. Eine Schaltgetriebe-Eingangswelle erstreckt sich von der rechten Seite des Schaltgetriebes weg, und ein Schaltgetriebe-Abtriebszahnrad rotiert um die Schaltgetriebe-Eingangswelle und kämmt mit dem angetriebenen Verteilerzahnrad. Das Getriebe kann ferner eine Startvorrichtung, beispielsweise einen Drehmomentwandler umfassen, der ein Flügelrad und eine auf der Eingangswelle befestige Turbine aufweist. Die Ausrückkupplung kann eine Klauenkupplung sein. Die Ausrückkupplung kann entweder normal in Eingriff gebracht werden oder normal deaktiviert sein. Die Ausrückkupplung kann hydraulisch, elektromagnetisch oder durch sonstige Mittel betätigt sein. A transmission comprises a planetary differential, a clutch and a distributor shaft. The differential is configured to transfer power from a final drive gear to the left and right front axles. This differential may be, for example, a double pinion planetary gear in which the ring gear is mounted on the final drive gear, the sun gear is mounted on the one front axle shaft and the carrier on the other front axle shaft. The clutch selectively transfers power from the final drive gear to a power take-off shaft. The distributor shaft includes a drive distributor gear meshing with the final drive gear and a driven transfer gear extending between the differential and the clutch. The transmission may also include a manual transmission. A transmission input shaft extends away from the right side of the transmission and a transmission output gear rotates about the transmission input shaft and meshes with the driven transmission gear. The transmission may further include a starting device, such as a torque converter, having an impeller and a turbine mounted on the input shaft. The disengagement clutch may be a dog clutch. The disengagement clutch can be either normally engaged or normally disabled. The disengagement clutch can be actuated hydraulically, electromagnetically or by other means.

Die Figuren zeigen:The figures show:

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeug-Antriebsstrangs. 1 is a schematic representation of a vehicle powertrain.

2 ist eine Querschnittsansicht eines Planetendifferentials, das zur Verwendung im Antriebsstrang von 1 geeignet ist. 2 is a cross-sectional view of a planetary differential for use in the powertrain of 1 suitable is.

3 ist eine Querschnittsansicht einer hydraulisch betätigten normal in Eingriff gebrachten Ausrückkupplung in der in Eingriff gebrachten Position. 3 FIG. 12 is a cross-sectional view of a hydraulically actuated normally engaged disengagement clutch in the engaged position. FIG.

4 ist eine Querschnittsansicht der hydraulisch betätigten Ausrückungskupplung von 3 in der außer Eingriff gebrachten Position. 4 is a cross-sectional view of the hydraulically actuated disengagement clutch of 3 in the disengaged position.

5 ist eine Querschnittsansicht einer elektromagnetisch betätigten normal außer Eingriff gebrachten Ausrückkupplung in der außer Eingriff gebrachten Position. 5 Figure 11 is a cross-sectional view of an electromagnetically actuated normally disengaged disengagement clutch in the disengaged position.

6 ist eine Querschnittsansicht der elektromagnetisch betätigten Ausrückkupplung von 5 in der in Eingriff gebrachten Position. 6 is a cross-sectional view of the electromagnetically actuated clutch release of 5 in the engaged position.

