DE112013004889T5

DE112013004889T5 - Trennende Ein-Gang und Zwei-Gang-Achsanordnungen

Info

Publication number: DE112013004889T5
Application number: DE112013004889.2T
Authority: DE
Inventors: James Preston Downs; Paul Joseph Valente
Original assignee: American Axle and Manufacturing Inc
Current assignee: American Axle and Manufacturing Inc
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2013-10-03
Publication date: 2015-06-18
Anticipated expiration: 2033-10-04
Also published as: US9162567B2; US8986148B2; WO2014055733A1; US20150165899A1; DE112013004889B4; US20150011349A1

Abstract

Eine trennbare Antriebsstranganordnung für ein Fahrzeug mit Allradantrieb umfasst eine Nebenabtriebseinheit mit einem Trennmechanismus, einem Heckantriebsmodul mit einer Drehmomentübertragungsvorrichtung, die eine Trennfunktion, eine Drehzahlsynchronisierungsfunktion und eine Drehmomentbeeinflussungsfunktion bereitstellt, und ein Steuersystem zum Steuern der Betätigung des Trennmechanismus und der Drehmomentübertragungsvorrichtung. Die Nebenabtriebseinheit und das Heckantriebsmodul können jeweils mit einer Zwei-Gang-Gangstufenschalteinheit ausgestattet sein, die unter Steuerung des Steuersystems das Herstellen von Antriebsverbindungen mit hoher und niedriger Übersetzung erlaubt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Fahrzeuge mit Allradantrieb und im Besonderen trennbare Ein-Gang- und Mehr-Gang-Antriebsstränge für Fahrzeuge mit Allradantrieb.
HINTERGRUND
Dieser Abschnitt bietet Hintergrundinformationen zur vorliegenden Offenbarung, die nicht notwendigerweise der Stand der Technik sind.
Viele moderne Kraftfahrzeuge, wie Crossover-Fahrzeuge, sind mit einem Antriebsaufbau mit Allradantrieb (AWD, All-Wheel Drive) ausgestattet, das auf einem Vorderradantriebsaufbau (FWD, Front-Wheel Drive) beruht. Diese optionale Antriebsaufbauanordnung gestattet, dass das Antriebsmoment selektiv und/oder automatisch vom Antriebssystem sowohl an den primären (d. h. vorderen) Antriebsstrang als auch an den sekundären (d. h. hinteren) Antriebsstrang übertragen wird, um eine bessere Traktion zu gewährleisten, wenn das Fahrzeug bei schlechtem Wetter oder unter Geländebedingungen betrieben wird. Solche AWD-Fahrzeuge sind notwendigerweise mit einem viel komplexeren Antriebsaufbau ausgestattet, der zusätzlich zum primären Antriebsstrang die zusätzlichen Komponenten umfassen muss, die zum sekundären Antriebsstrang gehören, wie Nebenabtriebseinheit und Längswelle.
Um die Antriebsstrangverluste (d. h. viskoser Reibungswiderstand, Friktion, Trägheit und Ölverschäumung) zu minimieren, die mit dem sekundären Antriebsstrang beim umgekehrten Antrieb in Verbindung stehen, wenn kein Antriebsmoment darauf übertragen wird, ist bekannt, dass ein Trennsystem eingefügt wird, das derart konfiguriert ist, dass es Komponenten des sekundären Antriebsstrangs vom Rest des sekundären Antriebsstrangs entkoppelt, beispielsweise die Hinterräder oder das Heckdifferential. Zu diesem Zweck besteht auf diesem Gebiet Bedarf, verbesserte trennbare Antriebsstränge für den Einsatz in AWD-Fahrzeugen zu entwickeln.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Aspekt der vorliegenden Lehre besteht darin, eine trennbare sekundäre Antriebsstranganordnung für den Einsatz in Fahrzeugen mit Allradantrieb bereitzustellen, die eine Ein-Gang-Nebenabtriebseinheit mit einem Trennmechanismus, ein Ein-Gang-Heckantriebsmodul, das eine Drehmomentübertragungsvorrichtung aufweist, die eine Trennfunktion, eine Drehzahlsynchronisierungsfunktion und eine Drehmomentbeeinflussungsfunktion bereitstellen kann, und ein Steuersystem zum Steuern der Betätigung des Trennmechanismus und der Drehmomentübertragungsvorrichtung umfasst.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Lehre besteht darin, eine trennbare sekundäre Antriebsstranganordnung für den Einsatz in Fahrzeugen mit Allradantrieb bereitzustellen, die eine Zwei-Gang-Nebenabtriebseinheit mit einem Trennmechanismus und einem Gangstufenschaltmechanismus, ein Zwei-Gang-Heckantriebsmodul, das eine Drehmomentübertragungsvorrichtung und einen Gangstufenschaltmechanismus besitzt, und ein Steuersystem zum Steuern der koordinierten Betätigung der Zwei-Gang-Nebenabtriebseinheit und des Zwei-Gang-Heckantriebsmoduls umfasst.
In Übereinstimmung mit diesen und anderen Aspekten der vorliegenden Lehre kann ein Fahrzeug mit Allradantrieb ein Antriebssystem, einen primären Antriebsstrang, einen Kraftumschaltmechanismus, einen sekundären Antriebsstrang und ein Steuersystem umfassen. Das Antriebssystem kann einen Primärantrieb und ein Getriebe mit einem Ausgang umfassen. Der primäre Antriebsstrang wird vom Getriebeausgang angetrieben und kann betrieben werden, um Drehkraft vom Primärantrieb auf ein Paar erste Fahrzeugräder zu lenken. Der Kraftumschaltmechanismus kann mit Hilfe der Steuerung des Steuersystems entweder in einem getrennten Modus oder in einem verbundenen Modus betrieben werden. Der Kraftumschaltmechanismus kann in seinem verbundenen Modus betrieben werden, um Drehkraft vom Getriebeausgang zu dem sekundären Antriebsstrang zu lenken. Der sekundäre Antriebsstrang kann ein Heckantriebsmodul und eine Längswelle umfassen, die einen Ausgang des Kraftumschaltmechanismus mit einem Eingang des Heckantriebsmoduls koppelt. Das Heckantriebsmodul kann ein sekundäres Differential, das ein Paar Achswellen und ein Paar zweiter Fahrzeugräder untereinander verbindet, und eine Drehmomentübertragungsvorrichtung umfassen, die zwischen dem Eingang und dem sekundären Differential betriebsmäßig angeordnet ist. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung kann mit Hilfe der Steuerung des Steuersystems entweder in einem getrennten Modus oder in einem verbundenen Modus betrieben werden. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung kann betrieben werden, um in ihrem verbundenen Modus die von dem Kraftumschaltmechanismus übertragene Drehkraft zu dem sekundären Differential zu lenken. Wenn der Kraftumschaltmechanismus und die Drehmomentübertragungsvorrichtung sich in ihren getrennten Modi befinden, wird die Drehkraft nur an die ersten Fahrzeugräder übertragen. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung kann in ihrem getrennten Modus betrieben werden, um zu verhindern, dass die zweiten Fahrzeugräder und das sekundäre Differential den Eingang des Heckantriebsmoduls, die Längswelle und den Ausgang des Kraftumschaltmechanismus umgekehrt antreiben. Der Kraftumschaltmechanismus kann betrieben werden, um in seinem getrennten Modus zu verhindern, dass der Getriebeausgang den Ausgang des Kraftumschaltmechanismus und der Längswelle antreibt.
Zusätzlich zum oben Genannten kann ein Fahrzeug mit Allradantrieb der vorliegenden Lehre auch einen Zwei-Gang-Kraftumschaltmechanismus und ein Zwei-Gang-Heckantriebsmodul umfassen. Der Zwei-Gang-Kraftumschaltmechanismus kann immer noch in einem getrennten und einem verbundenen Modus betrieben werden, weist aber weiterhin eine Zwei-Gang-Gangstufeneinheit auf, die zwischen dem Getriebeausgang und einem primären Differential betriebsmäßig angeordnet ist, das die ersten Fahrzeugräder antreibt. Der Kraftumschaltmechanismus kann eine Zwei-Rad-Antriebsverbindung mit hoher Gangstufe, eine Vier-Rad-Antriebsverbindung mit hoher Gangstufe und eine Vier-Rad-Antriebsverbindung mit niedriger Gangstufe zwischen dem Getriebeausgang und dem primären Differential herstellen. Das Zwei-Gang-Heckantriebsmodul ist in seinen getrennten und verbundenen Modi immer noch betriebsmäßig, umfasst aber weiterhin eine Zwei-Gang-Gangstufeneinheit, die zwischen einem Ausgang der Drehmomentübertragungsvorrichtung und dem sekundären Differential betriebsmäßig angeordnet ist. Das Heckantriebsmodul kann eine Antriebsverbindung mit hoher Gangstufe und eine Antriebsverbindung mit niedriger Gangstufe zwischen dem Ausgang der Drehmomentübertragungsvorrichtung und einem Eingang zum sekundären Differential herstellen. Das Steuersystem kann betrieben werden, um die Betätigung des Zwei-Gang-Kraftumschaltmechanismus und des Zwei-Gang-Heckantriebsmoduls zu koordinieren.
Weitere Bereiche der Anwendbarkeit werden in der folgenden Beschreibung und den folgenden Ansprüchen ersichtlich. Die Beschreibung und die spezifischen Beispiele in dieser Zusammenfassung sind nur zu Veranschaulichungszwecken gedacht und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu beschränken.
ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen sind nur zu Veranschaulichungszwecken der ausgewählten Ausführungsbeispiele gedacht und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der vorliegenden Offenbarung auf irgendeine Weise zu beschränken. Ähnlichen oder identischen Elementen werden in den verschiedenen Figuren konsistente Bezugszeichen zugeordnet.
Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen besser verständlich:
1 ist ein Schema eines Kraftfahrzeugs, das mit einem trennbaren Allradantriebssystem ausgestattet ist, das in Übereinstimmung mit der vorliegenden Lehre aufgebaut ist;
2 ist eine schematische Darstellung einer Ein-Gang-Nebenabtriebseinheit, die dem trennbaren Allradantriebssystem von 1 zugeordnet ist;
3 bis 5 sind perspektivische Ansichten einer Ein-Gang-Nebenabtriebseinheit auf Basis des in 2 dargestellten Schemas mit entferntem Gehäuseaufbau zur besseren Übersicht, und die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Lehre aufgebaut ist;
6 ist eine Schnittansicht einer Ein-Gang-Nebenabtriebseinheit, die im Allgemeinen entlang der Linie 6-6 von 5 aufgenommen ist;
7 ist eine schematische Darstellung eines Ein-Gang-Heckantriebsmoduls, das dem trennbaren Allradantriebssystem von 1 zugeordnet ist;
8 ist eine Schnittansicht eines Ein-Gang-Heckantriebsmoduls auf Basis des in 7 dargestellten Schemas, und das in Übereinstimmung mit der vorliegenden Lehre aufgebaut ist;
9 ist eine Schnittansicht eines anderen Ein-Gang-Heckantriebsmoduls, das in Übereinstimmung mit der vorliegenden Lehre aufgebaut ist, und das auch dem trennbaren Allradantriebssystem von 1 zugeordnet sein kann;
10 ist ein Schema eines Kraftfahrzeugs, das mit einer anderen Konfiguration eines trennbaren Allradantriebssystems ausgestattet ist, das in Übereinstimmung mit der vorliegenden Lehre aufgebaut ist;
11 ist eine schematische Darstellung einer Zwei-Gang-Nebenabtriebseinheit, die dem trennbaren Allradantriebssystem von 10 zugeordnet ist;
12 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Zwei-Gang-Nebenabtriebseinheit auf Basis des in 11 gezeigten Schemas, und die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Lehre aufgebaut ist;
13 ist eine Schnittansicht einer Zwei-Gang-Nebenabtriebseinheit, die in 11 dargestellt ist;
14A bis 14D sind partielle Schnittansichten einer Zwei-Gang-Nebenabtriebseinheit, die in 13 mit ihren Modus- und Gangstufenschaltkomponenten gezeigt wird, die so positioniert sind, dass sie einen Zwei-Rad-Modus mit hoher Gangstufe (2-Hi), einen Vier-Rad-Modus mit hoher Gangstufe (4-Hi), einen neutralen Leerlaufmodus bzw. einen Vier-Rad-Modus mit niedriger Gangstufe (4-Low) definieren;
15 ist eine schematische Darstellung eines Zwei-Gang-Heckantriebsmoduls, das dem trennbaren Allradantriebssystem von 10 zugeordnet ist;
16A bis 16C sind Schnittansichten eines Zwei-Gang-Heckantriebsmoduls auf Basis des in 15 gezeigten Schemas, dessen Gangstufenschaltkomponenten so positioniert sind, dass sie einen hohen Gangstufenmodus (H), einen Leerlaufmodus (N) und einen niedrigen Gangstufenmodus (L) definieren; und
17 ist ein Schema eines anderen Zwei-Gang-Heckantriebsmoduls, das dem trennbaren Allradantriebssystem von 10 zugeordnet ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgenden exemplarischen Ausführungsbeispiele werden bereitgestellt, damit die vorliegende Offenbarung vollständig ist und den Umfang für Fachleute vollständig übermittelt. Zahlreiche spezifische Details werden aufgeführt, wie Beispiele für spezifische Komponenten, Vorrichtungen und schematische Konfigurationen, um ein vollständiges Verständnis exemplarischer Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Es ist jedoch für Fachleute ersichtlich, dass diese spezifischen Details nicht angewendet werden müssen, dass diese exemplarischen Ausführungsbeispiele in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden können und dass keines davon so ausgelegt werden soll, dass es den Umfang der vorliegenden Offenbarung einschränkt.
Mit Bezugnahme auf 1 der Zeichnungen wird ein Kraftfahrzeug, das in Übereinstimmung mit der Lehre der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist, schematisch dargestellt und wird im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Das Fahrzeug 10 kann ein Antriebssystem 12 und einen Antriebsaufbau 14 aufweisen, der einen primären Antriebsstrang 16, einen Kraftumschaltmechanismus 18, einen sekundären Antriebsstrang 20 und ein Steuersystem 22 umfassen kann. In den verschiedenen Aspekten der vorliegenden Lehre kann der primäre Antriebsstrang 16 ein Frontantriebsstrang sein, während der sekundäre Antriebsstrang 20 ein Heckantriebsstrang sein kann.
Das Antriebssystem 12 kann einen Primärantrieb 24, wie beispielsweise einen Verbrennungsmotor oder einen Elektromotor, und ein Getriebe 26 umfassen, das jede Art von Übersetzungswechselmechanismus sein kann, wie beispielsweise ein manuelles, automatisches oder kontinuierlich variables Getriebe. Der Primärantrieb 24 kann betrieben werden, um Drehkraft für den primären Antriebsstrang 16 und den Kraftübertragungsmechanismus 18 bereitzustellen.
Mit zusätzlicher Bezugnahme auf 2 kann der primäre Antriebsstrang 16 ein primäres oder erstes Differential 30 mit einem Eingangselement 32 umfassen, das von einem Ausgangselement (nicht dargestellt) des Getriebes 26 angetrieben wird. In der besonderen gezeigten Konstruktion ist das erste Differential 30 als Bestandteil des Getriebes 26 konfiguriert, ein Typ, der herkömmlicherweise als Transaxle bezeichnet wird und typischerweise in Fahrzeugen mit Frontantrieb eingesetzt wird. Der primäre Antriebsstrang 16 kann weiterhin ein Paar erster Achswellen 34L, 34R umfassen, die Ausgangselemente des ersten Differentials 30 mit einem Satz erster Fahrzeugräder 36L, 36R koppeln können. Das erste Differential 30 kann ein erstes Differentialgehäuse 38, das vom Eingangselement 32 drehbar angetrieben wird, mindestens ein Paar erster Zahnräder 40, die vom ersten Differentialgehäuse 38 drehbar angetrieben werden, und ein Paar erster Ausgangsseitenzahnräder 42 umfassen, die mit den ersten Zahnrädern 40 in Eingriff stehen und die verbunden sind, um die ersten Achswellen 34L, 34R anzutreiben.
Mit fortgesetzter Bezugnahme auf 2 kann der Kraftumschaltmechanismus 18, nachfolgend hierin als Nebenabtriebseinheit (PTU, Power Take-off Unit) bezeichnet, im Allgemeinen ein Gehäuse 46, einen Eingang 48, der zur gemeinsamen Drehung mit dem ersten Differentialgehäuse 38 des ersten Differentials 30 gekoppelt ist, einen Ausgang 50, eine Verteilergetriebeanordnung 52, einen Trennmechanismus 54 und einen Trennaktuator 56 umfassen. Der Eingang 48 kann eine röhrenförmige Eingangswelle 58 umfassen, die vom Gehäuse 46 drehbar gelagert wird und die einen Teil der ersten Achswelle 34R konzentrisch umschließt. Ein erstes Ende der Eingangswelle 58 kann zur Drehung mit dem ersten Differentialgehäuse 38 gekoppelt sein. Der Ausgang 50 kann eine Ausgangszahnradwelle 60 umfassen, die vom Gehäuse 46 drehbar gelagert wird und die ein Zahnrad 62 besitzt. Die Verteilergetriebeanordnung 52 kann eine hohle Verteilerwelle 64, einen schrägverzahnten Zahnradsatz 66 und ein Tellerrad 68 umfassen, das mit dem Zahnrad 62 in Eingriff steht. Die Verteilerwelle 64 umschließt einen Teil der ersten Achswelle 34R konzentrisch und wird vom Gehäuse 46 drehbar gelagert. Der schrägverzahnte Zahnradsatz 66 kann ein erstes schrägverzahntes Zahnrad 70, das zur Drehung mit der Verteilerwelle 64 befestigt ist, und ein zweites schrägverzahntes Zahnrad 72 umfassen, das mit dem ersten schrägverzahnten Zahnrad 70 in Eingriff steht. Das zweite schrägverzahnte Zahnrad 72 und das Tellerrad 68 sind auf einem Wellenstumpf 74, der im Gehäuse 46 drehbar gelagert ist, integral ausgeformt oder zur gemeinsamen Drehung damit befestigt.
Der Trennmechanismus 54 kann jede Art von Kupplung, Trenn- oder Kopplungsvorrichtung umfassen, die dazu eingesetzt werden können, um Drehkraft selektiv vom Antriebssystem 14 auf den sekundären Antriebsstrang 20 zu übertragen. In dem besonderen bereitgestellten Beispiel ist der Trennmechanismus 54 als Klauenkupplung ausgelegt. Die Klauenkupplung kann einen Satz externer Keilzähne 76, die auf einem zweiten Ende der Eingangswelle 58 geformt sind, einen Satz externer Kupplungszähne 78, die auf der Verteilerwelle 64 geformt sind, eine Modus-Hülse 80 mit internen Keilzähnen 82, die konstant mit den externen Keilzähnen 76 auf der Eingangswelle 58 in Eingriff stehen, und eine Schaltgabel 84 umfassen, welche betrieben werden kann, um die Schalthülse 80 zwischen einer ersten Betriebsstellung und einer zweiten Betriebsstellung axial zu verschieben. Obwohl sie schematisch als nicht synchronisierte Klauenkupplung dargestellt wird, versteht es sich, dass der Trennmechanismus 54 eine synchronisierte Klauenkupplung umfassen kann, falls eine solche Konfiguration gewünscht wird.
Die Modus-Hülse 80 wird in ihrer ersten Betriebsstellung gezeigt, die durch Verbindungslinie „2WD” bezeichnet wird, wobei die internen Keilzähne 82 auf der Modus-Hülse 80 von den externen Kupplungszähnen 78 auf der Verteilerwelle 64 außer Eingriff gebracht sind. Somit ist die Eingangswelle 58 vom angetriebenen Eingriff mit der Verteilerwelle 64 getrennt. Somit wird vom Antriebssystem 12 keine Drehkraft auf die Verteilergetriebeanordnung 52 und die Ausgangszahnradwelle 60 der Nebenabtriebseinheit 18 übertragen. Wenn die Modus-Hülse 80 sich in ihrer zweiten Betriebsstellung befindet, die durch eine Verbindungslinie „AWD” bezeichnet wird, stehen die internen Keilzähne 82 sowohl mit den externen Keilzähnen 76 auf der Eingangswelle 58, als auch den externen Kupplungszähnen 78 auf der Verteilerwelle 64 in Eingriff. Dementsprechend stellt die Modus-Hülse 80 eine Antriebsverbindung zwischen der Eingangswelle 58 und der Verteilerwelle 64 her, so dass Drehkraft vom Antriebssystem 12 über die Nebenabtriebseinheit 18 auf die Ausgangszahnradwelle 60 übertragen wird. Wie noch detailliert beschrieben wird, ist die Ausgangszahnradwelle 60 über eine Längswelle 86 mit dem sekundären Antriebsstrang 20 gekoppelt.
Der Trennaktuator 56 kann jede Art von Aktuatormechanismus sein, der betrieben werden kann, um die Schaltgabel 84 axial zu bewegen, die wiederum eine gleichlaufende axiale Verschiebung der Modus-Hülse 80 zwischen ihren zwei unterschiedlichen Betriebsstellungen verursacht. Der Trennaktuator 56 wird auf dem Gehäuse 46 der Nebenabtriebseinheit 18 montiert gezeigt. Der Trennaktuator 56 kann ein kraftbetriebener Mechanismus sein, der Steuersignale vom Steuersystem 22 empfangen kann und zum Beispiel hydraulisch betätigte, pneumatisch betätigte oder elektromechanisch betätigte Anordnungen umfassen kann.
Wie angemerkt, stellt 2 die Komponenten schematisch dar, die zu der Nebenabtriebseinheit 18 gehören können. Mit Bezugnahme nun auf 3 bis 6 wird eine maßgeblichere strukturelle Konfiguration von solchen Komponenten bereitgestellt, die einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Nebenabtriebseinheit 18 zugeordnet sind. Insbesondere stellen diese Zeichnungen die Komponenten in einem montierten Zustand dar, wobei das Gehäuse 46 zur besseren Übersicht entfernt ist. Alle, die Eingangswelle 58, die Verteilerwelle 64, der Wellenstumpf 74 und die Ausgangszahnradwelle 60 sind mit geeigneten Lagern gezeigt, die darauf montiert sind, um jede/n einzelne/n im oder am Gehäuse 46 drehbar zu lagern. Der Trennaktuator 56 ist als eigenständige, kraftbetriebene Einheit 88 gezeigt, aus dem die Schaltgabel 84 herausragt. Die kraftbetriebene Einheit 88 kann einen Elektromotor und eine Getriebeantriebseinheit umfassen, die konfiguriert ist, um die Drehung des Motorausgangs in eine Schiebebewegung der Schaltgabel 84 umzusetzen. Externe Keilzähne 90 sind auf einem Ende der ersten Achswelle 34R angeordnet, um eine Keilverbindung zwischen dem entsprechenden ersten Seitenrad 42 im ersten Differential 30 zu ermöglichen. Externe Keilzähne 92 sind ebenfalls auf dem ersten Ende der Eingangswelle 58 bereitgestellt, um eine Keilverbindung mit einem passenden Bereich des ersten Differentialgehäuses 38 zu ermöglichen.
