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QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die vorläufige Anmeldung Nr. U.S. 62/069,047, eingereicht am 27. Oktober 2014.
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STAND DER TECHNIK
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Allradantriebsstränge für Fahrzeuge erlauben es, Antriebsleistung an alle vier Räder eines Fahrzeugs zu liefern. Durch Liefern von Antriebsleistung zu allen vier Rädern wird die Fahrzeugleistung verbessert, wenn die Oberflächenzustände schlecht sind. Als Beispiele können Allradantriebsysteme die Fahrzeugleistung verbessern, wenn Straßenoberflächen aufgrund von Regen oder Schnee glatt sind, und wenn die Straßenoberfläche selbst schlecht ist, wie zum Beispiel Erd- oder Schotteroberflächen.
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Bei Allradfahrzeugen mit quer montiertem Frontmaschinenlayout wird typischerweise ein Transaxle-Getriebe verwendet, um ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis bereitzustellen und Antriebsleistung zu den linken und rechten Vorderrädern anhand eines Frontdifferenzials und einer Vorderachse zu verteilen. Eine Leistungsübertragungseinheit empfängt Antriebsleistung von der Vorderachse und überträgt Antriebsleistung zu den Hinterrädern des Fahrzeugs anhand einer Antriebswelle, eines Hinterachsdifferenzials und einer Hinterachse. Bei einigen Umsetzungen ist die Leistungsübertragungseinheit ausgelegt, um den Leistungsübertragungsweg zu den Hinterrädern zu trennen. Herkömmlicherweise ist die Leistungsübertragungseinheit in Bezug auf das Transaxle-Getriebe abgedichtet, weil die verwendeten Fluide unterschiedlich sind. Ein Automatik-Transaxle-Getriebe wird zum Beispiel typischerweise mit Hydraulikfluid (das heißt Automatikgetriebefluid) betrieben und geschmiert, während die Leistungsübertragungseinheit durch Getriebeöl geschmiert wird, das eine viel höhere Viskosität hat als herkömmliches Hydraulikfluid. Die Betätigungs- und Fluidverwaltungssysteme einer herkömmlichen Leistungsübertragungseinheit sind daher von denjenigen eines herkömmlichen Getriebes getrennt.
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KURZDARSTELLUNG
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Ein Aspekt der offenbarten Ausführungsformen ist eine Leistungsübertragungseinheit für einen Allradantriebsstrang, der eine Maschine, ein Getriebe, das eine Pumpe zum Zirkulieren von Hydraulikfluid von einem Sumpf hat und eine Antriebswelle aufweist. Die Leistungsübertragungseinheit weist einen Eingang zum Empfangen von Antriebsleistung von dem Getriebe, einen Ausgang zum Liefern von Antriebsleistung zu der Antriebswelle, eine erste Kupplung, einen ersten Fluidzufuhrweg zum Liefern des Hydraulikfluids von der Pumpe zu der ersten Kupplung, und einen Fluidrücklaufweg zum Zurückführen von Hydraulikfluid von der Leistungsübertragungseinheit zu dem Sumpf des Getriebes auf.
