DE112010004718T5

DE112010004718T5 - Entkoppelbare Heckantriebsachse für in Längsrichtung angeordnete Antriebsstränge

Info

Publication number: DE112010004718T5
Application number: DE112010004718T
Authority: DE
Inventors: Paul J. Valente; James P. Downs
Original assignee: American Axle and Manufacturing Inc
Current assignee: American Axle and Manufacturing Inc
Priority date: 2009-12-08
Filing date: 2010-12-08
Publication date: 2012-09-20
Also published as: WO2011072004A2; US8986151B2; WO2011072004A3; US20120238394A1

Abstract

Ein Antriebsstrang mit einer entkoppelbaren Heckantriebsachse umfasst allgemein eine Antriebsmaschine mit einem Abtrieb, der sich um eine Drehachse dreht. Ein Getriebe umfasst einen Abtrieb, der sich um eine Drehachse dreht. Die Drehachsen der Abtriebe sind im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Antriebsstrangs. Ein Frontantriebssystem ist eingerichtet, um Drehleistung von der Antriebsmaschine zu Fahrzeugvorderrädern zu leiten. Ein Heckantriebssystem umfasst eine Antriebswelle, die eine Drehleistung über ein Ritzel und ein Ringrad an ein erstes Wellenelement und ein zweites Wellenelement liefert. Das erste Wellenelement und das zweite Wellenelement sind zur Verbindung mit Fahrzeughinterrädern eingerichtet. Ein Antriebsschaltmechanismus hat einen Eingriffszustand und einen Außereingriffszustand. Der Antriebsschaltmechanismus ist eingerichtet, um in dem Eingriffszustand die Drehleistung von dem Getriebe zu dem Heckantriebssystem zu leiten. Eine Drehmomentübertragungsvorrichtung hat einen Eingriffszustand und einen Außereingriffszustand. Der Antriebsschaltmechanismus und die Drehmomentübertragungsvorrichtung sind in dem Außereingriffszustand eingerichtet, um Drehleistung nur auf die ersten Fahrzeugräder zu übertragen. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung verhindert in dem Außereingriffszustand, dass das erste Wellenelement und das zweite Wellenelement das Ringrad und das Ritzel des Heckantriebssystems zurücktreiben. Der Antriebsschaltmechanismus verhindert in dem Außereingriffszustand, dass das Getriebe die Antriebswelle antreibt.

Description

Bezugnahme auf verwandte Anmeldungen.
Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der U.S.-Provisional-Anmeldung Nr. 61/267,700, eingereicht am 8. Dezember 2009. Die gesamte Offenbarung der zuvor genannten Anmeldung wird durch Bezugnahme hierin aufgenommen.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine entkoppelbare Heckantriebsachse für einen in Längsrichtung angeordneten Antriebsstrang.
Hintergrund der Erfindung
Viele moderne Automobilfahrzeuge, wie Geländefahrzeuge, sind mit einem Allradantriebssystem (AWD) erhältlich, das auf einer Frontantriebsbauweise (FWD) basiert. Solche AWD-Antriebssysteme umfassen typischerweise Komponenten, wie den Abtrieb eines Nebengetriebes, die drehbar angetrieben werden, sogar wenn das Antriebssystem in einer Betriebsart betrieben wird, in welcher Leistung nicht durch solche Komponenten übertragen wird. Folglich können solche AWD-Antriebssysteme um ein oder zwei Meilen pro Gallone weniger kraftstoffeffizient sein als ähnliche FWD-Antriebssysteme (gemäß den Standards, die von der U.S.-Umweltschutzbehörde festgelegt werden).
Mit Bezug auf 1 kann ein Abschnitt eines beispielhaften Fahrzeuges mit einer Längsgetriebedifferentialanordnung 2 im Allgemeinen parallel zu einer Längsachse des Fahrzeugs angeordnet werden. Ein Getriebeabtriebselement 3 ist eine hohle Welle, während die Front- und Heckantriebssystemeingänge 4, 5 massive Wellen sind. Der Frontantriebssystemeingang 4 erstreckt sich durch das Getriebe und ist mit einem Hypoidritzel 6 verbunden, das in kämmendem Eingriff mit einem Ringrad 7 steht, das zu dem Vorderdifferential 8 gehört. Der Heckantriebssystemeingang 5 ist eingerichtet, um mit einer Kardanwelle (nicht dargestellt) verbunden zu werden.
Die U.S.-Patentanmeldung mit der Serien-Nr. 12/191,699, angemeldet am 14. August 2008, und die U.S.-Patentanmeldung mit der Serien-Nr. 12/537,394, angemeldet am 7. August 2009, die ebenfalls anhängig sind, beide mit dem Titel ”Kraftfahrzeug mit entkoppelbarem Allradantriebssystem”, offenbaren verschiedene entkoppelbare Heckantriebsachsen für quer angeordnete Antriebsstränge (d. h. Antriebsstränge, die eine in Querrichtung angeordnete Antriebsquelle, wie ein Verbrennungsmotor, und ein Getriebe enthalten, das einen Abtrieb umfasst).
Zusammenfassung
Die vorliegende Lehre umfasst im Allgemeinen einen Antriebsstrang mit einer entkoppelbaren Heckantriebsachse. Der Antriebsstrang umfasst allgemein eine Antriebsmaschine mit einem Abtrieb, der um eine Drehachse dreht. Ein Getriebe umfasst einen Abtrieb, der um eine Drehachse dreht. Die Drehachsen der Abtriebe sind im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Antriebsstrangs. Ein Frontantriebssystem ist eingerichtet, um Drehleistung von der Antriebsmaschine zu den Fahrzeugvorderrädern zu leiten. Ein Heckantriebssystem umfasst eine Antriebswelle, die Drehleistung über ein Ritzel und ein Ringrad an ein erstes Wellenelement und ein zweites Wellenelement liefert. Das erste Wellenelement und das zweite Wellenelement sind eingerichtet, um mit Fahrzeughinterrädern verbunden zu werden. Ein Antriebsschaltmechanismus weist einen Eingriffszustand und einen Außereingriffszustand auf. Der Antriebsschaltmechanismus ist eingerichtet, um in dem Eingriffszustand Drehleistung von dem Getriebe an das Heckantriebssystem zu leiten. Eine Drehmomentübertragungsvorrichtung hat einen Eingriffszustand und einen Außereingriffszustand. Der Antriebsschaltmechanismus und die Drehmomentübertragungsvorrichtung sind eingerichtet, um in dem Außereingriffszustand Drehleistung nur an die ersten Fahrzeugräder zu übertragen. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung verhindert in dem Außereingriffszustand, dass das erste Wellenelement und das zweite Wellenelement das Ringrad und das Ritzel des Heckantriebssystems zurücktreiben. Der Antriebsschaltmechanismus verhindert in dem Außereingriffszustand, dass das Getriebe die Antriebswelle antreibt.
Weitere Anwendungsgebiete werden aus der hierin vorgesehenen Beschreibung und den Ansprüchen ersichtlich. Die Beschreibung und die speziellen Beispiele in dieser Zusammenfassung sind nur zu Illustrationszwecken vorgesehen und sollen den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung nicht beschränken.
Zeichnungen
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Illustrationszwecken von ausgewählten Ausführungsbeispielen und nicht von allen möglichen Umsetzungen und sollen den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung nicht beschränken.
1 zeigt einen Abschnitt eines Fahrzeuges aus dem Stand der Technik mit einem längs angeordneten Getriebe, das im Allgemeinen parallel zu einer Längsachse des Fahrzeuges angeordnet ist.
2 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges mit einem Antriebsstrang, der gemäß der vorliegenden Lehre aufgebaut ist.
3 ist eine Querschnittsansicht in Längsrichtung von einem Abschnitt des Antriebsstrangs aus 2, die einen Abschnitt eines Antriebsschaltmechanismus zeigt, der gemäß der vorliegenden Lehre aufgebaut ist.
4 ist eine Ansicht ähnlich der aus 3 und zeigt einen Antriebsschaltmechanismus, der gemäß eines weiteren Beispiels der vorliegenden Lehre aufgebaut ist.
5 ist eine Querschnittsansicht in Querrichtung eines Abschnitts des Antriebsstrangs aus 2, die die Hinterachsenanordnung zeigt, welche gemäß der vorliegenden Lehre aufgebaut ist.
6 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges mit einem weiteren beispielhaften Antriebsstrang, der gemäß der vorliegenden Lehre aufgebaut ist.
7 ist eine Querschnittsansicht in Längsrichtung ähnlich der aus 3 und 4 und zeigt eine Entkopplungsanordnung, die eine Synchronisierungseinrichtung einsetzt, welche gemäß eines weiteren Beispiels der vorliegenden Lehre aufgebaut ist.
8 und 9 sind schematische Darstellungen von Fahrzeugen mit weiteren beispielhaften Antriebssträngen, die gemäß der vorliegenden Lehre aufgebaut sind.
10 ist eine Querschnittsansicht in Querrichtung eines Abschnitts des Antriebsstrangs aus 8, die eine Hinterachsenanordnung zeigt, welche gemäß der vorliegenden Lehre aufgebaut ist.
11 ist ein Flussdiagramm eines Steuerungsalgorithmus, der ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs gemäß der Lehre der vorliegenden Offenbarung einsetzt.
12 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges mit noch einem weiteren beispielhaften Antriebsstrang, der gemäß der vorliegenden Lehre aufgebaut ist.
13 ist eine Querschnittsansicht in Längsrichtung eines Abschnitts des Antriebsstrangs aus 12, die einen Abschnitt eines Mitteldifferentials und eines Antriebsschaltmechanismus zeigt, die gemäß der vorliegenden Lehre aufgebaut sind.
14 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges mit noch einem weiteren beispielhaften Antriebsstrang, der gemäß der vorliegenden Lehre aufgebaut ist.
15 ist eine Querschnittsansicht in Längsrichtung eines Abschnitts des Antriebsstrangs aus 14, die einen Abschnitt eines Mitteldifferentials und eines Antriebsschaltmechanismus zeigt, die gemäß der vorliegenden Lehre aufgebaut sind.
16 ist eine Querschnittsansicht in Längsrichtung von einem Abschnitt des Antriebsstrangs aus 14, die einen Abschnitt einer Sekundärachsanordnung zeigt, die gemäß der vorliegenden Lehre aufgebaut ist.
17A und 17B sind Flussdiagramme eines weiteren Steuerungsalgorithmus, der ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs gemäß der vorliegenden Lehre einsetzt.
Übereinstimmende Bezugszeichen kennzeichnen entsprechende Teile über die verschiedenen Ansichten der Zeichnungen hinweg.
