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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Antriebsstrangkomponente mit einem Zahnkranz, der integral mit einem rohrförmigen Antriebselement geformt ist.
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HINTERGRUND
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Dieser Abschnitt stellt Hintergrundinformationen bezüglich der vorliegenden Offenbarung bereit, die nicht unbedingt den Stand der Technik darstellen.
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Viele moderne Kraftfahrzeuge, wie z. B. Crossover-Fahrzeuge, sind mit einem Allradantrieb(AWD)-Antriebsstrang verfügbar, der auf einer Vorderrad(FWD)-Antriebsarchitektur beruht. Diese optionale Antriebsstranganordnung erlaubt einem Antriebsdrehmoment, selektiv und/oder automatisch von dem Motorstrang zu sowohl dem primären (d.h. Vorder-)Antriebsstrang als auch dem sekundären (d.h. Hinter-)Antriebsstrang übertragen zu werden, um bessere Traktion bereitzustellen. Derartige AWD-Fahrzeuge sind typischerweise mit einem viel komplexeren Antriebsstrang (im Vergleich zu einer FWD-Architektur) ausgerüstet, der, zusätzlich zu dem primären Antriebsstrang, die dem sekundären Antriebsstrang zugehörigen zusätzlichen Komponenten aufweisen muss, wie z. B. einen Nebenabtrieb („PTU“) und eine Antriebswelle.
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In einem herkömmlichen PTU wird Drehkraft von dem Motorstrang zu einer Getriebewelle und von der Getriebewelle zu einem Zahnkranz übertragen. Der Zahnkranz überträgt Kraft an ein Ritzel, das seinerseits Kraft an die Antriebswelle überträgt. Herkömmlicherweise ist der Zahnkranz um die Getriebewelle eingepasst, dann am Ort an die Getriebewelle angeschweißt. Dieses Schweißen ist typischerweise über Laserschweißen ausgeführt, das teuer und zeitaufwendig sein kann. Aus diesem Grund verbleibt dort eine Notwendigkeit in der Technik für eine Entwicklung verbesserter Antriebsstrangkomponenten zur Verwendung in den Antriebssträngen von AWD-Fahrzeugen. Beispielsweise zeigen die
US 2009 / 0 229 905 A1 und die US Patentschrift mit der Patentnummer
US 4 763 748 A jeweils eine Kraftübertragungsvorrichtung für ein allradangetriebenes Fahrzeug.
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KURZDARSTELLUNG
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Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Kurzdarstellung der Offenbarung bereit und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollen Umfangs oder aller ihrer Merkmale.
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Die oben beschriebene Aufgabe wird wie folgt gelöst. Die vorliegende Lehre stellt eine Kraftübertragungsvorrichtung umfassend ein Gehäuse, ein Eingangselement, ein Ritzel, ein einheitlich geformtes Übertragungselement, ein Stützlager und ein Stützelement bereit. Das Eingangselement ist innerhalb des Gehäuses angeordnet und für eine Drehung um eine erste Achse gelagert. Das Ritzel ist innerhalb des Gehäuses angeordnet und für eine Drehung um eine zweite Achse gelagert, die quer zu der ersten Achse verläuft. Das Übertragungselement ist innerhalb des Gehäuses für eine Drehung um das Eingangselement gelagert und an das Eingangselement gekuppelt, um Drehkraft von ihm zu empfangen. Das Übertragungselement definiert eine Bohrung und einen Zahnkranz. Der Zahnkranz ist mit dem Ritzel kämmend in Eingriff. Das Stützelement ist konzentrisch um das Eingangselement angeordnet und ist um die erste Achse relativ zu dem Gehäuse drehbar. Das Stützelement hat ein erstes Ende und ein zweites Ende. Das erste Ende des Stützelements ist für eine Drehung relativ zu dem Gehäuse durch das Stützlager gelagert. Das zweite Ende des Stützelements ist innerhalb der Bohrung aufgenommen und fest an das Übertragungselement für eine gemeinsame Drehung gekuppelt. Die Kraftübertragungsvorrichtung weist ferner eine Kupplung auf, die aufweist: ein Kupplungselement, das zwischen einer ersten Stellung, wobei die Kupplung das Eingangselement und das Übertragungselement für eine gemeinsame Drehung kuppelt, und einer zweiten Stellung beweglich ist, wobei das Eingangselement und das Übertragungselement drehbar entkuppelt sind; und einen Aktuator, der konfiguriert ist, um das Kupplungselement zwischen der ersten und zweiten Stellung zu bewegen, wobei das Kupplungselement ein Ring ist, der eine erste Verzahnung und eine zweite Verzahnung definiert; wobei das Eingangselement eine dritte Verzahnung definiert und das Übertragungselement eine vierte Verzahnung definiert; wobei, wenn das Kupplungselement in der ersten Stellung ist, die erste Verzahnung kämmend mit der dritten Verzahnung eingreift und die zweite Verzahnung kämmend mit der vierten Verzahnung eingreift; und wobei, wenn das Kupplungselement in der zweiten Stellung ist, eine der ersten und zweiten Verzahnungen mit einer entsprechenden der dritten und vierten Verzahnung nicht eingreift.
