DE10345355A1

DE10345355A1 - Antriebsstrang eines mit Allrad-Antrieb betreibbaren Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE10345355A1
Application number: DE2003145355
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Ing. Rögner
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2005-05-25

Abstract

Es wird ein Antriebsstrang eines mit Allrad-Antrieb betreibbaren Kraftfahrzeuges vorgeschlagen, mit einem Hauptgetriebe und einem sperrbaren Verteilergetriebe zum variablen Verteilen eines Antriebsmomentes auf eine erste Abtriebswelle, über welche ein Teil des Antriebsmomentes an eine erste Fahrzeugachse führbar ist, und eine zweite Abtriebswelle, über welche ein größerer Teil des Antriebsmomentes an eine zweite Fahrzeugachse führbar ist. Dem Verteilergetriebe ist im Leistungspfad zu der ersten Fahrzeugachse ein Überlagerungsgetriebe nachgeschaltet, mittels dem bei einem Voreilen der ersten Fahrzeugachse gegenüber der zweiten Fahrzeugachse der an die erste Fahrzeugachse geführte Anteil des Antriebsmoments erhöhbar ist, wobei das Überlagerungsgetriebe eine erste Gangstufe mit einer Übersetzung von wenigstens annähernd 1 : 1 und eine zweite, zuschaltbare Gangstufe mit einer Übersetzung, welche wenigstens annähernd dem Voreilen der ersten Fahrzuegachse entspricht, aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang eines mit Allrad-Antrieb betreibbaren Kraftfahrzeuges mit einem Hauptgetriebe und einem Verteilergetriebe zum Verteilen eines Antriebsmomentes auf eine erste und eine zweite Fahrzeugachse nach der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.

Für einen Antriebsstrang der eingangs genannten Art, bei der eine von einem Fahrzeugmotor gelieferte Leistung auf mehrere Antriebsachsen verteilt wird, um daran angebrachte Räder anzutreiben, sind aus der Praxis zahlreiche Gestaltungskonzepte bekannt. Je nachdem, ob ein differenzialgesteuerter Allrad-Antrieb, ein kupplungsgesteuerter Allrad-Antrieb oder eine Mischform vorliegt, liegt die Momentaufteilung zwischen einer Fahrzeugvorderachse und einer Fahrzeughinterachse bei 50 % : 50 % fest oder sie ist mit entsprechendem konstruktiven Mehraufwand variabel zwischen 50 % : 50 % und 30 % : 70 % zwischen Fahrzeugvorderachse und Fahrzeughinterachse verteilbar.

Bei Allradsystemen mit permanentem Antrieb, welche als Verteilergetriebe ein Längsdifferenzial haben, kann die Momentenverteilung zwischen Fahrzeugvorderachse und Fahrzeughinterachse entsprechend der dynamischen Achslast vorgenommen werden, so dass z. B. bei Konstantfahrt eine Momentenverteilung von 50 % : 50 % eingestellt wird, während bei einer Fahrzeugbeschleunigung die Fahrzeugvorderachse entlastet wird und die Fahrzeughinterachse mit einem höheren Antriebsmoment beaufschlagt wird, so dass hier bei spielsweise eine Momentenverteilung von 30 % zur Fahrzeugvorderachse und 70 % zur Fahrzeughinterachse vorliegt.

Differenziale als Verteilergetriebe gleichen auch Drehzahldifferenzen zwischen den Fahrzeugachsen, insbesondere bei Kurvenfahrt, aus. Die Übertragbarkeit der Antriebsmomente wird in der Regel durch die Fahrzeugachse mit den schlechteren Reibwert-Verhältnissen bestimmt. So kann bei kritischen Fahrbahnverhältnissen oder Fahrsituationen über eine Sperreinrichtung des Verteilergetriebes die Ausgleichsbewegung schlupfend reduziert oder auch völlig gesperrt werden, wobei ein erhöhtes Antriebsmoment an die Räder geleitet wird, welche einen höheren Reibwert haben. Durch diese als Traktionshilfe bekannte Funktionalität, bei der die Momentenführung an die Fahrzeugachse bzw. die Räder mit den besseren Fahrbahnverhältnissen erfolgt, kann der Vortrieb des Fahrzeugs erheblich verbessert werden.

