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Die Erfindung betrifft ein allradfähiges Automatgetriebe sowie einen entsprechenden Antriebsstrang und ein zugehöriges Verfahren entsprechend dem Oberbegriff aus den unabhängigen Ansprüchen.
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Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeuge mit permanentem oder zuschaltbarem Allradantrieb bekannt. Der Allradantrieb eines Automatgetriebes in Standardeinbaulage (Motor längs, Hinterräder angetrieben) wird üblicherweise über eine Kupplung oder Torsen realisiert. Die Allradeinheit kann dabei als Add-on-Einheit oder integriert ausgeführt werden. Gemeinsamkeit beider Lösungen ist die Anordnung abtriebsseitig vom Getriebe, welches auch Zentralgetriebe genannt wird, um sowohl das rein heckgetriebene Fahrzeug, als auch den Allrad aus einem praktikablen Baukasten darstellen zu können. Zum Beispiel aus der Schrift
DE 103 33 945 A1 ist ein Allradantriebsstrang bekannt, bei welchem ein Antriebsmotor und ein sich diesem anschließendes Getriebe in Fahrzeuglängsrichtung eingebaut sind, wobei zumindest ein Teil eines Antriebsmomentes von einer Getriebeausgangswelle des Getriebes über ein Achsversatzgetriebe auf eine Seitenwelle übertragbar ist, die in einem sich öffnenden Winkel am Getriebe vorbei zur Vorderachse führt.
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Diese Anordnung ist besonders für den Bauraum von Nachteil. Bauraumkritisch bei einem Allradgetriebe sind unter anderem der Abtrieb zur Vorderachse und die Seitenwelle, die in Fahrzeuglängsrichtung am Hauptgetriebe vorbeigeführt werden muss. Je länger das Hauptgetriebe, desto weiter Richtung Abtrieb muss die Seitenwelle in einem sich verjüngenden Tunnel gezogen werden. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es diesem Bauraumbedarf entgegenzuwirken.
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Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch ein Automatgetriebe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. einem Antriebsstrang mit den Merkmalen des Anspruchs 6 und einem entsprechenden Verfahren gemäß Anspruch 7. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Demnach wird ein allradfähiges Automatgetriebe vorgeschlagen, welches eine Antriebswelle und einen Abtrieb in Form einer Abtriebswelle zum Antrieb einer Hinterachse, umfasst, wobei die Antriebswelle antriebsseitig und die Abtriebswelle abtriebsseitig, am abtriebsseitigen Ende vom Getriebe angeordnet ist. Ein Abtrieb zum Antrieb einer Vorderachse ist dagegen innerhalb des Getriebes angeordnet bzw. ausgeführt, indem die Abtriebswelle innerhalb des Getriebes, in Richtung des Getriebeantriebs bzw. der Vorderachse, weitergeführt ist und der Zugriff auf die Abtriebswelle, bzw. die Verbindung von der Abtriebswelle auf die Vorderachse, innerhalb des Getriebes erfolgt. Die Abtriebsdrehzahl bzw. das Abtriebsmoment der Abtriebswelle für die Vorderachse wird damit innerhalb des Getriebes abgegriffen. Durch die Anordnung des weitergeführten Abtriebs zur Vorderachse kann das Getriebe im Fahrzeugtunnel weiter Richtung Abtrieb geschoben werden. Es ergibt sich ein Bauraumvorteil zwischen Motor und Getriebe, der beispielsweise für einen Hybridantrieb oder einen Nebenabtrieb genutzt werden kann. Alternativ kann bei gleicher Position des Getriebes zum Motorflansch der im Tunnel benötigte Freigang für die Seitenwelle verkürzt werden.
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Um eine erfindungsgemäßen Aufbau verwirklichen zu können, muss ein geeigneter Hauptradsatz verwendet werden. Dies kann bevorzugt in Radsatzsystemen mit einem Hauptradsatz und einem Vorschaltradsatz geschehen. Der innerhalb des Getriebes ausgeführte Abtrieb kann dabei zwischen dem Vorschaltradsatz und dem Hauptradsatz des Getriebes angeordnet sein. Dies erlaubt dem Abtrieb räumlich betrachtet vor und hinter dem Hauptradsatz entgegengesetzt weitergeführt zu werden. Der Abtrieb innerhalb des Getriebes kann auch an jeder weiteren geeigneten Stelle angeordnet sein. Der innerhalb des Getriebes ausgeführte Abtrieb kann dabei als zweite Abtriebswelle ausgeführt sein. Das Getriebe kann über ein weiteres Schaltelement, welches als Kupplung ausgeführt ist, den innerhalb des Getriebes ausgeführten Abtrieb mit der Vorderachse bzw. der Seitenwelle verbinden. Dafür muss ein Hauptradsatz gewählt werden, dessen Elemente, Sonnenräder, Hohlräder und Stege, derart gekoppelt sind, dass ein erfindungsgemäßer Aufbau möglich wird. Ebenso ist es notwendig, dass die gangbildenden Schaltelemente, die Kupplungen und Bremsen, am Hauptradsatz entsprechend angebunden sind. Konkret kann dann zum Beispiel der innerhalb des Getriebes ausgeführte Abtrieb über eine Kupplung im Getriebe mit der Seitenwelle gekoppelt werden. Der innerhalb des Getriebes ausgeführte Abtrieb kann dann über eine Verbindung wie z.B. einer Stirnradstufe oder einer Kette mit der Seitenwelle verbunden sein oder werden, welche wiederum die Vorderachse antreibt.
