DE10359771A1

DE10359771A1 - Motor vehicle driving device, has intermediate gear box with drive wheel that is moved forward to driving joints of powered wheels relative to rotation axes of wheels in horizontal driving position

Info

Publication number: DE10359771A1
Application number: DE2003159771
Authority: DE
Inventors: Heinrich Beringer; Hans Jürgen Brandl; Wilfried Michel
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2005-08-04

Abstract

The device has an intermediate gear box (20) with a drive wheel (32) that is moved forward to driving joints (48) of powered wheels (38, 40) relative to axes of rotation of the powered wheels in a horizontal driving position. The box has a bevel gear drive by which axes of rotation of another drive wheel is adaptable on the sweep of a drive shaft (46) in the horizontal driving position.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The The invention relates to a device for driving a motor vehicle according to the generic term of claim 1.

Eine derartige Vorrichtung beschreibt die DE 37 30 251 A1 anhand eines Allrad-getriebenen Kraftfahrzeuges mit einem Heckmotor. Zur Erzielung einer günstigen Achslastverteilung ist der Abtrieb an die Hinterräder des Kraftfahrzeuges über Zwischengetriebe nach hinten verschoben, wodurch das heckseitige Antriebsaggregat faktisch nach vorne verlagert und eine gegebenenfalls ansonsten vorhandene Hecklastigkeit vermieden werden kann. Gemäß der Beschreibung der DE 37 30 251 A1 kann die vorgeschlagene Anordnung auch an der Vorderachse (Frontantrieb oder Allradantrieb) des Kraftfahrzeuges angewendet werden.Such a device describes the DE 37 30 251 A1 based on a four-wheel drive motor vehicle with a rear engine. To achieve a favorable axle load distribution of the output to the rear wheels of the motor vehicle is shifted via intermediate gear to the rear, whereby the rear-side drive unit actually moved forward and an otherwise otherwise present Hecklastigkeit can be avoided. According to the description of DE 37 30 251 A1 The proposed arrangement can also be applied to the front axle (front wheel drive or four-wheel drive) of the motor vehicle.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art für Kraftfahrzeuge vorzuschlagen, die neben einer günstigen Achslastverteilung und einer fertigungstechnisch günstigen Konstruktion verbesserte Antriebseigenschaften für die gelenkten Antriebsräder ermöglicht.task The invention is a device of the generic type to propose for motor vehicles, the next to a cheap Axle load distribution and a production engineering favorable construction improved drive characteristics for the steered drive wheels allows.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung geben die weiteren Patentansprüche an.These Task is according to the invention with the characterizing features of claim 1. advantageous Further developments of the invention give the further claims.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Zwischengetriebe bzw. deren Abtriebsräder relativ zu den Drehachsen der angetriebenen Räder soweit nach vorne versetzt sind, dass deren Drehachsen in der Draufsicht gesehen vorteilhaft vor den Drehachsen der angetriebenen Räder in der Geradeausfahrt-Position sind. Die Erfindung wirkt jedoch auch noch, wenn in einer weniger vorteilhaften Anordnung die Drehachsen hinter den Drehachsen der angetriebenen Räder angeordnet sind, so dass eine Verbesserung der Beugewinkel eintritt. Diese Maßnahme reduziert zusätzlich zur verbesserten Achslastverteilung die Belastung der Antriebsgelenke der Antriebswellen zu den angetriebenen Rädern des Kraftfahrzeuges bei voll eingeschlagenen Rädern. Dabei ist zu beachten, dass bei voll eingelenkten Rädern (z. B. nach links) das kurveninnere Rad in der Draufsicht gesehen einen größeren Lenkwinkel als das kurvenäußere Rad aufweist und eine hohe Momentenübertragung bei diesem größeren Beugewinkel des radnahen Antriebsgelenkes stets kritisch ist. Dieser extreme Beugewinkel wird erfindungsgemäß bei unveränderten Lenkeinschlagwinkeln der Räder vermieden.According to the invention, it is proposed that the intermediate gear or the output gears relative to the axes of rotation the driven wheels are offset so far forward that their axes of rotation in plan view seen advantageous in front of the axes of rotation of the driven wheels in the Are straight ahead driving position. However, the invention also works, if in a less advantageous arrangement, the axes of rotation behind the axes of rotation of the driven wheels are arranged so that an improvement in the flexion angle occurs. This measure is reduced additionally For improved axle load distribution, the load on the drive joints the drive shafts to the driven wheels of the motor vehicle fully wheeled. there Please note that when the wheels are fully engaged (eg to the left) the inside wheel seen in plan view a larger steering angle as the outside wheel has and a high torque transfer at this larger bend angle the near-wheel drive joint is always critical. This extreme Deflection angle is inventively unchanged Steering angles of the wheels avoided.