Ihre Grenzen haben derartige Allradsysteme, bei denen Antriebsmomente zur Verbesserung der Fahrstabilität, insbesondere bei Kurvenfahrt, gezielt in ihrer Aufteilung beeinflusst werden sollen, wenn eine Momentenerhöhung an einer Fahrzeugachse gewünscht wird, welche vorauseilt, wie es während einer Kurvenfahrt bei einer Fahrzeugvorderachse eines Fahrzeugs, bei dem die Grundverteilung einen höheren Anteil des Antriebsmomentes der Fahrzeughinterachse zuordnet, der Fall ist. Eine Momentenverlagerung bei einer dominanten Fahrzeughinterachse zu der schneller drehenden Fahrzeugvorderachse in der Weise, dass die Fahrzeugvorderachse zieht, ist bei den aus der Praxis bekannten Allradsystemen nicht möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsstrang eines mit Allrad-Antrieb betreibbaren Kraftfahrzeuges derart auszugestalten, dass in jeder Betriebssituation eine Erhöhung des Antriebsmoments an einer Fahrzeugachse, insbesondere bei einer voreilenden Fahrzeugachse, zur Verbesserung der Fahrstabilität durchführbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Antriebsstrang gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Wenn einem sperrbaren Verteilergetriebe zum variablen Verteilen eines Antriebsmomentes auf eine erste Fahrzeugachse und eine zweite Fahrzeugachse im Leistungspfad zu der ersten Fahrzeugachse ein Überlagerungsgetriebe nachgeschaltet ist, mittels dem bei einem Voreilen der ersten Fahrzeugachse gegenüber der zweiten Fahrzeugachse der an die erste Fahrzeugachse geführte Anteil des Antriebsmoments erhöhbar ist, wobei das Überlagerungsgetriebe eine erste Gangstufe mit einer Übersetzung von wenigstens annähernd 1 : 1 und eine zweite, zuschaltbare Gangstufe mit einer Übersetzung, welche wenigstens annähernd dem Voreilen der ersten Fahrzeugachse entspricht, aufweist, kann das Kraftfahrzeug vorteilhafterweise auch in schwierigen Fahrsituationen mit niedrigem Fahrbahnreibwert, wie einer Kurvenfahrt auf schneebedeckter Fahrbahn, stabilisiert werden.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Antriebsstranges mit der Hinzufügung eines Überlagerungsgetriebes zu dem Verteilergetriebe trägt somit insbesondere bei Kraftfahrzeugen, bei denen die zweite Fahrzeugachse eine dominante Fahrzeughinterachse ist, erheblich zur Erhöhung der Fahrsicherheit bei.

Die Ausgestaltung des Überlagerungsgetriebes mit zwei Gangstufen erlaubt zudem eine konstruktiv einfache und kostengünstige Ausführung.

Die Gangstufen können sowohl als Zahnradsätze, insbesondere Stirnradsätze, als auch als Umlaufgetriebe ausgestaltet sein und durch Schaltelemente betätigt werden, wobei die erste Gangstufe mit einer Übersetzung von wenigstens annähernd 1 : 1 beispielsweise durch einen Freilauf als Schaltelement und die zweite Gangstufe durch eine geregelte Lamellenkupplung oder Lamellen-Bremse als Schaltelement betätigt werden kann.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und den unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, bei welchen zur besseren Übersichtlichkeit für bau- und funktionsgleiche Bauteile die selben Bezugszeichen verwendet werden.

Es zeigt:
1 ein erstes vereinfachtes Räderschema eines einem Verteilergetriebe nachgeschalteten Überlagerungsgetriebes in einem erfindungsgemäß ausgestalteten Antriebsstrang eines mit Allrad-Antrieb betreibbaren Kraftfahrzeuges, wobei das Überlagerungsgetriebe zwei jeweils mit einer Zahnradstufe ausgebildete Gangstufen aufweist;
2 ein zweites vereinfachtes Räderschema eines Überlagerungsgetriebes in einem erfindungsgemäß ausgestalteten Antriebsstrang eines mit Allrad-Antrieb betreibbaren Kraftfahr zeuges, wobei das Überlagerungsgetriebe eine erste Gangstufe und eine zweite mit einem Umlaufgetriebe ausgebildete Gangstufe aufweist und koaxial zu einer Abtriebswelle eines Verteilergetriebes, welche zu einer Fahrzeughinterachse führt, angeordnet ist;
3 eine stark schematisierte Darstellung einer dritten Ausführung eines Überlagerungsgetriebes in einem erfindungsgemäß ausgestalteten Antriebsstrang, wobei das Überlagerungsgetriebe auf einer zu einer Fahrzeugvorderachse führenden Beveloidwelle angeordnet und
4 ein vereinfachtes Räderschema einer weiteren Ausführung eines Überlagerungsgetriebes in einem erfindungsgemäß ausgestalteten Antriebsstrang, wobei das Überlagerungsgetriebe eine erste Gangstufe und eine zweite mit einem Umlaufgetriebe ausgebildete Gangstufe aufweist sowie auf einer zu einer Fahrzeugvorderachse führenden Zwischenwelle angeordnet ist.