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Ein anderer Aspekt der offenbarten Ausführungsformen ist ein Antriebsstrang für ein Allradfahrzeug. Der Antriebsstrang weist eine Brennkraftmaschine und ein Getriebe auf, das eine Pumpe zum Zirkulieren von Hydraulikfluid von einem Sumpf hat. Die Pumpe und der Sumpf sind innerhalb des Getriebes angeordnet. Das Getriebe ist ein Transaxle-Getriebe, das ein Frontdifferenzial aufweist, das Antriebsleistung zu einem Paar von Vorderrädern liefert. Ein hinterer Differenzialgetriebesatz ist mit einer Antriebswelle verbunden und liefert Antriebsleistung zu einem Paar von Hinterrädern. Eine Leistungsübertragungseinheit weist eine erste Kupplung zum Trennen der Zufuhr von Antriebsleistung von dem Getriebe zu der Antriebswelle und eine zweite Kupplung, die ein Leistungsverteilungsverhältnis von vorn nach hinten steuert, auf. Die erste Kupplung und die zweite Kupplung werden jeweils hydraulisch betätigt, indem Hydraulikfluid von der Pumpe verwendet wird. Der Antriebsstrang weist einen ersten Fluidzufuhrweg zum Liefern des Hydraulikfluids zu der ersten Kupplung der Leistungsübertragungseinheit, einen zweiten Fluidzufuhrweg zum Liefern des Hydraulikfluids von der Pumpe zu der zweiten Kupplung der Leistungsübertragungseinheit und einen Fluidrücklaufweg zum Zurückführen des Hydraulikfluids von der Leistungsübertragungseinheit zu dem Sumpf auf.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die hier gegebene Beschreibung bezieht sich auf die begleitenden Zeichnungen, auf welchen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten auf gleiche Teile verweisen und auf welchen:
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1 eine Draufsichtskizze eines Antriebsstrangs eines Allradfahrzeugs ist,
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2 eine Detailskizze ist, die eine Maschine, ein Getriebe und eine Leistungsübertragungseinheit des Antriebsstrangs der 1 zeigt, und
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3 eine Skizzenansicht von hinten ist, die die Maschine, das Getriebe und die Leistungsübertragungseinheit zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die hier gegebene Offenbarung betrifft eine Leistungsübertragungseinheit, die Arbeitsfluid unter Druck von einer Fluidpumpe eines Getriebes erhält und das Arbeitsfluid zu einem gemeinsamen Sumpf innerhalb des Getriebes zur Verwendung durch die Fluidpumpe des Getriebes zurückführt. Das druckbeaufschlagte Arbeitsfluid wird verwendet, um mindestens eine Kupplung der Leistungsübertragungseinheit zu betätigen und um die Zahnräder und anderen Bauteile der Leistungsübertragungseinheit zu schmieren. Die hier gegebene Offenbarung betrifft auch Fahrzeugantriebsstränge, die die Leistungsübertragungseinheit aufweisen.
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1 zeigt einen Antriebsstrang 100 für ein Allradfahrzeug. Eine Maschine 110 des Antriebsstrangs 100 ist eine Brennkraftmaschine, die quer in Bezug zu dem Fahrzeug in einer Frontmaschinenkonfiguration montiert ist. Der Antriebsstrang 100 weist auch ein Getriebe 120, eine Leistungsübertragungseinheit 200 und eine hintere Antriebseinheit 140 auf.
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Das Getriebe 120 empfängt Antriebsleistung von der Maschine 110 und liefert Antriebsleistung mit einem gewünschten Übersetzungsverhältnis. Bei dem veranschaulichten Beispiel ist das Getriebe 120 ein Transaxle-Getriebe und liefert daher die Antriebsleistung zu einem Frontdifferenzial 122, das in dem Getriebe 120 enthalten ist. Das Frontdifferenzial 122 stellt Antriebsleistung zu einem linken Vorderrad 130 und zu einem rechten Vorderrad 132 anhand einer vorderen linken Achswelle 131 und einer vorderen rechten Achswelle 133 bereit. Das Getriebe 120 weist auch eine Pumpe 124 auf, die betrieben werden kann, um ein Arbeitsfluid des Getriebes 120, wie zum Beispiel Hydraulikfluid (zum Beispiel Automatikgetriebefluid), mit Druck zu beaufschlagen. Die Pumpe 124 wird von der Antriebsleistung, die an dem Getriebe 120 von der Maschine 110 empfangen wird, angetrieben.
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Das Getriebe 120 kann auch betrieben werden, um Antriebsleistung zu der Leistungsübertragungseinheit 200 zuzuführen. Wie unten ausführlicher erklärt, kann die Leistungsübertragungseinheit 200 betrieben werden, um die Antriebsleistung, die von dem Getriebe 120 zu einer Antriebswelle 138 geliefert wird, zu verbinden und zu trennen.