Mit besonderer Bezugnahme nun auf 1 und 7 kann der zweite Antriebsstrang 20 die Längswelle 86, ein Heckantriebsmodul (RDM, Rear Drive Modul) 100, ein Paar zweiter Achswellen 102L, 102R und ein Paar zweiter Fahrzeugräder 104L, 104R umfassen. Ein erstes Ende der Längswelle 86 kann zur Drehung mit der Ausgangszahnradwelle 60 gekoppelt sein, die aus der Nebenabtriebseinheit 18 herausragt, während ein zweites Ende der Längswelle 86 zur Drehung mit einer Eingangsanordnung 106 des Heckantriebsmoduls 100 gekoppelt sein kann. Das Heckantriebsmodul 100 kann ein Gehäuse 108, ein sekundäres oder zweites Differential 110, eine Drehmomentübertragungsvorrichtung (TTD, Torque Transfer Device) 112, die im Allgemeinen konfiguriert und angeordnet ist, so dass sie Drehkraft von der Eingangsanordnung 106 selektiv an das zweite Differential 110 koppelt und überträgt, und einen TTD-Aktuator 114 umfassen. Die Eingangsanordnung 106 kann eine Eingangszahnradwelle 116 mit einem Zahnrad 118, ein hohles Lagergehäuse 120 und ein Tellerrad 122 umfassen, das zur Drehung mit dem Lagergehäuse 120 befestigt ist und das mit dem Zahnrad 118 in Eingriff steht. Das zweite Differential 110 kann ein Eingangselement, beispielsweise ein zweites Differentialgehäuse 124, mindestens ein Paar zweiter Zahnräder 126, die vom ersten Differentialgehäuse 124 drehbar angetrieben werden, und ein Paar Ausgangselemente, wie zweite Ausgangsseitenzahnräder 128, umfassen, die mit den zweiten Zahnrädern 126 in Eingriff stehen. Die zweiten Ausgangsseitenzahnräder 128 sind zur Drehung mit den Innenenden der zweiten Achswellen 102L, 102R befestigt. Das zweite Differential 110 und die Drehmomentübertragungsvorrichtung 112 sind auf einer Seite der Eingangszahnradwelle 116 angeordnet gezeigt, um eine kompakte Anordnung bereitzustellen.
Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 112 kann jede Art von Kupplung oder Kopplungsvorrichtung aufweisen, die dazu eingesetzt werden kann, um Drehkraft selektiv von der Eingangsanordnung 106 auf das zweite Differential 110 zu übertragen. Im gezeigten Beispiel ist die Drehmomentübertragungsvorrichtung 112 eine Lamellenreibungskupplung, die ein Eingangskupplungselement 130, das von dem Tellerrad 122 angetrieben wird, ein Ausgangskupplungselement 132, das zur Drehung mit dem zweiten Differentialgehäuse 124 gekoppelt ist, ein Lamellenkupplungspaket 134, das eine Vielzahl von überlappenden Kupplungsscheiben umfasst, die zwischen den Eingangs- und Ausgangskupplungselementen angeordnet sind, und ein Eingriffselement 136 umfassen kann, das beweglich ist, um eine Kupplungseingriffskraft auf das Kupplungspaket 134 selektiv auszuüben. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 112 ist so gezeigt, dass sie im Allgemeinen einen Teil des zweiten Differentials 110 umschließt. Der TTD-Aktuator 114 wird bereitgestellt, um eine Verschiebebewegung des Eingriffselements 136 relativ zum Kupplungspaket 134 zu erzeugen, und kann von Steuersignalen vom Steuersystem 22 gesteuert werden.
Ein erster oder „getrennter” Modus kann für die Drehmomentübertragungsvorrichtung 112 hergestellt werden, wenn das Eingriffselement 136 so positioniert ist, dass Drehkraft nicht vom Eingangskupplungselement 130 auf das Ausgangskupplungselement 132 übertragen wird. In diesem „getrennten” Modus sind die zweiten Fahrzeugräder 104L, 104R, die zweiten Achswellen 102L, 102R, das zweite Differential 110 und das Ausgangskupplungselement 132 vom Eingang 106 des Heckantriebsmoduls 100 getrennt. Somit führt die Drehung dieser Komponenten, die aus der Rollbewegung der zweiten Fahrzeugräder 104L, 104R resultiert, nicht zu einem „Umkehrantrieb” der Eingangszahnradwelle 116, der Längswelle 86 und der Komponenten der Nebenabtriebseinheit 18.
Ein zweiter oder „verbundener” Modus kann für die Drehmomentübertragungsvorrichtung 112 hergestellt werden, wenn die Kupplungseingriffskraft, die vom Eingriffselement 136 am Kupplungspaket 134 ausgeübt wird, die Übertragung von Drehkraft vom Eingang 106 auf das zweite Differentialgehäuse 124 bewirkt, die über das zweite Differential 110 an die zweiten Fahrzeugräder 104L, 104R abgegeben wird. Zusätzlich kann auch eine „Drehmomentbeeinflussungsfunktion” im verbundenen Modus bereitgestellt werden, da eine variable Steuerung der Größenordnung der Kupplungseingriffskraft, die auf das Kupplungspaket 134 ausgeübt wird, das Verteilungsverhältnis der Drehkraft variieren kann, die vom Antriebssystem 12 auf den primären Antriebsstrang 16 und den sekundären Antriebsstrang 20 übertragen wird. Folglich kann die Drehmomentübertragungsvorrichtung 112 so konfiguriert oder gesteuert werden, dass sie rutscht oder zyklisch ein- und auskuppelt, wie es für die Beeinflussung des verfügbaren Antriebsmoments geeignet ist, während die Antriebsverbindung zwischen dem Eingang 106 und dem zweiten Differential 110 hergestellt wird.
Der TTD-Aktuator 114 kann jede kraftbetriebene Vorrichtung sein, welche die Drehmomentübertragungsvorrichtung 112 zwischen ihrem ersten und zweiten Modus schalten sowie die Größenordnung der Kupplungseingriffskraft adaptiv regeln kann, die vom Eingriffselement 136 auf das Kupplungspaket 134 ausgeübt wird. Somit kann der TTD-Aktuator 114 zum Beispiel einen bzw. eine elektromagnetisch oder motorangetriebene/n Kugelgewindetrieb oder Kugelrampe oder ein anderes Nockenansteuerungssystem umfassen, das eine mechanische Verbindung, gezeigt durch Verbindungslinie 140, mit dem Eingriffselement 136 besitzt. Alternativ kann der TTD-Aktuator 114 ein hydraulisches Betätigungssystem umfassen, das die Position des Eingriffselements 136 relativ zum Kupplungspaket 134 durch die Regelung des Flüssigkeitsdrucks regeln kann, auch durch Verbindungslinie 140 angezeigt, der einer Druckkammer zugeführt wird.
Das Steuersystem 22 wird in 1 schematisch gezeigt und umfasst ein Steuergerät 150, eine Gruppe erster Sensoren 152 und eine Gruppe zweiter Sensoren 154. Die Gruppe der ersten Sensoren 152 kann innerhalb des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet sein, um einen Fahrzeugparameter zu erfassen, und als Reaktion ein erstes Sensorsignal zu erzeugen. Der Fahrzeugparameter kann jeder Kombination der Folgenden zugeordnet sein: Fahrzeuggeschwindigkeit, Giergeschwindigkeit, Lenkwinkel, Motordrehmoment, Raddrehzahlen, Wellendrehzahlen, Querbeschleunigung, Längsbeschleunigung, Drosselklappenposition und Getriebeposition, ohne Einschränkungen. Die Gruppe der zweiten Sensoren 154 kann konfiguriert sein, um eine vom Fahrer initiierte Eingabe in eine oder mehrere bordeigene Vorrichtungen und/oder Systeme im Fahrzeug 10 zu erfassen und als Reaktion ein zweites Sensorsignal zu erzeugen. Das Kraftfahrzeug 10 kann zum Beispiel mit einem Sensor ausgestattet sein, der einer Modusauswahlvorrichtung zugeordnet ist, wie einem Schalter, der einem Drucktaster oder einem Hebel zugeordnet ist, der erfasst, wenn der Fahrzeugbediener eine Auswahl des Fahrzeugbetriebs zwischen einem Zwei-Rad-Antriebsmodus (FWD) und einem Allrad-Antriebsmodus (AWD) getroffen hat. Die geschaltete Betätigung von Fahrzeugsystemen, wie der Frontscheibenwischer, der Enteisung und/oder des Heizsystems, kann zum Beispiel auch von dem Steuergerät 150 verwendet werden, um zu bewerten, ob das Kraftfahrzeug 10 automatisch zwischen den Modi FWD und AWD umgeschaltet werden sollte.
Wie angemerkt, stellt 7 die Komponenten schematisch dar, die zu dem Heckantriebsmodul 100 gehören können. Bezugnehmend auf 8 wird nun eine maßgeblichere strukturelle Konfiguration solcher Komponenten gezeigt, die einem exemplarischen Ausführungsbeispiel des Heckantriebsmoduls 100 zugeordnet sind. Speziell kann das Tellerrad 122 an einem Radialflanschteil 156 des glockenförmigen Lagergehäuses 120 befestigt sein, das wiederum drehbar vom Gehäuse 108 durch ein Paar seitlich beabstandeter Lagergruppen 158 gelagert wird. Eine Gewindemutter 160 ist auf einem Gewindeabschnitt des Lagergehäuses 120 installiert und kann axial zum Variieren der auf die Lagergruppen 158 angewendeten Vorlast angepasst werden. Das zweite Differentialgehäuse 124 besitzt eine Nabenverlängerung 162, die innerhalb eines vergrößerten Glockenbereichs 164 des Lagergehäuses 120 drehbar gelagert werden kann. Das Eingangskupplungselement 130 kann betriebsmäßig dem Tellerrad 122 zugeordnet sein und kann eine zylindrische Kupplungsglocke 166 umfassen, die am Tellerrad 122 befestigt oder integral damit geformt ist. Das Ausgangskupplungselement 132 kann dem zweiten Differentialgehäuse 124 zugeordnet sein und kann eine Kupplungsnabe 168 umfassen, die an der äußeren Oberfläche des zweiten Differentialgehäuses 124 befestigt oder daran integral damit geformt ist. Ein Satz innerer Kupplungsscheiben des Kupplungspakets 134 kann mit der Kupplungsnabe 168 verzahnt sein, während ein Satz äußerer Kupplungsscheiben mit der Kupplungsglocke 166 verzahnt ist. Wie angemerkt, ist die Drehmomentübertragungsvorrichtung 112 so konfiguriert, dass sie einen Teil des zweiten Differentials 110 umschließt, um eine kompakte Anordnung bereitzustellen. Das Eingriffselement 136 kann eine Druckkolbengruppe 170 umfassen, die zur Schiebebewegung in einer Druckkammer 172 betriebsmäßig angeordnet ist, und der durch eine hydraulisch betätigte Einheit, die dem TTD-Aktuator 114 zugeordnet ist, unter Druck stehende Flüssigkeit zugeführt werden kann.