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Weitere Anwendungsgebiete werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung offensichtlich. Die Beschreibung und die besonderen Beispiele in dieser Zusammenfassung dienen nur Veranschaulichungszwecken und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
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Figurenliste
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen sind nur zu Veranschaulichungszwecken ausgewählter Ausführungsformen und nicht aller möglichen Umsetzungen bestimmt und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
- 1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem AWD-Trennantriebsstrang, der einen in Übereinstimmung mit der Lehre der vorliegenden Offenbarung konstruierten Nebenabtrieb hat; und
- 2 ist eine durch eine Drehachse einer Eingangswelle des Nebenabtriebs genommene Schnittansicht des Nebenabtriebs, der schematisch in 1 dargestellt ist.
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Entsprechende Bezugsnummern bezeichnen entsprechende Teile in allen Ansichten der Zeichnungen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Beispielhafte Ausführungsformen werden nun vollständiger mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Mit Bezug auf 1 der Zeichnungen ist ein Motorfahrzeug, das in Übereinstimmung mit der Lehre der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist, schematisch dargestellt und allgemein durch eine Bezugszahl 10 bezeichnet. Das Fahrzeug 10 kann einen Motorstrang 14 und einen Antriebsstrang 18 aufweisen, der einen primären Antriebsstrang 22, einen Kraftumschaltmechanismus 26, einen sekundären Antriebsstrang 30 und ein Steuersystem 34 aufweisen kann. In den verschiedenen Aspekten der vorliegenden Lehre kann der primäre Antriebsstrang 22 ein Frontantriebsstrang sein, während der sekundäre Antriebsstrang 30 ein Heckantriebsstrang sein kann.
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Der Motorstrang 14 kann eine Antriebsmaschine 38, wie z. B. eine innen liegende Verbrennungsmaschine oder einen Elektromotor und ein Getriebe 42 aufweisen. Das Getriebe 42 kann ein Zahnradgetriebe 44 haben, das jede Art von Wechselgetriebe, wie z. B. ein Handschaltungs-, Automatik- oder stufenloses Getriebe, sein kann. Die Antriebsmaschine 38 ist betreibbar, um Drehkraft an den primären Antriebsstrang 22 und den Kraftumschaltmechanismus 26 bereitzustellen.
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Der primäre Antriebsstrang 22 kann ein primäres oder erstes Differential 46 mit einem durch ein Ausgangselement 52 des Getriebes 42 angetriebenen Eingangselement 50 aufweisen. In dem besonderen dargestellten Beispiel ist das erste Differential 46 als Teil des Getriebes 42 konfiguriert, eine Art, die häufig als eine Querachse bezeichnet und typischerweise in Vorderradantriebs-Fahrzeugen verwendet wird. Der primäre Antriebsstrang 22 kann des Weiteren ein Paar erste Achswellen 54L, 54R aufweisen, die Ausgangskomponenten des ersten Differentials 46 an einen Satz erster Fahrzeugräder 58L, 58R kuppeln können. Das erste Differential 46 kann ein erstes Differentialgehäuse 62, das durch das Eingangselement 50 drehbar angetrieben ist, wenigstens ein Paar durch das erste Differentialgehäuse 62 drehbar angetriebene erste Ritzelräder 66 und ein Paar erste Seitenräder 70 aufweisen. Jedes der ersten Seitenräder 70 kann mit den ersten Ritzelrädern 66 in Eingriff gebracht und antriebsmäßig an eine zugehörige der ersten Achswellen 54L, 54R gekuppelt werden.