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Es wird ebenfalls ein erfindungsgemäßer Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb vorgeschlagen, mit Automatgetriebe und einem Abtrieb in Form einer ersten Abtriebswelle des Automatgetriebes zum Antrieb der Hinterachse und einem Abtrieb des Automatgetriebes zum Antrieb der Vorderachse, wobei dieser innerhalb des Getriebes angeordnet ist, indem die Abtriebswelle innerhalb des Getriebes weitergeführt ist.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Antrieb einer Vorderachse schlägt entsprechend vor die Vorderachse durch den innerhalb des Getriebes ausgeführten Abtrieb des Automatgetriebes anzutreiben. Dabei kann über ein Schaltelement des Getriebes der Abtrieb innerhalb des Getriebes mit dem der Seitenwelle gekoppelt werden. Vorderachse und Hinterachse werden damit von ein und demselben Abtrieb angetrieben, wobei der Zugriff auf den Abtrieb an zwei unterschiedlichen Stellen stattfindet. Zum einen kann am Getriebeausgang auf den Abtrieb zugegriffen werden und zum anderen im Getriebe selbst.
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Der Allradabtrieb kann mit Stirnradstufen oder mit Kette ausgeführt sein. Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Lösung in einem mehrteiligen Gehäuse angeordnet sein, wobei z.B. mehrere Schaltelemente in Gehäuseteilen, die auch für die Abtriebslagerung benötigt werden, angeordnet werden können. Die Seitenwelle kann mit Beveloidverzahnung oder Gelenk ausgeführt sein.
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Die erfindungsgemäße Ausführung ist nachfolgend anhand von Figuren erläutert:
- 1: Aus dem Stand der Technik bekanntes Radsatzkonzept
- 2: Radsatzkonzept aus 1 mit aus dem Stand der Technik bekanntem abtriebsseitig angeordnetem Allradantrieb zur Vorderachse
- 3: Radsatzkonzept aus 1 mit erfindungsgemäßem Allradabtrieb innerhalb des Getriebes
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Automatgetriebes in schematischer Darstellung. Dieses Radsatzkonzept ist besonders für Fahrzeuge mit Allradantrieb geeignet, da es unter anderem als Besonderheit einen Kriechgang vorwärts und rückwärts aufweist. Das als Automatgetriebe ausgebildete Getriebe GE umfasst eine drehbare Antriebswelle AN, welche von einem Antrieb auf der Antriebsseite angetrieben wird und den Getriebeeingang bildet, eine drehbare Abtriebswelle AB, welche auf der Abtriebsseite den Getriebeausgang bildet, fünf Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4, RS5 sowie sieben Schaltelemente, welche als Kupplungen oder Bremsen ausgeführt sind, das erste Schaltelement A, das zweite Schaltelement B, das dritte Schaltelement C, das vierte Schaltelement D, das fünfte Schaltelement E, das sechste Schaltelement M, das siebte Schaltelement H.
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Der erste Planetenradsatz RS1 bildet einen schaltbaren Vorschaltradsatz. Die Planetenradsätze RS1-RS5 sind beispielhaft als Minus-Planetenradsätze ausgebildet, umfassend ein als Sonnenrad SO1, SO2, SO3, SO4, SO5 ausgebildetes erstes Element, ein als Planetenträger ST1, ST2, ST3, ST4, ST5 ausgebildetes zweites Element, sowie ein als Hohlrad HO1, HO2, HO3, HO4, HO5 ausgebildetes drittes Element. Entsprechend der Ausbildung des Planetenradsätze RS1 - RS5 als Minus-Planetenradsätze sind an den Planetenradträgern ST1 - ST5 Planetenräder drehbar gelagert, die mit den entsprechenden Sonnenrädern SO1 - SO5 und Hohlrädern HO1 - HO5 kämmen.