Bezugnehmend auf 9 wird ein alternatives exemplarisches Ausführungsbeispiel des Heckantriebsmoduls 100 gezeigt und durch das Bezugszeichen 100A gekennzeichnet. Das Heckantriebsmodul 100A ist im Allgemeinen dem Heckantriebsmodul 100 ähnlich, ist aber mit einem zweiten Differential 110A vom Planetentyp anstelle des zweiten Differentials 110 vom Kegeltyp ausgestattet, das in 7 und 8 gezeigt wird. Das zweite Planeten-Differential 110A kann ein Außenrad 180, ein Sonnenrad 182, einen Satz erster Planetenräder 184, einen Satz zweiter Planetenräder 186 und eine Trägereinheit 188 umfassen, durch welche die ersten Planetenräder 184 und die zweiten Planetenräder 186 drehbar gelagert werden. Die ersten Planetenräder 184 können mit dem Außenrad 180 in Eingriff stehen, während die zweiten Planetenräder 186 mit dem Sonnenrad 182 in Eingriff stehen können. Die ersten und zweiten Planetenräder sind derart umlaufend angeordnet, dass jedes der ersten Planetenräder 184 auch mit mindestens einem der zweiten Planetenräder 186 in Eingriff steht. Das Außenrad 180 fungiert als Eingangselement für das zweite Differential 110A, während die Trägereinheit 188 und das Sonnenrad 182 als ein Paar Ausgangselemente fungieren. Die Trägereinheit 188 kann einen röhrenförmigen Wulst 190 umfassen, der innerhalb des Glockenteils 164 des Lagergehäuses 120 drehbar gelagert ist und der einen Satz interner Keilnuten 192 besitzt, die so konfiguriert sind, dass sie zu einem Satz externer Keilnuten (nicht dargestellt) passen, die auf einem Innenende der zweiten Achswelle 102R geformt sind. Desgleichen kann das Sonnenrad 182 einen Satz interner Keilnuten 194 besitzen, die so konfiguriert sind, dass sie zu einem Satz externer Keilnuten (nicht dargestellt) passen, die auf einem Innenende der zweiten Achswelle 102L geformt sind.
Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 112A, die dem zweiten Differential 110A zugeordnet ist, kann eine Kupplungsglocke 166A, die zur Drehung mit dem Tellerrad 122 befestigt ist, eine Kupplungsnabe 168A, die zur Drehung mit dem Außenrad 180 befestigt ist, ein Kupplungspaket 134A, das dazwischen betriebsmäßig angeordnet ist, und ein Kupplungseingriffselement 136A umfassen, das betrieben werden kann, um als Reaktion auf Steuersignale, die vom Steuersystem 22 an den TTD-Aktuator 114 gesendet werden, eine Kupplungseingriffskraft auf das Kupplungspaket 134A auszuüben. Somit treibt jede Drehkraft, die vom Eingang 106 über das Kupplungspaket 134A übertragen wird, das Außenrad 180 an und wird über das Sonnenrad 182 bzw. die Trägereinheit 186 an die zweiten Achswellen 102L, 102R übertragen, während die in Eingriff stehenden Paare der ersten Planetenräder 184 und der zweiten Planetenräder 186 die Drehzahldifferenzierung zwischen den zweiten Fahrzeugrädern 104L, 104R erleichtern.
Mit Bezugnahme auf die 1, 2 und 7 kann das Fahrzeug 10 normalerweise im Zwei-Rad-Antriebsmodus (FWD) betrieben werden, in welchem die Nebenabtriebseinheit 18 und das Heckantriebsmodul 100 beide außer Eingriff gebracht sind. Im Besonderen ist die Modus-Hülse 80 des Trennmechanismus 54 vom Trennaktuator 56 in ihrer ersten Betriebsstellung derart positioniert, dass die Eingangswelle 58 von der Verteilerwelle 64 entkoppelt ist. Somit wird im Wesentlichen die gesamte vom Antriebssystem 12 bereitgestellte Leistung auf den primären Antriebsstrang 16 übertragen. Desgleichen kann die Drehmomentübertragungsvorrichtung 112 in ihren ersten Modus geschaltet und dort derart gehalten werden, dass der Eingang 106, die Längswelle 86, die Ausgangszahnradwelle 60 und die Verteilergetriebeanordnung 52 innerhalb der Nebenabtriebseinheit 18 nicht aufgrund der Rollbewegung der zweiten Fahrzeugräder 104 umgekehrt angetrieben werden.
Wenn der Betrieb des Kraftfahrzeugs 10 im Allradantriebsmodus (AWD) gewünscht oder notwendig ist, kann das Steuersystem 22 über einen geeigneten Eingang aktiviert werden, der, wie angemerkt, eine vom Fahrer angeforderte Eingabe (über die Modusauswahlvorrichtung) und/oder eine vom Steuergerät 150 als Reaktion auf die Signale der ersten Sensoren 152 und/oder der zweiten Sensoren 154 erzeugte Eingabe umfassen kann. Das Steuergerät 150 signalisiert zuerst dem TTD-Aktuator 114, die Drehmomentübertragungsvorrichtung 112 in ihren zweiten Modus zu schalten. Im Besonderen steuert das Steuergerät 150 den Betrieb des TTD-Aktuators 114 derart, dass das Betätigungselement 136 bewegt und eine Kupplungseingriffskraft auf das Kupplungspaket 134 ausgeübt wird, die ausreichend ist, um die Drehzahl des sekundären Antriebsstrangs 20 mit der Drehzahl des primären Antriebsstrangs 16 zu synchronisieren. Bei der Drehzahlsynchronisierung signalisiert das Steuergerät 150 dem Trennaktuator 56, zu bewirken, dass die Modus-Hülse 80 in der Nebenabtriebseinheit 18 sich von ihrer ersten Betriebsstellung in ihre zweite Betriebsstellung bewegt. Wenn sich die Modus-Hülse 80 in ihrer zweiten Betriebsstellung befindet, wird Drehkraft vom Antriebssystem 12 auf den primären Antriebsstrang 16 und den sekundären Antriebsstrang 20 übertragen. Es ist klar, dass die nachfolgende Steuerung der Größenordnung der Kupplungseingriffskraft, die von der Drehmomentübertragungsvorrichtung 112 erzeugt wird, eine Drehmomentbeeinflussung über das Kupplungspaket 134 ermöglicht, um das Drehmomentverteilungsverhältnis zu steuern, das vom Antriebssystem 12 auf den primären Antriebsstrang 16 und den sekundären Antriebsstrang 20 übertragen wird.
Mit Bezugnahme auf 10 wird ein weiteres Kraftfahrzeug gezeigt, das in Übereinstimmung mit der vorliegenden Lehre aufgebaut ist und im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 10' bezeichnet wird. Das Fahrzeug 10' ist im Allgemeinen dem Fahrzeug 10 von 1 ähnlich, ausgenommen, dass der primäre Antriebsstrang 16' und der sekundäre Antriebsstrang 20', die dem Antriebssystem 14' zugeordnet sind, modifiziert wurden, um sowohl in der Nebenabtriebseinheit 18' als auch in dem Heckantriebsmodul 100' eine Zwei-Gang-Gangstufeneinheit aufzuweisen. Wie noch ausführlich ausgeführt wird, ermöglicht diese alternative Antriebssystemanordnung für das Fahrzeug 10' zusätzlich zum Zwei-Rad-Antriebsmodus mit hoher Gangstufe und dem Allradantriebsmodus mit hoher Gangstufe im Zusammenhang mit dem Fahrzeug 10 die Herstellung mindestens eines Allradantriebsmodus mit niedriger Gangstufe. Aus Gründen der Verständlichkeit werden Bezugszeichen mit Strichindex verwendet, um Komponenten zu bezeichnen, die im Allgemeinen in Aufbau und/oder Funktion den vorhergehend in Bezug auf die 1 bis 9 beschriebenen, nicht mit Strichindex versehenen Komponenten ähnlich sind.
Nun ist mit zusätzlicher Bezugnahme auf 11 die Nebenabtriebseinheit 18' im Allgemeinen so gezeigt, dass sie ein Gehäuse 46', einen Eingang 48', der zur Verbindung mit einem Ausgangselement des Getriebes 26' eingerichtet ist, einen Ausgang 50', eine Verteilergetriebeanordnung 52', ein erstes Differential 30', einen Trennmechanismus 54', eine Zwei-Gang-Gangstufeneinheit 198 und einen Trennaktuator 56' umfasst. Der Eingang 48' kann eine hohle Eingangswelle 204 umfassen, die vom Gehäuse 46' drehbar gelagert wird und die erste Achswelle 34L' umschließt. Der Ausgang 50' kann eine Ausgangszahnradwelle 60' umfassen, die ein Zahnrad 62' aufweist. Die Verteilergetriebeanordnung 52' kann eine hohle Verteilerwelle 64', einen schrägverzahnten Zahnradsatz 66' und ein Tellerrad 68' umfassen, das mit dem Zahnrad 62' in Eingriff steht. Der schrägverzahnte Zahnradsatz 66' kann ein erstes schrägverzahntes Zahnrad 70', das zur Drehung mit der Verteilerwelle 64' befestigt ist, und ein zweites schrägverzahntes Zahnrad 72' umfassen, das mit dem ersten schrägverzahnten Zahnrad 70' in Eingriff steht. Das zweite schrägverzahnte Zahnrad 72' und das Tellerrad 68' sind an einem Wellenstumpf 74', der im Gehäuse 46' drehbar gelagert ist, integral ausgeformt oder daran befestigt.
Die Zwei-Gang-Gangstufeneinheit 198 kann einen Planetenradsatz 200 und eine Gangstufenschaltvorrichtung 202 umfassen. Der Planetenradsatz 200 kann einen Zahnkranz 206, der nicht drehbar am Gehäuse 46' befestigt ist, ein Sonnenrad 208, eine Vielzahl von Planetenrädern 210, die sowohl mit dem Zahnkranz 206 als auch mit dem Sonnenrad 208 in Eingriff stehen, und einen Planetenträger 212 umfassen, auf dem die Planetenräder 210 drehbar gelagert sind. Der Planetenträger 212 ist zur gemeinsamen Drehung am ersten Differentialgehäuse 38' des ersten Differentials 30' befestigt oder integral damit ausgeformt.