Detaillierte Beschreibung
Mit Bezug auf 2 der Zeichnungen wird ein Fahrzeug, das gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, allgemein durch Bezugszeichen 10 gekennzeichnet. Das Fahrzeug 10 kann einen Antriebsmaschinenstrang 12 und einen Antriebsstrang 14 umfassen, der ein Primärantriebssystem 16, einen Antriebsschaltmechanismus 18, ein Sekundärantriebssystem 20 und ein Steuerungssystem 22 umfassen kann. In den verschiedenen Aspekten der vorliegenden Lehre kann das Primärantriebssystem 16 ein Frontantriebssystem und das Sekundärantriebssystem 20 ein Heckantriebssystem sein.
Der Antriebsmaschinenstrang 12 kann eine Antriebsmaschine 30, wie einen Verbrennungsmotor oder einen Elektromotor, und ein Getriebe 32 umfassen, das ein beliebiger Typ von Getriebe, wie ein manuelles, automatisches oder ein stufenloses Automatikgetriebe, sein kann. Das Getriebe 32 kann ein Abtriebselement 34 aufweisen, das eine Drehachse 36 aufweisen kann, die zusammenfallend mit oder parallel zu einer Längsachse 38 des Fahrzeuges 10 angeordnet sein kann. Die Antriebsmaschine 30 kann Drehleistung an das Getriebe 32 liefern, welches Drehleistung an das Primärantriebssystem 16 und den Antriebsschaltmechanismus 18 abgibt. Es ist vor dem Hintergrund der vorliegenden Offenbarung klar, dass die Drehachsen der Antriebsmaschine 30 oder des Getriebes 32 oder beider im Wesentlichen parallel zu der Längsachse 38 sein können, um beispielsweise Herstellungstoleranzen aufzunehmen.
Mit zusätzlichem Bezug auf 2 und 3 kann das Primärantriebssystem 16 ein erstes Antriebssystemeingangselement 40 umfassen, welches von dem Abtriebselement 34 des Getriebes 32 angetrieben werden kann, und eine Primärachsanordnung 42, die von dem ersten Antriebssystemeingangselement 40 angetrieben werden kann. Das erste Antriebssystemeingangselement 40 kann integral mit dem Abtriebselement 34 des Getriebes 32 gebildet sein.
In dem speziellen vorgesehenen Beispiel kann ein Zahnradsystem 44 (z. B. ein Beveloid) ein erstes Kegelrad (nicht speziell gezeigt), welches zur Drehung mit dem ersten Antriebssystemeingangselement 40 verbunden ist, und ein zweites Kegelrad (nicht speziell gezeigt) umfassen, welches in kämmendem Eingriff mit dem ersten Kegelrad ist und zur Drehung mit einem Eingangselement der Primärachsanordnung 42 verbunden ist. Das Zahnradsystem 44 kann zur Übertragung von Drehleistung zwischen dem Abtriebselement 34 des Getriebes 32 und der Primärachsanordnung 42 eingesetzt werden. Die Primärachsanordnung 42 kann eine erste Differentialanordnung 50 und ein Paar von ersten Achswellen 52 umfassen, die die erste Differentialanordnung 50 mit einem Satz von ersten Fahrzeugrädern 54 verbinden können. Die erste Differentialanordnung 50 kann ein erstes Differentialgehäuse und einen ersten Zahnradsatz umfassen, der in dem ersten Differentialgehäuse aufgenommen ist. Ein erstes Ringrad kann mit dem ersten Zahnradkorb verbunden sein und kann mit einem ersten Eingangsritzel kämmend eingreifen, das antriebsmäßig mit dem zweiten Kegelrad verbunden ist.
Mit Bezug auf 3 kann der Antriebsschaltmechanismus 18 einen beliebigen Typ von Kupplung, Ausrück- oder Schaltkupplung (z. B. Klauenkupplung, Reibungskupplung, Synchronisierungseinrichtung), umfassen, der eingesetzt werden kann, um wahlweise Drehleistung zwischen dem Getriebe 32 (2) und dem Sekundärantriebssystem 20 zu übertragen. In dem speziell vorgesehenen Beispiel kann der Antriebsschaltmechanismus 18 ein Gehäuse 60, eine Entkopplungsanordnung 62 und einen Betätiger 64 umfassen. Das Gehäuse 60 kann zusammen gebildet oder verbunden sein mit dem Gehäuse des Getriebes 32. Die Entkopplungsanordnung 62 kann ein Entkopplungseingangselement 70, ein Entkopplungsabtriebselement 72 und ein Verbindungselement 74 umfassen. Das Entkopplungseingangselement 70 kann zur Drehung mit dem Abtriebselement 34 des Getriebes 32 in jeder gewünschten Weise verbunden sein, wie durch eine Kerbverzahnungsverbindung mit dem Abtriebselement 34, und kann eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten, sich in Längsrichtung erstreckenden Zähnen oder Kerben umfassen, die um seine äußere Umfangsoberfläche gebildet sind.
Das Entkopplungsabtriebselement 72 kann einen Wellenabschnitt 80 und einen Kupplungsabschnitt 82, der fest mit dem Wellenabschnitt 80 verbunden ist, umfassen. In dem speziellen vorgesehenen Beispiel können der Wellenabschnitt 80 und der Kupplungsabschnitt 82 diskrete Komponenten sein, jedoch ist es vor dem Hintergrund der Offenbarung klar, dass der Wellenabschnitt 80 und der Kupplungsabschnitt 82 integral gebildet sein können. Der Wellenabschnitt 80 kann zur Drehung in dem Gehäuse 60 durch Lager gehaltert werden. In dem vorgesehenen Beispiel kann ein erster Satz von Lagern 86 zwischen dem Gehäuse 60 und dem Wellenabschnitt 80 angeordnet sein, um ein erstes Ende des Wellenabschnitts 80 abzustützen, während ein zweiter Satz von Lagern 88 zwischen einem Ende des Wellenabschnitts 80 mit verringertem Durchmesser und einer inneren Oberfläche in einem zylindrischen Hohlraum des Abtriebselements 34 des Getriebes 32 angeordnet sein kann. Der Kupplungsabschnitt 82 kann eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten sich in Längsrichtung erstreckenden Zähnen oder Kerben umfassen, die um seine äußere Umfangsoberfläche gebildet sind. Das Verbindungselement 74 kann eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten, sich in Längsrichtung erstreckenden Zähnen oder Kerben umfassen, die um seine innere Umfangsoberfläche gebildet sind. Die Kerben des Verbindungselements 74 können in gleitendem Eingriff mit den Kerben des Entkopplungseingangselements 70 und den Kerben des Entkopplungsabtriebselements 72 sein.
Der Betätiger 64 kann ein beliebiger Typ von Betätiger zum wahlweisen Ineingriffbringen der Entkopplungsanordnung 62 sein. Zum Beispiel kann der Betätiger 64 eine Vorspannfeder 90 und eine elektromagnetische Spule 92 umfassen. Die Vorspannfeder 90 kann mit dem Gehäuse 60 verbunden sein und kann eingesetzt werden, um das Verbindungselement 74 in eine vorbestimmte Richtung vorzuspannen, um zu verursachen, dass die Entkopplungsanordnung 62 entweder normal in Eingriff (um darüber ein Drehmoment übertragen zu können) oder normal außer Eingriff (um die Übertragung eines Drehmoments darüber zu verhindern) ist. In dem speziellen vorgesehenen Beispiel kann die Vorspannfeder 90 das Verbindungselement 74 außer Eingriff mit den Kerben des Entkopplungsabtriebselements 72 vorspannen, sodass die Entkopplungsanordnung 62 normal außer Eingriff ist. Die elektromagnetische Spule 92 kann an dem Gehäuse 60 koaxial um das Verbindungselement 74 befestigt sein und kann mit Energie versorgt werden, um ein magnetisches Feld zu erzeugen, das das Verbindungselement 74 magnetisch anziehen kann, so dass das Verbindungselement 74 (gegen die Vorspannung der Vorspannfeder 90) in Eingriff mit den Kerben des Entkopplungsabtriebselements 72 versetzt werden kann.
Vor dem Hintergrund der Offenbarung ist es klar, dass dennoch jeder beliebige Typ von Betätiger verwendet werden kann, inklusive eines Schaltgabelbetätigers 100, wie in 4 gezeigt. In diesem Beispiel kann eine versetzende Schaltgabel 102 eingesetzt werden und an dem Gehäuse 60 zum Versetzen entlang einer Achse 104 befestigt werden, die allgemein parallel zu einer Drehachse 106 des Entkopplungseingangselements 70 und des Entkopplungsabtriebselements 72 sein kann. Mit Bezugnahme auf 4 kann die Schaltgabel 102 eine ringförmige Nut 110 umfassen, in welche eine sich umlaufend erstreckende Rippe 112 an einem Verbindungselement 74' aufgenommen werden kann. Die Schaltgabel 102 kann manuell (d. h. in Reaktion auf eine Kraft, die von dem Bediener des Fahrzeuges durch eine Verbindung auf die Schaltgabel 102 übertragen wird) versetzt werden oder durch einen angetriebenen Mechanismus, wie einen Elektromagnet, einen pneumatischen oder hydraulischen Zylinder oder eine Kugelgewindespindel.
Mit Bezug auf 2, 3 und 5 kann das Sekundärantriebssystem 20 eine Antriebswelle 150, eine Sekundärachsanordnung 152 und mindestens eine Drehmomentübertragungsvorrichtung 154 umfassen. Ein erstes Ende der Antriebswelle 150 kann zur Drehung mit dem Entkopplungsabtriebselement 72 der Entkopplungsanordnung 62 verbunden werden.
Mit Bezug auf 5 kann die Sekundärachsanordnung 152 ein Trägergehäuse 160, ein Eingangsritzel 162, eine zweite Differentialanordnung 164, ein erstes Wellenelement 166 und ein zweites Wellenelement 168 umfassen. Das Eingangsritzel 162 kann drehbar an dem Trägergehäuse 160 befestigt sein und kann mit einem zweiten Ende der Antriebswelle 150 verbunden sein. Die zweite Differentialanordnung 164 kann in dem Trägergehäuse 160 befestigt sein und kann ein Differentialgehäuse 170, ein Ringrad 172 und einen Zahnradsatz 176 umfassen. Das Differentialgehäuse 170 kann drehbar an dem Trägergehäuse 160 an einem Satz von Lagern 180 befestigt sein und kann einen inneren Hohlraum definieren, in den der Zahnradsatz 176 aufgenommen sein kann. Das Ringrad 172 kann an dem Differentialgehäuse 170 befestigt sein und kann eine Vielzahl von Ringradzähnen umfassen, die in kämmendem Eingriff mit entsprechenden Zähnen des Eingangsritzels 162 sein können, sodass eine Drehung des Eingangsritzels 162 eine entsprechende Drehung des Ringrads 172 und der zweiten Differentialanordnung 164 hervorruft.