An dieser Stelle werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die offenbarten Ausführungsformen nur Beispiele sind und sonstige Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können stark vergrößert oder verkleinert sein, um Details bestimmter Bauteile zu veranschaulichen. Spezifische strukturelle und funktionelle Details, die hierin offenbart sind, sind daher nicht als Einschränkung aufzufassen, sondern als rein repräsentative Grundlage, um Fachleuten zu vermitteln, dass die vorliegende Erfindung auf vielfältige Weise einsetzbar ist. Wie für Fachleute ersichtlich sein wird, können Funktionen, die in Bezug auf bestimmte Figuren dargestellt und beschrieben sind, mit Merkmalen von einer oder mehreren anderen Figur(en) kombiniert werden, um Ausführungsformen herzustellen, die nicht ausdrücklich gezeigt oder beschrieben sind. Die Kombinationen der abgebildeten Funktionen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen können jedoch andere Kombinationen und Veränderungen der Merkmale wünschenswert sein, die den Erklärungen dieser Offenbarung entsprechen.At this point, embodiments of the present invention will be described. It should be understood that the disclosed embodiments are only examples and other embodiments may take various and alternative forms. The figures are not necessarily to scale; some features may be greatly enlarged or reduced to illustrate details of particular components. Specific structural and functional details disclosed herein are therefore not to be considered as limiting, but as a purely representative basis to convey to those skilled in the art that the present invention is applicable in a variety of ways. As will be apparent to those skilled in the art, functions illustrated and described with respect to certain figures may be combined with features of one or more other figures to produce embodiments that are not expressly shown or described. The combinations of the mapped functions provide representative embodiments for typical applications. However, for certain applications or implementations, other combinations and variations of features may be desirable that are in accordance with the teachings of this disclosure.

1 ist eine schematische Darstellung einer FWD-basierten Allradantriebs(AWD)-Antriebsstrangskonfiguration. Ein Motor 10 erzeugt Leistung zum Rotieren einer Kurbelwelle 12. Ein Drehmomentwandler 14 überträgt die Leistung auf eine Schaltgetriebe-Eingangswelle 16. Der Drehmomentwandler 14 umfasst ein auf der Kurbelwelle 12 befestigtes Flügelrad und eine auf der Schaltgetriebe-Eingangswelle 16 befestige Turbine. Der Drehmomentwandler dient als Startvorrichtung, indem er Leistung vom Motor auf die Schaltgetriebe-Eingangswelle überträgt, ohne dass die zwei Wellen mit der gleichen Geschwindigkeit rotieren müssen, etwa wenn das Fahrzeug aus einer stationären Position gestartet wird. Ein Schaltgetriebe 18 überträgt Leistung von der Welle 16 auf ein Abtriebszahnrad 20 bei einem Drehzahlverhältnis, das aus einer Gruppe verfügbarer Drehzahlverhältnisse basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und auf der Position des Beschleunigungspedals ausgewählt ist. Sowohl die Schaltgetriebe-Eingangswelle 16 und das Abtriebszahnrad 20 erstrecken sich von der rechten Seite des Schaltgetriebes weg. Das Abtriebszahnrad 20 ist zur Rotation um die Schaltgetriebe-Eingangswelle 16 gelagert, obwohl es nicht unbedingt von der Schaltgetriebe-Eingangswelle 16 gelagert ist. 1 Figure 4 is a schematic representation of a FWD-based AWD driveline configuration. An engine 10 generates power to rotate a crankshaft 12 , A torque converter 14 transmits the power to a manual transmission input shaft 16 , The torque converter 14 includes one on the crankshaft 12 attached impeller and one on the manual transmission input shaft 16 fixed turbine. The torque converter serves as a starting device by transmitting power from the engine to the transmission input shaft without the two shafts having to rotate at the same speed, such as when the vehicle is started from a stationary position. A manual transmission 18 transfers power from the shaft 16 on a driven gear 20 at a speed ratio selected from a group of available speed ratios based on the vehicle speed and the position of the accelerator pedal. Both the manual transmission input shaft 16 and the output gear 20 extend away from the right side of the gearbox. The output gear 20 is for rotation around the manual transmission input shaft 16 stored, although it is not necessarily from the manual transmission input shaft 16 is stored.

