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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Achsaufbau. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung
einen Momententeilenden Achsaufbau, der für die Verwendung in einem Kraftfahrzeug
gedacht ist.
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In Kraftfahrzeugen kommen Achsaufbauten für den Antrieb
der Fahrzeugräder
zum Einsatz. In vielen Fahrzeugen kommt ein einzelnes Kronrad zum Einsatz,
das von einem mit der Antriebswelle verbundenen Zahnradsatz angetrieben
wird. Die Antriebswelle ist mit dem Motor und dem Getriebe des Fahrzeugs
verbunden, während
das Kronrad mit den Rädern
des Fahrzeugs verbunden ist. Momententeilende Achsaufbauten wurden
entwickelt, um das Drehmoment der Antriebswelle auf zwei getrennte
Drehmoment-Pfade aufzuteilen und so ein Paar Kronräder anzutreiben.
Durch die Aufteilung des Drehmoments auf zwei getrennte Drehmoment-Pfade
und den Antrieb zweier Kronräder
wird das Drehmoment, das an eines der Kronräder geleitet wird, kleiner. Demzufolge
können
zur Überarbeitung
eines vergleichbaren oder sogar größeren Drehmoments kleinere
Kronräder
verwendet werden. Die Verwendung von kleinen Kronrädern ist
wünschenswert,
da sie größeren Freiraum
zwischen dem Antriebsstrang des Fahrzeugs und dem Untergrund lassen,
weniger Raum unter dem Fahrzeug beanspruchen, und im allgemeinen ein
geringeres Gewicht aufweisen, um nur einige Vorzüge zu nennen.
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Es ist weiterhin bekannt, dass in
Achsaufbauten Differentiale zum Einsatz kommen. Differentiale ermöglichen
in bestimmten Situationen, zum Beispiel wenn das Fahrzeug eine Kurve
beschreibt, eine unterschiedliche Umdrehungsgeschwindigkeit der Räder. Sperrdifferentiale
stellen einen Differentialtypus dar, der ein Drehmoment an ein nicht
durchdrehendes Rad leitet und das Drehmoment begrenzt, das an ein
durchdrehendes oder rutschendes Rad geleitet wird.
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Gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung wird ein Achsaufbau zur Verfügung gestellt, der das Drehmoment
der Antriebswelle auf die angetriebenen Rädern des Fahrzeugs überträgt, wobei
eine erste und eine zweite Halbwelle mit den angetriebenen Rädern verbunden
sind. Der Achsaufbau umfasst einen angetriebenen Zahnradsatz, einen
antreibenden Zahnradsatz, ein Paar unabhängig drehbarer Kronräder und
einen Vor-Achs-Differentialsatz. Der angetriebene Zahnradsatz weist
zumindest zwei angetriebene Zahnräder auf und ist mit der Antriebswelle
verbunden. Der antreibende Zahnradsatz weist zumindest zwei antreibende
Zahnräder
auf. Das Paar Kronräder
ist miteinander verbunden, und jedes einzelne Kronrad ist drehbar
mit einem der antreibenden Zahnräder
des antreibenden Zahnradsatzes verbunden. Der Vor-Achs-Differentialsatz
ist zwischen dem angetriebenen und dem antreibenden Zahnradsatz angeordnet,
wobei die Antriebswelle den Vor-Achs-Differentialsatz antreibt. Der Vor-Achs-Differentialsatz
treibt den angetriebenen Zahnradsatz und den antreibenden Zahnradsatz
an, und der antreibende Zahnradsatz treibt das Paar Kronräder an.
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In einer weiteren Ausführungsform
wird ein Achsaufbau zur Drehmomentübertragung von der Antriebswelle
auf die angetriebenen Räder
eines Fahrzeugs zur Verfügung
gestellt, wobei die angetriebenen Räder mit einer ersten und einer
zweiten Halbwelle verbunden sind. Der Achsaufbau umfasst einen angetriebenen
Zahnradsatz, einen antreibenden Zahnradsatz, einen Kronrad-Getriebesatz,
einen Vor-Achs-Differentialsatz, und ein Axialdrucklager, das innerhalb
des Kronrad-Getriebesatzes angeordnet ist. Der antreibende Zahnradsatz
ist funktionell mit dem angetriebenen Zahnradsatz verbunden. Der Kronrad-Getriebesatz
steht in Wirkverbindung mit dem antreibenden Zahnradsatz. Der Vor-Achs-Differentialsatz
wird durch die Antriebswelle angetrieben und steht in Wirkverbindung
sowohl mit dem angetriebenen als auch mit dem antreibenden Zahnradsatz.