Der Zahnradsatz 176 kann herkömmlicherweise eine Vielzahl von Ritzeln und ein Paar von Achswellenrändern umfassen. Das erste und zweite Wellenelement 166 und 168 können ein erstes Ende, welches mit dem Zahnradsatz 176 verbunden werden kann (d. h. jedes kann zur Drehung mit einem zugehörigen der Achswellenräder verbunden werden), und ein zweites, gegenüberliegendes Ende aufweisen. Das zweite Ende des ersten Wellenelements 166 kann mit einem zugehörigen der zweiten Fahrzeugräder 190 verbunden werden, während das zweite Ende des zweiten Wellenelements 168 mit einem Eingangselement 200 der Drehmomentübertragungsvorrichtung 154 verbunden sein kann.
Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 154 (z. B. eine Kupplung) kann eingesetzt werden, um wahlweise Drehleistung zwischen dem Eingangselement 200 und einem Abtriebselement 202 der Drehmomentübertragungsvorrichtung 154 zu übertragen. Das Abtriebselement 202 der Drehmomentübertragungsvorrichtung 154 kann zur Drehung mit einem zugehörigen (z. B. 190a) des Satzes der zweiten Fahrzeugräder 190 verbunden werden. In dem speziellen vorgesehenen Beispiel kann die Drehmomentübertragungsvorrichtung 154 eine Kupplung 210, wie eine herkömmliche elektrisch gesteuerte Reibungskupplung, umfassen. Die Kupplung 210 kann durch das Steuerungssystem 22 (2) gesteuert werden, um in einer ersten Kupplungsbetriebsart zu arbeiten, in welcher die Kupplung 210 in einem Eingriffszustand ist und Drehleistung zwischen den Eingangs- und Abtriebselementen 200 und 202 der Drehmomentübertragungsvorrichtung 154 übertragen wird. Die Kupplung 210 kann auch in einer zweiten Kupplungsbetriebsart betrieben werden, in welcher die Kupplung 210 in einem Außereingriffszustand ist und Drehleistung nicht zwischen den Eingangs- und Abtriebselementen 200 und 202 übertragen wird.
Mit Bezug auf 2 und 5 kann das Steuerungssystem 22 einen ersten Sensor 220, einen zweiten Sensor 222 und eine Steuerungseinrichtung 224 umfassen. Der erste Sensor 220 kann eingerichtet sein, um eine Drehgeschwindigkeit eines zu dem Primärantriebssystem 16 gehörigen Bauteils, wie dem Abtriebselement 34 des Getriebes 32, zu erfassen und in Reaktion darauf ein erstes Sensorsignal zu erzeugen. Der zweite Sensor 222 kann eingerichtet sein, um eine Drehgeschwindigkeit eines zu dem Sekundärantriebssystem 20 gehörigen Bauteils, wie dem Eingangselement 200 der Drehmomentübertragungsvorrichtung 154, zu erfassen und in Reaktion darauf ein zweites Sensorsignal zu erzeugen. Die Steuerungseinrichtung 224 kann den Betrieb der mindestens einen Drehmomentübertragungsvorrichtung 154 auf teilweiser Grundlage des ersten und zweiten Sensorsignals steuern.
Mit Bezug auf 2 kann der Antriebsstrang 14 in einer ersten Betriebsart betrieben werden, in welcher Drehleistung auf die ersten Fahrzeugräder 54, die an dem Primärantriebssystem 16 befestigt sind, sowie auf die zweiten Fahrzeugräder 190, 190a übertragen wird, die an dem Sekundärantriebssystem 20 befestigt sind. Um den Betrieb in der ersten Betriebsart zu bewirken, kann die Entkopplungsanordnung 62 des Antriebsschaltmechanismus 18 in einem Eingriffszustand betrieben werden, welcher die Übertragung von Drehleistung zwischen dem Abtriebselement 34 des Getriebes 32 und dem Entkopplungsabtriebselement 72 erlaubt (3 und 4). Mit Bezug auf 5 kann die Drehmomentübertragungsvorrichtung 154 der Sekundärachsanordnung 152 in einem Eingriffszustand betrieben werden, welcher den antriebsmäßigen Eingriff der zweiten Differentialanordnung 164 mit dem ersten und zweiten Wellenelement 166 und 168 bewirkt.
Wie in 2 gezeigt, umfasst der Antriebsstrang 14 kein Mitteldifferential oder eine Viskosekupplung, die eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem ersten Antriebssystemeingangselement 40 und dem Eingangsritzel 162 zulassen. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 154, die zu der Sekundärachsanordnung 152 gehört, kann daher eingerichtet oder gesteuert sein, um in passender Weise einen Schlupf zu erzeugen oder zyklisch außer Eingriff und wieder in Eingriff zu kommen, wenn zum Beispiel das Untersetzungsverhältnis des Sekundärantriebssystems 20 verschieden ist von dem Primärantriebssystem 16.
Der Antriebsstrang 14 kann auch in einer zweiten Betriebsart betrieben werden, in welcher Drehleistung ausschließlich auf die ersten Fahrzeugräder 54, die an dem Primärantriebssystem 16 befestigt sind, übertragen wird. Um den Betrieb in der zweiten Betriebsart zu bewirken, kann die Entkopplungsanordnung 62 des Antriebsschaltmechanismus 18 in einem Außereingriffszustand betrieben werden, welcher die Übertragung von Drehleistung zwischen dem Abtriebselement 34 des Getriebes 32 und dem Entkopplungsabtriebselement 72 verhindert. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 154 der Sekundärachsanordnung 152 kann in einem Außereingriffszustand betrieben werden, welcher verhindert, dass das erste und zweite Wellenelement 166 und 168 das Differentialgehäuse 170, das Ringrad 172 und das Eingangsritzel 162 zurücktreiben.
Vor dem Hintergrund der Offenbarung ist es klar, dass die Antriebswelle 150, das Eingangsritzel 162, das Ringrad 172 und das Differentialgehäuse 170 sich nicht drehen, wenn der Antriebsstrang 14 in der zweiten Betriebsart betrieben wird, so dass gezeigt werden kann, dass das Fahrzeug 10 mit verbessertem Treibstoffverbrauch gegenüber dem Betrieb des Antriebsstrangs 14 in der ersten Betriebsart betrieben werden kann. Es kann gezeigt werden, dass der verbesserte Treibstoffverbrauch erreicht werden kann, sogar wenn Teile des Zahnradsatzes 176 weiterhin in der zweiten Betriebsart betrieben werden können.
Mit Bezug auf 6 wird ein weiteres Fahrzeug, das gemäß der vorliegenden Lehre aufgebaut ist, allgemein mit dem Bezugszeichen 10a bezeichnet. Das Fahrzeug 10a ist im Allgemeinen ähnlich zu dem Fahrzeug 10 aus 2 mit der Ausnahme, dass eine Entkopplungsanordnung 62a, die zu dem Antriebsschaltmechanismus 18a gehört, eine Synchronisierungseinrichtung (z. B. eine Synchronisierungseinrichtung 230 in 7) umfassen kann, die einen ersten und einen zweiten Abschnitt aufweist, die paarweise miteinander eingreifen können, um die Drehgeschwindigkeit des Entkopplungsabtriebselements mit entweder dem Abtriebselement 34 des Getriebes 32 oder dem Entkopplungseingangselement zu synchronisieren, bevor das Verbindungselement in eine Position bewegt wird, wo es sowohl mit dem Entkopplungseingangselement als auch dem Entkopplungsabtriebselement eingreift.
Mit Bezug auf 7 kann ein Beispiel der Synchronisierungseinrichtung, die mit dem Bezugszeichen 230 gekennzeichnet ist, eine Kegelkupplung 232 einsetzen, welche passende kegelstumpfförmige Kupplungselemente 234, 236 und einen Sperrmechanismus 238 aufweisen kann. Die passenden kegelstumpfförmigen Kupplungselemente 234, 236 können an drehbaren Komponenten der Entkopplungsanordnung, wie dem Abtriebselement 34 und dem Entkopplungsabtriebselement 72, angeordnet sein. Eines der kegelstumpfförmigen Elemente kann axial beweglich sein, um reibschlüssig mit dem anderen der kegelstumpfförmigen Elemente einzugreifen, um zuzulassen, dass die Drehgeschwindigkeiten der drehbaren Komponenten in Übereinstimmung gebracht werden. Der Sperrmechanismus 238 kann eingesetzt werden, um eine Bewegung des Verbindungselements relativ zu dem Entkopplungsabtriebselement abzufangen, um eine Bewegung des Entkopplungsabtriebselements (und dadurch des beweglichen Kegelstumpfelements) hervorzurufen, wenn das Verbindungselement bewegt wird, um mit dem Abtriebselement einzugreifen.
Es ist klar, dass jedes der oben beschriebenen Beispiele von Antriebssträngen zwischen der ersten Betriebsart (d. h. die Betriebsart, in welcher Drehleistung auf die ersten Fahrzeugräder 54 des Primärantriebssystems 16 sowie auf die zweiten Fahrzeugräder 190 des Sekundärantriebssystems 20 übertragen wird) und der zweiten Betriebsart (d. h. die Betriebsart, in welcher Drehleistung nur auf die ersten Fahrzeugräder 54 des Primärantriebssystems 16 übertragen wird) geschaltet werden kann, wenn Drehleistung nicht durch das Antriebssystem 14 übertragen wird und das Fahrzeug 10 in einem stehenden Zustand ist. Vor dem Hintergrund der Offenbarung ist es auch klar, dass das Schalten zwischen der ersten und zweiten Betriebsart während des Betriebs des Fahrzeugs 10 durchgeführt werden kann, wenn das Fahrzeug 10 sich bewegt.
In Beispielen, wo eine Drehmomentverteilung zwischen dem Frontantriebssystem und dem Heckantriebsystem eingesetzt wird, kann die Synchronisierungseinrichtung eingesetzt werden, um eine Abweichung der Drehgeschwindigkeit zwischen dem Front- und Heckantriebssystem aufzunehmen. Zur Vereinfachung der Drehmomentverteilung können die Untersetzungsverhältnisse des Front- und Heckantriebssystems verschieden sein. Wenn die Drehmomentübertragungsvorrichtung mit dem Heckantriebssystem eingreift, kann die Synchronisierungseinrichtung die Geschwindigkeitsabweichung aufnehmen, um die Antriebswelle mit dem Frontantriebssystem in Eingriff zu bringen.