Das Abtriebszahnrad 20 kämmt mit einem angetriebenen Verteilerzahnrad 22, das auf der Verteilerwelle 24 befestigt ist. Das Antriebsverteilerzahnrad 26, das auch auf der Verteilerwelle 24 befestigt ist, kämmt mit dem Endantriebszahnrad 28, das zur Rotation um die Vorderachsenachse auf der Welle 30 befestigt ist. Das Endantriebszahnrad 28 treibt das Tellerrad 32 eines Doppelritzel-Planetendifferentials an. Das Doppelritzel-Planetendifferential umfasst ferner einen Mitnehmer 34, der eine Gruppe innerer Planetenräder 36 und eine Gruppe äußerer Planetenräder 38 lagert. Jedes äußere Planetenrad 38 kämmt mit einem der inneren Planetenräder 36 und mit der Innenverzahnung des Tellerrades 32. Jedes innere Planetenrad 36 kämmt außerdem mit einem Sonnenrad 40. Der Mitnehmer 34 treibt die linke Vorderachse 42 (Fahrerseite) und das linke Vorderrad 44 an. Das Sonnenrad 40 treibt die rechte Vorderachse 46 (Fahrerseite) und das rechte Vorderrad 48 an.The output gear 20 meshes with a driven distributor gear 22 that on the distributor shaft 24 is attached. The drive distributor gear 26 that too on the distributor shaft 24 attached, meshes with the final drive gear 28 for rotation about the front axle axis on the shaft 30 is attached. The final drive gear 28 drives the ring gear 32 a double pinion planetary differential at. The double pinion planetary differential further comprises a dog 34 , the one group of inner planet gears 36 and a group of outer planet gears 38 outsourced. Every outer planetary gear 38 meshes with one of the inner planet gears 36 and with the internal teeth of the ring gear 32 , Every inner planetary gear 36 also combs with a sun gear 40 , The driver 34 drives the left front axle 42 (Driver's side) and the left front wheel 44 at. The sun wheel 40 drives the right front axle 46 (Driver's side) and the right front wheel 48 at.

Ein Nebenantriebszahnrad 50 ist auf der Nebenantriebswelle 49, die über die Ausrückkupplung 52 selektiv mit der Welle 30 verbunden ist, befestigt. Das Nebenantriebszahnrad 50 kämmt mit dem Zahnrad 54, das ein Kegelrad 56 antreibt. Das Kegelrad 56 kämmt mit einem Kegelrad 58, das auf einer Antriebswelle 60 befestigt ist. Ein Kegelrad 62 ist über eine TOD-Kupplung 64 mit der Antriebswelle 60 selektiv verbunden. Das Kegelrad 62 kämmt mit einem Kegelrad 66, das ein hinteres Differential 68 antreibt. Das hintere Differential teilt die Leistung zwischen der linken Hinterachse 70 und der rechten Hinterachse 72 auf, die jeweils das linke Hinterrad 74 und das rechte Hinterrad 76 antreiben.A PTO gear 50 is on the PTO shaft 49 that is via the disengagement clutch 52 selectively with the wave 30 connected, attached. The PTO gear 50 meshes with the gear 54 that is a bevel gear 56 drives. The bevel gear 56 combs with a bevel gear 58 that on a drive shaft 60 is attached. A bevel gear 62 is via a TOD clutch 64 with the drive shaft 60 selectively connected. The bevel gear 62 combs with a bevel gear 66 that is a rear differential 68 drives. The rear differential divides the power between the left rear axle 70 and the right rear axle 72 on, each the left rear wheel 74 and the right rear wheel 76 drive.