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Weitere Vorteile und Merkmale der
Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den Ausführungsbeispielen,
die nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert werden.
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1 zeigt
eine erste perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform
eines Achsaufbaus gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 zeigt
eine zweite perspektivische Ansicht des Achsaufbaus der 1
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3 zeigt
eine schematische Darstellung des Achsaufbaus der 1;
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4 zeigt
eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Achsaufbaus;
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5 zeigt
eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Achsaufbaus;
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6 zeigt
eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Achsaufbaus;
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7 zeigt
eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Achsaufbaus;
und
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8 zeigt
eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Achsaufbaus.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Momententeilenden Achsaufbau 10. Ein Drehmoment, das
von einer Antriebswelle 12 eines Fahrzeugs eingeleitet wird,
wird zwischen zwei parallelen Drehmoment-Übertragungspfaden 14 und 16 aufgeteilt,
um zwei separate Kronräder 18 und 20 anzutreiben,
die sich unabhängig
voneinander drehen. Jedes der Kronräder 18, 20 ist
fest mit je einer Halbwelle 22 verbunden, und jede Halbwelle 22 ist
mit je einem angetriebenen Rad 24 (nicht dargestellt) des
Fahrzeugs verbunden. Die durch die Längsachsen der Halbwellen 22 definierte
Antriebsachse X-X steht senkrecht auf der Antriebswellen-Achse Y-Y,
die durch die Längsachse
der Antriebswelle 12 definiert ist.
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Durch die Aufteilung des Drehmoments
der Antriebswelle 12 auf die zwei parallelen Drehmoment-Übertragungspfade 14 und 16 wird
das Drehmoment der Antriebswelle 12 zwischen den beiden Kronrädern 18 und 20 aufgeteilt.
Aufgrund dieser Aufteilung des Drehmoments ist das Drehmoment, das
jeweils auf die Kronräder 18 und 20 übertragen wird,
wesentlich kleiner als bei Konstruktionen mit einem einzigen Kronrad
und einem einzigen Drehmoment-Übertragungspfad.
Die Größe der Kronräder 18 und 20 sowie
der angeschlossenen Getriebesätze des
Achsaufbaus 10 wird auf der Grundlage der maximal vom Fahrzeugmotor
ausgehenden Drehmomentbeanspruchung bemessen. Da jeder Drehmoment-Übertragungspfad 14 und 16 der
vorliegenden Erfindung durch das halbe Bemessungsdrehmoment belastet
wird, können
die Getriebesätze
des Achsaufbaus kleiner ausfallen. Dies hat zur Folge, dass der
gesamte Achsaufbau 10 gemäß der vorliegenden Erfindung
kleiner ist als herkömmliche
Achsaufbauten mit gleicher Drehmomentenkapazität. Kleinere Getriebesätze sind
von Vorteil, weil sie im Allgemeinen weniger Geräusche und Vibrationen hervorrufen. Sie
haben außerdem
ein geringeres Gewicht als größere Getriebesätze und
benötigen
somit weniger Raum unterhalb des Fahrzeugchassis.
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Ein Achsaufbau 10 wird typischerweise
Lager zur Drehlagerung der z. B. auf Wellen angeordneten Zahnräder aufweisen.
Aus Gründen
der Übersichtlichkeit
sind in den 1 bis 8 außer dem in den 2 und 3 zu
se henden Axialdrucklager keine Lager dargestellt. Ein typischer
Achsaufbau wird, wie gesagt, typischerweise Lager aufweisen, und
obwohl in den vorliegenden Zeichnungen keine Lager abgebildet sind,
kommen im Achsaufbau 10 vorzugsweise Lager zum Einsatz,
wie ein Fachmann leicht erkennen wird.
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In den 1 bis 3 ist eine erste Ausführungsform
der Erfindung gezeigt, bei der ein Kronrad-Getriebesatz mit einem
ersten Kronrad 18 und einem zweiten Kronrad 20 innerhalb
des Achsaufbaus 10 angeordnet und koaxial mit der Antriebsachse
X-X ausgerichtet ist. Jedes Kronrad 18 beziehungsweise 20 ist
unabhängig
vom anderen Kronrad 20 beziehungsweise 18 und
relativ zu diesem drehbar. Ein Axialdrucklager 26 ist zwischen
den beiden Kronrädern 18 und 20 angeordnet
und dient als Lager, das eine Drehung des ersten Kronrads 18 relativ
zum zweiten Kronrad 20 erlaubt. Das Axialdrucklager 26 nimmt
jegliche Schubkraft auf, die zwischen dem ersten Kronrad 18 und
dem zweiten Kronrad 20 übertragen
werden könnte.