Die 1 bis 4 zeigen jeweils schematisiert einen Antriebsstrang 1 eines mit Allrad-Antrieb betreibbaren Kraftfahrzeugs, welcher einen üblicherweise als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmotor 2 zur Erzeugung eines Antriebsmoments für das Kraftfahrzeug aufweist.
Das Antriebsmoment wird über eine Abtriebswelle 3 des Antriebsmotors 2 an ein Hauptgetriebe 4 geführt, von dem eine Ausgangswelle 5 mit einem ein Mittendifferenzial darstellenden Verteilergetriebe 6 verbunden ist, mittels dem das jeweils vorliegende Antriebsmoment auf eine erste Fahrzeugachse, welche bei den gezeigten Ausführungen eine Fahrzeugvorderachse VA darstellt, und auf eine zweite Fahrzeugachse, welche bei den beschriebenen Ausführungen jeweils eine Fahrzeughinterachse HA darstellt, variabel verteilbar ist. Das Hauptgetriebe 4 ist zur Darstellung verschiedener Übersetzungen vorgesehen und kann jedes an sich bekannte Getriebe sein.
Das Verteilergetriebe 6 umfasst im Wesentlichen jeweils ein Umlaufgetriebe 7 mit einer im dargestellten Fall positiven Standübersetzung, d. h. einer gleichen Drehrichtung der Ausgangswelle des Hauptgetriebes und der mit der zugeordneten Fahrzeugachse verbundenen Abtriebswelle, in einem Bereich zwischen 1 und 1,4, womit eine variable Aufteilung des Antriebsmomentes auf die Antriebsachsen VA, HA des Fahrzeugs mit einem geringen konstruktiven Aufwand, kostengünstig und mit geringem Bauraumbedarf möglich ist.
Je nach Anwendungsfall kann aber auch jedes an sich bekannte Mittendifferenzial vorgesehen sein.
Bei den gezeigten Ausführungen ist zur Realisierung einer Momentenverteilung von 10 % : 90 % zwischen Fahrzeugvorderachse VA und Fahrzeughinterachse HA jeweils eine Standübersetzung von 1,11 gewählt. Konstruktiv ist das Umlaufgetriebe 7 bei den gezeigten Ausführungen als Planetengetriebe ausgeführt.
Bezug nehmend auf 1 und 2 weist das als Planetengetriebe ausgebildete Umlaufgetriebe 7 einen dreiwelligen Planetenradsatz auf, wobei zwischen einer ersten Welle 9 und einer zweiten Welle 10 des Planetenradsatzes eine Ver bindung über eine Übersetzungseinrichtung 8 besteht, und zwischen der ersten Welle 9 und einer dritten Welle 11 des Planetenradsatzes eine aktivierbare Wirkverbindung 12 vorgesehen ist. Über diese Wirkverbindung 12 ist in deren aktiviertem Zustand eine Differenzdrehzahl zwischen den zugeordneten Wellen veränderbar, wobei der Verteilungsgrad des Antriebsmomentes zwischen der zweiten Welle 10 und der dritten Welle 11 variierbar ist.
Indem die erste Welle 9 mit der Ausgangswelle 5 des Hauptgetriebes 4 verbunden ist und vorliegend die dritte Welle 11 mit einer ersten, zu der Fahrzeugvorderachse VA führenden Abtriebswelle 13 des Verteilergetriebes 6 sowie die zweite Welle 10 mit einer zweiten, zu der Fahrzeughinterachse HA führenden Abtriebswelle 14 des Verteilergetriebes 6 verbunden ist, kann über die vorliegend mit einem reibschlüssigen Schaltelement 15 ausgebildete aktivierbare Wirkverbindung 12 das anliegende Antriebsmoment von einer Grundverteilung, welche je nach konstruktiver Auslegung bei deaktivierter bzw. geöffneter Wirkverbindung 12 z. B. einen Verteilungsgrad von 10 % zur Fahrzeugvorderachse VA und 90 % zur Fahrzeughinterachse HA oder 30% zur Fahrzeugvorderachse VA und 70 % zur Fahrzeughinterachse HA haben kann, zugunsten eines höheren Momentenanteils an der Fahrzeugvorderachse VA bis zur Vollsperrung verschoben werden. Der über die aktivierbare Wirkverbindung 12 führbare Anteil des Antriebsmomentes steht dabei in Abhängigkeit zur Übertragungsfähigkeit des vorliegend als Lamellenkupplung ausgeführten reibschlüssigen Schaltelementes 15.