Der Antriebsstrang nach 1 kann betrieben werden, wenn die Ausrückkupplung 52 aktiviert ist oder nicht. Leistung wird unabhängig vom Zustand der Ausrückkupplung 52 zu den Vorderrädern übertragen. Ist die Ausrückkupplung 52 in Eingriff, stellt der Antriebsstrang die Vorteile bereit, die mit einer FWD-basierten Allradantriebs-Antriebsstrangkonfiguration verbunden sind. Insbesondere dann, wenn eine Steuereinheit einen Verlust der Traktion der Vorderräder abfühlt, wird die TOD-Kupplung 64 in Eingriff gebracht, um Leistung auf die Hinterräder zu übertragen. Während Manövern, die voraussichtlich zu einem Verlust der Traktion der Vorderräder führen, etwa bei schnellem Beschleunigen, kann die TOD-Kupplung vorbeugend in Eingriff gebracht werden.The drive train after 1 can be operated when the disengaging clutch 52 is activated or not. Power becomes independent of the state of the disengaging clutch 52 transferred to the front wheels. Is the disengaging clutch 52 The powertrain provides the benefits associated with a FWD-based four-wheel drive powertrain configuration. In particular, when a control unit senses a loss of traction of the front wheels, the TOD clutch becomes 64 engaged to transfer power to the rear wheels. During maneuvers that are likely to result in a loss of front wheel traction, such as rapid acceleration, the TOD clutch may be preventively engaged.

Ist die Ausrückkupplung 52 deaktiviert, rotieren viele der Bauteile nicht länger. Insbesondere das Nebenantriebszahnrad 50, das Kegelrad 56 und die Antriebswelle 60 rotieren dann nicht mehr. Beeinträchtigungen der Leistungsfähigkeit, die auf das Rotieren dieser Bauteile rückführbar wären, werden beseitigt, wodurch der Kraftstoffverbrauch reduziert wird. Das Bestimmen, ob die Ausrückkupplung 52 in Eingriff zu bringen ist, kann auf einem ausdrücklichen Wunsch des Fahrers basieren oder aber auf dem Abfragen von Betriebsbedingungen, etwa der Temperatur, die mit der Wahrscheinlichkeit eines Traktionsverlusts in Verbindung stehen.Is the disengaging clutch 52 disabled, many of the components no longer rotate. In particular, the PTO gear 50 , the bevel gear 56 and the drive shaft 60 then do not rotate anymore. Impacts that would be traceable to the rotation of these components are eliminated, thereby reducing fuel consumption. Determining whether the disengagement clutch 52 can be based on an explicit request of the driver or on the interrogation of operating conditions, such as the temperature, which are related to the likelihood of traction loss.

2 zeigt die Struktur des Planetendifferentials im Detail. Ein Getriebegehäuse 80 lagert die Welle 30 über Kegel-Rollenlager 82 und 84. Das Getriebegehäuse lagert außerdem die linke Vorderachse 42 über Rollenlager 86 und die rechte Vorderachse 46 über Rollenlager 88. Anders als bei einem Kegelrad ist die Rotationsachse der Planetenräder eines Planetendifferentials zur Wellenachse parallel. Die relativ kurze Achslänge eines Planetendifferentials relativ zu einem Kegeldifferential ermöglicht das Unterbringen des Differentials links vom angetriebenen Verteilerzahnrad 22, wodurch der Raum rechts der angetriebenen Verteilerzahnräder für die Ausrückkupplung 52 verfügbar wird. Diese Anordnung nimmt außerdem ein angetriebenes Verteilerzahnrad mit einem relativ großen Durchmesser auf, wodurch ein größeres Ausmaß an Geschwindigkeitsminderung und eine Drehmomenterhöhung möglich ist. Obwohl ein Doppelritzel-Planetendifferential gezeigt ist, weisen andere Arten von Planetendifferentialen ausreichend kurze Achslängen auf, um in diesem verfügbaren Raum untergebracht zu werden. 2 shows the structure of the planetary differential in detail. A gearbox 80 stores the wave 30 via tapered roller bearings 82 and 84 , The gearbox also supports the left front axle 42 over roller bearings 86 and the right front axle 46 over roller bearings 88 , Unlike a bevel gear, the axis of rotation of the planetary gears of a planetary differential to the shaft axis is parallel. The relatively short axle length of a planetary differential relative to a bevel differential allows housing the differential to the left of the driven transfer gear 22 , whereby the space to the right of the driven distributor gears for the clutch release 52 becomes available. This arrangement also accommodates a driven distributor gear having a relatively large diameter, allowing a greater degree of speed reduction and torque increase. Although a dual pinion planetary differential is shown, other types of planetary differentials have sufficiently short axle lengths to accommodate this available space.