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Der Achsaufbau 10 schließt des Weiteren
einen angetriebenen Zahnradsatz 28, einen antreibenden
Zahnradsatz 30, und ein offenes Vor-Achs-Differential 32 ein.
Ein Vor-Achs-Differential 32 ist ein solches, das vor (insbesondere
außerhalb)
der Antriebsachse X-X der angetriebenen Räder 24 angeordnet
ist, im Gegensatz zu einem Differential, das kolinear auf der Antriebsachse
X-X angeordnet ist. Ein offenes Vor-Achs-Differential ist ein solches,
das kein drehendes Differentialgehäuse aufweist. Stattdessen kommt
ein Differentialstift 34, auch Spinne genannt, zum Einsatz.
Auf dem Differentialstift 34 sind die Differentialräder drehbar
gelagert, wobei der Differentialstift selbst ähnlich einem Differentialgehäuse drehbar
gelagert ist. Das Vor-Achs-Differential 32 arbeitet auf
herkömmliche
Weise und findet Verwendung, um unter gewissen Umständen, etwa
bei Kurvenfahrt, eine unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeit
der Räder 24 des
Fahrzeugs zuzulassen. In den Figuren ist ein Differentialstift 34 mit
zwei Armen dargestellt, es kann jedoch auch ein Differentialstift 34 zum
Einsatz kommen, der mehr als zwei Arme hat. Beispielsweise kann
ein Differentialstift 34 im Differential 32 verwendet
werden, der drei oder mehr Arme und mit diesen verbundene Zahnräder aufweist.
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Der angetriebene Zahnradsatz 28 ist
in Kraftflussrichtung vor den antreibenden Zahnradsatz 30 geschaltet,
und das Vor-Achs-Differential 32 ist zwischen dem angetriebenen
Zahnradsatz 28 und den antreibenden Zahnradsatz 30 angeordnet.
Der angetriebene Zahnradsatz 28 umfasst ein erstes angetriebenes
Zahnrad 36 und ein zweites angetriebenes Zahnrad 38.
Der antreibende Zahnradsatz 30 schließt ein erstes antreibendes
Zahnrad 40 und ein zweites antreibendes Zahnrad 42 ein.
Das erste angetriebene Zahnrad 36, das Vor-Achs-Differential 32, und
das erste antreibende Zahnrad 40 sind koaxial entlang der
Antriebswellenachse Y-Y angeordnet. Das zweite angetriebene Zahnrad 38 und
das zweite antreibende Zahnrad 42 sind auf einer ersten
Welle 44 angeordnet, die versetzt parallel zur Antriebswellenachse
Y-Y verläuft.
Die erste Welle 44 hat eine Längsachse Z-Z. Das Vor-Achs-Differential 32,
das erste antreibende Zahnrad 40, und das erste Kronrad 18 bilden
zusammen den ersten Drehmoment-Übertragungspfad 14.
Das Vor-Achs-Differential 32,
des erste angetriebene Zahnrad 36, das zweite angetriebene
Zahnrad 38, das zweite antreibende Zahnrad 42,
und das zweite Kronrad 20 bilden zusammen den zweiten Drehmoment-Übertragungspfad 16.
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Das erste angetriebene Zahnrad 36 und
das zweite angetriebene Zahnrad 38 sind nebeneinander angeordnet
und miteinander verbunden, so dass eine Rotation des ersten angetriebenen
Zahnrades 36 eine Rotation des zweiten angetriebenen Zahnrades 38 hervorruft.
Die antreibenden Zahnräder 40 beziehungsweise 42 sind
jeweils drehbar mit den Kronrädern 18 beziehungsweise 20 verbunden,
so dass eine Rotation des ersten antreibenden Zahnrads 40 das
erste Kronrad 18 antreibt, und eine Rotation des zweiten
antreibenden Zahnrads 42 das zweite Kronrad 20 antreibt.