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Die Antriebswelle 138 ist mit der hinteren Antriebseinheit 140 verbunden, die einen hinteren Differenzialgetriebesatz 142 aufweist. Der hintere Differenzialgetriebesatz 142 kann betrieben werden, um die Antriebsleistung von der Antriebswelle 138 zu empfangen und die Antriebsleistung einem hinteren linken Rad 150 und einem hinteren rechten Rad 152 über eine hintere linke Achswelle 151 und eine hintere rechte Achswelle 153 zuzuführen. Die hintere linke Achswelle 151 und die hintere rechte Achswelle 153 sind jeweils mit dem hinteren linken Rad 150 und dem hinteren rechten Rad 152 durch eine linke hintere Trennvorrichtung 154 und eine rechte hintere Trennvorrichtung 156 verbunden. Die linke hintere Trennvorrichtung 154 und die rechte hintere Trennvorrichtung 156 sind irgendeine Vorrichtung, die betrieben werden kann, um die Zufuhr von Antriebsleistung von der hinteren linken Achswelle 151 und der hinteren rechten Achswelle 153 jeweils zu dem hinteren linken Rad 150 und dem hinteren rechten Rad 152 zu trennen. Die linke hintere Trennvorrichtung 154 und die rechte hintere Trennvorrichtung 156 können zum Beispiel elektrisch oder hydraulisch betätigte Kupplungen sein.
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Wie in 2 gezeigt, ist das Frontdifferenzial 122 innerhalb eines Gehäuses 126 des Getriebes 120 angeordnet. Das Getriebe 120 weist herkömmliche Bauteile auf, wie zum Beispiel Planetenradsätzen, die Antriebsleistung mit einem gewünschten Übersetzungsverhältnis zu einem Ausgangsrad 128 liefern. Das Ausgangsrad 128 greift in ein Frontdifferenzial-Eingangsrad 129 ein, um die Antriebsleistung zu dem Frontdifferenzial 122 zuzuführen. Das Frontdifferenzial 122 ist herkömmlicher Art und verteilt die Antriebsleistung zu der vorderen linken Achswelle 131, der vorderen rechten Achswelle 133 und einer Eingangswelle 210 der Leistungsübertragungseinheit 200.
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Die Eingangswelle 210 ist ein Eingangsteil der Leistungsübertragungseinheit 200 zum Empfangen von Antriebsleistung von dem Getriebe 120. Die Eingangswelle 210 und die vordere rechte Achswelle 133 können konzentrisch angeordnet sein, wobei die Eingangswelle 210 ein hohles röhrenförmiges Element ist und die vordere rechte Achswelle 133 durch die Eingangswelle 210 hindurchgeht. Unterschiedliche Konfigurationen können für die Eingangswelle 210 und die vordere rechte Achswelle 133 verwendet werden. Die vordere rechte Achswelle 133 kann zum Beispiel ein mehrteiliges Element sein, und/oder die vordere rechte Achswelle 133 könnte von der Eingangswelle 210 angetrieben werden, ohne direkt mit dem Frontdifferenzial 122 verbunden zu sein.
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Die Leistungsübertragungseinheit 200 weist eine Ausrückkupplung 212 auf. Die Ausrückkupplung 212 erlaubt es der Leistungsübertragungseinheit 200, mit der Eingangswelle 210 gemäß dem gewünschten Antriebsmodus des Fahrzeugs verbunden und von ihr getrennt zu werden. Bei einem Zweirad-Antriebsmodus ist die Ausrückkupplung 212 zum Beispiel in einer getrennten Position, in der die Antriebsleistung von der Eingangswelle 210 nicht über die Leistungsübertragungseinheit 200 zu der Antriebswelle 138 übertragen wird. Wenn sich die Ausrückkupplung 212 zu einer verbundenen Position bewegt, veranlasst die Antriebsleistung von der Eingangswelle 210 das Drehen der Antriebswelle 138 über die Leistungsübertragungseinheit 200, wie unten ausführlicher erklärt wird.
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Die Ausrückkupplung 212 ist eine hydraulisch betätigte Kupplung, die druckbeaufschlagtes Arbeitsfluid von der Pumpe 124 des Getriebes 120 über einen ersten Fluidzufuhrweg 214 erhält. Beispielhaft kann der erste Fluidzufuhrweg 214 eine Fluidleitung sein, die mit einem Versorgungsport für druckbeaufschlagtes Fluid auf dem Gehäuse 126 des Getriebes 120 sowie mit einem Port auf dem Gehäuse 202 der Leistungsübertragungseinheit 200 verbunden ist. Die Ausrückkupplung 212 kann sich zwischen der verbundenen Position und der getrennten Position als Reaktion auf den Fluiddruck, der von dem ersten Fluidzufuhrweg 214 geliefert wird, bewegen. Beispielhaft kann die Ausrückkupplung 212 eine Klauenkupplung sein. Als ein anderes Beispiel kann die Ausrückkupplung 212 eine Synchronkupplung sein.