3 zeigt eine erste Ausführungsform einer Ausrückkupplung 52 in einer Eingriffs-Position. Die Klaue 90 ist mit der Nebenantriebswelle 49 bei 92 kerbverzahnt, sodass die Klaue 90 mit der Nebenantriebswelle 49 gemeinsam rotiert, aber in Bezug auf die Nebenantriebswelle 49 axial gleiten kann. In der in 3 gezeigten, axialen Position ist die Verzahnung der Klaue 90 mit der Verzahnung der Welle 30 in Eingriff, sodass die zwei Wellen gezwungenermaßen miteinander rotieren. Ein Element 96 ist durch Schnappringe 98 an der Klaue 90 befestigt. Eine Feder 100 bewegt die Klaue 90 nach links in Richtung der gezeigten Position. Somit ist die Ausrückkupplung in dieser Ausführungsform zum Eingriffs-Zustand hin vorgespannt. Um die Ausrückkupplung freizugeben, wird ein druckbeaufschlagtes Fluid durch einen Kanal 102 geleitet, um einen Druckkolben 104 nach rechts zu bewegen. Der Kolben 104 bewegt ein Element 96 durch ein Drucklager 106 nach rechts. 4 zeigt diese Ausführungsform in der deaktivierten Position. In dieser Position ist die Klaue 90 axial von der Welle 30 getrennt, sodass die zwei Wellen mit verschiedenen Geschwindigkeiten frei rotieren können. Da die Ausrückkupplung 52 in das Getriebe integriert ist, kann derselbe Ventilkörper, der die Strömung des druckbeaufschlagten Fluids hin zu verschiedenen Kupplungen im Schaltgetriebe 18 steuert, um Drehzahlverhältnisse auszuwählen, auch die Strömung des Hydraulikfluids hin zur Ausrückkupplung 52 steuern. 3 shows a first embodiment of a clutch release 52 in an engaged position. The claw 90 is with the PTO shaft 49 at 92 splined so that the claw 90 with the PTO shaft 49 rotated together, but with respect to the PTO shaft 49 can slide axially. In the in 3 shown, axial position is the teeth of the claw 90 with the teeth of the shaft 30 engaged, so that the two waves forced to rotate together. An element 96 is by snap rings 98 at the claw 90 attached. A feather 100 moves the claw 90 to the left in the direction of the position shown. Thus, in this embodiment, the disengagement clutch is biased toward the engaged state. To release the disconnect clutch, a pressurized fluid passes through a channel 102 passed to a pressure piston 104 to move to the right. The piston 104 moves an element 96 through a thrust bearing 106 to the right. 4 shows this embodiment in the deactivated position. In this position is the claw 90 axially from the shaft 30 separated, so that the two waves can rotate freely at different speeds. Because the disengagement clutch 52 is integrated in the transmission, the same valve body, the flow of the pressurized fluid toward different clutches in the manual transmission 18 controls to select speed ratios, also the flow of hydraulic fluid to the clutch disengagement 52 Taxes.