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Das erste angetriebene Zahnrad 36 weist eine
in Axialrichtung verlaufende zentrale Bohrung 46 auf, durch
die die Antriebswelle 12 verläuft. Die Antriebswelle 12 ist
innerhalb der zentralen Bohrung 46 drehbar, jedoch in Axialrichtung
festgelegt. Die Antriebswelle 12 ist mit dem Differentialstift 34 verbunden
und dreht diesen infolge des Drehmoments, das vom Motor des Fahrzeugs
aus eingeleitet wird. Der Differentialstift 34 ist mit
einem ersten Differential-Zahnradsatz 48 verbunden, der
wiederum mit einem zweiten Differential-Zahnradsatz 50 verbunden ist.
Der erste Differential-Zahnradsatz 48 umfasst zwei Zahnräder, die
jeweils drehbar an gegenüberliegenden
Enden des Differentialstiftes 34 angeordnet sind. Der zweite
Differential-Zahnradsatz 50 umfasst zwei
Zahnräder,
nämlich
ein Vorgeschaltetes Zahnrad 52 und ein Nachgeschaltetes
Zahnrad 54, die drehbar mit dem ersten Differential-Zahnradsatz 48 verbunden
sind. Das vorgeschaltete Zahnrad 52 des zweiten Differential-Zahnkranzsatzes 50 ist
dem Differentialstift 34 vorgeschaltet, das heißt es befindet sich
näher am
ersten angetriebenen Zahnrad 36, und das Nachgeschaltete
Zahnrad 54 des zweiten Differential-Zahnradsatzes 50 ist dem Differentialstift 34 nachgeschaltet,
das heißt
es befindet sich näher
am dritten antreibenden Zahnrad 40. Das vorgeschaltete Zahnrad 52 ist
mit einer Vorgeschalteten (Hohl-) Welle 56 verbunden, die
die Antriebswelle 12 wie eine Hülse umschließt und mit
dem ersten angetriebenen Zahnrad 36 verbunden ist. Durch
die Ausbildung als Hülse
kann sich die vorgeschaltete Welle 56 unabhängig von
der Antriebswelle 12 drehen. Das Nachgeschaltete Zahnrad 54 ist
mit einer Nachgeschalteten Welle 58 verbunden, die wiederum
mit dem ersten antreibenden Zahnrad 40 verbunden ist, so
dass sich sowohl das Nachgeschaltete Zahnrad 54 als auch
das dritte antreibende Zahnrad 40 mit der Nachgeschalteten
Welle 58 dreht. Die Nachgeschaltete Welle 58 weist
eine Längsachse
W-W auf.
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Im Betrieb wird ein Drehmoment über die
Antriebswelle 12, die den Differentialstift 34 und
den ersten Differential-Zahnradsatz 48 in Rotation versetzt, in
den Achsaufbau 10 eingeleitet. Der erste Differential-Zahnkranzsatz 48 versetzt
das vorgeschaltete Zahnrad 52 und das Nachgeschaltete Zahnrad 54 in
Rotation. Auf dem ersten Drehmoment-Übertragungspfad 14 treibt
das Nachgeschaltete Zahnrad 54 die Nachgeschaltete Welle 58 sowie
das mit dieser verbundene erste antreibende Zahnrad 40 an.
Das erste antreibende Zahnrad 40 wiederum treibt das erste
Kronrad 18 an. Auf dem zweiten Drehmoment-Übertragungspfad 16 treibt
das vorgeschaltete Zahnrad 52 die vorgeschaltete Welle 56 an,
die wiederum das erste angetriebene Zahnrad 36 antreibt. Das
erste angetriebene Zahnrad 36 versetzt das zweite angetriebene
Zahnrad 38 in Rotation, welches wiederum die erste Welle 44 und
das mit dieser verbundene zweite antreibende Zahnrad 42 antreibt. Das
zweite antreibende Zahnrad 42 treibt dann das zweite Kronrad 20 an.
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In der in den 1 bis 3 gezeigten
Ausführungsform
liegen die Antriebswellen-Achse Y-Y und die Längsachse Z-Z der ersten Welle 44 parallel
und in einer Ebene mit der Radachsen-Achse X-X, wobei die Ebene
horizontal orientiert ist. Es können
ebenso andere Anordnungen der Antriebswellen-Achse Y-Y und der Längsachse Z-Z der ersten Welle 44 gewählt werden.