Bei der in 1 und 2 näher gezeigten Ausführung ist die Übersetzungseinrichtung 8 in Stufenplanet-Bauweise ausgeführt. Die erste Welle 9 des Planetenradsatzes, welche mit der Ausgangswelle 5 des Hauptgetriebes 4 verbunden ist, bildet dabei eine bei Standübersetzung langsamer drehende Zentralwelle für ein erstes Sonnenrad 16 einer Stufenplaneteneinheit 17. Dieses erste Sonnenrad 16 ist über die mit einem Stufenplaneten ausgeführte Stufenplaneteneinheit 17 mit einem zweiten Sonnenrad 18 in Eingriff, welches mit der bei Standübersetzung schneller drehenden zweiten Welle 10, die das Antriebsmoment zu der mit einem höheren Momentenanteil beaufschlagen Fahrzeughinterachse HA führt, verbunden ist. Die dritte Welle 11, welche zu der mit einem niedrigeren Antriebsmoment beaufschlagten Fahrzeugvorderachse VA führt, ist vorliegend als Steg der Stufenplaneteneinheit 17 ausgebildet. Die Übertragung des Antriebsmomentes von dem ersten Sonnenrad 16 auf das zweite Sonnenrad 18 erfordert eine Momentenabstützung über den Steg bzw. die dritte Welle 11, wobei über die Abstützung der Stufenplaneteneinheit 17 beispielsweise 10% des von dem Hauptgetriebe 4 abgegebenen Antriebsmoments auf die Fahrzeugvorderachse VA über die dritte Welle 11 übertragen wird.
Das Verteilergetriebe kann in alternativen Ausführungen zu dem in 1 und 2 näher gezeigten vorteilhaften Verteilergetriebe 6 auch ein als Planetengetriebe ausgebildetes Umlaufgetriebe, bei dem die Übersetzungseinrichtung in Doppelplanet-Bauweise ausgeführt ist, aufweisen. Dabei kann die mit der Ausgangswelle des Hauptgetriebes verbundene erste Welle mit einem Hohlrad für eine erste Planeteneinheit ausgebildet sein, um die eine zweite Planeteneinheit kämmt, welche wiederum mit einem Sonnenrad in Eingriff steht, welches mit der zweiten Welle und der mit dieser verbundenen, zu der Fahrzeughinterachse HA führenden zweiten pbtriebswelle verbunden ist. Vorzugsweise bildet hier die dritte Welle des Planetenradsatzes, welche mit der ers ten Abtriebwelle und somit mit der Fahrzeugvorderachse verbunden ist, einen Steg der zweiten Planeteneinheit.
Weiterhin kann das Verteilergetriebe auch ein Umlaufgetriebe in Schneckentrieb-Bauweise umfassen oder eine beliebig andere, für den jeweiligen Einsatzzweck geeignete Gestaltung aufweisen.
Dem Verteilergetriebe 6 ist im Leistungspfad zu der Fahrzeugvorderachse VA jeweils ein Überlagerungsgetriebe 19, 19', 19'', 19''' nachgeschaltet, mittels dem bei einem Voreilen der Fahrzeugvorderachse VA gegenüber der Fahrzeughinterachse HA beispielsweise bei einer Kurvenfahrt der an die Fahrzeugvorderachse VA geführte Anteil des Antriebsmoments erhöhbar ist.
Das Überlagerungsgetriebe 19, 19', 19'', 19''' weist hierzu jeweils eine erste Gangstufe 20 mit einer Übersetzung von wenigstens annähernd 1 : 1 und eine zweite, zuschaltbare Gangstufe 21 mit einer Übersetzung, welche wenigstens annähernd dem Voreilen der Fahrzeugvorderachse VA in Kurvenfahrt entspricht, auf.
Bei der in 1 gezeigten Ausführung ist das Überlagerungsgetriebe 19 auf einer Zwischenwelle 22 angeordnet, welche achsparallel zu der zu der Fahrzeughinterachse HA führenden Abtriebswelle 14 des Verteilergetriebes 6 verläuft. Dabei wird das zur Fahrzeugvorderachse VA geleitete Antriebsmoment von der ersten, der Fahrzeugvorderachse VA zugeordneten Abtriebswelle 13 des Verteilergetriebes 6 über ein mit dieser verbundenes erstes Kettenrad 23, eine Kette 24 und ein mit der Zwischenwelle 22 drehfest verbundenes zweites Kettenrad 25 auf die Zwischenwelle 22 geführt und in das Überlagerungsgetriebe 19 eingeleitet.
