DE10315181B4

DE10315181B4 - Antriebsanordnung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE10315181B4
Application number: DE2003115181
Authority: DE
Original assignee: FZG MBH
Current assignee: FZG MBH
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2003-04-03
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2023-04-04
Also published as: DE10315181A1

Abstract

Antriebsanordnung für Kraftfahrzeuge mit vorderen angetriebenen Rädern und hinteren angetriebenen Rädern, wobei das Antriebsmoment zu den Vorderrädern über ein erstes Differenzial und zu den Hinterrädern über ein zweites Differenzial geleitet wird, sowie mit einem über ein Antriebsaggregat angetriebenen Zwischenachsdifferenzial zur Verteilung des Antriebsmomentes auf das erste und das zweite Differenzial, wobei das Zwischenachsdifferenzial und das erste Differenzial als Planetenradgetriebe ausgebildet, unmittelbar einander benachbart und über nur zwei Wälzlager in einem einheitlichen Differenzialgehäuse angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
– das Zwischenachsdifferenzial (90) ein Stirnraddifferenzial ist, mit einem angetriebenen Planetenradträger (92), dessen in zwei Reihen angeordnete und miteinander kämmende Planetenräder (94, 96) mit beidseitig angeordneten Außenrädern (98, 100) kommunizieren, wobei eines der Außenräder (98) das erste Differenzial (38) antreibt und das zweite Außenrad (100) trieblich mit dem Abtriebs-Zahnrad (40) für das zweite Differenzial (32) verbunden ist,
und/oder
– das erste Differenzial (38) ein Stirnraddifferenzial ist, mit einem angetriebenen...

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Antriebsanordnung zeigen beispielsweise die US 2003/0024753 A1 oder die DE 44 18 891 A1 , bei denen das erste Differenzial für den Antrieb der Vorderräder des Kraftfahrzeuges und das Zwischenachsdifferenzial als Planetenradgetriebe ausgebildet sind und die ferner einander unmittelbar benachbart in einem einheitlichen Differenzialgehäuse angeordnet und über nur zwei Wälzlager gelagert sind.

Bei einer weiteren Antriebsanordnung gemäß der DE 33 45 322 C1 sind das erste Differenzial und das Zwischenachsdifferenzial mit zusätzlich einem Schaltgetriebe als Planetengetriebe kombiniert, wobei das Zwischenachsdifferenzial am Planetenträger angetrieben ist und dessen Außenrad das erste Differenzial antreibt. Eine Wälzlagerung ist nicht dargestellt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebsanordnung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die baulich und fertigungstechnisch besonders günstig ausgebildet ist.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungs gemäßen Vorrichtung, erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beschreiben die weiteren Patentansprüche.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass

– das Zwischenachsdifferenzial ein Stirnraddifferenzial ist, mit einem angetriebenen Planetenradträger, dessen in zwei Reihen angeordnete und miteinander kämmende Planetenräder mit beidseitig angeordneten Außenrädern kommunizieren, wobei eines der Außenräder das erste Differenzial antreibt und das zweite Außenrad trieblich mit dem Abtriebs-Zahnrad für das zweite Differenzial verbunden ist, und/oder
– das erste Differenzial ein Stirnraddifferenzial ist, mit einem angetriebenen Planetenradträger, dessen in zwei Reihen angeordnete und miteinander kämmende Planetenräder mit beidseitig angeordneten Außenrädern kommunizieren, wobei eines der Außenräder die eine Achswelle zu den angetriebenen Rädern einer Achse des Kraftfahrzeuges antreibt und das zweite Außenrad trieblich mit der anderen Achswelle verbunden ist.

Durch diese alternativ oder kombiniert aufgeführten Merkmale wird eine kompakte und robuste Antriebsanordnung geschaffen, die aufgrund der vorgeschlagenen Konstruktion und Verknüpfung der Stirnraddifferenziale baulich besonders kurz baut und eine einfach anpassbare Momentenverteilung auf die beiden Achsdifferenziale ermöglicht. Ferner entfallen in der vorgeschlagenen Konstruktion die Sonnenräder eines oder beider Differenziale und die getriebeseitigen Abtriebe erfolgen über die Außenräder, die in axialer Richtung eng hintereinander angeordnet sein können.

Besonders vorteilhaft kann in weiter Ausgestaltung, der Erfindung zwischen den gehäuseseitigen Wälzlagern des Zwischenachsdifferenziales und des ersten Differenziales eine innere Wälzlageranordnung vorgesehen sein, die in beträchtlichem Umfang die Biegesteifigkeit der Konstruktion erhöht bzw. eine besonders robuste Momentenübertragung über die beiden Differenziale und ggf. in Verbindung mit einem abtreibenden Kegeltrieb sicherstellt.