Die Gangstufenschaltvorrichtung 202 kann eine Sonnenradwelle 220, die einen Teil der ersten Achswelle 34L' umschließt und zur Drehung mit dem Sonnenrad 208 befestigt ist, eine Trägerwelle 222, die einen Teil der Sonnenradwelle 220 umgibt und die zur Drehung mit dem Planetenträger 212 befestigt ist, und eine röhrenförmige Gangstufen-Hülse 224 umfassen, die Teile der Trägerwelle 222, der Sonnenradwelle 220 und der Eingangswelle 204 umschließt. Die Eingangswelle 204 kann ein erstes Ende 226, das zur Verbindung über eine Kopplungskeilnutwelle 227 (12) an den Ausgang vom Getriebe 26' eingerichtet ist, und ein zweites Ende mit einem Satz verlängerter externer Keilzähne 228 besitzen, die daran geformt sind. Die Gangstufen-Hülse 224 kann einen Satz interner Keilzähne 230 umfassen, die kontinuierlich mit den externen Keilzähnen 228 auf der Eingangswelle 204 in Eingriff stehen. Somit ist die Gangstufen-Hülse 224 zur gemeinsamen Drehung mit der Eingangswelle 204 gekoppelt, während sie eine bi-direktionale, axiale Schiebebewegung zwischen einer Vielzahl von vordefinierten Gangstufenpositionen darauf ausführen kann, die nachfolgend detaillierter erörtert werden. Die Gangstufen-Hülse 224 definiert des Weiteren einen Satz interner Kupplungszähne 232, die mit einem Satz externer Kupplungszähne 234, die auf der Trägerwelle 222 geformt sind, oder mit einem Satz externer Kupplungszähne 236, die auf der Sonnenradwelle 220 geformt sind, in und außer Eingriff gebracht werden können.
Der Trennmechanismus 54' ist im Allgemeinen in der Funktion dem Trennmechanismus 54 derart ähnlich, dass er konfiguriert ist, um die Eingangswelle 204 mit der Verteilergetriebeanordnung 52' zum Übertragen von Drehkraft von der Eingangswelle 204 auf die Ausgangszahnradwelle 60' selektiv zu verbinden, wenn der Allradantriebsmodus gewünscht wird. Der Trennmechanismus 54' unterscheidet sich jedoch darin, dass die Antriebsverbindung zwischen der Eingangswelle 204 und der Verteilerwelle 64' indirekt über die Gangstufen-Hülse 224 ausgeführt wird. Im Besonderen kann die Gangstufen-Hülse 224 einen ersten und zweiten Satz externer Keilzähne 240 bzw. 242 umfassen, die selektiv mit den internen Keilzähnen 244, die auf der Modus-Hülse 246 geformt sind, in Eingriff gebracht werden können. Somit ist die Modus-Hülse 246 zur Drehung mit der Gangstufen-Hülse 224 gekoppelt und kann relativ zur Gangstufen-Hülse 224 eine bi-direktionale, axiale Verschiebung zwischen einer ersten Betriebsstellung (2WD) und einer zweiten Betriebsstellung (AWD) ausführen.
Wenn die Modus-Hülse 246 sich in ihrer ersten Betriebsstellung befindet, wird ein auf der Modus-Hülse 246 geformter Satz interner Kupplungszähne 248 von den externen Kupplungszähnen 78' auf der Verteilerwelle 64' außer Eingriff gebracht, wobei keine Drehkraft von der Eingangswelle 204 über die Verteilergetriebeanordnung 52' auf die Ausgangszahnradwelle 60' übertragen wird. Im Gegensatz dazu stehen die internen Keilzähne 244 entweder mit einem ersten oder einem zweiten Satz externer Keilzähne 240 und 242 (abhängig von der Axialposition der Gangstufen-Hülse 224) in Eingriff, wenn die Modus-Hülse 246 sich in ihrer zweiten Betriebsstellung befindet, und ihre internen Kupplungszähne 248 stehen mit den Kupplungszähnen 78' auf der Verteilerwelle 64' in Eingriff, wodurch eine Antriebsverbindung zwischen der Eingangswelle 204 und der Ausgangszahnradwelle 60' hergestellt wird.
Die Zwei-Gang-Gangstufeneinheit 198 kann betrieben werden, um mindestens zwei Antriebsverbindungen mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen zwischen der Eingangswelle 204 und dem ersten Differential 30' herzustellen. Im Besonderen kann die Gangstufen-Hülse 224 axial zwischen einer Vielzahl von vordefinierten Gangstufenpositionen verschoben werden. In einer ersten oder „hohen” (Hi) Gangstufenposition ist die Gangstufen-Hülse 224 derart positioniert, dass ihre internen Kupplungszähne 232 mit den externen Kupplungszähnen 234 auf der Trägerwelle 222 in Eingriff stehen. Da die internen Keilzähne 230 auf der Gangstufen-Hülse 224 in konstantem kämmendem Eingriff mit den externen Keilzähnen 228 auf der Eingangswelle 204 verbleiben, führt die Positionierung der Gangstufen-Hülse 224 in ihrer Position der hohen Gangstufe zur Herstellung einer ersten oder Antriebsverbindung mit direkter Übersetzung zwischen der Eingangswelle 204 und der Trägerwelle 222, die wiederum über den Träger 212 mit dem ersten Differentialgehäuse 38' verbunden ist. Somit wird eine 1-zu-1 oder Direktantriebsverbindung zwischen der Eingangswelle 204 und dem ersten Differential 30' hergestellt.
In einer zweiten oder „neutralen” Gangstufenposition ist die Gangstufen-Hülse 224 von der Antriebsverbindung sowohl mit der Trägerwelle 222 als auch mit der Sonnenradwelle 220 derart getrennt, dass die Eingangswelle 204 vom ersten Differential 30' getrennt ist.
In einer dritten oder „niedrigen” (Low) Gangstufenposition ist die Gangstufen-Hülse 224 derart positioniert, dass ihre internen Kupplungszähne 232 mit den externen Kupplungszähnen 236 in Eingriff stehen, die auf der Sonnenradwelle 220 geformt sind. Wenn sich die Gangstufen-Hülse 224 in ihrer niedrigen Gangstufenposition befindet, wird eine zweite oder untersetzte Antriebsverbindung zwischen der Eingangswelle 204 und dem ersten Differential 30' hergestellt. Im Besonderen bewirkt die angetriebene Drehung der Sonnenradwelle 220, dass der Planetenradsatz 200 den Träger 212 mit einer relativ zur Eingangswelle 204 reduzierten Drehzahl derart antreibt, dass der primäre Antriebsstrang 16' gleicherweise über das erste Differential 30' mit dem reduzierten Drehzahlverhältnis angetrieben wird.
Mit fortgesetzter Bezugnahme auf 11 ist der Trennaktuator 56' neben dem Gehäuse 46' positioniert dargestellt, und kann eine erste Schaltgabel 84', die in die Modus-Hülse 246 eingreift, eine zweite Schaltgabel 250, die in die Gangstufen-Hülse 224 eingreift, und eine kraftbetriebene Einheit 252 umfassen, die konfiguriert ist, um Steuersignale vom Steuergerät 150 zu empfangen, und die betrieben werden kann, um Bewegung der Schaltgabeln 84' und 250 zu koordinieren. Die kraftbetriebene Einheit 252 kann jede Art einer Einheit sein, welche die erste Schaltgabel 84' selektiv verschieben kann, um eine Bewegung der Modus-Hülse 246 zwischen ihren beiden Betriebsstellungen zu bewirken, während auch die zweite Schaltgabel 250 selektiv verschoben wird, um eine Bewegung der Gangstufen-Hülse 224 zwischen ihren drei Gangstufenpositionen zu bewirken.
Nun wird mit Bezugnahme auf 12 und 13 eine maßgeblichere strukturelle Konfiguration der Komponenten gezeigt, die der Zwei-Gang-Nebenabtriebseinheit 18' zugeordnet ist. Im Besonderen stellt 12 eine perspektivische Explosionsansicht eines exemplarischen Ausführungsbeispiels der Zwei-Gang-Nebenabtriebseinheit 18' dar. Das Gehäuse 46' ist so gezeigt, dass es eine mehrteilige Gruppe umfasst, die ein Hauptgehäuse 258 besitzt, an dem ein Differentialgehäuse 260 und ein PTU-Gehäuse 262 angebracht sind. 13 ist eine Schnittansicht, welche die kompakte Anordnung des Planetenradsatzes 200, der Gangstufenschaltvorrichtung 202, der Verteilergetriebeanordnung 52' und der beweglichen Modus-Hülse 246 und der Gangstufen-Hülse 224 darstellt.
Es versteht sich, dass die bi-direktionale Schiebebewegung der Gangstufen-Hülse 224 und der Modus-Hülse 246 koordiniert werden kann, um auf Basis von Steuersignalen vom Steuergerät 150 eine Vielzahl von Gangstufen- und Moduskombinationen für die Zwei-Gang-Nebenabtriebseinheit 18' herzustellen. Bezugnehmend auf 14A bis 14D, können diese verschiedenen Gangstufen- und Moduskombinationen verständlicher dargestellt werden.
14A zeigt die Positionen der Gangstufen-Hülse 224 und der Modus-Hülse 246 zur Herstellung eines Zwei-Rad-Modus (2-Hi) mit hoher Gangstufe für die Nebenabtriebseinheit 18'. Im Besonderen wird die Modus-Hülse 246 derart gezeigt, dass sie sich in ihrer ersten Betriebsstellung befindet, während die Gangstufen-Hülse 224 derart gezeigt ist, dass sie sich in ihrer ersten Gangstufenposition befindet. Somit ist die Eingangswelle 204 über die Gangstufen-Hülse 224 mit der Trägerwelle 222 gekoppelt, um die Direktantriebsverbindung zwischen dem Antriebssystem 12 und dem primären Antriebsstrang 16' herzustellen. Gleichzeitig ist die Verteilerwelle 64' von der Antriebsverbindung mit der Eingangswelle 204 getrennt, wodurch der sekundäre Antriebsstrang 20' vom Antriebssystem 12 getrennt ist. Somit wird Drehkraft nur vom Antriebssystem 12 ohne Untersetzung an den primären Antriebsstrang 16' übertragen.
14B zeigt die Positionen der Gangstufen-Hülse 224 und der Modus-Hülse 246 zur Herstellung eines Vier-Rad-Modus (4-Hi) mit hoher Gangstufe für die Nebenabtriebseinheit 18'. Im Besonderen wird die Verbindung mit hoher Gangstufe dadurch beibehalten, dass die Gangstufen-Hülse 224 in ihrer ersten Gangstufenposition verbleibt, während die Modus-Hülse 246 als in ihre zweite Betriebsstellung geschoben dargestellt ist. Somit stellt die Modus-Hülse 246 eine Antriebsverbindung von der Eingangswelle 204 (über die Gangstufen-Hülse 224) zu der Verteilerwelle 64' her, um auch Drehkraft vom Antriebssystem 12 zu dem sekundären Antriebsstrang 20' zu übertragen.
14C zeigt die Positionen der Gangstufen-Hülse 224 und der Modus-Hülse 246 zur Herstellung eines neutralen, nicht angetriebenen Modus für die Nebenabtriebseinheit 18'. Wie zu sehen, wird die Modus-Hülse 246 in ihrer zweiten Betriebsstellung gehalten, während die Gangstufen-Hülse 224 axial in ihre zweite Gangstufenposition derart bewegt wurde, dass ihre internen Kupplungszähne 232 von den externen Kupplungszähnen 234 auf der Trägerwelle 222 und den externen Kupplungszähnen 236 auf der Sonnenradwelle 220 außer Eingriff gebracht sind. Somit ist die Eingangswelle 204 von beiden Eingängen zum primären Antriebsstrang 16' derart getrennt, dass keine Drehkraft von dem Antriebssystem 12 auf den primären Antriebsstrang 16' übertragen wird. Es wird auch angemerkt, dass eine solche Bewegung der Gangstufen-Hülse 224 zu ihrer zweiten Gangstufenposition bewirkt, dass die internen Keilzähne 244 auf der Modus-Hülse 246 außer Eingriff von dem ersten Satz externer Keilzähne 240 auf der Gangstufen-Hülse 224 gebracht werden, während die Modus-Hülse 246 ihre Verbindung mit der Verteilerwelle 64' beibehält.