In den Beispielen aus 8 und 9 sind die Fahrzeuge 10b und 10c im Allgemeinen ähnlich zu dem Fahrzeug 10 aus 2, mit der Ausnahme, dass einiges von der gesamten zweiten Differentialanordnung 164 (5) weggelassen werden kann. Diesbezüglich umfassen die Sekundärachsanordnungen 152b, 152c nicht den Zahnradsatz 176 (5). In der einen Umsetzung, die in 8 und 10 dargestellt ist, kann ein zweites Ringrad 172b eingesetzt werden, um Drehleistung direkt an eine Drehmomentübertragungsvorrichtung 154b zu übertragen. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 154b kann in einem Außereingriffszustand betrieben werden, wobei die zweiten Fahrzeugräder 190 von dem zweiten Ringrad 172b, der Antriebswelle 150 und der Entkopplungsanordnung 62 entkoppelt sind und in einem Eingriffszustand betrieben werden, wobei die zweiten Fahrzeugräder 190 mit der Entkopplungsanordnung 62 antriebsmäßig verbunden sein können. In einigen Situationen kann es gewünscht sein, die Drehmomentübertragungsvorrichtung 154b effektiv zu verriegeln, um eine Differenz der Antriebsdrehmomente zwischen den beiden zweiten Fahrzeugrädern 190 zu verhindern.
Zusätzlich oder alternativ kann es gewünscht sein, die Drehmomentübertragungsvorrichtung 154b derart einzurichten oder zu steuern, dass die Übertragung des Antriebsdrehmoments auf eines der zweiten Fahrzeugräder 190 begrenzt werden kann. Zum Beispiel kann es gewünscht sein, die maximale Höhe des Antriebsdrehmoments, das auf eines der zweiten Fahrzeugräder 190 übertragen wird, zu begrenzen oder eine maximale Differenz in dem Antriebsdrehmoment, das auf die zweiten Fahrzeugräder 190 übertragen wird, zu begrenzen, oder beides. Vor dem Hintergrund der Offenbarung ist es klar, dass jegliche einschränkende Parameter (z. B. die Höhe der maximalen Differenz in der Drehgeschwindigkeit der zweiten Fahrzeugräder 190 und/oder die Höhe der maximalen Differenz in dem Drehmoment, das auf die zweiten Fahrzeugräder 190 verteilt wird, die Höhe des maximalen Drehmoments, das auf die zweiten Fahrzeugräder 190 verteilt wird) als eine feste Grundlage festgelegt werden können oder auf Grundlage der spezifischen Fahrzeugdaten verändert werden können, oder beides. Die spezifischen Fahrzeugdaten können zum Beispiel die Höhe der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die Höhe des Lenkwinkels und einen festgestellten Verlust von Zugkraft am einem oder mehreren der ersten oder zweiten Fahrzeugräder 54, 190 umfassen.
In der in 9 dargestellten Umsetzung kann eine Drehmomentübertragungsvorrichtung 154c eine erste Kupplung 300 und eine zweite Kupplung 302 umfassen, die eingesetzt werden können, um entsprechende der zweiten Fahrzeugräder 190 mit dem Differentialgehäuse 170 zur Drehung mit diesem zu verbinden. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 154c (d. h. die erste und zweite Kupplung 300 und 302) kann in einem Außereingriffszustand betrieben werden, wobei die zweiten Fahrzeugräder 190 von dem zweiten Ringrad (nicht speziell gezeigt), der Antriebswelle 150 und der Entkopplungsanordnung 62 entkoppelt sind. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 154c kann auch in einem Eingriffszustand betrieben werden, wobei die zweiten Fahrzeugräder 190 mit der Entkopplungsanordnung 62 antriebsmäßig verbunden sein können. Die erste Kupplung 300 und die zweite Kupplung 302 können getrennt betätigt werden. In 8 kann die Drehmomentübertragungsvorrichtung 154b im Gegensatz dazu eine einzelne Betätigung der Kupplungen umfassen, die mit dem Ringrad verbunden sind.
In 9 kann es in einigen Situationen gewünscht sein, die Drehmomentübertragungsvorrichtung 154c effektiv zu verriegeln, was eine Differenz des Antriebsdrehmoments zwischen den beiden zweiten Fahrzeugrädern 190 verhindern kann. Zusätzlich oder alternativ kann es gewünscht sein, die Drehmomentübertragungsvorrichtung 154c derart einzurichten oder zu steuern, dass die Übertragung von Drehmoment auf eines der zweiten Fahrzeugräder 190 begrenzt werden kann. Zum Beispiel kann es gewünscht sein, die maximale Höhe des Antriebsdrehmoments, das auf eines der zweiten Fahrzeugräder 190 übertragen wird, zu begrenzen, oder eine maximale Differenz in dem Antriebsdrehmoment, das auf die zweiten Fahrzeugräder 190 übertragen wird, zu begrenzen, oder beides.
Vor dem Hintergrund der Offenbarung ist es klar, dass jegliche begrenzenden Parameter (z. B. die Höhe der maximalen Differenz in der Drehgeschwindigkeit der zweiten Fahrzeugräder 190, die Höhe der maximalen Differenz im Drehmoment, das auf die zweiten Fahrzeugräder 190 verteilt wird, die Höhe des maximalen Drehmoments, das auf die zweiten Fahrzeugräder 190 verteilt wird) als eine feste Grundlage festgelegt werden können und/oder auf der Grundlage von spezifischen Fahrzeugdaten (z. B. der Höhe der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Höhe des Lenkwinkels, ein festgestellter Verlust von Zugkraft an einem oder mehreren der ersten und zweiten Fahrzeugräder 54, 190) verändert werden können. Es ist klar, dass die Drehmomentübertragungsvorrichtung 154c (d. h. die erste und zweite Kupplung 300 und 302) eine Drehmomentverteilung zwischen dem Primär- und Sekundärantriebssystem 16 und 20c sowie eine Drehmomentverteilung zwischen den zweiten Fahrzeugrädern 190, die von dem Sekundärantriebssystem 20c angetrieben werden, zulassen können.
Die Beispiele aus 8 bis 10 können auch ein Sekundärantriebssystem 20b, 20c mit einem Untersetzungsverhältnis, das unterschiedlich ist zu dem Untersetzungsverhältnis des Primärantriebssystems 16, einsetzen, und in solchen Fällen können die Drehmomentübertragungsvorrichtungen 154b, 154c eingerichtet oder gesteuert sein, um in passender Weise einen Schlupf zu erzeugen oder zyklisch außer Eingriff und wieder in Eingriff zu kommen. Vor dem Hintergrund der Offenbarung ist es klar, dass das Betriebsuntersetzungsverhältnis, das Übergeschwindigkeiten des zweiten Antriebssystems 20b, 20c relativ zu dem ersten Antriebssystem 16 zulässt, in der Drehmomentverteilung helfen kann.
Ein beispielhafter Steuerungsalgorithmus zur Steuerung des Betriebes der oben beschriebenen Antriebsstränge gemäß einem Verfahren der vorliegenden Offenbarung ist schematisch in 11 dargestellt. Die Steuerung beginnt bei der Blase 400 und setzt sich fort zu dem Block 402, wo die Drehmomentübertragungsvorrichtung 154, 154b, 154c in Eingriff ist, um zu verursachen, dass der Satz von zweiten Fahrzeugrädern 190, die zu dem zweiten Antriebssystem 20, 20b, 20c gehören, antriebsmäßig mit der Antriebswelle 150 verbunden ist. Wenn der Satz von zweiten Fahrzeugrädern 190, die zu dem zweiten Antriebssystem 20 gehören, sich dreht, ist es vor dem Hintergrund der Offenbarung klar, dass die Drehung der zweiten Fahrzeugräder 190 das Differentialgehäuse 170 zurücktreiben kann und eine Drehung der Antriebswelle 150 hervorrufen kann. Die Steuerung kann fortgesetzt werden an dem Entscheidungsblock 404.
In dem Entscheidungsblock 404 kann die Steuerung zu Block 406 voranschreiten, wenn die Drehgeschwindigkeit des Entkopplungsabtriebselements 72 größer als oder gleich groß ist wie die Drehgeschwindigkeit des Entkopplungseingangselements 70. Anderenfalls kehrt die Steuerung zurück zu Entscheidungsblock 404.
In Block 406 kann die Steuerung ein Außereingriffkommen der Drehmomentübertragungsvorrichtung 154, 154b, 154c hervorrufen. Wenn der Satz von zweiten Fahrzeugrädern 190, die zu dem Sekundärantriebssystem 20, 20b, 20c gehören, sich dreht, ist es vor dem Hintergrund der Offenbarung klar, dass ein Außereingriffkommen der Drehmomentübertragungsvorrichtung 154, 154b, 154c das Zurücktreiben des Differentialgehäuses 170 und die entsprechende Drehung der Antriebswelle 150 und des Entkopplungsabtriebselements 72 verhindern kann. Dies wiederum kann zulassen, dass das Entkopplungsabtriebselement 72 wenn nötig verlangsamt wird. Die Steuerung kann an Block 408 fortgesetzt werden.
In Block 408 kann die Steuerung eine Aktivierung des Antriebsschaltmechanismus 18, 18a hervorrufen, um wiederum zu verursachen, dass das Verbindungselement 74 antriebsmäßig mit dem Entkopplungseingangselement 70 und dem Entkopplungsabtriebselement 72 eingreift. Diesbezüglich kann Drehleistung durch den Antriebsschaltmechanismus 18, 18a an die Antriebswelle 150 übertragen werden. Die Steuerung kann an Block 410 fortgesetzt werden.
Wenn in Entscheidungsblock 410 ein auslösendes Ereignis eingetreten ist, kann die Steuerung zu Block 412 fortschreiten. Anderenfalls kann die Steuerung zu Entscheidungsblock 410 zurückkehren. Das auslösende Ereignis kann das Eintreten eines Zustandes sein, in welchem es gewünscht ist, Drehleistung an eines oder mehrere der zweiten Fahrzeugräder 190 zu leiten, die zu dem Sekundärantriebssystem 20, 20b, 20c gehören. Solche auslösenden Ereignisse können eines oder mehrere umfassen von: a) mehr als ein vorbestimmter Umfang an Schlupf von einem oder beiden der ersten Fahrzeugräder 54 des Primärantriebssystems 16, b) eine Forderung nach schneller Beschleunigung, c) eine Forderung hervorgerufen von einem Bediener des Fahrzeuges und d) eine Kombination dieser.
In Block 412 kann die Steuerung einen Eingriff der Drehmomentübertragungsvorrichtung 154, 154b, 154c hervorrufen, um zuzulassen, dass Drehleistung durch das Sekundärantriebssystem 20, 20b, 20c auf die zweiten Fahrzeugräder 190 übertragen wird. In Fällen, wo Schlupf der Drehmomentübertragungsvorrichtung 154, 154b, 154c eingesetzt wird, um die Differenz von Geschwindigkeit und Drehmoment zwischen dem Primär- und Sekundärantriebssystem 16 und 20, 20b, 20c zu steuern, ist es vor dem Hintergrund der Offenbarung klar, dass die Steuerung verursachen kann, dass die Drehmomentübertragungsvorrichtung 154, 154b, 154c in einem Eingriffszustand gehalten wird, bis die Steuerung beendet ist. In Fällen, wo zyklisches Außereingriff- und wieder Ineingriffkommen gewünscht ist, um die Differenz von Geschwindigkeit und Drehmoment zwischen dem Primär- und Sekundärantriebssystem 16 und 20, 20b, 20c zu steuern, ist es vor dem Hintergrund der Offenbarung klar, dass die Steuerung ein Programm einsetzen kann, um das Außereingriff- und wieder Ineingriffkommen der Drehmomentübertragungsvorrichtung 154, 154b, 154c nach dem Eintritt der vorbestimmten Ereignisse hervorzurufen. Von Block 412 ausgehend endet die Steuerung in Blase 414.