Dabei kann die innere Wälzlageranordnung vorteilhaft zwischen dem die beiden Differenziale einschließenden Antriebsgehäuse und dem aus dem Antriebsgehäuse über einen Hohlwellenabschnitt herausgeführtem Abtriebs-Zahnrad vorgesehen sein, wobei dieser Hohlwellenabschnitt auch das eine gehäuseseitige Wälzlager der Differenzialanordnung trägt. Die innere Wälzlageranordnung kann ferner insbesondere durch zwei Kegelrollenlager in O-Anordnung gebildet sein.

Des weiteren kann das Außenrad des Zwischenachsdifferenziales mit dem angetriebenen Planetenradträger des ersten Differenziales über eine Steckverzahnung trieblich verbunden sein. Damit können die beiden Differenziale in montagegünstiger Weise über die Steckverbindung trieblich miteinander verbunden werden, wobei eine hohe Momentenübertragung über die Steckverbindung sichergestellt ist.

Zur Erzielung eines besonders steifen und laufruhigen, abtriebsseitigen Kegeltriebes an der Differenzialanordnung kann dessen Abtriebs-Zahnrad auf einem topfförmigen Flansch des Hohlwellenabschnittes angeordnet sein, die Wälzlageranordnung mit einem Nabenabschnitt des Antriebsgehäuses axial in den Flansch hineinragen und im wesentlichen in einer einheitlichen Rotationsebene mit dem Abtriebs-Zahnrad liegen.