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Das Sonnenrad SO1 des ersten Planetenradsatzes RS1 ist mit der Antriebswelle verbunden. Das Hohlrad HO1 des ersten Planetenradsatzes RS1 kann über das zweite Schaltelement B ebenfalls mit der Antriebswelle AN verbunden werden. Über das dritte Schaltelement C, welches als Bremse ausgebildet ist, kann das Hohlrad HO1 des ersten Planetenradsatzes RS1 gehäusefest arretiert werden. Das Sonnenrad SO2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 ist mit dem Sonnenrad SO3 des dritten Planetenradsatzes verbunden. Die beiden Sonnenräder SO2 und SO3 des zweiten und dritten Planetenradsatzes RS2 und RS3 können über das erste Schaltelement A, welches als Bremse ausgebildet ist, gehäusefest arretiert werden. Der Planetenträger ST2 des zweiten Planetenradsatzes ist mit den Sonnenrädern SO4 und SO5 des vierten und fünften Planetenradsatzes RS4 und RS5 verbunden. Der Steg ST1 des ersten Planetenradsatzes RS1 ist mit dem Hohlrad HO3 des dritten Planetenradsatzes RS3 verbunden. Das Hohlrad HO2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 kann über das fünfte Schaltelement E mit der Antriebswelle AN verbunden werden. Außerdem ist das Hohlrad HO2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 mit dem Planetenträger ST3 des dritten Planetenradsatzes RS3 verbunden, welcher wiederum über das vierte Schaltelement D, welches als Bremse ausgeführt ist, gehäusefest arretiert werden kann. Das Hohlrad HO4 des vierten Planetenradsatzes RS4 kann über das sechste Schaltelement M, welches als Bremse ausgeführt ist, gehäusefest arretiert werden. Der Planetenträger ST4 des vierten Planetenradsatzes RS4 ist mit der Abtriebswelle AB verbunden. Der Planetenträger ST5 des fünften Planetenradsatzes RS5 ist mit der Antriebswelle AN verbunden. Das Hohlrad HO5 des fünften Planetenradsatzes RS5 kann über das siebte Schaltelement H mit dem Planetenträger ST4 des vierten Planetenradsatzes RS4 und der Abtriebswelle AB verbunden werden. Das als Kupplung ausgebildete zweite Schaltelement B dient zum situativen Verblocken des Vorschaltradsatzes.
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Die 2 zeigt den aus 1 bekannten Radsatz mit nach Stand der Technik verbautem Allradantrieb bzw. Abtrieb an die Vorderachse. Dabei kann die Abtriebswelle über ein achtes Schaltelement K mit einer Stirnradstufe RS 6 mit einer Seitenwelle SW verbunden werden. Die Seitenwelle führt in Fahrzeuglängsrichtung am Getriebe GE vorbei. Je länger das Getriebe GE, desto weiter Richtung Abtrieb muss die Seitenwelle SW in einem sich Richtung Abtrieb verjüngenden Tunnel gezogen werden.
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Eine erfindungsgemäße Anordnung zum Antrieb der Vorderachse in einem Automatgetriebe ist nun in 3 abgebildet. Das dargestellte Getriebe GE entspricht dem bekannten Getriebe aus den 1 und 2. Hierbei wird der Abtrieb zur Vorderachse nicht mehr abtriebsseitig vom Getriebe GE realisiert, sondern innerhalb des Getriebes GE, indem die Abtriebswelle AB innerhalb des Getriebes GE weitergeführt wird. Dies bedeutet, dass der Abtrieb AB räumlich betrachtet axial einmal vor und einmal hinter Drehzahl- /Drehmomentenwandlungseinrichtungen des Getriebes GE, den vierten und fünften Planetenradsätzen RS4 und RS5, weitergeführt wird. Dabei treibt die Abtriebswelle AB ausgehend von einem innerhalb des Getriebes GE liegenden Ende der Abtriebswelle AB über eine Stirnradsatzstufe RS6 die Seitenwelle SW an. Anstatt einer Stirnradstufe RS6 könnte auch eine Kette eingesetzt werden. Die Verbindung der Abtriebswelle AB mit der Seitenwelle SW kann durch eine Kupplung, dem achten Schaltelement K, geschaltet und getrennt werden.
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Wichtig für die vorliegende Erfindung ist ein Radsatz, der es ermöglicht, dass dessen Abtrieb räumlich betrachtet vor und hinter einem Teil des Radsatzes weitergeführt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- AN
- Antriebswelle
- AB
- Abtriebswelle
- RS1
- erster Planetenradsatz
- RS2
- zweiter Planetenradsatz
- RS3
- dritter Planetenradsatz
- RS4
- vierter Planetenradsatz
- RS5
- fünfter Planetenradsatz
- RS6
- Stirnradstufe
- HO1
- Hohlrad der ersten Planetenradstufe
- HO2
- Hohlrad der zweiten Planetenradstufe
- HO3
- Hohlrad der dritten Planetenradstufe
- HO4
- Hohlrad der vierten Planetenradstufe
- HO5
- Hohlrad der fünften Planetenradstufe
- ST1
- Planetenträger der ersten Planetenradstufe
- ST2
- Planetenträger der zweiten Planetenradstufe
- ST3
- Planetenträger der dritten Planetenradstufe
- ST4
- Planetenträger der vierten Planetenradstufe
- ST5
- Planetenträger der fünften Planetenradstufe
- SO1
- Sonnenrad der ersten Planetenradstufe
- SO2
- Sonnenrad der zweiten Planetenradstufe
- SO3
- Sonnenrad der dritten Planetenradstufe
- SO4
- Sonnenrad der vierten Planetenradstufe
- SO5
- Sonnenrad der fünften Planetenradstufe
- SW
- Seitenwelle
- GE
- Getriebe
- A
- erstes Schaltelement
- B
- zweites Schaltelement
- C
- drittes Schaltelement
- D
- viertes Schaltelement
- E
- fünftes Schaltelement
- M
- sechstes Schaltelement
- H
- siebtes Schaltelement
- K
- achtes Schaltelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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