Beispielsweise kann die Antriebswellen-Achse Y-Y und/oder die Längsachse
Z-Z der ersten Welle 44 versetzt zueinander und zur Radachsen-Achse
X-X angeordnet sein. Die Längsachse Z-Z
der ersten Welle 44 kann in vertikaler Richtung oberhalb
der Radachsen-Achse X-X angeordnet sein, während die Längsachse W-W der Nachgeschalteten
Welle 58 sich unterhalb der Radachsen-Achse X-X befinden
kann. In einer anderen Ausführungsform
können
die Längsachse
Z-Z der ersten Welle 44, die Längsachse W-W der Nachgeschalteten
Welle 58, und die Längsachse
der Antriebswelle Y-Y eine nichtparallele Anordnung aufweisen.
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Es können verschiedene Arten Zahnräder mit
dem Achsaufbau 10 verwendet werden. Beispielsweise können das
erste angetriebene Zahnrad 36 und das zweite angetriebene
Zahnrad 38 Stirnräder
S oder Schrägstirnräder HE (z.
B. mit Helikaler Verzahnung) wie in den Figuren dargestellt sein.
Das erste antreibende Zahnrad 40 und das zweite antreibende
Zahnrad 42 können
Kegelräder
B, Hypoidräder
HY (wie in den Figuren dargestellt), oder seitenverzahnte Zahnräder sein.
Das erste Kronrad 18 und das zweite Kronrad 20 können Kegelräder B, Hypoidräder HY (wie
in den Figuren dargestellt), oder seitenverzahnte Zahnräder sein,
und die Differential-Zahnräder 52 und 54 können geradverzahnte
Kegelräder
B oder andere Zahnräder
sein, die Stand der Technik sind.
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Wie in den 1 bis 3 zu
sehen ist, zeigt die Verzahnung 60 eines jeden Kronrads 18 beziehungsweise 20 nach
außen,
also zur dem anderen Kronrad 18 beziehungsweise 20 abgewandten
Seite hin. Die Zahnräder
des antreibenden Zahnradsatzes 30 greifen in die Verzahnung 60 der
Kronräder 18 beziehungsweise 20,
um dieselben anzutreiben. Durch die nach außen weisende Verzahnung 60 der
Kronräder 18 und 20 und
den damit verbundenen Effekt, dass die antreibenden Zahnräder 40 und 42 bei
der Übertragung
der Rotation eine nach innen gerichtete Druckkraft auf die Kronräder 18 und 20 ausüben, wird das
Axialdrucklager 26 zusammengedrückt. Im Gegensatz dazu würde das
Axialdrucklager bei einer einander zugewandten Anordnung der Kronräder 18 und 20 einer
Zugkraft ausgesetzt, was dann ein stärkeres Axiallager 26 erfordern
würde als
die vorliegende Konstruktion.
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Weiterhin ist der Achsaufbau 10 so
konstruiert, dass evtl. auftretende Axialkräfte ausgeglichen werden. Infolge
dessen treten im Innern des Achsaufbaus 10 geringere unkompensierte
Axialkräfte
auf, was ein geringeres Maß an
unausgeglichenen Kräften
innerhalb des Achsgehäuses
zur Folge hat. Wenn für
die angetriebenen Zahnräder 36 und 38 Schrägstirnräder HE verwendet
werden, können
auftretende Axialkräfte
durch eine Optimierung des Winkels der Schrägstirnräder HE minimiert und ausgeglichen
werden. Ein optimierter Winkel der Schrägstirnräder HE ermöglicht es, eine Entgegengesetzte
Kraft auf das zweite antreibende Zahnrad 42 auszuüben. Durch
ein Ausgleichen der Axialkräfte
innerhalb des Achsaufbaus 10 werden die Kronräder 18 und 20 keinen
oder nur minimalen Radialkräften
ausgesetzt. Dies hat zur Folge, dass die Lager, die im System Verwendung
finden, einen einfacheren und leichteren Aufbau haben können.
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Alle Elemente des Achsaufbaus 10,
einschließlich
des angetriebenen Zahnradsatzes 28, des antreibenden Zahnradsatzes 30,
und des Vor-Achs-Differentials 32 sind
in einem Gehäuse 62 untergebracht.