Schließlich können baulich besonders einfach die eine Achswelle des ersten Differenziales in dem besagten Hohlwellenabschnitt des einen Abtriebs des Zwischenachsdifferenziales und die andere Achswelle in einem Nabenabschnitt des gegenüber liegenden Deckels des Antriebsgehäuses gelagert sein.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher beschrieben.
Die anliegende schematische Zeichnung zeigt in:
1 eine Antriebsanordnung an einem quer in ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb eingebauten Antriebsaggregat in einer groben Übersicht;
2 einen teilweisen Längsschnitt durch die Antriebsanordnung nach 1 mit einem Zwischenachsdifferenzial und einem ersten Differenzial für den Antrieb der vorderen Räder des Kraftfahrzeuges;
3 die Antriebsanordnung nach 2 in einer Explosionsdarstellung der Einzelteile; und
4 eine alternative Antriebsanordnung nach 1 als Blockschaltbild, mit zwei Stirnraddifferenzialen.
In der 1 ist schematisch der Antriebsstrang eines allradgetriebenen Kraftfahrzeug dargestellt, mit einem quer eingebauten Antriebsaggregat 10, das sich aus einer Brennkraftmaschine 12, einem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe 14 und einer in das Wechselgetriebe 14 integrierten Antriebsanordnung 16 zusammensetzt.
Über aus dem Gehäuse 18 der Antriebsanordnung 16 bzw. des Wechselgetriebes 14 herausgeführte Achswellen 20, 22 und allgemein mit 24 bezeichnete Antriebswellen werden die Vorderräder 26 des Kraftfahrzeuges angetrieben.
Ferner sind über einen mit 28 bezeichneten Kegeltrieb (vgl. im Detail 2) und eine Kardanwelle 30 ein zweites Differenzial 32 an die Antriebsanordnung 16 angeschlossen. Das Differenzial 32 treibt wiederum über Antriebswellen 24 die Hinterräder 34 des Kraftfahrzeuges an.
In den 2 und 3 ist die Antriebsanordnung 16 dargestellt. Dabei zeigt die 2 die obere Hälfte eines Längsschnittes, während die 3 eine raumbildliche Darstellung der Einzelteile wiedergibt. Im folgenden wird auf diese beiden Figuren Bezug genommen:
Die Antriebsanordnung 16 setzt sich zusammen aus einem Zwischenachsdifferenzial 36, einem ersten Differenzial 38 für den Antrieb der Vorderräder 26 des Kraftfahrzeuges über die Achswellen 20, 22 und dem Kegeltrieb 28 mit dem Abtriebs-Zahnrad bzw. Abtriebsritzel 40 und dem auf einer Abtriebswelle 42 angeordnetem Kegelrad 44. Die Abtriebswelle 42 ist in nicht dargestellter Weise mit der besagten Kardanwelle 30 verbunden.
Das Zwischenachsdifferenzial 36 ist als ein einfaches Planetenradgetriebe ausgeführt, mit einem Sonnenrad 46, mehreren umfangsverteilten und auf Achsen 47 drehbar gelagerten Planetenrädern 48 und einem innenverzahnten Außenrad 50. Die Planetenräder 48 sind drehbar auf einem Planetenradträger 52 gelagert, der in Baueinheit mit einem Nabenabschnitt 54 und einem ringförmigen Antriebsgehäuse 56 ausgeführt ist. Das Antriebsgehäuse 56 trägt zudem ein Antriebszahnrad 57, das mit einem nicht dargestellten Antriebszahnrad des Wechselgetriebes 14 kämmt. Des weiteren ist das Sonnenrad 46 über einen Hohlwellenabschnitt 58 und einen topfförmigen Flansch 60 trieblich mit dem Abtriebsritzel 40 verbunden.
Benachbart zum Zwischenachsdifferenzial 36 und innerhalb dessen Antriebsgehäuse 56 ist das erste Differenzial 38 angeordnet, das als Stirnraddifferenzial mit einem scheibenförmigen Planetenradträger 62 und zwei mit je einer Innenverzahnung 64 versehenen Außenrädern 66, 68 ausgeführt ist, wobei die Außenräder 66, 68 mit in zwei Reihen am Planetenradträger 62 angeordneten Planetenrädern 70, 72 in Eingriff sind. Die Planetenräder 70, 72 sind dabei auf entsprechend in den Planetenradträger 62 eingeprägte Achsen (ohne Bezugszeichen) drehbar gelagert und durch entsprechende Durchbrüche 74 (vgl. 3) in dem scheibenförmigen Planetenradträger 62 miteinander in Eingriff.
Ferner sind die Außenräder 66, 68 des Stirnraddifferenziales 38 über übliche Steckverzahnungen mit den Achswellen 20, 22 trieblich verbunden, wobei zudem die eine Achswelle 20 in dem Nabenabschnitt 76 eines das Antriebsgehäuse 56 linksseitig abschließenden Deckels 78 und die andere Achswelle 22 in dem Hohlwellenabschnitt 58 drehbar gelagert und schließlich aus dem Gehäuse 18 herausgeführt ist.
Die Antriebsanordnung 16 ist in einem nicht dargestellten, in das Gehäuse 18 des Wechselgetriebes 14 integrierten Differenzialraum angeordnet und über zwei Kegelrollenlager 80, 82 drehbar gelagert. Die Innenringe der Kegelrollenlager sitzen dabei, wie in der 2 ersichtlich, auf dem Flanschabschnitt 76 des Deckels 78 einerseits und auf dem Hohlwellenabschnitt 58 andererseits.
Ferner ist wie ersichtlich eine innere Wälzlageranordnung zwischen dem die beiden Differenziale 36, 38 einschließenden, einteiligen Antriebsgehäuse 56 mit dem Planetenradträger 52 und dem Nabenabschnitt 54 und dem aus dem Antriebsgehäuse 56 über den Hohlwellenabschnitt 58 trieblich herausgeführten Abtriebs-Zahnrad 40 vorgesehen, die aus zwei Kegelrollenlagern 84, 86 in O-Anordnung gebildet ist.
Der Nabenabschnitt 54 ragt dabei derart in den topfförmigen Flansch 60 des Abtriebsritzels 40 hinein, dass die Kegelrollenlager 84, 86 im wesentlichen in einer einheitlichen Rotationsebene mit dem Abtriebsritzel 40 liegen.
Des weiteren ist das Außenrad 50 des Zwischenachsdifferenziales 36 mit dem angetriebenen Planetenradträger 62 des ersten Differenziales 38 bzw. des Stirnraddifferenziales über eine Steckverzahnung 88 trieblich verbunden.
Schließlich ist das Zwischenachsdifferenzial 36 auf eine Momentenverteilung von 60:40 zwischen dem benachbarten, ersten Differenzial 38 für den Antrieb der Vorderräder 26 und dem zweiten Differenzial 30 für den Antrieb der Hinterräder 34 des Kraftfahrzeuges ausgelegt.
Die 4 zeigt schematisch eine alternative Antriebsanordnung 16', die nur insoweit beschrieben ist, als sie sich wesentlich von der vorbeschriebenen Antriebsanordnung 16 unterscheidet. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Abweichend zur vorbeschriebenen Ausführung ist das Zwischenachsdifferenzial als Stirnraddifferenzial 90 ausgeführt, mit einem scheibenförmigen Planetenradträger 92, der zwei Reihen von umfangsverteilten Planetenrädern 94, 96 drehbar gelagert trägt.
Die Planetenräder 94, 96, die wie vorbeschrieben miteinander in Eingriff sind, kämmen mit innenverzahnten Außenrädern 98, 100. Dabei ist das Außenrad 98 mit dem Planetenradträger 62 des ersten Differenziales 38 ggf. über die besagte Steckverzahnung 88 trieblich verbunden, während das Außenrad 100 über den Hohlwellenabschnitt 58 und den Flansch 60 auf das Abtriebsritzel 40 treibt.
Zur Erzielung einer Momentenverteilung des Stirnraddifferenziales 90 von 60:40 sind die Außenräder 98, 100 mit deren Innenverzahnungen mit unterschiedlich großen Durchmessern bzw. Teilkreisen versehen, wobei wie ersichtlich die Drehachsen der Planetenräder 94, 96 auf unterschiedlich großen Hüllkreisen unfangsverteilt angeordnet sind.