Besonders vorteilhaft können die Abtriebsräder des Zwischengetriebes soweit nach vorne versetzt sein, dass sich bei voll eingelenkten Rädern nach links oder nach rechts an den Antriebsgelenken der Räder im wesentlichen gleiche Beugewinkel ergeben. Es wird somit der gesamte Bereich des Lenkeinschlags der Räder gemittelt und bestimmt zumindest weitgehend die Pfeilung der Gelenkwellen bzw. die Vorverlagerung der Abtriebsräder der Zwischengetriebe.Especially can be advantageous the driven wheels the intermediate gear be offset so far forward that with fully turned wheels after left or right to the drive joints of the wheels substantially give same flexion angle. It thus becomes the entire area of the Steering of the wheels averaged and determined at least largely the sweep of the propeller shafts or the forward displacement of the output gears of the intermediate gear.

Die Zwischengetriebe können bevorzugt Umschlingungstriebe sein, die von den antreibenden Rädern auf den Differenzial-Halbwellen ohne Drehrichtungsänderung auf die Abtriebsräder mittels eines Zugmittels wirken. Dabei sind beliebige Positionierungen der Abtriebsräder in horizontaler Richtung (nach vorne) und in vertikaler Richtung (Bodenfreiheit des Kraftfahrzeuges, etc.) baulich einfach verwirklichbar.The Intermediate gear can preferred to be wraparound gears that are from the driving wheels the differential half-waves without change of direction on the driven wheels by means of a traction device act. Here are any positions of the output gears in the horizontal direction (forward) and in the vertical direction (Ground clearance of the motor vehicle, etc.) structurally simple feasible.

Bevorzugt sind die Zwischengetriebe Kettentriebe mit Zugmitteln wie Rollenketten oder Zahnketten, obwohl auch der Einsatz von Zahnriemen angezeigt sein kann.Prefers are the intermediate gear chain drives with traction means such as roller chains or toothed chains, although the use of timing belts also appears can be.

Insbesondere bei Umschlingungstrieben können diese in separaten, an das Differenzialgehäuse bzw. an das Gehäuse des Wechselgetriebes mit integriertem Differenzial anflanschbaren Gehäusen angeordnet sein. Dies ermöglicht baulich und fertigungstechnisch günstige Vormontagegruppen, die dann zu einer entsprechenden Antriebsvorrichtung zusammenbaubar sind.Especially can be at Umschlingungstrieben these in separate, to the differential case or to the housing of the Gearbox with integrated differential mounted on flanged housings be. this makes possible structurally and technically favorable preassembly groups, which then can be assembled to a corresponding drive device.

Die Zwischengetriebe können alternativ auch durch Kegelradtriebe gebildet sein, mittels denen die Drehachsen deren Abtriebsräder an die Pfeilung der Gelenkwellen in Geradeausfahrt-Position der Räder anpassbar ist. Damit können die den Abtriebsrädern unmittelbar benachbarten Antriebsgelenke der Gelenkwellen durch Reduzierung deren Ausgleichsbewegungen aufgrund der Gelenkwellenpfeilung entlastet bzw. ein gegebenenfalls auftretender Verschleiß eliminiert werden.The Intermediate gear can alternatively be formed by bevel gear, by means of which the axes of rotation of their output wheels to the sweep of the propeller shafts in the straight ahead position of the Wheels customizable is. With that you can the output wheels directly adjacent drive joints of the drive shafts Reduction of their compensation movements due to the Gelenkwellenpfeilung relieved or eliminated any occurring wear become.

Sofern über den vorgeschlagenen Kegeltrieb keine Drehrichtungsänderung erfolgen soll und gegebenenfalls größere Achsabstände zwischen den antreibenden Rädern und den Abtriebsrädern erforderlich sind, kann ein jeder Kegeltrieb durch drei Kegelräder mit gleichem Kegelwinkel gebildet sein, wobei ein Kegelrad als mit dem antreibenden Kegelrad und dem Abtriebsrad kämmendes Zwischenrad angeordnet ist. Das trifft ebenso zu für den dreirädrigen Stirnradtrieb. Der Kegeltrieb ist durch ein einstufiges Räderpaar realisierbar.Unless about the proposed bevel drive no change of direction should take place and possibly larger center distances between the driving wheels and the output wheels are required, each can be driven by three bevel gears with be formed with the same cone angle, with a bevel gear than with the driving bevel gear and the output gear meshing intermediate arranged is. That is also true for the three-wheeled Spur gear drive. The bevel gear is a single-stage pair of wheels realizable.