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Der Kraftumschaltmechanismus 26, nachfolgend als ein Nebenabtrieb („PTU“) bezeichnet, kann Drehkraft von dem Getriebe 42 an eine Ausgangsritzelwelle 74 übertragen. Der PTU 26 kann einen PTU-Aktuator 78 aufweisen, der konfiguriert ist, um dem PTU 26 zu erlauben, Übertragung von Drehkraft zwischen dem Getriebe 42 und der Ausgangsritzelwelle 74 selektiv zu steuern. Der PTU 26 ist nachstehend mit Bezug auf 2 genauer beschrieben. Die Ausgangsritzelwelle 74 kann an eine Antriebswelle 82 gekuppelt werden, um Drehkraft zwischen dem primären Antriebsstrang 22 und dem sekundären Antriebsstrang 30 zu übertragen.
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Der sekundäre Antriebsstrang 30 kann die Antriebswelle 82, ein hinteres Antriebsmodul („RDM“) 110, ein Paar zweite Achswellen 114L, 114R und einen Satz zweiter Fahrzeugräder 118L, 118R aufweisen. Ein erstes Ende der Antriebswelle 82 kann für eine Drehung mit der Ausgangsritzelwelle 74 gekuppelt werden, die sich von dem Nebenabtrieb 26 erstreckt, während ein zweites Ende der Antriebswelle 82 für eine Drehung mit einem Eingang 122 des hinteren Antriebsmoduls 110 gekuppelt werden kann, wie zum Beispiel eine Ritzelwelle. Das hintere Antriebsmodul 110 kann konfiguriert werden, um Drehkrafteintrag von dem Eingang 122 an die Antriebsachswellen 114L, 114R zu übertragen. Das hintere Antriebsmodul 110 kann zum Beispiel ein Gehäuse 126, ein sekundäres oder zweites Differential (nicht dargestellt), eine Drehmomentübertragungsvorrichtung („TTD“) (nicht dargestellt) aufweisen, die allgemein konfiguriert und angeordnet ist, um Drehkraft von dem Eingang 122 an das zweite Differential und einen TTD-Aktuator 130 selektiv zu kuppeln und zu übertragen. Das zweite Differential kann konfiguriert werden, um die Achswellen 114L, 114R anzutreiben. Die TTD kann jede Art von Kupplung oder Kupplungsvorrichtung aufweisen, die verwendet werden kann, um Drehkraft von dem Eingang 122 an das zweite Differential selektiv zu übertragen, wie zum Beispiel eine Mehrscheiben-Reibungskupplung. Der TTD-Aktuator 130 wird bereitgestellt, um die TTD selektiv in Eingriff oder außer Eingriff zu bringen und kann durch Steuerungssignale von dem Steuerungssystem 34 gesteuert werden. Der TTD-Aktuator 130 kann jede kraftbetriebene Vorrichtung sein, die fähig ist, die TTD zwischen ihrem ersten und zweiten Modus umzuschalten wie ebenso die Größe der ausgeübten Kupplungseingriffskraft adaptiv zu regeln.
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Das Steuerungssystem 34 ist schematisch in 1 so dargestellt, dass es eine Steuereinheit 150, eine Gruppe erster Sensoren 154 und eine Gruppe zweiter Sensoren 158 aufweist. Die Gruppe erster Sensoren 154 kann innerhalb des Motorfahrzeugs 10 angeordnet werden, um einen Fahrzeugparameter abzutasten und entsprechend ein erstes Sensorsignal zu erzeugen. Der Fahrzeugparameter kann jeder Kombination des Folgenden zugeordnet werden: Fahrzeuggeschwindigkeit, Giergeschwindigkeit, Lenkwinkel, Motordrehmoment, Raddrehzahlen, Wellendrehzahlen, Querbeschleunigung, Längsbeschleunigung, Drosselklappenstellung, Stellung einer Komponente des PTU-Aktuators 78, Stellung einer Komponente des TTD-Aktuators 130 und Stellung einer Komponente oder eines Zahnrads der PTU 26 oder des Getriebes 42, ohne darauf beschränkt zu sein. Die Steuereinheit 150 kann eine Rückmeldungsschleife für Aktuatorverlagerung aufweisen, die der Steuereinheit 150 erlaubt, die Stellung eines dem PTU-Aktuator 78 zugehörigen Elements genau zu ermitteln. Die Gruppe zweiter Sensoren 158 kann konfiguriert werden, um eine vom Fahrer ausgelöste Eingabe an eine oder mehrere bordeigene Vorrichtungen und/oder Systeme innerhalb des Fahrzeugs 10 zu erkennen und entsprechend ein zweites Sensorsignal zu erzeugen. Zum Beispiel kann das Motorfahrzeug 10 möglicherweise mit einem einer Betriebsauswahlvorrichtung zugehörigen Sensor ausgerüstet werden, wie z. B. ein einem Tastschalter oder einem Hebel zugehöriger Schalter, der erkennt, wenn der Fahrzeugbetreiber zwischen Fahrzeugbetrieb in einem Einachs-Antriebsmodus (FWD) und einem Allradantriebsmodus (AWD) ausgewählt hat. Ebenso kann eine geschaltete Betätigung von Fahrzeugsystemen, wie zum Beispiel die Scheibenwischer, die Scheibenheizung und/oder das Heizungssyste, durch die Steuereinheit 150 verwendet werden, um zu beurteilen, ob das Motorfahrzeug 10 automatisch zwischen dem FWD- und AWD-Modus umgeschaltet werden sollte.