5 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Ausrückkupplung 52 in einer deaktivierten Position. Eine Klaue 110, die aus einem magnetisch leitfähigen Material hergestellt ist, ist bei 112 mit der Welle 30 kerbverzahnt, sodass die Klaue 90 mit der Welle 30 gemeinsam rotiert, aber in Bezug auf die Welle 30 axial gleiten kann. Eine Feder 114 bewegt die Klaue 110 nach links in Richtung der gezeigten Position. In dieser Position ist die Klaue 100 von der Nebenantriebswelle 49 axial getrennt, sodass die zwei Wellen mit verschiedenen Geschwindigkeiten frei rotieren können. Somit ist diese Ausführungsform der Ausrückkupplung zum deaktivierten Zustand hin vorgespannt. Ein Spulenmodul 116 ist auf dem Getriebegehäuse 80 befestigt. Um die Ausrückkupplung in Eingriff zu bringen, wird elektrischer Strom in die Spulenwicklungen 118 eingespeist, wodurch ein Magnetfeld erzeugt wird, um die Klaue 110 nach rechts zu bewegen. 6 zeigt diese Ausführungsform im Eingriffs-Zustand. In der in 6 gezeigten axialen Position ist die Verzahnung der Klaue 110 bei 120 mit der Verzahnung der Nebenantriebswelle 49 in Eingriff, sodass die Nebenantriebswelle 49 und die Welle 30 gezwungenermaßen gemeinsam rotieren. 5 shows a second embodiment of a clutch release 52 in a deactivated position. A claw 110 , which is made of a magnetically conductive material is included 112 with the wave 30 splined so that the claw 90 with the wave 30 rotated together, but in relation to the shaft 30 can slide axially. A feather 114 moves the claw 110 to the left in the direction of the position shown. In this position is the claw 100 from the PTO shaft 49 axially separated so that the two shafts can rotate freely at different speeds. Thus, this embodiment of the clutch is biased to the deactivated state. A coil module 116 is on the gearbox 80 attached. To engage the disconnect clutch, electrical current is introduced into the coil windings 118 fed, creating a magnetic field to the claw 110 to move to the right. 6 shows this embodiment in the engaged state. In the in 6 shown axial position is the teeth of the claw 110 at 120 with the teeth of the PTO shaft 49 engaged so that the PTO shaft 49 and the wave 30 forced to rotate together.

Die in 3–6 gezeigten Kupplungen sind nicht dafür konzipiert, bei relativer Geschwindigkeit zwischen der Welle 30 und der Welle 49 in Eingriff gebracht zu sein. Um die Kupplung 52 in Eingriff zu bringen, während das Fahrzeug in Bewegung ist, wird beim in Eingriff bringen der TOD-Kupplung 64 die Geschwindigkeit der Welle 30 bzw. der Welle 49 synchronisiert, solange die Vorder- und Hinterräder mit gleicher Geschwindigkeit rotieren, als würden sie beide Traktion aufweisen. Nach dem Annähern der Geschwindigkeiten mit der TOD-Kupplung kann die TOD-Kupplung freigegeben werden, während die Ausrückkupplung 52 in Eingriff gebracht wird. Ist der Geschwindigkeitsunterschied gering, kann die Ausrückkupplung in Eingriff gebracht werden, solange geringe Geschwindigkeitsveränderungen der Antriebswelle nicht durch die Fahrzeugträgheit eingeschränkt werden.In the 3 - 6 Couplings shown are not designed for relative speed between the shaft 30 and the wave 49 to be engaged. To the clutch 52 Engaging while the vehicle is in motion will engage the TOD clutch 64 the speed of the shaft 30 or the shaft 49 synchronized as long as the front and rear wheels rotate at the same speed as if they had both traction. After approaching speeds with the TOD clutch, the TOD clutch can be released while the clutch is disengaging 52 is engaged. If the speed difference is small, the disengagement clutch can be engaged, as long as low speed changes of the drive shaft are not limited by the vehicle inertia.