Claims

Antriebsanordnung für Kraftfahrzeuge mit vorderen angetriebenen Rädern und hinteren angetriebenen Rädern, wobei das Antriebsmoment zu den Vorderrädern über ein erstes Differenzial und zu den Hinterrädern über ein zweites Differenzial geleitet wird, sowie mit einem über ein Antriebsaggregat angetriebenen Zwischenachsdifferenzial zur Verteilung des Antriebsmomentes auf das erste und das zweite Differenzial, wobei das Zwischenachsdifferenzial und das erste Differenzial als Planetenradgetriebe ausgebildet, unmittelbar einander benachbart und über nur zwei Wälzlager in einem einheitlichen Differenzialgehäuse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass – das Zwischenachsdifferenzial (90) ein Stirnraddifferenzial ist, mit einem angetriebenen Planetenradträger (92), dessen in zwei Reihen angeordnete und miteinander kämmende Planetenräder (94, 96) mit beidseitig angeordneten Außenrädern (98, 100) kommunizieren, wobei eines der Außenräder (98) das erste Differenzial (38) antreibt und das zweite Außenrad (100) trieblich mit dem Abtriebs-Zahnrad (40) für das zweite Differenzial (32) verbunden ist, und/oder – das erste Differenzial (38) ein Stirnraddifferenzial ist, mit einem angetriebenen Planetenradträger (62), dessen in zwei Reihen angeordnete und miteinander kämmende Planetenräder (70, 72) mit beidseitig angeordneten Außenrädern (66, 68) kommunizieren, wobei eines der Außenräder (66) die eine Achswelle (20) zu den angetriebenen Rädern einer Achse des Kraftfahrzeuges antreibt und das zweite Außenrad (68) trieblich mit der anderen Achswelle (22) verbunden ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den gehäuseseitigen Wälzlagern (80, 82) des Zwischenachsdifferenziales (36; 90) und des ersten Differenziales (38) eine innere Wälzlageranordnung (84, 86) vorgesehen ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Wälzlageranordnung (84, 86) funktionell zwischen dem die beiden Differenziale (36, 38) einschließenden Antriebsgehäuse (56) und dem aus dem Antriebsgehäuse (56) über einen Hohlwellenabschnitt (58) herausgeführtem Abtriebs-Zahnrad (40) vorgesehen ist und dass dieser Hohlwellenabschnitt (58) auch das eine gehäuseseitige Wälzlager (82) trägt.
Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Wälzlageranordnung durch zwei Kegelrollenlager (84, 86) in O-Anordnung gebildet ist.
Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrad (50) des Zwischenachsdifferenziales (36) mit dem angetriebenen Planetenradträger (62) des ersten Differenziales (38) über eine Steckverzahnung (88) trieblich verbunden ist.
Antriebsaggregat nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebs-Zahnrad (40) auf einem topfförmigen Flansch (60) des Hohlwellenabschnittes (58) angeordnet ist und dass die Wälzlageranordnung (84, 86) mit einem Nabenabschnitt (54) des Antriebsgehäuses (56) axial in den Flansch (60) hineinragt und im wesentlichen in einer einheitlichen Rotationsebene mit dem Abtriebs-Zahnrad (40) liegt.
Antriebsaggregat nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Achswelle (22) des ersten Differenziales (38) in dem besagten Hohlwellenabschnitt (58) des einen Abtriebs des Zwischenachsdifferenziales (36; 90) und die andere Achswelle (20) in einem Nabenabschnitt (76) des gegenüber liegenden Deckels (78) des Antriebsgehäuses (56) gelagert ist.