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Mit zusätzlicher Bezugnahme auf 2 kann die PTU 26 allgemein ein Gehäuse 210, eine für eine gemeinsame Drehung mit dem ersten Differentialgehäuse 62 des ersten Differentials 46 gekuppelte Eingangswelle 214, einen Ausgang 218, eine Übertragungsgetriebebaugruppe 222, einen Unterbrechungsmechanismus 226 und den PTU-Aktuator 78 aufweisen. Die Eingangswelle 214 kann eine innerhalb des Gehäuses 210 angeordnete Rohrwelle sein und für eine Drehung um eine erste Achse 230 gelagert werden, und die einen Teil der ersten Achswelle 54R konzentrisch umgibt. Die erste Achswelle 54R kann für eine Drehung innerhalb des Gehäuses 210 durch ein erstes Lager 234 gelagert werden, und eine erste Dichtung 238 kann zwischen dem Gehäuse 210 und der ersten Achswelle 54R angeordnet werden, und zwar axial zwischen dem ersten Lager 234 und dem Ende der Achswelle 54R, die an das Rad 58R gekuppelt ist. Die Eingangswelle 214 kann eine integral geformte Struktur mit einem ersten Ende 242, das für eine Drehung mit dem ersten Differentialgehäuse 62 gekuppelt ist und einem zweiten Ende 246 sein, das konfiguriert ist, um Drehmoment an die Übertragungsgetriebebaugruppe 222 zu übertragen, wie nachfolgend beschrieben.
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Der Ausgang 218 kann die über ein Kopflager 250 und ein hinteres Lager 254 um eine zweite Achse 248 durch das Gehäuse 210 drehbar gelagerte Ausgangsritzelwelle 74 und ein Ritzelrad 258 aufweisen. Die zweite Achse 248 kann senkrecht zu der ersten Achse 230 verlaufen. Die Übertragungsgetriebebaugruppe 222 kann ein hohles Übertragungselement 262, und eine rohrförmige Stützwelle 266 aufweisen. Das Übertragungselement 262 umgibt nahe an dem zweiten Ende 246 der Eingangswelle 214 konzentrisch einen Teil der Eingangswelle 214 und ist durch das Gehäuse 210 über ein zweites Lager 270 drehbar gelagert. Ein drittes Lager oder eine dritte Buchse 272 kann zwischen dem Übertragungselement 262 und der Eingangswelle 214 angeordnet werden. Ein Zahnkranz 274, der mit dem Ritzelrad 258 kämmt, ist an einem ersten Ende 278 des Übertragungselements 262 geformt. In dem bereitgestellten Beispiel ist der Zahnkranz 274 ein Hypoidzahnrad. Das Übertragungselement 262 ist aus einem einteiligen Materialstück geformt und ist in dem bereitgestellten Beispiel eine integral geschmiedete Struktur. In dem bereitgestellten Beispiel sind das zweite und dritte Lager 270, 272 axial zwischen dem Zahnkranz 274 und einem zweiten Ende 282 des Übertragungselements 262 angeordnet. In dem bereitgestellten Beispiel ist eine zweite Dichtung 286 radial zwischen dem Übertragungselement 262 und dem Gehäuse 210 angeordnet, und zwar axial zwischen dem zweiten Lager 270 und dem zweiten Ende 282 des Übertragungselements 262.