Schließlich können insbesondere bei Kegelradtrieben die Zwischengetriebe in dem Gehäuse des Wechselgetriebes mit integriertem Differenzial angeordnet sein; daraus resultiert eine besonders steife Getriebekonstruktion, die die bei Kegelradtrieben auftretenden Seitenkräfte zuverlässig abstützt.Finally, especially in bevel gear drives, the intermediate gear can be arranged in the housing of the gearbox with integrated differential; this results in a particularly stiff gear design, which in bevel gear Ben occurring lateral forces reliably supported.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:Several embodiments The invention are explained in more detail below with further details. The schematic drawing shows in:

1 Eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zum Antrieb eines frontgetriebenen Kraftfahrzeuges mit einem Antriebsmotor, einem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe, einem Differenzial und mit die Abtriebsräder zu den Gelenkwellen nach vorne verlagernden Zwischengetrieben; 1 A plan view of an apparatus for driving a front-wheel drive motor vehicle with a drive motor, a speed change gearbox, a differential and with the output gears to the propeller shafts forward shifting intermediate gears;

2 eine Seitenansicht der als Umschlingungstriebe gemäß 1 ausgebildeten Zwischengetriebe; und 2 a side view of the according as Umschlingungstriebe 1 trained intermediate gear; and

3 eine Draufsicht auf alternativ zur 2 als Kegeltriebe ausgeführte Zwischengetriebe. 3 a plan view of alternative to 2 intermediate gears designed as bevel gears.

In der 1 ist mit 10 ein Antriebsaggregat für Kraftfahrzeuge bezeichnet, das sich im Wesentlichen aus einem Antriebsmotor 12, einem nachgeschalteten Geschwindigkeits-Wechselgetriebe 14, einem in das Gehäuse 16 des Wechselgetriebes 14 integriertem Differenzial 18 und zwei seitlich dazu angeordneten Zwischengetrieben (einheitlich mit 20 bezeichnet) zusammensetzt.In the 1 is with 10 denotes a drive unit for motor vehicles, which essentially consists of a drive motor 12 , a downstream speed change gearbox 14 , one in the housing 16 of the gearbox 14 integrated differential 18 and two laterally arranged intermediate transmissions (uniform with 20 designated).

Das Antriebsmoment des Antriebsaggregates 10 verläuft von dem Antriebsmotor 12 über eine Anfahrkupplung 22 auf eine nur angedeutete Getriebe-Eingangswelle 24 des Wechselgetriebes 14 und über eine Ausgangswelle 26 auf das integrierte Differenzial 18. Das Wechselgetriebe 14 und das Differenzial 18 können bekannter Bauart sein, z. B. ein mehrgängiges Schaltgetriebe und ein Kegelraddifferenzial, und sind deshalb nicht näher beschrieben.The drive torque of the drive unit 10 runs from the drive motor 12 via a starting clutch 22 on an indicated only transmission input shaft 24 of the gearbox 14 and via an output shaft 26 on the integrated differential 18 , The gearbox 14 and the differential 18 may be of known type, e.g. B. a multi-speed manual transmission and a bevel gear differential, and are therefore not described in detail.

Das Antriebsmoment verläuft weiterhin vom Tellerrad und Ausgleichsgehäuse des Differenziales 18 über Abtriebs-Halbwellen 28 auf die antreibenden Kettenräder 30 der als Umschlingungstriebe ausgebildeten Zwischengetriebe 20.The drive torque continues to run from the ring gear and differential housing of the differential 18 via output half-waves 28 on the driving sprockets 30 the trained as Umschlingungstriebe intermediate gear 20 ,

Ferner weisen die Zwischengetriebe 20 räumlich nach vorne verlagerte Abtriebs-Kettenräder 32 auf, die über jeweils eine Zahnkette 34 trieblich mit den antreibenden Kettenrädern 30 verbunden sind.Furthermore, the intermediate gear 20 spatially shifted forward sprockets 32 on, each with a toothed chain 34 drove with the driving sprockets 30 are connected.