Zwar werden vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, doch werden in Bezug auf diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen beschrieben, die innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche liegen. Die in der Beschreibung verwendeten Wörter sind beschreibend, nicht einschränkend, und es können verschiedene Veränderungen vorgenommen werden, ohne vom Geist und Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Wie bereits erwähnt, können die Merkmale von verschiedenen Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden. Zwar wurden verschiedene Ausführungsformen in Bezug auf eine oder mehr gewünschte Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt gegenüber weiteren Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik beschrieben, doch werden Fachleute erkennen, dass eine(s) oder mehrere Merkmale oder Eigenschaften miteinander in Einklang gebracht werden können, um gewünschte Systemgesamtattribute zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Umsetzung abhängen. Diese Attribute umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf: Kosten, Stärke, Langlebigkeit, Lebensdauerkosten, Vermarktbarkeit, Erscheinen, Verpackung, Größe, Funktionstüchtigkeit, Gewicht, Bearbeitbarkeit, einfache Anordnung usw. Die hierin beschriebenen Ausführungsformen, die in Bezug auf eine oder mehr Eigenschaften als weniger wünschenswert beschrieben werden als weitere Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik, liegen nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für besondere Anwendungen wünschenswert sein.Although exemplary embodiments are described above, not all possible forms are described in relation to these embodiments, which are within the scope of the claims. The words used in the specification are descriptive, not limiting, and various changes may be made without departing from the spirit and scope of the disclosure. As already mentioned, the features of various embodiments may be combined to form further embodiments of the invention. While various embodiments with respect to one or more desired properties have been described as advantageous or preferred over other prior art embodiments or implementations, those skilled in the art will recognize that one or more features or properties may be reconciled with one another, to achieve desired overall system attributes that depend on the specific application and implementation. These attributes include, but are not limited to: cost, strength, longevity, life cost, marketability, appearance, packaging, size, functionality, weight, machinability, ease of placement, etc. The embodiments described herein are described in terms of one or more properties described as less desirable than other embodiments or prior art implementations, are not outside the scope of the disclosure, and may be desirable for particular applications.

Claims (11)