14D zeigt die Positionen der Gangstufen-Hülse 246 und der Modus-Hülse 224 zur Herstellung eines Vier-Rad-Modus (4-Low) mit niedriger Gangstufe für die Nebenabtriebseinheit 18'. Im Besonderen wird die Modus-Hülse 246 in ihrer zweiten Betriebsstellung gehalten, während die Gangstufen-Hülse 224 axial in ihre dritte Gangstufenposition bewegt wird. Folglich wird die Antriebsverbindung mit niedriger Gangstufe durch die Gangstufen-Hülse 224 zwischen der Eingangswelle 204 und der Sonnenradwelle 220 hergestellt, während die AWD-Verbindung von der Modus-Hülse 246 hergestellt wird. Es wird angemerkt, dass die internen Keilzähne 244 der Modus-Hülse 246 bei der Bewegung der Gangstufen-Hülse 224 aus ihrer neutralen Gangstufenposition zu ihrer Position mit niedriger Gangstufe mit dem zweiten Satz externer Keilzähne 242 in Eingriff gebracht werden. Während es möglich ist, die externen Keilzähne 240 und 242 auf der Gangstufen-Hülse 224 in einer kontinuierlichen Anordnung bereitzustellen, wurde beobachtet, dass der nicht mit Zähnen versehene Trennspalt dazwischen potenzielle Zahnblockierbedingungen bei der Bewegung der Gangstufen-Hülse 224 zwischen ihren Positionen der hohen und niedrigen Gangstufe verhindert.
Mit besonderer Bezugnahme nun auf 12, 15 und 16A bis 16C kann der sekundäre Antriebsstrang 16' die Längswelle 86, ein Zwei-Gang-Heckantriebsmodul 100', ein Paar zweiter Achswellen 102L', 102R' und einen Satz zweiter Fahrzeugräder 104L, 104R umfassen. Ein erstes Ende der Längswelle 86 ist mit der Ausgangszahnradwelle 60' gekoppelt, die sich aus der Zwei-Gang-Nebenabtriebseinheit 18' erstreckt, während ein zweites Ende der Längswelle 86 zur Drehung mit einer Eingangsanordnung 106' des Zwei-Gang-Heckantriebsmoduls 100' gekoppelt ist. Das Heckantriebsmodul 100' kann ein Gehäuse 108', ein zweites Differential 110', eine Drehmomentübertragungsvorrichtung 112', einen TTD-Aktuator 114' zum Steuern der Betätigung der Drehmomentübertragungsvorrichtung 112', eine Zwei-Gang-Gangstufeneinheit 278, die eine Planetengetriebeanordnung 280 und eine Gangstufenschaltvorrichtung 282 besitzt, und einen Gangstufen-Aktuator 284 umfassen.
Die Eingangsanordnung 106' kann eine Eingangszahnradwelle 116' mit einem Zahnrad 118', ein hohles Lagergehäuse 120' und ein Tellerrad 122' umfassen, das an einem Flanschteil 156' des Lagergehäuses 120' befestigt ist und das mit dem Zahnrad 118' in Eingriff steht. Das zweite Differential 110' ist eine Planetenanordnung, die ein Außenrad 180', ein Sonnenrad 182', einen Satz erster Planetenräder 184', die mit dem Außenrad 180' in Eingriff sehen, einen Satz zweiter Planetenräder 186', die mit dem Sonnenrad 182' in Eingriff stehen, und eine Trägereinheit 188 enthalten kann, durch welche die ersten Planetenräder 184' und die zweiten Planetenräder 186' drehbar gelagert werden. Die Planetenräder sind derart umlaufend angeordnet, dass jedes der ersten Planetenräder 184' auch mit mindestens einem der zweiten Planetenräder 186' in Eingriff steht. Die Trägereinheit 188' kann einen röhrenförmigen Wulst 190' umfassen, der so konfiguriert ist, dass er über eine keilverzahnte Verbindung 192' mit der zweiten Achswelle 102R' verbunden ist, während das Sonnenrad 182' über eine keilverzahnte Verbindung 194' mit der zweiten Achswelle 102L' verbunden werden kann.
Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 112' kann ein Eingangskupplungselement 130', das zur Drehung mit dem Tellerrad 122 befestigt ist, ein Ausgangskupplungselement 132' und ein Lamellenkupplungspaket 134' umfassen, das dazwischen betriebsmäßig angeordnet ist. Eine Kupplungsglocke 166' kann integral mit dem Tellerrad 122' verbunden sein und als Eingangskupplungselement 130' fungieren, während eine Kupplungsnabe 168' als Ausgangskupplungselement 132' fungieren kann. Das Kupplungspaket 134' ist zwischen der Kupplungsglocke 166' und der Kupplungsnabe 168' angeordnet. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 112' kann auch einen Eingriffsmechanismus 136' umfassen, der unter der Steuerung des TTD-Aktuators 114' auf Basis von Steuersignalen vom Steuergerät 150 bewegbar ist, um eine Kupplungseingriffskraft auf das Kupplungspaket 134' selektiv anzuwenden. Somit wird die von der Eingangsanordnung 106' über die Drehmomentübertragungsvorrichtung 112' übertragene Drehkraft auf die Kupplungsnabe 168' übertragen. Der Eingriffsmechanismus 136' kann einen Druckkolben 170' umfassen, der für eine Schiebebewegung in einer Druckkammer 172' angeordnet ist, der durch eine hydraulisch betätigte Einheit, die dem TTD-Aktuator 114' zugeordnet ist, unter Druck stehende Flüssigkeit zugeführt werden kann. Der Eingriffsmechanismus 136' kann weiterhin eine Vielzahl von umlaufend ausgerichteten Laststiften 266 umfassen, wobei jeder ein erstes Ende besitzt, das mit dem Druckkolben 170' eingreift, und ein zweites Ende, das mit einer Druckscheibe 268 eingreift. Die Druckscheibe 268 ist so konfiguriert, dass die Kupplungseingriffskraft auf das Kupplungspaket 134' ausgeübt wird.
Der TTD-Aktuator 114' kann jede kraftbetriebene Vorrichtung sein, welche die Drehmomentübertragungsvorrichtung 112' zwischen einem ersten oder „getrennten” Modus und einem zweiten oder „verbundenen” Modus schalten kann. Der erste Modus kann hergestellt werden, wenn der Eingriffsmechanismus 136' so positioniert ist, dass Drehkraft nicht vom Eingangskupplungselement 130' auf das Ausgangskupplungselement 132' übertragen wird. Der zweite Modus für die Drehmomentübertragungsvorrichtung 112' kann hergestellt werden, wenn die vom Eingriffsmechanismus 136' ausgeübte Kupplungseingriffskraft bewirkt, dass Drehkraft über das Kupplungspaket 134' auf das Ausgangskupplungselement 132' übertragen wird. Der TTD-Aktuator 114' kann im Allgemeinen dem TTD-Aktuator 114 ähnlich sein, und die Verbindungslinie 140' wird verwendet, um die mechanische oder hydraulische Verbindung zwischen dem TTD-Aktuator 114' und dem Eingriffsmechanismus 136' zu bezeichnen.
Die Zwei-Gang-Gangstufeneinheit 278 kann betrieben werden, um mindestens zwei Antriebsverbindungen mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen zwischen dem Ausgangskupplungselement 132' der Drehmomentübertragungsvorrichtung 112' und dem zweiten Differential 110' herzustellen. Im Besonderen kann die Planetengetriebeanordnung 280 ein Sonnenrad 290, das zur Drehung über eine Keilverbindung 292 mit der Kupplungsnabe 168' befestigt ist, einen Zahnkranz 294, eine Vielzahl von Planetenrädern 296, die mit dem Sonnenrad 290 und dem Zahnkranz 294 in Eingriff stehen, und einen Planetenträger 298 umfassen, auf dem die Planetenräder 296 drehbar gelagert sind. Der Planetenträger 298 kann zur gemeinsamen Drehung mit dem Außenrad 180' des zweiten Differentials 110' befestigt sein.
Der Gangstufenschaltmechanismus 282 kann einen ersten oder direkten Kupplungsring 300, der zur Drehung mit der Kupplungsnabe 168' befestigt ist, einen zweiten oder niedrigen Kupplungsring 302, der nicht drehbar am Gehäuse 108' befestigt ist, eine Gangstufen-Hülse 304 und eine Gangstufengabel 306 umfassen. Die Laststifte 266 werden in 16 so gezeigt, dass sie sich durch eine Vielzahl von Stützbohrungen erstrecken, die durch den zweiten Kupplungsring 302 ausgeformt sind. Die Gangstufen-Hülse 304 kann einen Satz interner Keilzähne 308 umfassen, die kontinuierlich kämmend mit einem Satz externer Keilzähne 310 in Eingriff stehen, die auf dem Zahnkranz 294 der Planetengetriebeanordnung 280 geformt sind. Somit ist die Gangstufen-Hülse 304 zur gemeinsamen Drehung mit dem Zahnkranz 294 gekoppelt, während sie eine bi-direktionale, axiale Schiebebewegung darauf ausführen kann. Die Gangstufen-Hülse 304 kann weiterhin einen Satz erster Kupplungszähne 312, der in und außer Eingriff mit einem Satz Kupplungszähne 314 gebracht werden kann, der auf dem ersten Kupplungsring 300 geformt ist, einen Satz zweiter Kupplungszähne 316, der in und außer Eingriff mit einem Satz Kupplungszähne 318 gebracht werden kann, der auf dem zweiten Kupplungsring 302 geformt ist, und einen Satz dritter Kupplungszähne 320 umfassen, der in und außer Eingriff mit einem Satz Kupplungszähne 322 gebracht werden kann, der auf einem dritten Kupplungsring 324 geformt ist, der zur Drehung mit dem Außenrad 180' befestigt ist. Wie noch detailliert ausgeführt wird, kann die Schiebebewegung der Gangstufen-Hülse 304 ausgeführt werden, um mindestens zwei Antriebsverbindungen mit unterschiedlichen Übersetzungsstufen zwischen der Kupplungsnabe 168' der Drehmomentübertragungsvorrichtung 112' und dem Außenrad 180' des zweiten Differentials 110' herzustellen.
Die Gangstufen-Hülse 304 ist in 16A als in einer ersten oder hohen Gangstufenposition derart positioniert gezeigt, dass ihre ersten Kupplungszähne 312 mit den Kupplungszähnen 314 auf dem ersten Kupplungsring 300 in Eingriff stehen und dass ihre dritten Kupplungszähne 320 mit den Kupplungszähnen 322 auf dem Außenrad 180' in Eingriff stehen. Zusätzlich werden die zweiten Kupplungszähne 316 auf der Gangstufen-Hülse 304 von den Kupplungszähnen 318 auf dem zweiten Kupplungsring 302 außer Eingriff gebracht. Wenn sich die Gangstufen-Hülse 304 in ihrer ersten Gangstufenposition befindet, kuppelt die Gangstufen-Hülse 304 die Kupplungsnabe 168' direkt mit dem Außenrad 180'. Zusätzlich werden das Sonnenrad 290 und der Zahnkranz 294 von der Gangstufen-Hülse 304 in ihrer ersten Gangstufenposition derart gekoppelt, dass die Planetengetriebeanordnung 280 gegen eine relative Drehung gesperrt ist und sich als eine Einheit dreht. Somit stellt die Gangstufen-Hülse 304 eine erste oder Antriebsverbindung mit direkter Übersetzung zwischen der Ausgangskomponente (dem Ausgangskupplungselement 132') der Drehmomentübertragungsvorrichtung 112' und der Eingangskomponente (dem Außenrad 180') des zweiten Differentials 110' her, wenn sie sich in ihrer ersten Gangstufenposition befindet.