Bei dem Überlagerungsgetriebe 19 gemäß der Ausführung nach 1 ist die erste Gangstufe 20 mit einem koaxial zu der Zwischenwelle 22 angeordneten und mit dieser verbundenen Freilauf 26 als Schaltelement und einer vorliegend eine Stirnradstufe darstellenden Zahnradstufe ausgebildet, welche durch ein erstes, mit der Zwischenwelle 22 und dem Freilauf 26 verbundenes Stirnrad 27 und ein zweites Stirnrad 28, welches mit einer zu der Zwischenwelle 22 achsparallel angeordneten und zu der Fahrzeugvorderachse VA führenden Gelenkwelle 29 verbunden ist, gebildet wird. Über die Gelenkwelle 29 wird letztlich das über die Stirnradstufe 27, 28 geführte Antriebsmoment an die Fahrzeugvorderachse VA geleitet. Die Stirnräder 27 und 28 dienen vorrangig der Achsabstandsüberbrückung zur Seitenwelle. Das Übersetzungsverhältnis zwischen den Stirnrädern 27 und 28 der ersten Gangstufe 20 beträgt bei gesperrtem Freilauf 26 1 : 1, kann aber auch im Zusammenspiel mit der Differenzialübersetzung (nachfolgend in der Vorderachse) andere Werte wie 1 : 1 annehmen.
Bei einer Kurvenfahrt, wenn die Fahrzeugvorderachse VA eine schnellere Drehung als die Fahrzeughinterachse HA hat, kann über das Überlagerungsgetriebe 19 zur Stabilisierung des Fahrzeugs eine Momentenverlagerung zugunsten der Fahrzeugvorderachse VA durchgeführt werden, wobei hierzu die zweite Gangstufe 21 dient, welche bei der Ausführung gemäß 1 über ein als Lamellenkupplung ausgeführtes Schaltelement 30 zuschaltbar ist, welches mit einem fest mit der Zwischenwelle 22 verbundenen Reibelement 30A in Eingriff bringbar ist.
Des Weiteren umfasst die zweite Gangstufe 21 eine Zahnradstufe, welche durch ein mit der Lamellenkupplung 30 verbundenes erstes Stirnrad 31 und ein hiermit kämmendes, fest auf der zu der Fahrzeugvorderachse VA führenden Gelenkwelle 29 angeordnetes zweites Stirnrad 32 gebildet wird. Vorrangig dient die Stirnradstufe mit den Stirnrädern 31, 32 der Achsabstandsüberbrückung zur Seitenwelle, wie auch die Stirnradstufe mit den Stirnrädern 27, 28.
Während einer Kurvenfahrt kann nun die Lamellenkupplung 30 in einen schlupfenden Zustand gebracht oder geschlossen werden, so dass das an der Zwischenwelle 22 anliegende Antriebsmoment über den äußeren Träger der Lamellenkupplung 30 auf die Stirnradstufe 31, 32 geführt wird, welche vorliegend beispielhaft eine Übersetzung von 1,07 relativ zur ersten Gangstufe 20 aufweist. Die mit dem zweiten Stirnrad 32 der zweiten Gangstufe 21 verbundene Gelenkwelle 29 dreht somit um 7 % schneller als die Zwischenwelle 22, wodurch der Freilauf 26 der ersten Gangstufe 20 über die Stirnradstufe 27, 28 der ersten Gangstufe 20 geöffnet wird. Durch die nunmehr schneller drehende Gelenkwelle 29 kann ein höheres Antriebsmoment an die voreilende Fahrzeugvorderachse VA geführt werden.
Der Anteil des an die Fahrzeugvorderachse geführten Antriebsmoments kann somit entweder über die aktivierbare Wirkverbindung 12 des Verteilergetriebes 6 oder aber über das Schaltelement 30 der zweiten Gangstufe 21 des Überlagerungsgetriebes 19 eingestellt werden, wobei zur Drehmomentübertragung an die Fahrzeugvorderachse eine dieser beiden Verbindungen (Wirkverbindung 12, Schaltelement 30) zwingend geschlossen sein muß.
Bei der Ausführung gemäß 2 ist das Überlagerungsgetriebe 19' koaxial zu der zu der Fahrzeughinterachse HA führenden Antriebswelle 14 des Verteilergetriebes 6 angeordnet.
Die erste Gangstufe 20 ist wiederum mit einem Freilauf 26 als Schaltelement ausgebildet, welcher hier auf der der Fahrzeugvorderachse VA zugeordneten Abtriebswelle 13 des Verteilergetriebes 6 und in einer Hohlwelle 33 angeordnet ist. Die 1:1-Gangstufe 20 wird dabei durch den direkten Durchtrieb der mittels des Freilaufs 26 starr verbundenen Welle 13 und 33 gebildet.
Von der ersten Gangstufe 20 wird das Antriebsmoment für die Fahrzeugvorderachse VA über eine Zahnradstufe, welche durch ein erstes, mit der Hohlwelle 33 des Freilaufs 26 verbundenes Kegelrad und ein hiermit kämmendes Stirnrad 34 ausgebildet ist, auf eine mit dem Stirnrad 34 drehfest verbundene Gelenkwelle 35 und hiervon über ein Gleichlaufgelenk 36 an die Fahrzeugvorderachse VA geführt.