Mit Bezug auf 12 und 13 wird ein weiteres Fahrzeug, das gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, allgemein durch Bezugszeichen 10d gekennzeichnet. Das Fahrzeug 10d ist im Allgemeinen ähnlich zu dem Fahrzeug 10 aus 2 mit der Ausnahme, dass ein Mitteldifferential 500 mit dem Abtriebselement 34 des Getriebes 32 verbunden sein kann, wobei eine Entkopplungsanordnung 62d eine Kupplungssynchronisierungseinrichtung 490 umfassen kann und eine Drehmomentübertragungsvorrichtung 154d des Sekundärantriebssystems 20d eine Klauenkupplung umfassen kann.
Das Mitteldifferential 500 kann eingerichtet sein, um Drehleistung von dem Abtriebselement 34 des Getriebes 32 aufzunehmen und um Drehleistung an das Zahnradsystem 44 und an das Entkopplungseingangselement 70 abzugeben. Das Mitteldifferential 500 kann wahlweise in einer ersten Betriebsart eingesetzt werden, um eine Differenz in der Geschwindigkeit und dem Drehmoment der Drehleistung zuzulassen, die zwischen dem Primärantriebssystem 16 und dem Sekundärantriebssystem 20 übertragen wird, und in einer zweiten Betriebsart eingesetzt werden, in welcher das Mitteldifferential 500 gesperrt ist.
Das Mitteldifferential 500 kann ein beliebiger Typ von Sperrdifferential sein, das in einer offenen Weise betrieben werden kann, aber wahlweise zur Verhinderung einer Differenz gesperrt werden kann. In dem speziellen vorgesehenen Beispiel kann das Mitteldifferential 500 einen Sperrmechanismus 510 umfassen, der einen innen gekerbten Ring 512 aufweist, der gleitend an einer Vielzahl von externen Kerben angeordnet werden kann, die an einem Differentialgehäuse 514 des Mitteldifferentials 500 gebildet sind. Der Ring 512 kann axial von der gezeigten Position zu einer Position bewegt werden, wobei er auch in Eingriff mit äußeren Kerben ist, die an einem Entkopplungseingangselement 70d gebildet sind. Jeder gewünschte Mechanismus kann eingesetzt werden, um den Ring 512 axial zu versetzen, aber in dem speziellen vorgesehenen Beispiel kann eine Schaltgabel 520 eingesetzt werden.
Die Kupplungssynchronisierungseinrichtung 490 kann ein axial bewegliches Element 530, ein Reibungselement 532 und ein Mittel zur Bewegung des axial beweglichen Elements 530 umfassen. Das axial bewegliche Element 530 kann eine Zugplatte sein, die axial beweglich ist, aber drehfest mit einem Verbindungselement 74d verbunden sein kann. Das Reibungselement 532 kann mit einem Entkopplungsabtriebselement 72d verbunden sein. Der Mechanismus zur Bewegung des axial beweglichen Elements 530 kann eine beliebige Vorrichtung zum Hervorrufen einer Bewegung des axial beweglichen Elements 530 umfassen. In dem speziellen vorgesehenen Beispiel kann der Mechanismus eine elektromagnetische Spule 540 umfassen, die an dem Gehäuse der Entkopplungsanordnung 62d befestigt sein kann und eingerichtet sein kann, um ein magnetisches Feld hervorzurufen, das das axial bewegliche Element 530 in reibschlüssigen Eingriff mit dem Reibungselement 532 ziehen kann.
Vor dem Hintergrund der Offenbarung ist es klar, dass ein reibschlüssiger Eingriff des axial beweglichen Elements 530 mit dem Reibungselement 532 darauf abzielen kann, zu verursachen, dass das Verbindungselement 74d und das Entkopplungsabtriebselement 72d mit derselben Drehgeschwindigkeit drehen. Jeder gewünschte Mechanismus kann eingesetzt werden, um das Verbindungselement 74d axial zu versetzen. In dem speziellen vorgesehenen Beispiel kann der Mechanismus eine Schaltgabel 540 sein. Vorspannfedern 542 und 544 können eingesetzt werden, um das axial bewegliche Element 530 und das Verbindungselement 74d mit der Schaltgabel 540 zu verbinden.
Mit Bezug auf 12 kann ein Antriebsstrang 14d in einer ersten Betriebsart betrieben werden, in welcher Drehleistung auf die ersten Fahrzeugräder 54, die an dem Primärantriebssystem 16 befestigt sind, sowie auf die zweiten Fahrzeugräder 190 übertragen wird, die an dem Sekundärantriebssystem 20d befestigt sind. Um den Betrieb in der ersten Betriebsart zu bewirken, kann das Mitteldifferential 500 in einem ungesperrten Zustand betrieben werden, während die Entkopplungsanordnung 62d des Antriebsschaltmechanismus 18d in einem Eingriffszustand betrieben werden kann und die Drehmomentübertragungsvorrichtung 154d in einem Eingriffszustand betrieben wird. Der Antriebsstrang 14d kann ein Mitteldifferential umfassen, das eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem ersten Antriebssystemeingangselement 40 und dem Eingangsritzel 162 zulassen kann. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 154d braucht daher nicht für Schlupf oder zyklisches Außereingriff- und wieder Ineingriffkommen eingerichtet oder gesteuert zu sein, auch wenn das Untersetzungsverhältnis des Sekundärantriebssystems 20d sich von dem Untersetzungsverhältnis des Primärantriebssystems 16 unterscheidet. Als solches ist es vor dem Hintergrund der Offenbarung klar, dass die Drehmomentübertragungsvorrichtung 154d eine Reibungskupplung und auch eine Kupplung von dem Typ mit eingreifenden Zähnen sein kann.
Der Antriebsstrang 14d kann auch in einer zweiten Betriebsart betrieben werden, in welcher Drehleistung ausschließlich an die ersten Fahrzeugräder 54 übertragen werden kann, die an dem Primärantriebssystem 16 befestigt sind. Um einen Betrieb in der zweiten Betriebsart zu bewirken, kann das Mitteldifferential 500 in einem gesperrten Zustand betrieben werden, während die Entkopplungsanordnung 62d des Antriebsschaltmechanismus 18d in einem Außereingriffszustand betrieben werden kann und die Drehmomentübertragungsvorrichtung 154d in einem Außereingriffszustand betrieben werden kann. Der Betrieb des Antriebsstrangs 14d kann auf diese Weise die zweiten Fahrzeugräder 190 des Sekundärantriebssystems 20d von dem Mitteldifferential 500 und der zweiten Differentialanordnung 164 entkoppeln, sodass das Fahrzeug 10d mit verbessertem Treibstoffverbrauch in Bezug auf den Betrieb des Antriebsstrangs 14d in der ersten Betriebsart betrieben werden kann.
Vor dem Hintergrund der Offenbarung ist es klar, dass die Betriebsart des Antriebsstrangs 14d zwischen der ersten und zweiten Betriebsart umgeschaltet werden kann, wenn das Fahrzeug 10d sich nicht bewegt, und in solchen Situationen wird ein erweiteter Steuerungsalgorithmus nicht benötigt, um den Betrieb der zahlreichen Komponenten des Antriebsstrangs 14d (d. h. die zahlreichen Komponenten können einfach in einen oder den anderen Zustand umgeschaltet werden) zu steuern. Es ist vor dem Hintergrund der Offenbarung auch klar, dass die Betriebsart des Antriebsstrangs 14d zwischen der ersten und zweiten Betriebsart umgeschaltet werden kann, wenn das Fahrzeug 10d sich bewegt, und dass in solchen Situationen gezeigt werden kann, dass die Koordinierung des Betriebs von mehreren Komponenten des Antriebsstrangs 14d gewünscht sein kann.
In einem Beispiel kann ein Steuerungssystem 22d einen Steuerungsalgorithmus durchführen, um die Betriebsart des Antriebsstrangs 14d von der zweiten Betriebsart zu der ersten Betriebsart zu wechseln. Der Steuerungsalgorithmus kann Folgendes umfassen: Aktivierung der Kupplungssynchronisierungseinrichtung 490, um das Entkopplungsabtriebselement 72d mit dem Entkopplungseingangselement 70d zu verbinden, sodass das Entkopplungsabtriebselement 72d und das Entkopplungseingangselement 70d drehend miteinander verbunden werden können und in Gleichdrehung (d. h. Drehung bei derselben Drehgeschwindigkeit) versetzt werden können. Der Steuerungsalgorithmus kann auch umfassen, die Drehmomentübertragungsvorrichtung 154d in einem verriegelten Zustand zu betreiben, welcher zulassen kann, dass die zweiten Fahrzeugräder 190 Drehleistung an das Sekundärantriebssystem 20d abgeben, um das Entkopplungseingangselement 70d derart zurückzutreiben, dass das Entkopplungseingangselement 70d bei einer Geschwindigkeit dreht, die gleich einer Drehgeschwindigkeit des Abtriebs des Mitteldifferentials 500 ist. Der Steuerungsalgorithmus kann ferner ein Entsperren des Mitteldifferentials 500 umfassen, um eine Differenz in der Geschwindigkeit und dem Drehmoment der Drehleistung zuzulassen, die an die Primär- und Sekundärantriebssysteme 16 und 20d übertragen werden und ein Sperren der Entkopplungsanordnung 62d in einem Zustand umfassen, in welchem die Übertragung von Drehleistung zwischen dem Mitteldifferential und einer Sekundärachsanordnung 152d zugelassen werden kann. Der Steuerungsalgorithmus kann dann die Kupplungssynchronisierungseinrichtung 490 abschalten.