Die Gangstufen-Hülse 304 wird in 16B in einer zweiten oder neutralen Gangstufenposition positioniert derart gezeigt, dass ihre ersten Kupplungszähne 312 von den Kupplungszähnen 314 auf dem ersten Kupplungsring 300 außer Eingriff gebracht sind, dass ihre zweiten Kupplungszähne 316 von den Kupplungszähnen 318 auf dem zweiten Kupplungsring 302 außer Eingriff gebracht sind, und dass ihre dritten Kupplungszähne 320 von den Kupplungszähnen 322 auf dem dritten Kupplungsring 324 außer Eingriff gebracht sind. Somit ist das Ausgangskupplungselement 132' der Drehmomentübertragungsvorrichtung 112' vom angetriebenen Eingriff mit dem Außenrad 180' des zweiten Differentials 110' freigegeben.
Die Gangstufen-Hülse 304 wird in 16C in einer dritten oder niedrigen Gangstufenposition derart positioniert gezeigt, dass die ersten Kupplungszähne 312 von den Kupplungszähnen 314 auf dem ersten Kupplungsring 300 außer Eingriff gebracht sind, und dass ihre zweiten Kupplungszähne 316 mit den Kupplungszähnen 318 auf dem zweiten Kupplungsring 302 in Eingriff stehen, und dass ihre dritten Kupplungszähne 320 von den Kupplungszähnen 322 auf dem dritten Kupplungsring 324 außer Eingriff gebracht sind. Somit ist der Zahnkranz 294 gegen Drehung gebremst, und die angetriebene Drehung des Sonnenrads 290 (über das Ausgangskupplungselement 132' der Drehmomentübertragungsvorrichtung 112') bewirkt, dass der Planetenträger 298 das Außenrad 180' relativ zum Sonnenrad 290 mit reduzierter Drehzahl antreibt, wodurch eine zweite oder untersetzte Antriebsverbindung zwischen dem Ausgangskupplungselement 132' der Drehmomentübertragungsvorrichtung 112' und dem Außenrad 180' des zweiten Differentials 110' hergestellt wird.
Der Gangstufen-Aktuator 284 kann jede Art Typ eines kraftbetriebenen Mechanismus sein, der betrieben werden kann, um die axiale Verschiebebewegung der Gangstufengabel 306 zu steuern, die wiederum eine Bewegung der Modus-Hülse 304 zwischen ihren drei unterschiedlichen Gangstufenpositionen verursacht. Der Gangstufen-Aktuator 284 ist schematisch auf dem Gehäuse 108' des Zwei-Gang-Heckantriebsmoduls 100' montiert gezeigt. Der Gangstufen-Aktuator 284 kann eine motorbetriebene Getriebevorrichtung sein, die so konfiguriert ist, dass sie Steuersignale vom Steuergerät 150 empfängt und die Drehung des Motorausgangs in eine Verschiebebewegung der Gangstufengabel 306 umwandelt. Die Gangstufengabel 306 ist in 16A–16C so gezeigt, dass sie sich durch eine Öffnung im Gehäuse 108' erstreckt und ein Auskragung 330 umfasst, die sich in eine Ringnut 332 erstreckt, die auf der Gangstufen-Hülse 304 geformt ist.
Im Betrieb kann das Fahrzeug 10' normalerweise in einem Zwei-Rad-Antriebsmodus mit hoher Gangstufe betrieben werden, in welchem die Nebenabtriebseinheit 18' eine Antriebsverbindung mit hoher Gangstufe zwischen dem Antriebssystem 12 und dem primären Antriebsstrang 16' herstellt, während das Heckantriebsmodul 100' entkoppelt ist. Im Besonderen sind die Gangstufen-Hülse 224 bzw. die Modus-Hülse 246, die dem Gangstufenschaltmechanismus 202 und dem Trennmechanismus 54' zugeordnet sind, wie in 14A gezeigt, positioniert, um den 2-Hi-Modus herzustellen. Wenn die Modus-Hülse 246 sich in ihrer ersten Betriebsstellung befindet, ist die Eingangswelle 204 von der Verteilerwelle 64' derart getrennt, dass im Wesentlichen die gesamte Drehkraft vom Antriebssystem 12 auf den primären Antriebsstrang 16' übertragen wird. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 112' wird in ihrem ersten Modus gehalten, um den sekundären Antriebsstrang 20' zu trennen. Während die Drehmomentübertragungsvorrichtung 112' in ihrem ersten Modus betrieben wird, kann die Gangstufen-Hülse 304 sich in ihrer hohen Gangstufenposition (16A) befinden.
Wenn der Betrieb des Kraftfahrzeugs 10' im Allradantriebsmodus mit hoher Gangstufe (AWD-H) gewünscht oder notwendig ist, kann das Steuersystem 22 aktiviert werden, um zunächst dem TTD-Aktuator 114' zu signalisieren, die Drehmomentübertragungsvorrichtung 112' in ihren zweiten Modus zu schalten, um die Drehzahlen des primären Antriebsstrangs 16' und des sekundären Antriebsstrangs 20' zu synchronisieren. Bei der Synchronisierung signalisiert das Steuergerät 150 dem Trennaktuator 56', die Modus-Hülse 246 in ihre zweite Betriebsstellung zu schalten, während die Gangstufen-Hülse 224 in ihrer ersten Gangstufenposition (14B) gehalten wird. Dies stellt eine Vier-Rad-Antriebsverbindung mit hoher Gangstufe zwischen dem Antriebssystem 12, dem primären Antriebsstrang 16' und dem Eingang 106' des Heckantriebsmoduls 100' her. Zusätzlich kann der Gangstufen-Aktuator 284 betätigt werden, um die Gangstufen-Hülse 304 in ihrer hohen Gangstufenposition (16A) derart zu halten oder zu bewegen, dass die über die Drehmomentübertragungsvorrichtung 112' zugeführte Drehkraft mit einem direkten Übersetzungsverhältnis an das zweite Differential 110' übertragen wird. Danach kann der TTD-Aktuator 114' gesteuert werden, um das durch die Drehmomentübertragungsvorrichtung 112' an die zweiten Fahrzeugräder 104L, 104R übertragene Drehmoment zu variieren.
Wenn es während des Betriebs des Fahrzeugs 10' in seinem AWD-H-Antriebsmodus gewünscht oder bestimmt wird, dass eine verbesserte Traktion den Betrieb in einem Allradantriebsmodus mit niedriger Gangstufe (AWD-L) erfordert, funktioniert das Steuersystem 22, um die Umschaltung der Nebenabtriebseinheit 18' in ihren Vier-Rad-Modus mit niedriger Gangstufe und des Heckantriebsmoduls 100' in seinen niedrigen Gangstufenmodus zu koordinieren. Im Besonderen werden die Positionen der Modus-Hülse 246 und der Gangstufen-Hülse 224 der Nebenabtriebseinheit 18' zur Herstellung dieser Verbindung in 14D gezeigt, während die Position der Gangstufen-Hülse 304 des Heckantriebsmoduls 100' zur Herstellung dieser Verbindung in 16C gezeigt wird. Folglich werden die Antriebsverbindungen mit niedriger Gangstufe in der Nebenabtriebseinheit 18' und dem Heckantriebsmodul 100' hergestellt. Diese Antriebsverbindungen mit niedriger Gangstufe können auf Basis eines geeigneten Steuerverfahrens sequenziell oder gleichzeitig hergestellt werden, und können bei dem Fahrzeug 10' in einem stehenden oder unbewegten Zustand hergestellt werden.
Schließlich kann für das Fahrzeug 10' durch Umschalten der Nebenabtriebseinheit 18' in ihren neutralen Leerlaufmodus (14C) und des Heckantriebsmoduls 100' in seinen neutralen Leerlaufmodus (16B) ein Abschleppmodus hergestellt werden.
Bezugnehmend nun auf 17, wird eine schematische Ansicht eines alternativen exemplarischen Ausführungsbeispiels eines Zwei-Gang-Heckantriebsmoduls 100'' gezeigt, das dem in 10 gezeigten Fahrzeug 10' zugeordnet sein kann. Im Wesentlichen gleicht das Zwei-Gang-Heckantriebsmodul 100'' im Allgemeinen dem in 15 und 16 gezeigten Zwei-Gang-Heckantriebsmodul 100' mit der Ausnahme, dass ein zweites Differential 110'' vom Kegeltyp das zweite Planeten-Differential 110' ersetzt. Somit kann die Zwei-Gang-Gangstufeneinheit 278 nun betrieben werden, um Antriebsverbindungen zwischen dem Ausgangskupplungselement 132' der Drehmomentübertragungsvorrichtung 112' und dem zweiten Differentialgehäuse 124' des zweiten Differentials 110'' selektiv herzustellen. Im Besonderen kann die Bewegung der Gangstufen-Hülse 304 durchgeführt werden, um zwischen ihren drei Gangstufenpositionen Antriebsverbindungen mit direkter Übersetzung, mit neutraler oder mit Untersetzung zwischen der Ausgangskomponente der Drehmomentübertragungsvorrichtung 112' und der Eingangskomponente des zweiten Differentials 110'' herzustellen.
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen trennbare Ein- und Zwei-Gang-Antriebsstränge für den Einsatz in Fahrzeugen mit Allradantrieb. Zu diesem Zweck ist es erwünscht, Nebenabtriebseinheiten und Heckantriebsmodule bereitzustellen, die derart konfiguriert sind, dass sie eine kompakte Anordnung für die modulare Montage bieten. Die Ein-Gang-Heckantriebsmodule 100 und 100A von 8 bzw. 9 stellen diese wünschenswerten Merkmale dergestalt dar, dass die zweiten Differentiale 110, 110A in einer freitragenden Weise relativ zum glockenförmigen Lagergehäuse 120 und zum in Eingriff stehenden Tellerrad 122 und Zahnrad 118 installiert gezeigt sind. Die konzentrische Positionierung der Drehmomentübertragungsvorrichtungen 112, 112A relativ zu den zweiten Differentialen 110, 110A bietet eine kompakte axiale Anordnung. Zusätzlich kann das Differential 110 vom Kegeltyp das Planeten-Differential 110A mit nur geringen am Gehäuse 108 vorgenommenen Änderungen ersetzen, um eine Produktmodularität zu gestatten. Die Zwei-Gang-Heckantriebsmodule 100' und 100'' zeigen auch diese wünschenswerten Merkmale und bieten eine kompakte Anordnung der Zwei-Gang-Untersetzungseinheiten zwischen den Drehmomentübertragungsvorrichtungen und den zweiten Differentialen.