Die zweite Gangstufe 21 ist hier als ein Umlaufgetriebe mit einem Stufenplaneten 37 ausgeführt, dessen kleineres Planetenrad 38 mit der der Fahrzeugvorderachse VA zugeordneten Abtriebswelle 13 des Verteilergetriebes 6 kämmt und dessen größeres Planetenrad 39 mit der Hohlwelle 33 des Freilaufs 26 in Eingriff steht. Einen Steg 40 des Stufenplaneten 37 bildet ein innerer Träger einer Lamellenbremse 41, welche hier als Schaltelement der zweiten Gangstufe 21 dient und über welche die als Umlaufgetriebe ausgebildete zweite Gangstufe 21 an einem Gehäuse 42 abgestützt ist.
Das Übersetzungsverhältnis der Planetenräder 38, 39 des Stufenplaneten 37 beträgt hier wiederum 1,07, so dass bei einem Zuschalten der zweiten Gangstufe 21 ein erhöhtes Antriebsmoment an dem Freilauf 26 vorbei von der Abtriebswelle 13 des Verteilergetriebes 6 auf die Kegelradstufe 33, 34 und somit auf die Vorderachse VA führbar ist.
Grundsätzlich wird durch Aktivierung der Wirkverbindung 12 die Verteilung des Antriebsmoments gegenüber der Momentengrundverteilung von hier z. B. 10:90% zwischen Fahrzeugvorderachse VA und Fahrzeughinterachse HA verändert, während im Überlagerungsgetriebe eine 1:1-Übersetzung, welche selbsttätig durch den Freilauf 26 gehalten wird, vorliegt. Bei einer noch stärkeren Momentenverlagerung zur Fahrzeugvorderachse VA, insbesondere bei Kurvenfahrt, wird zur geschlossen gehaltenen Wirkverbindung 12 zusätzlich das Schaltelement 41 der zweiten Gangstufe des Überlagerungsgetriebes betätigt, wobei dieses Schaltelement bei Ausführung als Lamellenbremse beispielsweise in einen schlupfenden Zustand überführt wird.
Je nach Dimensionierung der Wirkverbindungen 12 und 41 kann es auch günstiger sein, das Schaltelement 41 vollständig zu schließen und die Wirkverbindung 12 schlupfend zu betreiben. In jedem Fall muss aber eine der Verbindungen 12 und 41 vollständig geschlossen sein.
Im Schubbetrieb wird das Schaltelement 41 der zweiten Gangstufe 21 des Überlagerungsgetriebes aktiviert, um ein Schubmoment aufbringen zu können, welches sonst bei einem Überrollen des Freilaufes 26 nicht aufzubringen wäre.
Bezug nehmend auf 3 ist eine Anordnung des Überlagerungsgetriebes 19'' auf einer zu der Fahrzeugvorderachse VA führenden Beveloid-Welle 43 gezeigt. Bei dieser Ausführung wird das von dem (hier nur schematisch gezeigten) Verteilergetriebe 6 der Fahrzeughinterachse HA zugeordnete Antriebsmoment über die Abtriebwelle 14 gerade zu der Hinterachse HA durchgeleitet, während das der Fahrzeugvorderachse VA zugeordnete Antriebsmoment von der Abtriebwelle 13 des Verteilergetriebes 6 über ein hiermit verbundenes erstes Kegelrad 44 und ein damit kämmendes, mit der Beveloid-Welle 43 fest verbundenes zweites Stirnrad 45 auf die Beveloid-Welle 43 geführt wird.
Die erste Gangstufe 20 des Überlagerungsgetriebes 19'' ist analog der in 1 gezeigten Ausführung mit einer Übersetzung von 1:1 bei Durchtrieb über den als Schaltelement dienenden Freilauf 26, welcher auf der Beveloid-Welle 43 angeordnet ist, ausgebildet. Somit kann das an der Abtriebwelle 13 des Verteilergetriebes 6 anliegende Antriebsmoment über die Kegelräder 44, 45 auf die Beveloid-Welle 43 und danach über den Freilauf 26 zu einem ersten Stirnrad 27'' einer einen Achsabstand überbrückenden Zahnradstufe und von diesem auf ein zweites Stirnrad 28'' geführt werden, wobei letzteres über eine Gelenkwelle 35'' und ein Gleichlaufgelenk 36' mit der Fahrzeugvorderachse VA drehverbunden ist.