Fahrzeug-Antriebsstrang, umfassend: einen Motor; ein Mehrstufen-Schaltgetriebe, das eine vom Motor angetriebene Eingangswelle und ein Abtriebszahnrad aufweist, das zur Rotation um die Eingangswelle gelagert ist; eine Verteilerwelle, die ein angetriebenes Verteilerzahnrad, das mit dem Abtriebszahnrad kämmt, und ein Antriebsverteilerzahnrad aufweist, das mit einem Endantriebszahnrad kämmt; ein Differential, das zu einer ersten Seite des angetriebenen Verteilerzahnrads axial benachbart und konfiguriert ist, Leistung vom Endantriebszahnrad auf eine erste und eine zweite Achswelle zu übertragen; und eine Ausrückkupplung, die zu einer zweiten Seite des angetriebenen Verteilerzahnrads axial benachbart und konfiguriert ist, selektiv Leistung vom Endantriebszahnrad auf eine Nebenantriebswelle zu übertragen.Vehicle powertrain comprising: an engine; a multi-stage manual transmission having an engine-driven input shaft and an output gear supported for rotation about the input shaft; a distributor shaft having a driven distributor gear meshing with the driven gear and a drive distributor gear meshing with a final drive gear; a differential axially adjacent to a first side of the driven transfer gear and configured to transfer power from the final drive gear to first and second axleshafts; and a disconnect clutch axially adjacent and configured to a second side of the driven sprocket to selectively transfer power from the final drive gear to a power take-off shaft. Antriebsstrang nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Drehmomentwandler, der ein auf einer Kurbelwelle des Motors befestigtes Flügelrad und eine auf der Eingangswelle befestige Turbine aufweist.The powertrain of claim 1, further comprising a torque converter having an impeller mounted on a crankshaft of the engine and a turbine mounted on the input shaft. Antriebsstrang nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Nebenantriebseinheit, die konfiguriert ist, Leistung von der Nebenantriebswelle auf eine Antriebwelle zu übertragen, die zur Rotation um eine Achse, die im Wesentlichen zur ersten und zur zweiten Achswelle senkrecht ist, gelagert ist.The powertrain of claim 1, further comprising a PTO unit configured to transfer power from the PTO shaft to a drive shaft supported for rotation about an axis substantially perpendicular to the first and second axle shafts. Antriebsstrang nach Anspruch 3, ferner umfassend eine Hinterradantriebseinheit, die konfiguriert ist, selektiv Leistung von der Antriebswelle auf eine dritte und vierte Achswelle, die zur Rotation um eine Achse gelagert sind, die im Wesentlichen parallel zur ersten und zur zweiten Achswelle ist, zu übertragen. The driveline of claim 3, further comprising a rear wheel drive unit configured to selectively transmit power from the drive shaft to third and fourth axle shafts journaled for rotation about an axis substantially parallel to the first and second axle shafts. Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei das Differential ein Planetendifferential ist. Drive train according to claim 1, wherein the differential is a planetary differential. Antriebsstrang nach Anspruch 5, wobei das Differential ein Doppelritzel-Planetendifferential ist, das Folgendes umfasst: einen Mitnehmer, der auf einer der ersten und der zweiten Achswelle befestigt ist; ein Sonnenrad, das auf der anderen der ersten und der zweiten Achswelle befestigt ist; eine innere Gruppe von Planetenrädern, die zur Rotation in Bezug auf den Mitnehmer gelagert sind und mit dem Sonnenrad kämmen; eine äußere Gruppe von Planetenrädern, die zur Rotation in Bezug auf den Mitnehmer gelagert sind und mit der inneren Gruppe von Planetenrädern kämmen; und ein Tellerrad, das mit der äußeren Gruppe von Planetenrädern kämmt und auf dem Endantriebszahnrad befestigt ist.The driveline of claim 5, wherein the differential is a dual pinion planetary differential, comprising: a driver mounted on one of the first and second axle shafts; a sun gear mounted on the other of the first and second axle shafts; an inner group of planetary gears supported for rotation with respect to the driver and meshing with the sun gear; an outer group of planet gears which are journaled for rotation with respect to the driver and mesh with the inner group of planetary gears; and a ring gear meshing with the outer group of planetary gears and mounted on the final drive gear. Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei die Ausrückkupplung eine Klaue umfasst, die konfiguriert ist, von einer ersten Position, in der das Endantriebszahnrad und die Nebenantriebswelle mit verschiedenen Geschwindigkeiten frei rotieren können, in eine zweite Position, in der das Endantriebszahnrad und die Nebenantriebswelle miteinander gekoppelt sind, um gemeinsam als Einheit zu rotieren, axial zu gleiten.The driveline of claim 1, wherein the disengagement clutch includes a claw configured to be coupled to a second position where the driveline gear and the power take-off shaft are coupled from a first position where the driveline and the power take-off shaft are free to rotate at different speeds to rotate together as a unit, to slide axially. Antriebsstrang nach Anspruch 7, wobei die Ausrückkupplung ferner eine Feder umfasst, die konfiguriert ist, die Klaue in Richtung der zweiten Position zu bewegen.The driveline of claim 7, wherein the disengagement clutch further comprises a spring configured to move the claw toward the second position. Antriebsstrang nach Anspruch 8, wobei die Ausrückkupplung ferner einen Kolben umfasst, der konfiguriert ist, die Klaue als Antwort auf einen hydraulischen Druck in Richtung der ersten Position zu bewegen.The driveline of claim 8, wherein the disengagement clutch further comprises a piston configured to move the claw toward the first position in response to a hydraulic pressure. Antriebsstrang nach Anspruch 7, wobei die Ausrückkupplung ferner eine Feder umfasst, die konfiguriert ist, die Klaue in Richtung der ersten Position zu bewegen.The driveline of claim 7, wherein the disengagement clutch further comprises a spring configured to move the claw toward the first position. Antriebsstrang nach Anspruch 10, wobei die Ausrückkupplung ferner eine Spule umfasst, die konfiguriert ist, die Klaue als Antwort auf einen elektrischen Strom in Richtung der zweiten Position magnetisch zu bewegen.The driveline of claim 10, wherein the disengagement clutch further comprises a spool configured to magnetically move the claw toward the second position in response to an electrical current.
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