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Die Leistungsübertragungseinheit 200 weist ein erstes Ritzel 220, das auf der Eingangswelle 210 angeordnet ist, und ein zweites Ritzel 230, das auf einer Zwischenwelle 232 angeordnet ist, auf. Die Drehung des ersten Ritzels 220 veranlasst die Drehung des zweiten Ritzels 230. Das erste Ritzel 220 kann zum Beispiel mit dem zweiten Ritzel 230 durch einen Riemen oder eine Kette 234 verbunden sein. Das erste Ritzel 220 und das zweite Ritzel 230 werden nur angetrieben, wenn die Ausrückkupplung 212 in der verbundenen Position ist. Insbesondere wenn die Ausrückkupplung 212 in der getrennten Position ist, greift sie nicht in das erste Ritzel 220 ein, und Drehung der Eingangswelle 210 veranlasst keine Drehung des ersten Ritzels 220. Beispielhaft kann das durch Montieren des ersten Ritzels 220 an die Eingangswelle 210 unter Verwendung von Lagern erzielt werden. Wenn die Ausrückkupplung 212 in der verbundenen Position ist, dreht das erste Ritzel 220 im Einklang mit der Eingangswelle 210, wobei die Leistung von der Eingangswelle 210 zu dem ersten Ritzel 220 über die Ausrückkupplung 212 geliefert wird.
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Die Leistungsübertragungseinheit 200 kann eine Reibungskupplung 240 aufweisen. Die Reibungskupplung 240 ist innerhalb des Gehäuses 202 der Leistungsübertragungseinheit 200 angeordnet und wird betrieben, um ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis von Leistungsübertragung von vorn nach hinten zwischen den Vorderrädern 130, 132 des Fahrzeugs und den Hinterrädern 150, 152 des Fahrzeugs einzustellen. Die Reibungskupplung 240 weist ein erstes Kupplungsteil 242 und ein zweites Kupplungsteil 244 auf. Das erste Kupplungsteil 242 ist auf der Zwischenwelle 232 angeordnet und mit dem zweiten Ritzel 230 zum Drehen im Einklang mit dem zweiten Ritzel 230 gekuppelt. Das zweite Kupplungsteil 244 ist mit der Zwischenwelle 232 zum Drehen im Einklang mit der Zwischenwelle 232 gekuppelt. Das erste Kupplungsteil 242 und das zweite Kupplungsteil 244 sind zwischen einer voll verbundenen Position, in der das erste Kupplungsteil 242 und das zweite Kupplungsteil 244 im Einklang drehen, und einer voll getrennten Position, in der Drehung des ersten Kupplungsteils 242 keine Drehung des zweiten Kupplungsteils 244 verursacht, bewegbar. Zwischen der voll verbundenen Position und der voll getrennten Position des ersten Kupplungsteils 242 und des zweiten Kupplungsteils 244 ist die Reibungskupplung 240 fähig, etwas der Leistung von dem zweiten Ritzel 230 zu der Zwischenwelle 232 anhand von schlüpfendem Eingriff des ersten Kupplungsteils 242 in Bezug auf das zweite Kupplungsteil 244 zu übertragen. Der Grad des Eingriffs des ersten Kupplungsteils 242 in Bezug auf das zweite Kupplungsteil 244 wird durch einen hydraulischen Stellantrieb 246 gesteuert. Der hydraulische Stellantrieb 246 kann betrieben werden, um den Eingriff des ersten Kupplungsteils 242 in Bezug auf das zweite Kupplungsteil 244 durch Anlegen von Fluiddruck an das erste Kupplungsteil 242 und/oder das zweite Kupplungsteil 244 zu veranlassen. Der hydraulische Stellantrieb 246 empfängt druckbeaufschlagtes Arbeitsfluid von dem Getriebe 120 anhand eines zweiten Fluidzufuhrwegs 245, der dem ersten Fluidzufuhrweg 214, wie oben beschrieben, ähnlich ist.