Die zweite Gangstufe 21 des Überlagerungsgetriebes 19'' ist wie bei der Ausführung nach 2 als Umlaufgetriebe mit einem Stufenplaneten 37'' ausgebildet, dessen Steg 40'' mit einer als Schaltelement der zweiten Gangstufe 21 dienenden, an einem Gehäuse 42'' abgestützten Lamellenbremse 41'' verbunden ist.
Da die Planetenräder 38'', 39'' des Stufenplaneten 37'' ein Größenverhältnis von vorliegend 1,07 aufweisen, kann bei Zuschaltung der zweiten Gangstufe 21 das Antriebsmoment von der Beveloid-Welle 43 auf das kleinere Planetenrad 38'' des Stufenplaneten 37'' geführt werden und von dem hiermit verbundenen größeren Planetenrad 39'' unter Umgehung des Freilaufes 26 an die Stirnradstufe 27'', 28'' und somit an die Fahrzeugvorderachse VA geleitet werden.
Die 4 zeigt eine Ausgestaltung des Antriebsstrangs 1, bei der analog zur Ausführungsvariante gemäß 1 das der Fahrzeughinterachse HA zugeordnete Antriebsmoment mittels der hierfür vorgesehenen Abtriebswelle 14 des Verteilergetriebes 6 gerade zu der Fahrzeughinterachse HA durchgeleitet wird, während das für die Fahrzeugvorderachse VA vorgesehene Antriebsmoment von der der Fahrzeugvorderachse VA zugeordneten Abtriebswelle 13 des Verteilergetriebes 6 über einen Kettentrieb, welcher durch ein erstes Kettenrad 23''', eine Kette 24''' und ein zweites Kettenrad 25''' gebildet ist, auf eine parallel zu der der Fahrzeughinterachse HA zugeordneten Abtriebswelle 14 verlaufenden Zwischenwelle 22''' geführt wird.
Die Zwischenwelle 22''' ist auch hier mit einem das Schaltelement für die erste Gangstufe 20 des Überlagerungsgetriebes 19''' bildenden Freilauf 26 verbunden, welcher über eine Welle mit einer analog zur Ausführung gemäß
1 ausgestalteten Stirnradstufe der ersten Gangstufe 20 verbunden ist. Dementsprechend kann das zur Fahrzeugvorderachse VA zu führende Antriebsmoment über die Zwischenwelle 22''', den Freilauf 26, ein erstes Stirnrad 27''' und ein hiermit kämmendes zweites Stirnrad 28''' zu einer Gelenkwelle 29''' der Fahrzeugvorderachse VA geführt werden.
Die zweite Gangstufe 21 des Überlagerungsgetriebes 19''' der 4 ist funktional und baulich identisch zu der in 3 gezeigten Ausführung mit einem Stufenplaneten 37''' und einer Lamellenbremse 41''' ausgebildet.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass bei allen gezeigten Ausführungen ein durch eine aktivierbare Wirkverbindung sperrbares Verteilergetriebe und ein durch ein Schaltelement und ebenfalls eine Sperre aufweisendes Überlagerungsgetriebe vorliegt, wobei durch die Sperren des Verteilergetriebes und des Überlagerungsgetriebes eine gezielte Momentenumverteilung im Schlupfbetrieb einstellbar ist. Dabei wird mit Verwendung eines Freilaufs als Schaltelement der ersten Gangstufe des Überlagerungsgetriebes im Schubbetrieb bzw. bei Rückwärtsfahrt dieser gezielt durch das Schaltelement der zweiten Gangstufe des Überlagerungsgetriebes überbrückt.
Wie bereits die in der Zeichnung dargestellten Ausführungen zeigen, kann die konstruktive Ausführung der Schaltelemente der Gangstufen des Überlagerungsgetriebes sowie die Anordnung des Überlagerungsgetriebes selbst stark variieren und den vom Fachmann jeweiligen Erfordernissen hinsichtlich Funktionalität und Bauraum angepasst sein.