Im Gehäuse 62 befindet
sich vorzugsweise ein Schmiermittel, das einer effizienten Arbeitsweise
der verschiedenen Zahnräder
innerhalb des Gehäuses 62 förderlich
ist. Das Gehäuse 62 ist stationär. Die Form
des Gehäuses
kann der Anordnung der verschiedenen Komponenten des Achsaufbaus 10 angepasst
werden. Wenn beispielsweise ein räumlicher Konflikt mit einem
nicht zum Achsaufbau 10 gehörigen System unterhalb des
Fahrzeugchassis festgestellt wird, können die Wellen und Zahnräder des
Achsaufbaus 10 nach vorne oder hinten verschoben oder in
horizontaler oder vertikaler Richtung von der Radachsen-Achse X-X
abgerückt
werden, um den Konflikt zu vermeiden. Daher ermöglicht der erfindungsgemäße Achsaufbau
ein flexibles Packaging.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist
schematisch in 4 abgebildet
und ähnelt
den Ausführungsformen
der 1 bis 3. Anstelle des Axialdrucklagers 26,
das zwischen den Kronrädern 18 und 20 angeordnet
ist, kommt in dieser Ausführungsform
neben einem Vor-Achs-Differential 32 eine Mehrscheibenkupplung 64 zwischen
den Kronrädern 18 und 20 zum
Einsatz. Die Mehrscheibenkupplung 64 ist hinsichtlich ihrer
Bauart eine Inline-Kraftschluss-Steuerung, die unter normalen Betriebsbedingungen
eine unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeit der Räder 24 unterbindet,
sie bei einer höheren
Drehmomenteinwirkung jedoch zulässt.
Die Mehrscheibenkupplung 64 verhindert unterschiedliche
Rotationsgeschwindigkeiten der beiden Kronräder 18 und 20 durch
Reibschlüssige
Verbindung der Kronräder 18, 20 über ein
Reibungsdrehmoment. Die Mehrscheiben kupplung 64 kommt zum
Einsatz, um das Durchdrehen eines angetriebenen Rades 24 gegenüber dem
anderen zu verhindern.
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Die Mehrscheibenkupplung 64 kann
aktiv oder passiv gesteuert sein. Die Mehrscheibenkupplung 64 kann
beispielsweise eine viskose oder rheologische Flüssigkeit, eine Scheibenkupplung
mit Sprungfeder, oder ähnliche
Kupplungen einschließen.
In einem passiv gesteuerten System kann der Fahrer die Mehrscheibenkupplung 64 durch
die Ausführung
einer Handlung, beispielsweise das Drücken eines Knopfes, auslösen. Bei
einer aktiven Steuerung (nicht dargestellt) wird die Mehrscheibenkupplung 64 elektronisch
ausgelöst,
wenn eine bestimmte Variable erfasst wird, etwa ein großer Umdrehungsunterschied
zwischen den beiden Kronrädern 18 und 20.
Im Falle einer aktiven Steuerung kann eine elektronische Steuerungseinheit
(ECU) 66 vorgesehen werden, ebenso Geschwindigkeitssensoren 68 oder andere
Sensoren, die der Auslösung
der Mehrscheibenkupplung 64 dienen.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist
schematisch in 5 abgebildet
und ähnelt
den Ausführungsformen
der 1 bis 3. Anstelle des Vor-Achs-Differentials 32 kommt
in dem Achsaufbau 10 ein vor die Achse geschaltetes Schlupfbegrenzungs-Differential 70 zum
Einsatz, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Das Schlupfbegrenzungs-Differential 70 ist
innerhalb des Achsaufbaus 10 an derselben Stelle angebracht
wie das Vor-Achs-Differential 32, nämlich zwischen dem angetriebenen
Zahnradsatz 28 und dem antreibenden Zahnradsatz 30,
und mit der Antriebswelle 12 verbunden. Das Schlupfbegrenzungs-Differential 70 erfasst
den Drehzahlunterschied der angetriebenen Räder 24 und begrenzt
den Schlupf, der bei einem einzelnen Rad 24 auftreten kann,
durch die Übertragung
eines Teils des Antriebsdrehmoments von einem Rad auf das andere.
Der Effekt der Schlupfbegrenzung auf die angetriebenen Räder 24 wird
in der vorliegenden Konstruktion durch die Drehmomentverstärkung aufgrund
des Übersetzungsverhältnisses
des Achsaufbaus verstärkt.