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Die Stützwelle 266 umgibt konzentrisch einen Teil der Eingangswelle 214, und ein erstes Ende 290 der Stützwelle 266 ist durch das Gehäuse 210 über ein viertes Lager 294 nahe dem ersten Ende 242 der Eingangswelle 214 drehbar gelagert. Eine dritte Dichtung 298 kann zwischen dem Gehäuse 210 und der Stützwelle 266 angeordnet werden, und zwar axial zwischen dem vierten Lager 294 und dem ersten Ende 290 der Stützwelle 266. Ein zweites Ende 302 der Stützwelle 266 wird in einer durch das erste Ende 278 des Übertragungselements 262 definierten Bohrung 306 aufgenommen. Die Bohrung 306 ist konzentrisch mit dem Zahnkranz 274 und erstreckt sich in dem bereitgestellten Beispiel von dem ersten Ende 278 des Übertragungselements 262 axial in Richtung des zweiten Endes 282 und endet axial zwischen dem Zahnkranz 274 und dem zweiten Ende 282 des Übertragungselements 262. Das zweite Ende 302 der Stützwelle 266 hat einen Durchmesser größer als der Durchmesser der Bohrung 306, damit das zweite Ende 302 eine Presspassung mit der Bohrung 306 hat und in die Bohrung 306 eingepresst ist, um die Stützwelle 266 an das Übertragungselement 262 zu kuppeln.
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Der Unterbrechungsmechanismus 226 kann jede Art von Kupplung, Unterbrechung oder Kupplungsvorrichtung umfassen, die verwendet werden kann, um Drehkraft von dem primären Antriebsstrang 22 an den sekundären Antriebsstrang 30 selektiv zu übertragen. In dem besonderen bereitgestellten Beispiel umfasst der Unterbrechungsmechanismus 226 eine Kupplung mit einem Satz äußerer Keilzähne 310, die auf dem zweiten Ende 246 der Eingangswelle 214 geformt werden können, einem Satz innerer Keilzähne 314, die auf dem zweiten Ende 282 des Übertragungselements 262 geformt werden können, einem Betriebsartring 318 und einer Schaltgabel 322, die betreibbar ist, um den Betriebsartring 318 axial zwischen einer ersten Betriebsstellung und einer zweiten Betriebsstellung zu versetzen. Es versteht sich, dass die Kupplung ein Synchronisierglied aufweisen könnte, wenn eine derartige Konfiguration erwünscht ist. Der Betriebsartring 318 kann innere Keilzähne 326, die ständig mit den äußeren Keilzähnen 310 auf der Eingangswelle 214 kämmen, und äußere Keilzähne 330 haben, die konfiguriert sind, um mit den inneren Keilzähnen 314 auf dem Übertragungselement 262 kämmend einzugreifen.
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Der Betriebsartring 318 ist in 2 in seiner ersten Betriebsstellung dargestellt, wobei die äußeren Keilzähne 330 auf dem Betriebsartring 318 mit den inneren Keilzähnen 314 auf dem Übertragungselement 262 eingreifen. Als solches ist die Eingangswelle 214 mit dem Übertragungselement 262 für einen Antriebseingriff verbunden. Somit wird Drehkraft von dem Motorstrang 14 zu der Übertragungsgetriebebaugruppe 222 und der Ausgangsritzelwelle 74 des Nebenabtriebs 26 übertragen. Mit dem Betriebsartring 318 in seiner zweiten Betriebsstellung (nicht dargestellt) sind die äußeren Keilzähne 330 des Betriebsartrings 318 von den inneren Keilzähnen 314 auf dem Übertragungselement 262 ausgerückt. Entsprechend ist die Antriebsverbindung zwischen der Eingangswelle 214 und dem Übertragungselement 262 nicht aktiviert, sodass Drehkraft nicht von dem Motorstrang 14 durch die PTU 26 an die Ausgangsritzelwelle 74 übertragen wird.