Mit Bezug auf 14 bis 16 wird ein weiteres Fahrzeug, das gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, allgemein mit dem Bezugszeichen 10e bezeichnet. Das Fahrzeug 10e ist im Allgemeinen ähnlich zu dem Fahrzeug 10d aus 12 mit der Ausnahme, dass ein Mitteldifferential 500e ein Planetendifferentialgetriebe 600 und eine Kupplung 602 umfassen kann, und dass eine Drehmomentübertragungsvorrichtung 154e eine Kupplung 606 umfassen kann, welche Elemente aufweist, die betriebsmäßig mit den Elementen der zweiten Differentialanordnung 164e der Sekundärachsanordnung 152e verbunden werden können. Eine Verriegelungseinrichtung 608 kann betriebsmäßig mit Elementen von einer zweiten Differentialanordnung 164e derart verbunden sein, dass die Kupplung 606 nicht eingeschaltet sein braucht, um Drehleistung durch die zweite Differentialanordnung 164e zu übertragen. Die Verriegelungseinrichtung 608 ist nicht im Detail gezeigt, kann aber einen beliebigen Typ von Verriegelungseinrichtung oder Entkopplungseinrichtung, wie eine Klauenkupplung, umfassen. Vor dem Hintergrund der Offenbarung ist es klar, dass die Sekundärachsanordnung 152e in jedem der Antriebsstränge, die in 2, 6 und 8 dargestellt sind, eingesetzt werden kann.
Das Planetendifferentialgetriebe 600 kann einen Planetenzahnradsatz 620 umfassen, der einen Planetenträger 622, welcher zur Drehung mit dem Abtriebselement 34 des Getriebes 32 verbunden sein kann, und ein Ringrad 624 umfassen kann, welches mit dem ersten Antriebssystemeingangselement 40 zur Drehung mit diesem verbunden sein kann. Der Planetenzahnradsatz 620 kann auch ein Sonnenrad 626, welches zur Drehung mit einem Entkopplungseingangselement 70e verbunden sein kann, und eine Vielzahl von Planetenrädern 628 umfassen, die durch den Planetenträger 622 drehbar abgestützt und in kämmendem Eingriff mit dem Ringrad 624 und dem Sonnenrad 626 sind. Die Kupplung 602 kann ein beliebiger Typ von Kupplung sein, der eingesetzt werden kann, um wahlweise den Planetenzahnradsatz 620 zu verriegeln, und kann in dem speziellen vorgesehenen Beispiel eine Reibungskupplung mit einer Vielzahl von ersten Reibungsplatten 630, welche mit dem Ringrad 624 zur Drehung mit diesem verbunden sind, eine Vielzahl von zweiten Reibungsplatten 632, welche mit dem Sonnenrad 626 zur Drehung mit diesem verbunden sind, und einen Betätiger 634 umfassen, der eingerichtet ist, um eine Betätigung der Reibungskupplung (d. h. das Klemmen der ersten und zweiten Reibungsplatten 630 und 632 in reibschlüssigem Eingriff miteinander) zu steuern.
Der Betätiger 634 kann ein beliebiger Typ von Betätiger sein, umfasst in dem speziellen vorgesehenen Beispiel jedoch eine Betätigungsreibungskupplung 640, einen Elektromagnet 642 und einen Kugelrampenbetätiger 644. Die Betätigungsreibungskupplung 640 kann einen ersten Abschnitt, welcher zur Drehung an einem Ringrad 624 in einem Gehäuse 650 des Mitteldifferentials 500e befestigt sein kann, einen zweiten Abschnitt, welcher an einem ersten Abschnitt des Kugelrampenbetätigers 644 zur Drehung mit diesem befestigt sein kann, einen ersten Satz von Reibungsplatten, welche an dem ersten Abschnitt befestigt sein können, und einen zweiten Satz von Reibungsplatten umfassen, die an dem zweiten Abschnitt befestigt werden können. Der Kugelrampenbetätiger 644 kann ferner einen zweiten Abschnitt, welcher axial gleitend aber drehbar mit dem Sonnenrad 626 verbunden ist, und eine Vielzahl von Kugeln umfassen, die zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt angeordnet sind. Die Betätigungsreibungskupplung 640 kann eingerichtet sein, um wahlweise eine Zugkraft in Drehrichtung auf den Kugelrampenbetätiger 644 auszuüben, was eine Drehung des ersten Abschnitts relativ zu dem Ringrad 624 verhindern kann, um zu verursachen, dass der Kugelrampenbetätiger 644 sich axial in Reaktion auf eine relative Drehbewegung zwischen dem Ringrad 624 und dem Sonnenrad 626 (welches dadurch eine relative Drehbewegung zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt hervorruft) derart ausdehnt, dass eine Kraft auf die Kupplung 602 aufgebracht wird, die die erste und zweite Reibungsplatte 630 und 632 aneinander festklemmt.
Eine Vorspannfeder 658 kann den zweiten Abschnitt des Kugelrampenbetätigers 644 in einen axial zurückgezogenen Zustand (d. h. in eine Position am nächsten zu dem ersten Abschnitt) vorspannen, so dass die ersten Reibungsplatten 630 nicht in einem derartigen Ausmaß mit den zweiten Reibungsplatten 632 in reibschlüssigem Eingriff stehen, dass der Planetenzahnradsatz 620 nicht verriegelt ist. Der Elektromagnet 642 kann fest an dem Gehäuse 650 des Mitteldifferentials 500e angebracht sein und kann in einen Hohlraum aufgenommen sein, der in dem ersten Abschnitt gebildet ist. Der Elektromagnet 642 kann in Eingriff stehen, um ein magnetisches Feld hervorzurufen, das eine Zugplatte 652 in Richtung des ersten Abschnitts drängt, um dadurch eine Kraft auf den ersten und zweiten Satz von Reibungsplatten (der Betätigungsreibungskupplung 640) aufzubringen, um dadurch die Zugkraft in Drehrichtung hervorzurufen.
Vor dem Hintergrund der Offenbarung ist es klar, dass das Ringrad 624, welches zur Drehung mit dem ersten Antriebssystemeingangselement 40 verbunden werden kann, und das Sonnenrad 626, welches zur Drehung mit dem Entkopplungseingangselement 70e verbunden sein kann, relativ zueinander drehen können, um eine Differenz in der Geschwindigkeit und dem Drehmoment der Drehleistung zuzulassen, die durch das Mitteldifferential 500e übertragen wird, wenn die Kupplung 602 nicht in Eingriff steht. Diesbezüglich kann eine relative Drehung zwischen dem Ringrad 624 und dem Sonnenrad 626 verhindert werden (d. h. das Mitteldifferential 500e kann verriegelt werden), wenn die Kupplung 602 in Eingriff steht.
Mit Bezug auf 14 kann eine Entkopplungsanordnung 62e derart eingerichtet sein, dass ein Kupplungsabschnitt 82e eines Entkopplungsabtriebselements 72e drehfest aber axial beweglich an einem Wellenabschnitt 80e angeordnet sein kann, und passende kegelstumpfförmige Kupplungsstirnseiten 660 und 662 können an dem Entkopplungseingangselement 70e bzw. dem Kupplungsabschnitt 82e gebildet sein. Ein Sperrmechanismus 670 kann eingesetzt werden, um den Kupplungsabschnitt 82e mit dem Verbindungselement 74e derart zu verbinden, dass eine Bewegung des Verbindungselements 74e (d. h. in dem vorgesehenen Beispiel über die Schaltgabel 102e) einen Eingriff der kegelstumpfförmigen Kupplungsstirnseite 662 mit der kegelstumpfförmigen Kupplungsstirnseite 660 hervorrufen kann, um die Drehgeschwindigkeiten des Entkopplungseingangselements 70e und des Entkopplungsabtriebselements 72e miteinander zu synchronisieren. Das Verbindungselement 74e kann eingesetzt werden, um das Entkopplungseingangselement 70e und das Entkopplungsabtriebselement 72e in Drehrichtung zu verriegeln.
Mit Bezug auf 16 kann die zweite Differentialanordnung 164e ein Differentialgehäuse mit einem äußeren Gehäuseteil 700 und einem inneren Gehäuseteil 702 umfassen. Das äußere Gehäuseteil 700 kann zur Drehung mit einem zweiten Ringrad 172e verbunden sein und kann zur Drehung in einem Trägergehäuse 160e über einen Satz von Lagern abgestützt sein. Das innere Gehäuseteil 702 kann mit dem Zahnradsatz 176 verbunden sein und kann zur Drehung relativ zu dem Trägergehäuse 160e und dem äußeren Gehäuseteil 700 über Lagersätze abgestützt sein. Die Kupplung 606 kann ein beliebiger Typ von Kupplung sein, die eingesetzt werden kann, um den äußeren Gehäuseteil 700 und den inneren Gehäuseteil 702 wahlweise drehfest zu verbinden.
In dem vorgesehenen Beispiel kann die Kupplung 606 eine Reibungskupplung sein, die einen ersten Kupplungsabschnitt 720, welcher drehfest mit dem äußeren Gehäuseteil 700 verbunden ist, und einen zweiten Kupplungsabschnitt 722 umfasst, welcher drehfest mit dem inneren Gehäuseteil 702 verbunden ist. Die Kupplung 606 kann auch eine Vielzahl von ersten Kupplungsplatten 724, welche drehfest mit dem ersten Kupplungsabschnitt 720 verbunden sein können, und eine Vielzahl von zweiten Kupplungsplatten 726 umfassen, welche mit den ersten Kupplungsplatten 724 überlappen können und drehfest mit dem zweiten Kupplungsabschnitt 722 verbunden sind. Ein Betätiger 730 kann eingesetzt werden, um eine Kraft aufzubringen, um reibschlüssigen Eingriff der ersten und zweiten Kupplungsplatten 724 und 726 hervorzurufen.
In dem speziellen vorgesehenen Beispiel kann der Betätiger 730 einen ringförmigen hydraulischen Zylinder umfassen, der hydraulisch über eine Hydraulikflüssigkeit betätigt wird, welche durch eine Hydraulikleitung 736 übertragen wird, die sich durch das Trägergehäuse 160 erstrecken kann. Der Hydraulikzylinder kann einen ringförmigen Kolben 740 umfassen, der eingesetzt werden kann, um eine Kraft auf ein Stützlager 742 auszuüben, das an einer Schieberplatte 744 befestigt ist, die an einer ersten der ersten Kupplungsplatten 724 anliegt. Ein zweites Stützlager 750 kann zwischen dem Trägergehäuse 160e und dem zweiten Kupplungsabschnitt 722 aufgenommen werden, das eine axiale Bewegung des zweiten Kupplungsabschnitts 722 weg von dem ersten Kupplungsabschnitt 720 verhindern kann, wenn der Betätiger 730 betätigt wird. Ein Verriegelungsmechanismus kann eingesetzt werden, um das Ringrad 172e an dem Gehäuse 754 zu verriegeln.