Weitere Vorteile von Schlupfbegrenzungs-Differentialen 70 sind,
dass sie gut bei geringeren Drehmomenten arbeiten und wesentlich
leichter zu steuern sind als Mehrscheibenkupplungen 64,
wie sie in der vorangegangenen Ausführungsform Verwendung finden.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist
schematisch in 6 gezeigt
und ähnelt
den Ausführungsformen
der 1 bis 3. Zusätzlich zu den Bauteilen, die
in den 1 bis 3 vorgestellt wurden, enthält diese
Ausführungsform
Geschwindigkeitssensoren 64 und eine Bremsunterstützungs-Vorrichtung.
Im Besonderen ist ein erster Bremsunterstützungs-Mechanismus 72 auf der Nachgeschalteten Welle 58 angebracht,
und ein zweiter Bremsunterstützungs-Mechanismus
befindet sich auf der ersten Welle 44. Jeder der beiden
Bremsunterstützungs-Mechanismen 72 beziehungsweise 74 arbeitet
unabhängig
vom anderen. Die Bremsunterstützungs-Mechanismen 72 und 74 werden
vorzugsweise aktiv durch eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 66 gesteuert.
Der Achsaufbau 10 umfasst des Weiteren einen ersten Geschwindigkeitssensor 76, der
auf der erster. Welle 44 angebracht ist, und einen zweiten
Geschwindigkeitssensor 78, der sich auf der Nachgeschalteten
Welle 58 befindet. Die Geschwindigkeitssensoren 76 und 78 sind
als zwischen den Bremsunterstützungs-Mechanismen 72 und 74 sowie
den korrespondierenden antreibenden ersten und zweiten Zahnrädern 40 beziehungsweise 42 angeordnet
gezeigt. Die Geschwindigkeitssensoren 76 und 78 können jedoch
an beliebigen Stellen entlang der korrespondierenden Wellen angeordnet
sein, die Erfindung ist somit nicht auf eine bestimmte Anordnung
der Geschwindigkeitssensoren 76 und 78 beschränkt.
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Die Bremsunterstützungs-Anordnung, die in dieser
Ausführungsform
zur Anwendung kommt, ist besonders hilfreich in Situationen mit
niedrigerer. Drehmomenten und höheren
Geschwindigkeiten. Bei einer herkömmlichen Bremsanordnung greifen
die Bremsen des Fahrzeugs direkt an den angetrie benen Rädern 24 des
Fahrzeugs an. Bei der vorliegenden Anordnung kommen Bremsunterstützungs-Mechanismen 72 und 74 zum
Einsatz, die die herkömmlichen
Bremsen durch eine Bremswirkung sowohl entlang der Drehmoment-Übertragungspfade 14 und 16 als
auch im Bereich der angetriebenen Räder 24 selbst unterstützen. Die
Bremsunterstützungs-Mechanismen 72 und 74 unterstützen das
Abbremsen der jeweiligen Welle zeitgleich zum Abbremsen der angetriebenen
Räder 24 durch
die herkömmlichen Bremsen.
Dieses Vorgehen reduziert den Verschleiß der herkömmlichen Bremsen. Die Geschwindigkeitssensoren 76 und 78 erfassen
die Geschwindigkeit der jeweiligen Welle, auf deren Basis die auf
die Wellen angewandte Bremswirkung festgelegt wird. Die gesamte
Bremsbetätigung
kann vollautomatisch durch die elektronische Steuerungseinheit 66 gesteuert
werden, ohne dass der Fahrer des Fahrzeugs die Steuerungseinwirkung
bemerkt. Das gesamte System kann in Verbindung mit einem Antiblockiersystem
des Fahrzeugs arbeiten.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist
schematisch in 7 abgebildet
und ähnelt
im Aufbau den Ausführungsformen
der 1 bis 3, allerdings ist hier eine
Antriebsschlupfregelung in dem offenen Vor-Achs-Differential 32 integriert.
Die Antriebsschlupfregelung umfasst eine Mehrscheibenkupplung 80,
die eine viskose oder rheologische Flüssigkeit, eine Scheibenkupplung
mit Sprungfeder, oder eine Kupplung ähnlicher Bauart beinhalten kann.
Die Mehrscheibenkupplung 80 arbeitet als Bremsmechanismus
und dient dazu, das Antriebsmoment des Differentials 32 zu
begrenzen. Der Achsaufbau 10 umfasst des Weiteren die Geschwindigkeitssensoren 76 und 78,
die auf der ersten Welle 44 beziehungsweise der Nachgeschalteten
Welle 58 angeordnet sind, um die Geschwindigkeiten dieser Wellen
zu messen. Die Mehrscheibenkupplung 80 und die Geschwindigkeitssensoren 76 und 78 sind mit
der elektronischen Steuerungseinheit (ECU) 66 verbunden.