Die Zwischengetriebe 20 sind in separaten, geschlossenen Gehäusen 35 angeordnet, wobei die Kettenräder 30, 32 entsprechend drehbar in den Gehäusen 35 gelagert sind. Durch die Zugmittelverbindung (Zahnkette 34) zwischen den Kettenrädern 30, 32 können die Drehachsen 32a der Abtriebs-Kettenräder 32 sowohl horizontal als auch vertikal (vgl. eingezeichnete Pfeile in der 2) im Rahmen konstruktiver Vorgaben beliebig verschoben werden.The intermediate gears 20 are in separate, closed enclosures 35 arranged, with the sprockets 30 . 32 correspondingly rotatable in the housings 35 are stored. By the Zugmittelverbindung (tooth chain 34 ) between the sprockets 30 . 32 can the axes of rotation 32a the output sprockets 32 both horizontally and vertically (see arrows in the 2 ) are arbitrarily moved within the framework of constructive specifications.

Die besagten Drehachsen 32a der Abtriebs-Kettenräder 32 sind in Fahrtrichtung F des Kraftfahrzeuges soweit nach vorne (was nicht zwangsläufig so sein muss) verlagert, dass sie vor den Drehachsen 36 der angetriebenen, lenkbaren Vorderräder 38, 40 des Kraftfahrzeuges positioniert sind. Daraus resultiert eine Pfeilung der die Abtriebsräder 32 mit den Vorderrädern 38, 40 bzw. deren Wellenstummeln 42, 44 verbindenden Gelenkwellen 46. Die Gelenkwellen 46 tragen dabei äußere und innere homokinetische Gelenke 48, 50.The said axes of rotation 32a the output sprockets 32 are in the direction of travel F of the motor vehicle as far forward (which does not necessarily have to be so) shifted that they are in front of the axes of rotation 36 the driven, steerable front wheels 38 . 40 of the motor vehicle are positioned. This results in a sweep of the output wheels 32 with the front wheels 38 . 40 or their stub shafts 42 . 44 connecting drive shafts 46 , The drive shafts 46 wear external and internal homokinetic joints 48 . 50 ,

Aufgrund der üblichen Lenkgeometrie (im Wesentlichen nach Ackermann) ist der Lenkeinschlagwinkel eines jeden Vorderrades 38, 40 zur Kurvenaußenseite geringer, z. B. 34 Grad, und zur Kurveninnenseite größer, z. B. 42 Grad.Due to the usual steering geometry (essentially according to Ackermann) is the steering angle of each front wheel 38 . 40 to the outside of the curve lower, z. B. 34 degrees, and the curve inside larger, z. B. 42 degrees.

Soll die Pfeilung der Gelenkwellen 46 so gemittelt werden, dass bei vollem Lenkeinschlag nach links oder rechts der Vorderräder 38, 40 annähernd gleiche Beugewinkel der äußeren Antriebsgelenke 48 vorliegen, so müssen die Gelenkwellen 46 in der Geradeausfahrtstellung der Vorderräder 38, 40 eine gewisse Pfeilung relativ zur Drehachse 36 der Vorderräder 38, 40 aufweisen. Der Winkel ist in 1 mit α bezeichnet.Should the sweep of the drive shafts 46 be averaged so that at full steering to the left or right of the front wheels 38 . 40 approximately the same bending angle of the outer drive joints 48 present, so the propeller shafts 46 in the straight ahead position of the front wheels 38 . 40 a certain sweep relative to the axis of rotation 36 the front wheels 38 . 40 exhibit. The angle is in 1 denoted by α.

Die 3 zeigt eine alternative Ausführung der Zwischengetriebe 20', bei der antreibende Kegelräder 52 und Abtriebs-Kegelräder 54 zur Bildung eines Kegeltriebes miteinander kämmen. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.The 3 shows an alternative embodiment of the intermediate gear 20 ' , at the driving bevel gears 52 and output bevel gears 54 To form a cone drive comb each other. Identical parts are provided with the same reference numerals.

Die antreibenden Kegelräder 52 sitzen dabei auf den Abtriebs-Halbwellen 28 des Differenziales 18; die Kegelräder 52, 54 eines jeden Kegeltriebes bzw. Zwischengetriebes 20' sind in das nur angedeutete Gehäuse 16' des Wechselgetriebes 14 integriert bzw. in diesem entsprechend drehbar gelagert.The driving bevel gears 52 sit on the output half-waves 28 of the differential 18 ; the bevel gears 52 . 54 of each bevel gear or intermediate gear 20 ' are in the only hinted housing 16 ' of the gearbox 14 integrated or rotatably mounted in this accordingly.