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Der PTU-Aktuator 78 kann einen Motor 350, eine Vielzahl Zahnräder 354, ein Aktuatorelement 358 und ein Vorspannelement 362 aufweisen. Der Motor 350 kann konfiguriert werden, um Drehkraft an die Zahnräder 354 bereitzustellen, die konfiguriert werden können, um das Aktuatorelement 358 zu drehen. Das Aktuatorelement 358 kann für axiales oder lineares Bewegen der Schaltgabel 322 betreibbar sein, die an den Betriebsartring 318 gekuppelt ist, um eine gleichzeitige axiale Verschiebung des Betriebsartrings 318 zwischen der ersten und zweiten Stellung zu erzeugen. In dem bereitgestellten Beispiel weist das Aktuatorelement 358 eine Nockenfläche 364 und eine Welle 366 auf. Die Welle 366 kann so an die Zahnräder 354 gekuppelt werden, dass das Aktuatorelement 358 durch den Motor 350 drehend angetrieben wird. Die Nockenfläche 364 ist konfiguriert, um auf die Schaltgabel 322 zu wirken, um die Schaltgabel 322 linear zwischen der ersten und zweiten Stellung zu bewegen, wenn das Aktuatorelement 358 dreht. Es versteht sich, dass andere Konstruktionen des Aktuatorelements 358 verwendet werden können, wie zum Beispiel eine Gewindespindel. Das Vorspannelement 362 kann konfiguriert werden, um die Schaltgabel 322 in Berührung mit der Nockenfläche 364 vorzuspannen. In dem bereitgestellten Beispiel ist das Vorspannelement 362 eine um die Welle 366 angeordnete Schraubenfeder und es wird konfiguriert, um die Schaltgabel 322 in Richtung der Nockenfläche 364 vorzuspannen. Der PTU-Aktuator 78 ist an das Gehäuse 210 der PTU 26 montiert dargestellt. Der PTU-Aktuator 78 kann ein kraftbetriebener Mechanismus sein, der Steuerungssignale von dem Steuerungssystem 34 empfangen kann.
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Das Fahrzeug 10 kann normalerweise in dem Einachs-Antriebsmodus (FWD) betrieben werden, in dem die PTU 26 und das hintere Antriebsmodul 110 beide ausgerückt sind. Speziell der Betriebsartring 318 des Unterbrechungsmechanismus 226 ist durch den PTU-Aktuator 78 in seiner zweiten (2WD) Betriebsstellung so positioniert, dass die Eingangswelle 214 von dem Übertragungselement 262 ausgekuppelt ist. Als solches wird im Wesentlichen alle durch den Motorstrang 14 bereitgestellte Kraft an den primären Antriebsstrang 22 übertragen. Ebenfalls kann die TTD so gelöst werden, dass der Eingang 122, die Antriebswelle 82, die Ausgangsritzelwelle 74 und die Übertragungsgetriebebaugruppe 222 innerhalb der PTU 26 aufgrund von Rollbewegung der zweiten Fahrzeugräder 118L, 118R nicht rückwärts getrieben werden.
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Wenn es gewünscht oder erforderlich ist, das Motorfahrzeug 10 in dem Allradantriebsmodus (AWD) zu betreiben, kann das Steuerungssystem 34 über eine geeignete Eingabe aktiviert werden, die, wie bemerkt, eine vom Fahrer geforderte Eingabe (über die Betriebsauswahlvorrichtung) und/oder eine durch die Steuereinheit 150 als Reaktion auf Signale von dem ersten Sensor 154 und/oder dem zweiten Sensor 158 erzeugte Eingabe umfassen kann. Die Steuereinheit 150 signalisiert zunächst dem TTD-Aktuator 130 die TTD in Eingriff zu bringen, um den Eingang 122 an die Achswellen 114L, 114R zu kuppeln. Speziell die Steuereinheit 150 steuert einen Betrieb des TTD-Aktuators 130 so, dass die TTD ausreichend gekuppelt wird, um die Drehzahl des sekundären Antriebsstrangs 30 mit der Drehzahl des primären Antriebsstrang 22 zu synchronisieren. Auf eine Drehzahlsynchronisation hin signalisiert die Steuereinheit 150 dem PTU-Aktuator 78, den Betriebsartring 318 zu veranlassen, sich in der PTU 26 von seiner zweiten Betriebsstellung in seine erste Betriebsstellung zu bewegen. Mit dem Betriebsartring 318 in seiner ersten Betriebsstellung wird Drehkraft von dem Motorstrang 14 an den primären Antriebsstrang 22 und den sekundären Antriebsstrang 30 übertragen. Es versteht sich, dass durch die TTD erzeugte nachfolgende Steuerung der Größe der Kupplungseingriffskraft Drehmomentvorspannen zum Steuern des von dem Motorstrang 14 an den primären Antriebsstrang 22 und den sekundären Antriebsstrang 30 übertragenen Drehmomentverteilungsverhältnisses erlaubt.