Die elektronische Steuerungseinheit 66 realisiert eine
aktive Steuerung, die ohne Einflussnahme durch den Fahrer arbeitet.
Die Geschwindigkeits sensoren 76 und 78 werden
benötigt,
um Messungen der Umdrehungsgeschwindigkeiten der Wellen 44 beziehungsweise 58 vorzunehmen.
Auf ihrer Basis bestimmt die elektronische Steuerungseinheit 66,
anhand hinterlegter Regelalgorithmen ob und in welchem Maße die Bremsfunktion
des Vor-Achs-Differentials
aktiviert wird. Diese Ausführungsform
kann alternativ auch eine passive Steuerung haben, bei der der Benutzer
selbst die Befehle zur Steuerung des Kupplungssystems gibt, beispielsweise
durch Knopfdruck oder ähnliche
Befehlstechniken.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist
schematisch in 8 dargestellt
und beinhaltet eine parallele Hybrid-Antriebsstrang-Anordnung 82, in
die sowohl ein Verbrennungsmotor als auch eine Motor/Generator-Einheit 84 eingebunden
ist, die aus dem Stand der Technik bekannt sind. Die in 8 dargestellte Ausführungsform ähnelt der
in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform.
In dieser Ausführungsform
ist eine alternative Antriebsquelle, etwa ein Motor/Generator oder
eine Brennstoffzelle/-batterie, in Reihe mit einem der Drehmoment-Übertragungspfade 14 oder 16 geschaltet.
Die parallele Hybrid-Antriebsstrang-Anordnung 82 kann unter
anderem Vorrichtungen zur Energierückgewinnung und zur Auswahl
der Antriebsquelle beinhalten.
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Die in 8 dargestellte
parallele Hybrid-Antriebsstrang-Anordnung 82 ist herkömmlichen Konstruktionen
dadurch überlegen,
dass die parallel angeordnete Motor/Generator-Einheit 84 einen
direkten Eingriff in die Antriebswelle 12 hat. In herkömmlichen
Konstruktionen ist i. a. ein Planetengetriebe nötig, um der Hybridkonstruktion
Eingriff in die Antriebswelle zu verschaffen. Es ist von Vorteil,
dass jede der oben geschilderten Ausführungsformen in Verbindung
mit einer Hybrid-Antriebsstrangkonstruktion zum Einsatz kommen kann.
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Es sei darauf hingewiesen, dass das
erste angetriebene Zahnrad 36 auch ei ne Antriebsfunktion ausübt, obwohl
es vom Vor-Achs-Differential 32 angetrieben wird. Im Besonderen
treibt das erste angetriebene Zahnrad 36 das zweite angetriebene
Zahnrad 38 an. Die verschiedenen Namen, die den einzelnen
Zahnrädern
in dieser Beschreibung zugeordnet werden, beschreiben nicht streng
die Funktion der Zahnräder,
so dass die Zahnräder
auch zusätzliche oder
andere Funktionen haben können
als die, die in ihrer Bezeichnung zum Ausdruck kommen.
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Nachdem im vorangegangenen verschiedene
Bestandteile der vorliegenden Erfindung vorgestellt wurden, sei
an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass diese Bestandteile einzeln
oder in beliebiger Kombination eingesetzt werden können. Daher ist
die vorliegende Erfindung nicht auf die hier vorgestellten speziellen
Ausführungsformen
beschränkt.
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Des Weiteren sei darauf hingewiesen,
dass für
den Fachmann verschiedene Variationen und Modifikationen offensichtlich
sind, die ebenfalls Bestandteil der Erfindung sein sollen. Die hier
bechriebenen Ausführungsformen
sind nur beispielhaft für die
vorliegende Erfindung. Die Darlegung soll den Fachmann in die Lage
versetzen, Ausführungsformen
herzustellen und zu verwenden, die verschiedene Bauteile Merkmale
umfassen können,
die mit den in den Ansprüchen
genannten Merkmalen der Erfindung gleichwirkend sind. Der angestrebte
Geltungsbereich der Erfindung soll daher auch andere Ausführungsformen
mit einschließen,
die sich auf die oben genannte Weise von den in den Ansprüchen festgehaltenen
Ausführungsformen
unterscheiden.