Im Ausführungsbeispiel weisen die Kegelräder 52, 54 beispielsweise einen Kegelwinkel von 2 Grad auf, so dass die Abtriebs-Kegelräder 54 bzw. deren Drehachsen 54a etwa koaxial zu den Drehachsen der an die Abtriebs-Kegelräder 54 angeschlossenen Gelenkwellen 46 gemäß 1 ausgerichtet sind.In the exemplary embodiment, the bevel gears 52 . 54 For example, a cone angle of 2 degrees, so that the output bevel gears 54 or their axes of rotation 54a approximately coaxial with the axes of rotation of the output bevel gears 54 connected cardan shafts 46 according to 1 are aligned.

Entsprechend 3 mit zwei Kegelrädern 52, 54 der Zwischengetriebe 20' findet im Vergleich zu den 1 und 2 mit dem Umschlingungstrieb 20 eine Drehrichtungsumkehr im Antriebszug statt, die konstruktiv zu berücksichtigen ist.Corresponding 3 with two bevel wheels 52 . 54 the intermediate gear 20 ' takes place in comparison to the 1 and 2 with the belt drive 20 a reversal of the direction of rotation in the drive train, which is to be considered constructively.

Soll eine solche Drehrichtungsumkehr bei einer gegebenen Differenzialanordnung vermieden werden, so kann alternativ ein Stirnradtrieb mit einem Zwischen-Stirnrad (nicht dargestellt) ausgeführt sein, das ebenfalls drehbar im Gehäuse 16' des Zwischengetriebes 20' gelagert ist und jeweils mit dem antreibenden Stirnrad und dem Abtriebs-Strinrad 54 kämmt.If such a reversal of rotation is to be avoided in a given differential arrangement, so may alternatively be a spur gear with an intermediate spur gear (not shown) to be executed, which is also rotatable in the housing 16 ' of the intermediate gearbox 20 ' is mounted and each with the driving spur gear and the output Strinrad 54 combs.

Die Erfindung ist neben frontgetriebenen Kraftfahrzeugen selbstverständlich auch auf Kraftfahrzeuge mit Allradantrieb anwendbar. Dabei kann in bekannter Weise über eine zweite Ausgangswelle des Wechselgetriebes 14 und eine Kardanwelle ein Hinterachsdifferenzial für den Antrieb der Hinterräder des Kraftfahrzeuges angetrieben sein.The invention is of course also applicable to motor vehicles with four-wheel drive in addition to front-wheel drive motor vehicles. It can in a known manner via a second output shaft of the transmission 14 and a propeller shaft a rear differential for driving the rear wheels of the motor vehicle to be driven.

Claims

Device for driving a motor vehicle, with a drive motor, a downstream speed change gearbox and arranged before the gearbox differential, the output side via intermediate gear drives forward driven wheels, which are connected via flanged propeller shafts drive joints on the steered wheels of the motor vehicle, characterized characterized in that the intermediate gears ( 20 . 20 ' ) or their driven wheels ( 32 ; 54 ) relative to the axes of rotation ( 36 ) of the driven wheels ( 38 . 40 ) are offset so far forward that their axes of rotation ( 32a ; 54a ) seen in plan view before or after the axes of rotation ( 36 ) of the driven wheels ( 38 . 40 ) are in the straight ahead position.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the driven wheels ( 32 ; 54 ) of the intermediate gear ( 20 ; 20 ' ) are displaced so far forward that when fully turned wheels ( 38 . 40 ) to the left or to the right at the drive joints ( 48 ) of the wheels ( 38 . 40 ) give substantially the same bending angle.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the intermediate gear ( 20 ) Umschlingungstriebe are.

Apparatus according to claim 3, characterized in that the intermediate gear ( 20 ) Chain drives are.

Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the intermediate gears ( 20 ) in separate, to the differential housing or to the housing of the transmission ( 16 ) with integrated differential ( 18 ) flanged housings ( 35 ) are arranged.

Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the intermediate gears ( 20 ' ) are formed by bevel gear drives, by means of which the axes of rotation ( 54a ) whose output wheels ( 54 ) to the sweep of the cardan shafts ( 46 ) in straight ahead position of the wheels ( 38 . 40 ) is customizable.

Apparatus according to claim 6, characterized in that each bevel drive ( 20 ' ) is formed by three bevel gears with the same cone angle, wherein a bevel gear than with the driving bevel gear ( 52 ) and the driven wheel ( 54 ) Intermeshing intermediate wheel is arranged.

Apparatus according to claim 6, characterized in that each bevel drive ( 20 ' ) can be arranged by a single-stage pair of wheels.

Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the intermediate gears ( 20 ' ) in the housing of the transmission ( 14 ) are arranged with integrated differential.