Mit Bezug auf 14 kann ein Antriebsstrang 14e in einer ersten Betriebsart betrieben werden, in welcher Drehleistung auf die ersten Fahrzeugräder 54, die an dem Primärantriebssystem 16 befestigt sind, sowie auf die zweiten Fahrzeugräder 190 übertragen wird, die an dem Sekundärantriebssystem 20e befestigt sind. Um einen Betrieb in der ersten Betriebsart zu bewirken, kann das Mitteldifferential 500e in einem unverriegelten Zustand betrieben werden, während die Entkopplungsanordnung 62e des Antriebsschaltmechanismus 18e in einem Eingriffszustand betrieben werden kann und die Drehmomentübertragungsvorrichtung 154e in einem Eingriffszustand betrieben werden kann. Der Antriebsstrang 14e kann ein Mitteldifferential 500e umfassen, das eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem ersten Antriebssystemeingangselement 40 und dem Eingangsritzel 162 zulassen kann. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 154e braucht daher nicht eingerichtet oder gesteuert zu sein, um einen Schlupf zu erzeugen oder um zyklisch außer Eingriff und wieder in Eingriff zu kommen, auch wenn das Untersetzungsverhältnis des Sekundärantriebssystems 20e verschieden ist von dem Primärantriebssystem 16.
Der Antriebsstrang 14e kann auch in einer zweiten Betriebsart betrieben werden, in welcher Drehleistung ausschließlich an die ersten Fahrzeugräder 54 übertragen werden kann, die an dem Primärantriebssystem 16 befestigt sind. Um den Betrieb in der zweiten Betriebsart zu bewirken, kann das Mitteldifferential 500e in einem gesperrten Zustand betrieben werden, während die Entkopplungsanordnung 62e des Antriebsschaltmechanismus 18e in einem Außereingriffszustand betrieben werden kann und die Drehmomentübertragungsvorrichtung 154e in einem Außereingriffszustand betrieben werden kann. Ein Betrieb des Antriebsstrangs 14e auf diese Weise kann die zweiten Fahrzeugräder 190 des Sekundärantriebssystems 20e von dem Mitteldifferential 500e und der zweiten Differentialanordnung 164e entkoppeln, so dass das Fahrzeug 10e mit verbessertem Treibstoffverbrauch relativ zu einem Betrieb des Antriebsstrangs 14e in der ersten Betriebsart betrieben werden kann.
Es ist vor dem Hintergrund der Offenbarung klar, dass die Betriebsart des Antriebsstrangs 14e zwischen einer ersten und zweiten Betriebsart umgeschaltet werden kann, wenn sich das Fahrzeug 10e nicht bewegt. In solchen Situationen wird ein erweiterter Steuerungsalgorithmus nicht benötigt, um den Betrieb der zahlreichen Komponenten des Antriebsstrangs 14e (d. h. die zahlreichen Komponenten können zwischen einem oder einem anderen Zustand umgeschaltet werden) zu steuern. Es ist auch klar, dass die Betriebsart des Antriebsstrangs 14e zwischen der ersten und zweiten Betriebsart umgeschaltet werden kann, wenn das Fahrzeug 10e sich bewegt, und dass es in solchen Situationen wünschenswert ist, dass eine Koordinierung des Betriebs der zahlreichen Komponenten des Antriebsstrangs 14e erstrebenswert sein kann.
In einer Ausführungsform kann ein Steuerungssystem 22e einen Steuerungsalgorithmus durchführen, um die Betriebsart des Antriebsstrangs 14e von der zweiten Betriebsart in die erste Betriebsart zu wechseln. Der Steuerungsalgorithmus kann Folgendes umfassen: Aktivierung der Drehmomentübertragungsvorrichtung 154e, um die zweiten Fahrzeugräder 190 mit der zweiten Differentialanordnung 164e zu verbinden, und Entkoppeln der Drehmomentübertragungsvorrichtung 154e, wenn eine Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle 150 eine Drehgeschwindigkeit des Abtriebselements 34 des Getriebes 32 überschreitet. Der Steuerungsalgorithmus kann auch umfassen: Verriegeln der Entkopplungsanordnung 62e des Antriebsschaltmechanismus 18e, Außereingriffkommen der Kupplung 602 des Mitteldifferentials 500e und Ineingriffkommen der Drehmomentübertragungsvorrichtung 154e. Vor dem Hintergrund der Offenbarung ist es klar, dass die Kupplung 602 des Mitteldifferentials 500e und die Drehmomentübertragungsvorrichtung 154e, wenn gewünscht, stufenweise und gleichzeitig außer Eingriff bzw. in Eingriff kommen können. Es ist vor dem Hintergrund der Offenbarung auch klar, dass die Drehmomentübertragungsvorrichtung 154e eine Entkopplungsanordnung, wie eine Klauenkupplung (nicht gezeigt), umfassen kann, die in Eingriff kommen kann, um dadurch ein inneres Differentialgehäuse 752 mit einem äußeren Differentialgehäuse 754 derart zu verbinden, dass die Kupplung 606 der Drehmomentübertragungsvorrichtung 154e außer Eingriff kommen kann.
Während zahlreiche Beispiele, die in den Zeichnungen dargestellt und zuvor im Detail beschrieben sind, ein Zahnradsystem in der Form eines Kegelradgetriebes einsetzen, ist es klar, dass die Lehre der vorliegenden Offenbarung auf verschiedene andere Typen von Antriebsstrang-/Antriebskombinationen Anwendung finden kann, die andere Mechanismen zur Verteilung von Drehleistung auf ein Primärantriebssystem und/oder ein Sekundärantriebssystem einsetzen. Daher ist es vor dem Hintergrund der Offenbarung klar, dass andere Leistungsübertragungssysteme eingesetzt werden können, einschließlich und ohne Beschränkung Getriebezüge (mit Stirnrädern, Schraubenrädern, Planrädern, Kegelrädern, Planetenrädern und/oder Kombinationen daraus) und Antriebe, die endlose Leistungsübertragungselemente, so wie Bänder oder Ketten, einsetzen.
In 17a und 17b ist ein weiterer Steuerungsalgorithmus, der ein Verfahren der vorliegenden Offenbarung einsetzt, schematisch in Form eines Flussdiagramms dargestellt. In dem Steuerungsalgorithmus bezieht sich die ”sparsame Betriebsart” auf einen Betrieb des Antriebsstrangs eines Fahrzeugs in der sparsamen Betriebsart (d. h. die Drehleistung wird von dem Antriebsstrang 12 nur an die ersten Fahrzeugräder 54 des Primärantriebssystems 16 geleitet). Die ”Bedarfsdrehmoment-Versorgungsbetriebsart” bezieht sich auf eine Betriebsart, in welcher Drehleistung von dem Antriebsstrang an die ersten und zweiten Fahrzeugräder 54 und 190 geleitet wird. Die Bezeichnung ”PTU” bezieht sich auf den Antriebsschaltmechanismus. Die Bezeichnung ”TTD” bezieht sich auf die Drehmomentübertragungsvorrichtung.
Während spezielle Aspekte in dem Anmeldungstext beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt worden sind, ist es für den Fachmann klar, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können und Äquivalente für Elemente oder Komponenten daraus ersetzt werden können, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Lehre, wie sie in den Ansprüchen definiert ist, zu verlassen. Ferner wird das Vermischen oder Anpassen von Merkmalen, Elementen, Komponenten und/oder Funktionen zwischen verschiedenen Aspekten der vorliegenden Lehre hierin ausdrücklich berücksichtigt, so dass für einen Fachmann aus der vorliegenden Lehre klar ist, dass Merkmale, Elemente, Komponente und/oder Funktionen eines Aspekts der vorliegenden Lehre in einen anderen Aspekt, wenn angebracht, einbezogen werden können, sofern oben nicht anders beschrieben. Darüber hinaus können viele Modifikationen durchgeführt werden, um eine spezielle Situation, Konfiguration oder Material an die vorliegende Lehre anzupassen, ohne deren essenziellen Schutzbereich zu verlassen. Somit ist es beabsichtigt, dass die vorliegende Lehre nicht auf die speziellen Aspekte, die in den Zeichnungen dargestellt und in dem Anmeldetext beschrieben sind, als die beste Ausführungsweise, die gegenwärtig zur Ausführung der vorliegenden Lehre berücksichtigt wird, eingeschränkt wird, aber dass der Schutzbereich der vorliegenden Lehre viele Aspekte und Beispiele umfasst, die in der vorherigen Beschreibung und den angehängten Ansprüchen folgen.
Die hierin verwendete Bezeichnungsweise dient nur zu Zwecken der Beschreibung von Aspekten spezieller Ausführungsbeispiele und ist nicht beabsichtigt, beschränkend zu sein. Wie hierin verwendet, können die Singularformen ”ein”, ”eine”, ”eines” und ”der”, ”die”, ”das” dazu beabsichtigt sein, die Pluralformen ebenso zu umfassen, sofern der Kontext nicht deutlich anderes erkennen lässt. Die Bezeichnungen ”umfasst”, ”umfassend”, ”enthaltend” und ”aufweisend”, sind einschließend und beschreiben daher das Vorliegen von genannten Merkmalen, Schritten, Abläufen, Elementen, und/oder Komponenten, schließen aber das Vorliegen oder Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Schritte, Abläufe, Elemente, Komponenten, und/oder Gruppen daraus nicht aus. Die Verfahrensschritte, Prozesse und Abläufe, die hierin beschrieben sind, sollen nicht als notwendig erforderlich für die Durchführung in der speziellen beschriebenen oder dargestellten Reihenfolge interpretiert werden, sofern nicht als spezielle Durchführungsreihenfolge gekennzeichnet. Es ist auch klar, dass zusätzliche oder alternative Schritte eingefügt werden können.
Wenn ein Element oder eine Schicht mit ”an”, ”in Eingriff mit”, ”verbunden mit” oder ”gekoppelt mit” einem weiteren Element oder einer weiteren Schicht bezeichnet wird, kann es direkt an, in Eingriff mit, verbunden mit oder gekoppelt mit dem anderen Element oder der anderen Schicht sein, oder dazwischentretende Elemente oder Schichten können vorliegen. Im Gegensatz dazu können keine dazwischentretenden Elemente oder Schichten vorliegen, wenn ein Element als ”direkt an”, ”direkt in Eingriff mit”, ”direkt verbunden mit” oder ”direkt gekoppelt mit” einem weiteren Element oder einer weiteren Schicht bezeichnet ist. Andere Wörter, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten in ähnlicher Weise interpretiert werden (z. B. ”zwischen” gegenüber ”direkt zwischen”, ”benachbart” gegenüber ”direkt benachbart”, etc.). Wie hierin verwendet, umfasst die Bezeichnung ”und/oder” alle beliebigen Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgeführten Elemente.
Obwohl die Bezeichnungen erst, zweit, dritt, etc. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollten diese Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte durch diese Bezeichnungen nicht beschränkt werden. Diese Bezeichnungen können nur zur Unterscheidung von einem Element, Komponente, Bereich, Schicht oder Abschnitt gegenüber anderen Bereichen, Schichten oder Abschnitten verwendet werden. Bezeichnungen wie ”erst”, ”zweit” und andere numerische Bezeichnungen unterstellen keine Serie oder Reihenfolge, wenn hierein verwendet, sofern durch den Kontext nicht deutlich darauf hingewiesen ist. Daher kann ein erstes Element, Komponente, Bereich, Schicht oder Abschnitt, wie unten beschrieben als ein zweites Element, Komponente, Bereich, Schicht oder Abschnitt bezeichnet werden, ohne von der Lehre der Ausführungsbeispiele abzuweichen.