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Die Antriebsleistung, die von der Zwischenwelle 232 empfangen wird, wird auf eine Ausgangswelle 250 übertragen. Die Ausgangswelle 250 dient als ein Rotationsausgang der Leistungsübertragungseinheit 200, der Antriebsleistung zu der Antriebswelle 138 liefert. Die Antriebsleistung kann von der Zwischenwelle 232 zu der Ausgangswelle 250 durch ein oder mehrere Zahnräder übertragen werden, zum Beispiel ein erstes Kegelrad 236, das auf der Zwischenwelle 232 zum Drehen im Einklang mit der Zwischenwelle 232 angeordnet ist, und durch ein zweites Kegelrad 252, das auf der Ausgangswelle 250 angeordnet und zur Drehung im Einklang mit ihr mit der Ausgangswelle 250 verbunden ist. Die Ausgangswelle 250 ist mit der Antriebswelle 138 zum Drehen der Antriebswelle 138 verbunden.
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Zusätzlich zum Betätigen der Ausrückkupplung 212 und der Reibungskupplung 240 kann das druckbeaufschlagte Fluid, das anhand des ersten Fluidzufuhrwegs 214 und des zweiten Fluidzufuhrwegs 245 zugeführt wird, auch zu den internen Bauteilen der Leistungsübertragungseinheit 200 zum Schmieren der Leistungsübertragungseinheit 200 bereitgestellt werden. Das druckbeaufschlagte Fluid kann zum Beispiel durch Kanäle geleitet werden, die in dem Gehäuse 202 der Leistungsübertragungseinheit ausgebildet sind und verwendet werden, um die Eingangswelle 210, die Zwischenwelle 232, die Ausgangswelle 250 und alle Bauteile, die auf der Eingangswelle 210, der Zwischenwelle 232 und der Ausgangswelle 250 angeordnet oder mit ihnen verbunden oder assoziiert sind, zu schmieren.
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Das druckbeaufschlagte Arbeitsfluid, das zu der Leistungsübertragungseinheit 200 von dem ersten Fluidzufuhrweg 214 und dem zweiten Fluidzufuhrweg 245 zugeführt wird, wird innerhalb des Gehäuses 202 der Leistungsübertragungseinheit zurückgehalten und läuft zu einer Bodenoberfläche 204 der Leistungsübertragungseinheit 200, wie in 3 gezeigt, ab. Die Bodenoberfläche 204 des Gehäuses 202 der Leistungsübertragungseinheit 200 definiert einen Fluidrücklaufweg 205, über welchen das Arbeitsfluid zu einem Sumpf 127 des Getriebes 120 zurückgeführt wird. Die Bodenoberfläche 204 des Gehäuses 202 kann zum Beispiel einfach eine Neigung definieren, die das Fluid zu einer Schnittstelle 206 der Leistungsübertragungseinheit 200 in Bezug zu dem Getriebe 120 lenkt. An der Schnittstelle 206 können das Gehäuse 202 der Leistungsübertragungseinheit 200 und das Gehäuse 126 des Getriebes 120 komplementäre Öffnungen, Ports, Kanäle oder andere Mittel zur Fluidkommunikation von der Leistungsübertragungseinheit 200 zu dem Getriebe 120 definieren. Bei einigen Umsetzungen ist das Innere des Getriebes 120 nicht in Bezug zu dem Inneren der Leistungsübertragungseinheit 200 abgedichtet. Bei anderen Umsetzungen ist das Innere des Getriebes 120 in Bezug zu dem Inneren der Leistungsübertragungseinheit 200 abgedichtet, mit Ausnahme an einem Port, einer Fluidleitung oder einem anderen Fluidkommunikationsweg, der/die den Fluidrücklaufweg für das Arbeitsfluid zu dem Sumpf 127 definiert. Sobald das Fluid in das Getriebe 120 eintritt, lenkt die interne Geometrie des Getriebes 120 das Fluid zu dem Sumpf 127, wo es verfügbar ist, um von der Pumpe 124 des Getriebes 120 verwendet zu werden.
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Obwohl die Offenbarung in Zusammenhang mit dem erfolgte, was derzeit als die praktischste und bevorzugte Ausführungsform betrachtet wird, ist klar, dass die Offenbarung beabsichtigt, verschiedene Änderungen und äquivalente Anordnungen zu decken.