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Mit dem Betriebsartring 318 in der ersten Betriebsstellung wird Drehmoment durch die PTU 26 auf einem durch Pfeile 370 gekennzeichneten Pfad übertragen. In dieser Betriebsart wird die Drehkraft von dem Getriebe 42 empfangen und an die Eingangswelle 214 übertragen. Kraft wird von der Eingangswelle 214 an den Betriebsartring 318 und von dem Betriebsartring 318 an das Übertragungselement 262 übertragen. Kraft wird von dem Zahnkranz 274 des Übertragungselements 262 an das Ritzelrad 258 des Ausgangs 218 übertragen. In dieser Betriebsart wird Drehmoment nicht durch die Stützwelle 266 auf ihrem Weg zum Ausgang 218 übertragen und auf diese Weise empfängt die Stützwelle 266 keine hohen Drehmomentlasten. Da das Übertragungselement 262 aus einem einzelnen Schmiedestück einschließlich des Zahnkranzes 274 geformt wird und die Stützwelle 266 im Wesentlichen unbelastet ist, kann die Stützwelle 266 innerhalb der Bohrung 306 über die Presspassung befestigt werden und komplizierte und teure Schweißprozesse werden vermieden.
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Zum Beispiel ist in einem herkömmlichen Nebenabtrieb (nicht dargestellt) eine Übertragungswelle aus einem rohrförmigen Element konstruiert, wie z. B. ein rohrförmiges Schmiedestück, das dann auf die geeigneten Abmessungen bearbeitet wird. Der Zahnkranz ist als ein gesondertes, ringförmiges Stück geformt, wie ein gesondertes Schmiedestück, das nachfolgend Stanzen und dann Verzahnen unterzogen werden muss. Der Zahnkranz und die Übertragungswelle werden dann gereinigt und der Zahnkranz wird auf die Übertragungswelle gepresst. Der herkömmliche Nebenabtrieb wird so konfiguriert, dass eine Eingangswelle antriebsmäßig gekuppelt wird, um Drehkraft an die Übertragungswelle bereitzustellen, die ihrerseits Kraft an den Zahnkranz weitergibt. Entsprechend fordert der herkömmliche Nebenabtrieb, dass der Zahnkranz dann an die Übertragungswelle angeschweißt (typischerweise lasergeschweißt) wird, um sicherzustellen, dass Drehmomentlasten von der Übertragungswelle an den Zahnkranz übertragen werden.
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Gemäß der vorliegende Lehre kann das Übertragungselement 262 aus einem einzelnen Schmiedestück aufgebaut werden. Das Schmiedestück kann einen Ringteil (z. B. bei 274) haben und einen Rohrteil (z. B. bei 262) , der sich konzentrisch von dem Ringteil erstreckt. Das Schmiedestück kann dann Stanz- und Verzahnungsarbeiten unterzogen werden, um den Zahnkranz 274 in das Übertragungselement 262 zu formen. Die gesonderte rohrförmige Stützwelle 266 kann ebenso geschmiedet und bearbeitet werden, kann aber aus einem unterschiedlichen Material und/oder mit einem unterschiedlichen Aufbau geformt werden, das/der leichter oder weniger robust als die herkömmliche rohrförmige Übertragungswelle sein kann, da die Stützwelle 266 während des Betriebs nicht drehmomentbelastet ist. Das Übertragungselement 262 und die Stützwelle 266 können dann gereinigt werden, und ein Dichtungsmittel kann an dem zweiten Ende 302 der Stützwelle 266 und/oder der Bohrung 306 des Übertragungselements 262 aufgebracht werden. Das zweite Ende 302 der Stützwelle 266 wird dann in die Bohrung 306 eingepresst, wie zum Beispiel durch eine Maschinenpresse, um die Baugruppe, ohne die Notwendigkeit den Zahnkranz 274 zu schweißen, fertigzustellen.
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Die vorangegangene Beschreibung der Ausführungsformen wurde zum Zweck der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Offenbarung begrenzen. Einzelne Elemente oder Merkmale einer speziellen Ausführungsform sind allgemein nicht auf diese spezielle Ausführungsform beschränkt, sind aber gegebenenfalls untereinander austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, selbst wenn dies nicht speziell gezeigt oder beschrieben ist. Dieselben können auch in vielfacher Weise abgewandelt werden. Solche Abänderungen dürfen nicht als eine Abweichung der Offenbarung angesehen werden und alle solche Veränderungen sollen in den Umfang der Offenbarung eingeschlossen sein.
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Beispielhafte Ausführungsformen werden bereitgestellt, damit diese Offenbarung ausführlich ist und den Umfang für Fachleute vollständig übermittelt. Zahlreiche spezifische Details werden aufgeführt, wie Beispiele für spezifische Komponenten, Vorrichtungen und Methoden, um ein vollständiges Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Es ist für Fachleute ersichtlich, dass spezifische Details nicht eingesetzt werden müssen, dass beispielhafte Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden können und dass keine davon so ausgelegt werden soll, dass sie den Umfang der Offenbarung einschränken. In einigen beispielhaften Ausführungsformen werden bekannte Prozesse, bekannte Vorrichtungsstrukturen und bekannte Technologien nicht im Detail beschrieben.