1: Antriebsstrang
2: Antriebsmotor
3: Abtriebswelle des Antriebsmotors
4: Hauptgetriebe
5: Ausgangswelle des Hauptgetriebes
6: Verteilergetriebe
7: Umlaufgetriebe des Verteilergetriebes
8: Übersetzungseinrichtung des Verteilergetriebes
9: erste Welle des Verteilergetriebes
10: zweite Welle des Verteilergetriebes
11: dritte Welle des Verteilergetriebes
12: aktivierbare Wirkverbindung des Verteilerge
: triebes
13: erste Abtriebswelle des Verteilergetriebes
14: zweite Abtriebswelle des Verteilergetriebes
15: Schaltelement, Lamellenkupplung des Verteiler
: getriebes
16: erstes Sonnenrad des Verteilergetriebes
17: Stufenplaneteneinheit des Verteilergetriebes
18: zweites Sonnenrad des Verteilergetriebes
19, 19', 19'', 19''': Überlagerungsgetriebe
20: erste Gangstufe des Überlagerungsgetriebes
21: zweite Gangstufe des Überlagerungsgetriebes
22, 22''': Zwischenwelle
23, 23''': erstes Kettenrad
24, 24''': Kette
25, 25''': zweites Kettenrad
26: Schaltelement der ersten Gangstufe, Freilauf
27, 27'', 27''': Stirnrad
28, 28'', 28''': Stirnrad
29, 29''': Gelenkwelle
30: Schaltelement der zweiten Gangstufe, Lamellen
: kupplung
30A: Reibelement
31: erstes Stirnrad der zweiten Gangstufe
32: zweites Stirnrad der zweiten Gangstufe
33: Hohlwelle, Kegelrad
34: Stirnrad
35, 35'': Gelenkwelle
36, 36'': Gleichlaufgelenk
37, 37'', 37''': Stufenplanet
38, 38'': Planetenrad
39, 39'': Planetenrad
40, 40'': Steg
41, 41'', 41''': Schaltelement der zweiten Gangstufe,
: Lamellenbremse
42, 42'': Gehäuse
43: Beveloid-Welle
44: Kegelrad
45: Stirnrad

Claims

Antriebsstrang eines mit Allrad-Rntrieb betreibbaren Kraftfahrzeuges mit einem Hauptgetriebe und einem sperrbaren Verteilergetriebe zum variablen Verteilen eines Antriebsmomentes auf eine erste Abtriebswelle, über welche ein Teil des Antriebsmomentes an eine erste Fahrzeugachse führbar ist, und eine zweite Abtriebswelle, über welche ein größerer Teil des Antriebsmomentes an eine zweite Fahrzeugachse führbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Verteilergetriebe (6) im Leistungspfad zu der ersten Fahrzeugachse (VA) ein Überlagerungsgetriebe (19, 19', 19'', 19''') nachgeschaltet ist, mittels dem bei einem Voreilen der ersten Fahrzeugachse (VA) gegenüber der zweiten Fahrzeugachse (HA) der an die erste Fahrzeugachse (VA) geführte Anteil des Antriebsmoments erhöhbar ist, wobei das Überlagerungsgetriebe (19, 19', 19'', 19''') eine erste Gangstufe (20) mit einer Übersetzung von wenigstens annähernd 1:1 und eine zweite, zuschaltbare Gangstufe (21) mit einer Übersetzung, welche wenigstens annähernd dem Voreilen der ersten Fahrzeugachse (VA) entspricht, aufweist.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gangstufen (20, 21) mit einer Zahnradstufe oder einem Umlaufgetriebe ausgebildet sind.
Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Betätigung der Gangstufen (20, 21) Schaltelemente (26, 30, 41, 41'', 41''') vorgesehen sind.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gangstufe (20) mit einem über einen Freilauf (26) als Schaltelement herstellbaren starren Durchtrieb mit 1:1-Übersetzung ausgeführt ist.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gangstufe (21) mit einer Zahnradstufe (31, 32) und einem als geregelte Lamellen-Kupplung (30) oder Lamellen-Bremse (41, 41'', 41''') ausgebildeten Schaltelement ausgeführt ist.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gangstufe (21) mit einem Umlaufgetriebe (37, 37'', 37''') und einem als geregelte Lamellen-Kupplung (30) oder Lamellen-Bremse (41, 41', 41'') ausgebildeten Schaltelement ausgeführt ist.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlaufgetriebe als ein Stufenplaneten-Getriebe (37, 37'', 37''') ausgebildet ist.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlagerungsgetriebe (19') koaxial zu einer zu der zweiten Fahrzeugachse (HA) führenden Abtriebswelle (14) des Verteiler getriebes (6) angeordnet ist.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlagerungsgetriebe (19, 19'') auf einer Zwischenwelle (22, 22'''), welche achsparallel zu einer zu der zweiten Fahrzeugachse (HA) führenden Abtriebswelle (14) des Verteilergetriebes (6) verläuft, angeordnet ist.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlagerungsgetriebe (19'') auf einer Beveloid-Welle (43) angeordnet ist.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilergetriebe (6) ein Umlaufgetriebe (7) mit einer positiven Standübersetzung in einem Bereich zwischen 1 und 1,4, vorzugsweise wenigstens annähernd 1,1, umfasst.
Antriebsstrang nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlaufgetriebe (7) des Verteilergetriebes (6) als Planetengetriebe ausgebildet ist.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fahrzeugachse eine Fahrzeugvorderachse (VA) und die zweite Fahrzeugachse eine Fahrzeughinterachse (HA) ist.