Räumlich relative Begriffe, sowie ”innerhalb”, ”außerhalb”, ”zwischen”, ”unterhalb”, ”unter”, ”oberhalb”, ”über” und ähnliche können hierin verwendet werden, um die Beschreibung der Beziehung eines Elements oder Merkmals zu einem anderen Element oder Merkmal, wie diese in den Figuren dargestellt sind, zu erleichtern. Räumlich relative Bezeichnungen können eingesetzt werden, um verschiedene Richtungen der Vorrichtung in Verwendung oder Betrieb zusätzlich zu der Richtung zu umfassen, die in den Figuren dargestellt ist. Zum Beispiel werden Elemente, die als ”unter” oder ”unterhalb” anderer Elemente oder Merkmale beschrieben werden, dann ”über” den anderen Elementen oder Merkmalen angeordnet sein, wenn die Vorrichtung in den Figuren umgedreht wird. Somit kann die beispielhafte Bezeichnung ”unter” sowohl eine Ausrichtung über als auch unter umfassen. Die Vorrichtung kann abweichend ausgerichtet werden (um 90° oder anderer Ausrichtungen gedreht), und die hierin verwendeten räumlich relativen Beschreibungen können entsprechend interpretiert werden.

Claims

Antriebsstrang mit einer entkoppelbaren Heckantriebsachse, wobei der Antriebsstrang umfasst: eine Antriebsmaschine mit einem Abtrieb, der sich um eine Drehachse dreht, ein Getriebe mit einem Abtrieb, der sich um eine Drehachse dreht, wobei die Drehachsen der Abtriebe im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Antriebsstrangs sind, ein Frontantriebssystem, das eingerichtet ist, um Drehleistung von der Antriebsmaschine zu Fahrzeugvorderrädern zu leiten, ein Heckantriebssystem mit einer Antriebswelle, die eine Drehleistung über ein Ritzel und ein Ringrad an ein erstes Wellenelement und ein zweites Wellenelement liefert, wobei das erste Wellenelement und das zweite Wellenelement zur Verbindung mit Fahrzeughinterrädern eingerichtet sind, einen Antriebsschaltmechanismus mit einem Eingriffszustand und einem Außereingriffszustand, wobei der Antriebsschaltmechanismus eingerichtet ist, um in dem Eingriffszustand die Drehleistung von dem Getriebe zu dem Heckantriebssystem zu leiten, und eine Drehmomentübertragungsvorrichtung mit einem Eingriffszustand und einem Außereingriffszustand, wobei der Antriebsschaltmechanismus und die Drehmomentübertragungsvorrichtung in dem Außereingriffszustand eingerichtet sind, um Drehleistung nur auf die ersten Fahrzeugräder zu übertragen, wobei die Drehmomentübertragungsvorrichtung in dem Außereingriffszustand verhindert, dass das erste Wellenelement und das zweite Wellenelement das Ringrad und das Ritzel des Heckantriebssystems zurücktreiben, wobei der Antriebsschaltmechanismus in dem Außereingriffszustand verhindert, dass das Getriebe die Antriebswelle antreibt.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei die Drehmomentübertragungsvorrichtung eine Reibungskupplung in einem Gehäuse umfasst, das mit einem Gehäuse verbunden ist, welches eine Differentialanordnung des Heckantriebssystems enthält.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei ein Untersetzungsverhältnis, das dem Frontantriebssystem zugeordnet ist, unterschiedlich zu dem Untersetzungsverhältnis ist, das dem Heckantriebssystem zugeordnet ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei das Heckantriebssystem eine Differentialanordnung mit einem Zahnradsatz umfasst, wobei die Drehmomentübertragungsvorrichtung eines aus dem ersten Wellenelement und dem zweiten Wellenelement mit dem Zahnradsatz in dem in der Differentialanordnung verbindet, wobei die Drehmomentübertragungsvorrichtung in dem Außereingriffszustand verhindert, dass der Zahnradsatz der Differentialanordnung das Ringrad antreibt.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei die Drehmomentübertragungsvorrichtung in der zweiten Betriebsart eine Differenz der Drehgeschwindigkeit zwischen dem Frontantriebssystem und dem Heckantriebssystem zulässt.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, ferner mit einem Mitteldifferential, das eingerichtet ist, um Drehleistung von dem Getriebe aufzunehmen und Drehleistung an das Zahnradsystem und an den Antriebsschaltmechanismus zu leiten.
Antriebsstrang nach Anspruch 6, wobei das Mitteldifferential in einer ersten Betriebsart verriegelt ist und in einer zweiten Betriebsart eingerichtet ist, um eine Differenz der Drehgeschwindigkeit zwischen dem Frontantriebssystem und dem Heckantriebssystem zuzulassen.
Antriebsstrang mit einer entkoppelbaren Heckantriebsachse, wobei der Antriebsstrang umfasst: eine Antriebsmaschine mit einem Abtrieb, der sich um eine Drehachse dreht, ein Getriebe mit einem Abtrieb, der sich um eine Drehachse dreht, wobei die Drehachsen der Abtriebe im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Antriebsstrangs sind, ein Frontantriebssystem, das eingerichtet ist, um Drehleistung an Fahrzeugvorderräder zu verteilen, ein Zahnradsystem, das Drehleistung von dem Getriebe zu dem Frontantriebssystem leitet, ein Heckantriebssystem mit einer Antriebswelle, die eine Drehleistung über ein Ritzel und ein Ringrad an ein erstes Wellenelement und ein zweites Wellenelement liefert, wobei das erste Wellenelement und das zweite Wellenelement zur Verbindung mit Fahrzeughinterrädern eingerichtet sind, einen Antriebsschaltmechanismus mit einem Eingriffszustand und einem Außereingriffszustand, wobei der Antriebsschaltmechanismus eingerichtet ist, um in dem Eingriffszustand die Drehleistung von dem Getriebe zu dem Heckantriebssystem zu leiten, und eine Drehmomentübertragungsvorrichtung mit einem Eingriffszustand und einem Außereingriffszustand, wobei die Drehmomentübertragungsvorrichtung eingerichtet ist, um in dem Eingriffszustand Drehleistung von dem Ringrad zu dem ersten Wellenelement und dem zweiten Wellenelement zu leiten, und ein Steuerungsmodul, das mit dem Antriebsschaltmechanismus und der Drehmomentübertragungsvorrichtung verbunden ist und das den Antriebsstrang zwischen mindestens einer ersten Betriebsart und einer zweiten Betriebsart umschaltet, wobei der Antriebsschaltmechanismus und die Drehmomentübertragungsvorrichtung in dem Eingriffszustand in der ersten Betriebsart sind und eingerichtet sind, um Drehleistung auf die ersten Fahrzeugräder und die zweiten Fahrzeugräder zu übertragen, wobei der Antriebsschaltmechanismus und die Drehmomentübertragungsvorrichtung in dem Außereingriffszustand in der zweiten Betriebsart sind und eingerichtet sind, um Drehleistung nur auf die ersten Fahrzeugräder zu übertragen, wobei die Drehmomentübertragungsvorrichtung in dem Außereingriffszustand verhindert, dass das erste Wellenelement und das zweite Wellenelement das Ringrad und das Ritzel des Heckantriebssystems zurücktreiben, wobei der Antriebsschaltmechanismus in dem Außereingriffszustand verhindert, dass Drehleistung auf die Antriebswelle geleitet wird.
Antriebsstrang nach Anspruch 8, wobei die Drehmomentübertragungsvorrichtung eine Reibungskupplung in einem Gehäuse umfasst, das mit einem Gehäuse verbunden ist, welches eine Differentialanordnung des Heckantriebssystems enthält.
Antriebsstrang nach Anspruch 8, wobei ein Untersetzungsverhältnis, das dem Frontantriebssystem zugeordnet ist, unterschiedlich zu dem Untersetzungsverhältnis ist, das dem Heckantriebssystem zugeordnet ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 10, wobei der Antriebsschaltmechanismus eine Synchronisierungseinrichtung und einen Elektromagnet zum Betätigen der Synchronisierungseinrichtung umfasst.
Antriebsstrang nach Anspruch 8, wobei das Heckantriebssystem eine Differentialanordnung mit einem Zahnradsatz umfasst, wobei die Drehmomentübertragungsvorrichtung eines aus dem ersten Wellenelement und dem zweiten Wellenelement mit dem Zahnradsatz in der Differentialanordnung verbindet, wobei die Drehmomentübertragungsvorrichtung in dem Außereingriffszustand verhindert, dass der Zahnradsatz der Differentialanordnung das Ringrad antreibt.
Antriebsstrang nach Anspruch 8, wobei die Drehmomentübertragungsvorrichtung das erste Wellenelement und das zweite Wellenelement mit dem Ringrad verbinden, wobei die Drehmomentübertragungsvorrichtung in dem Außereingriffszustand verhindert, dass das erste Wellenelement und das zweite Wellenelement das Ringrad antreiben.
Antriebsstrang nach Anspruch 8, wobei die Drehmomentübertragungsvorrichtung in der zweiten Betriebsart eine Differenz der Drehgeschwindigkeit zwischen dem Frontantriebssystem und dem Heckantriebssystem zulässt.
Antriebsstrang nach Anspruch 8, ferner mit einem Mitteldifferential, das eingerichtet ist, um Drehleistung von dem Getriebe aufzunehmen und Drehleistung an das Zahnradsystem und an den Antriebsschaltmechanismus zu leiten.
Antriebsstrang nach Anspruch 15, wobei das Mitteldifferential in einer ersten Betriebsart verriegelt ist und in einer zweiten Betriebsart eingerichtet ist, um eine Differenz der Drehgeschwindigkeit zwischen dem Frontantriebssystem und dem Heckantriebssystem zu erlauben.
Antriebsstrang nach Anspruch 16, wobei das Mitteldifferential ein Planetendifferentialgetriebe umfasst.
Antriebsstrang nach Anspruch 16, wobei das Mitteldifferential eine Kupplung umfasst, die von einem Kugelrampenbetätiger betätigt wird.
Antriebsstrang nach Anspruch 16, wobei das Mitteldifferential eine Synchronisierungseinrichtung umfasst.
Antriebsstrang nach Anspruch 8, ferner mit einem ersten Sensor, der eine erste Drehgeschwindigkeit in dem Frontantriebssystem erfasst, und einem zweiten Sensor, der eine zweite Drehgeschwindigkeit in dem Heckantriebssystem erfasst, wobei der erste Sensor und der zweite Sensor mit dem Steuerungsmodul verbunden sind.