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Die hier verwendete Fachsprache hat ausschließlich das Ziel, besondere Ausführungsformen zu beschreiben und beabsichtigt nicht, beschränkend zu sein. Die hierin verwendeten Singularformen „eine(r/s)“ und „der/die/das“ können auch vorgesehen sein, die Pluralformen einzuschließen, wenn der Zusammenhang nicht eindeutig auf Anderes hinweist. Die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweisend“ und „mit“ sind einschließend und geben daher das Vorhandensein der angegebenen Funktionen, Ganzzahlen, Schritte, Betriebsabläufe, Elemente und/oder Komponenten an, schließen aber nicht das Vorhandensein oder die Ergänzung von einer oder mehreren anderen Funktionen, Ganzzahlen, Schritten, Betriebsabläufen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen hiervon aus. Die Verfahrensschritte, Prozesse und Betriebsabläufe, die hierin beschrieben werden, sollen nicht ausgelegt werden, dass ihre Ausführung in der diskutierten oder dargestellten Reihenfolge unbedingt benötigt wird, außer sie sind spezifisch als eine Ausführungsreihenfolge identifiziert. Es ist auch zu verstehen, dass zusätzliche oder alternative Schritte eingesetzt werden können.
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Wenn ein Element oder eine Schicht als „auf“, „eingreifen in“, „verbunden mit“ oder „gekoppelt an“ ein anderes Element oder eine Schicht bezeichnet wird, kann sie oder es direkt auf, in Eingriff stehend, verbunden mit oder gekoppelt an das andere Element oder die Schicht sein oder dazwischen liegende Elemente oder Schichten können vorhanden sein. Wenn im Gegensatz dazu ein Element als „direkt auf“, „direkt eingreifen in“, „direkt verbunden mit“ oder „direkt gekoppelt an“ ein anderes Element oder eine Schicht bezeichnet wird, dürfen keine dazwischen liegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Wörter, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten auf gleichartige Weise interpretiert werden (z. B. „zwischen“ gegen „direkt zwischen“, „neben“ gegen „direkt neben“, usw.). Wie hierin verwendet, weist der Begriff „und/oder“ jede und alle Kombinationen eines oder mehrerer der zugehörigen aufgeführten Glieder auf.
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Obwohl die Begriffe erster, zweiter, dritter, usw. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollten jedoch diese Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe begrenzt sein. Diese Begriffe dürfen nur verwendet werden, um ein/e/en Element, Komponente, Region, Schicht oder Abschnitt von einer/m anderen Region, Schicht oder Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe wie „erster/e“, „zweite/r“ und andere numerische Begriffe, wenn hierin verwendet, bedeuten keine Sequenz oder Reihenfolge, wenn der Zusammenhang nicht eindeutig darauf hinweist. Somit könnte ein/e erste/s/r Element, Komponente, Region, Schicht oder Abschnitt, das/die/der nachfolgend besprochen wird, ein/e zweite/s/r Element, Komponente, Region, Schicht oder Abschnitt genannt werden, ohne die vorliegende Lehre der beispielhaften Ausführungsformen zu verlassen.
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Räumlich relative Begriffe, wie „innen“, „außen“, „unterhalb“, „unter“, „unterer“, „über“, „oberer“ und dergleichen können hierin für eine einfache Beschreibung verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder einer Funktion zu (einer/m) anderen Element(en) oder Funktion(en) zu beschreiben, wie in den Figuren dargestellt. Räumlich relative Begriffe können auch vorgesehen sein, unterschiedliche Ausrichtungen der Vorrichtung in Verwendung oder Betrieb zusätzlich zu der in den Figuren wiedergegebenen Ausrichtung einzuschließen. Wenn die Vorrichtung in den Figuren beispielsweise umgedreht ist, sind Elemente, die als „unter“ oder „unterhalb“ von anderen Elementen oder Funktionen beschrieben werden, dann „über“ den anderen Elementen oder Funktionen orientiert. Somit kann der Beispielbegriff „unter“ sowohl eine Ausrichtung von über als auch von unter einschließen. Die Vorrichtung kann anders ausgerichtet sein (um 90 Grad gedreht oder mit anderen Ausrichtungen) und die räumlich relativen Deskriptoren, die hierin verwendet werden, können entsprechend interpretiert werden.