Während spezifische Aspekte in der Beschreibung und den Ansprüchen beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt wurden, verstehen Fachleute, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Äquivalente für Elemente und Komponenten davon ersetzt werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Lehre, wie in den Ansprüchen definiert, zu verlassen. Des Weiteren wird das Kombinieren und Anpassen von Merkmalen, Elementen, Komponenten und/oder Funktionen zwischen verschiedenen Aspekten der vorliegenden Lehre hierin ausdrücklich in Betracht gezogen, so dass ein Fachmann aus der vorliegenden Lehre erkennt, dass Merkmale, Elemente, Komponenten und/oder Funktionen eines Aspekts der vorliegenden Lehre in einen anderen Aspekt, wie jeweils anwendbar, eingegliedert sein können, es sei denn, es wird im Vorhergehenden anderweitig beschrieben. Darüber hinaus können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation, Konfiguration oder ein bestimmtes Material an die vorliegende Lehre anzupassen, ohne den wesentlichen Umfang derselben zu verlassen. Daher ist es beabsichtigt, dass die vorliegende Lehre nicht auf die besonderen Aspekte beschränkt ist, die von den Zeichnungen dargestellt und in der Beschreibung und den Ansprüchen als der beste Modus beschrieben werden, der gegenwärtig für die Ausführung der vorliegenden Lehre in Betracht gezogen wird, sondern dass der Umfang der vorliegenden Lehre viele Aspekte und Beispiele umfasst, die innerhalb der vorhergehenden Beschreibung und den angefügten Ansprüchen folgen.

Claims

Ein Antriebsaufbau für ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb, wobei der Antriebsaufbau Folgendes umfasst: einen primären Antriebsstrang, umfassend eine erstes Differential, wobei der primäre Antriebsstrang zum Antreiben eines Paars erster Fahrzeugräder eingerichtet ist, wobei das Differential ein erstes Differentialgehäuse besitzt; einen Kraftumschaltungsmechanismus mit einer Eingangswelle, die eingerichtet ist, um Drehkraft von einer Antriebsanordnung aufzunehmen, einer ersten Zwei-Gang-Gangstufeneinheit, die zwischen der Eingangswelle und dem ersten Differential angeordnet ist, die betrieben werden kann, um in einem ersten Gangstufenmodus die Eingangswelle und das erste Differentialgehäuse zur gemeinsamen Drehung zu koppeln, und in einem zweiten Gangstufenmodus, um eine Antriebsverbindung mit reduziertem Übersetzungsverhältnis zwischen der Eingangswelle und dem Differentialgehäuse herzustellen, einer Ausgangszahnradwelle und einem Trennmechanismus, der in einem verbundenen Modus betrieben werden kann, um die Übertragung von Drehkraft zwischen der Eingangswelle und der Ausgangszahnradwelle zuzulassen, und in einem getrennten Modus, um die Übertragung von Drehkraft zwischen der Eingangswelle und der Ausgangszahnradwelle zu verhindern; und einen zweiten Antriebsstrang, umfassend eine Längswelle und ein Heckantriebsmodul, wobei das Heckantriebsmodul ein zweites Differential, eine Eingangszahnradwelle, die ein Tellerrad antreibt, eine Drehmomentübertragungsvorrichtung und eine zweite Zwei-Gang-Gangstufeneinheit umfasst, wobei das zweite Differential ein Eingangselement und ein Paar Ausgangselemente besitzt, die eingerichtet sind, um ein Paar zweiter Fahrzeugräder anzutreiben, wobei die Eingangszahnradwelle durch die Längswelle an die die Ausgangszahnradwelle des Kraftumschaltmechanismus gekoppelt ist, wobei die zweite Zwei-Gang-Gangstufeneinheit eine Planetengetriebeanordnung und einen Gangstufenschaltmechanismus umfasst, wobei die Drehmomentübertragungsvorrichtung konfiguriert ist, um die Planetengetriebeanordnung zu umschließen und ein Kupplungseingangselement, das vom Tellerrad angetrieben wird, ein Kupplungsausgangselement, das die Planetengetriebeanordnung antreibt, und ein Kupplungspaket umfasst, das zwischen dem Eingangskupplungselement und dem Ausgangskupplungselement betriebsmäßig angeordnet ist, wobei die Drehmomentübertragungsvorrichtung in einem ersten Modus betrieben werden kann, um die Übertragung von Drehkraft von dem Kupplungseingangselement auf das Kupplungsausgangselement zu gestatten, und in einem zweiten Modus, um die Übertragung von Drehkraft von dem Kupplungseingangselement auf das Kupplungsausgangselement zu verhindern, wobei der Gangstufenschaltmechanismus in einem ersten Gangstufenmodus betrieben werden kann, um eine Antriebsverbindung mit einem ersten Übersetzungsverhältnis zwischen dem Kupplungsausgangselement und dem Eingangselement des zweiten Differentials herzustellen, und in einem zweiten Gangstufenmodus, um eine Antriebsverbindung mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis zwischen der Planetengetriebeanordnung und dem Eingangselement des zweiten Differentials herzustellen.
Antriebsaufbau nach Anspruch 1, wobei der Kraftumschaltmechanismus eine Nebenabtriebseinheit ist, die eine Verteilergetriebeanordnung umfasst, welche die Ausgangszahnradwelle antreibt, wobei die erste Zwei-Gang-Gangstufeneinheit einen Planetenradsatz und eine Gangstufen-Hülse umfasst, wobei der Planetenradsatz einen nicht-drehbaren Zahnkranz, ein Sonnenrad, eine Vielzahl von Planetenrädern, die mit dem Zahnkranz und dem Sonnenrad in Eingriff stehen, und einen Planetenträger aufweist, auf dem die Planetenräder drehbar gelagert sind und der zur Drehung mit dem ersten Differentialgehäuse befestigt ist, wobei die Gangstufen-Hülse zur gemeinsamen Drehung mit der Eingangswelle gekoppelt ist und axial zwischen einer ersten Gangstufenposition, in welcher die Gangstufen-Hülse die Eingangswelle mit dem Planetenträger verbindet, und einer zweiten Gangstufenposition verschiebbar ist, in welcher die Eingangswelle mit dem Sonnenrad verbunden ist.
Antriebsaufbau nach Anspruch 2, wobei der Trennmechanismus eine Modus-Hülse umfasst, die zur gemeinsamen Drehung und Schiebebewegung zwischen einer ersten Betriebsstellung und einer zweiten Betriebsstellung an die Gangstufen-Hülse gekoppelt ist, wobei die Modus-Hülse die Verteilergetriebeanordnung mit der Gangstufen-Hülse verbindet, wenn sie in ihrer ersten Betriebsstellung positioniert ist, und wobei die Modus-Hülse mit der Verteilergetriebeanordnung außer Eingriff gebracht wird, wenn die Modus-Hülse in ihrer zweiten Betriebsstellung positioniert ist.
Antriebsaufbau nach Anspruch 3, wobei die Gangstufen-Hülse einen Teil der Eingangswelle umschließt und axial darauf zwischen ihrer ersten und zweiten Gangstufenposition verschiebbar ist, wobei die Verteilergetriebeanordnung eine Verteilerwelle umfasst, die einen Teil der Eingangswelle und der Gangstufen-Hülse umschließt, und wobei die Modus-Hülse einen Teil der Gangstufen-Hülse umschließt und axial darauf zwischen ihrer ersten Betriebsstellung und ihrer zweiten Betriebsstellung verschiebbar ist.
Antriebsaufbau nach Anspruch 1, wobei die Planetengetriebeanordnung ein Sonnenrad, das zur Drehung mit dem Kupplungsausgangselement befestigt ist, einen Zahnkranz, einen Planetenträger, der zur Drehung mit dem Eingangselement des zweiten Differentials befestigt ist, und Planetenräder umfasst, die auf dem Planetenträger drehbar gelagert sind und die mit dem Sonnenrad und dem Zahnkranz in Eingriff stehen, und wobei der Gangstufenschaltmechanismus eine Gangstufen-Hülse umfasst, die axial zwischen einer ersten und einer zweiten Gangstufenposition verschiebbar ist, um den ersten und zweiten Gangstufenmodus herzustellen.
Antriebsaufbau nach Anspruch 5, wobei der Gangstufenschaltmechanismus des Weiteren einen ersten Kupplungsring, der zur Drehung mit dem Kupplungsausgangselement befestigt ist, einen zweiten, nicht drehbaren Kupplungsring und einen dritten Kupplungsring umfasst, der zur Drehung mit dem Eingangselement des zweiten Differentials gekoppelt ist, wobei die Gangstufen-Hülse zur Drehung mit dem Zahnkranz befestigt ist und axial zwischen ihrer ersten und zweiten Gangstufenposition verschiebbar ist.
Antriebsaufbau nach Anspruch 6, wobei die Gangstufen-Hülse in ihrer ersten Gangstufenposition betrieben werden kann, um lösbar in den ersten Kupplungsring und den dritten Kupplungsring einzugreifen, um eine direkte Verbindung zwischen dem Kupplungsausgangselement und dem Eingangselement des zweiten Differentials herzustellen, und wobei die Gangstufen-Hülse in ihrer zweiten Gangstufenposition betrieben werden kann, um lösbar in den zweiten Kupplungsring einzugreifen, so dass der Zahnkranz gegen Drehung gehalten wird und bewirkt wird, dass der Planetenträger relativ zum Sonnenrad mit reduzierter Drehzahl angetrieben wird.
Antriebsaufbau nach Anspruch 7, wobei das zweite Differential eine Kegeldifferentialanordnung ist, mit einem zweiten Differentialgehäuse als ihr Eingangselement und einem Paar Ausgangsseitenzahnräder als ihre Ausgangselemente, wobei der dritte Kupplungsring zur Drehung mit dem zweiten Differentialgehäuse befestigt ist, und wobei das zweite Differentialgehäuse zur Drehung mit dem Planetenträger der Planetengetriebeanordnung befestigt ist.
Antriebsaufbau nach Anspruch 7, wobei das zweite Differential eine Planeten-Differentialanordnung ist, die ein Außenrad als Eingangselement, ein Sonnenrad als eines ihrer Ausgangselemente, einen Träger als ihr anderes Ausgangselement und erste und zweite Planetenräder besitzt, die an dem Träger drehbar gelagert sind, wobei das erste Planetenrad mit dem Außenrad in Eingriff steht und das zweite Planetenrad mit dem Sonnenrad in Eingriff steht, und wobei das erste Planetenrad mit dem zweiten Planetenrad in Eingriff steht.
Antriebsaufbau nach Anspruch 5, wobei das Kupplungseingangselement eine Kupplungsglocke ist, die von dem Tellerrad angetrieben wird, und das Kupplungsausgangselement eine Kupplungsnabe ist, die zur Drehung mit dem Sonnenrad befestigt ist, und wobei die Kupplungsnabe den Zahnkranz umschließt und die Kupplungsglocke die Kupplungsnabe umschließt.
Antriebsaufbau nach Anspruch 5, wobei der Kraftumschaltmechanismus eine Nebenabtriebseinheit ist, die eine Verteilergetriebeanordnung umfasst, die die Ausgangszahnradwelle antreibt, wobei die erste Zwei-Gang-Gangstufeneinheit einen Planetenradsatz und eine Gangstufen-Hülse umfasst, wobei der Planetenradsatz einen nicht-drehbaren Zahnkranz, ein Sonnenrad, eine Vielzahl von Planetenrädern, die mit dem Zahnkranz und dem Sonnenrad in Eingriff stehen, und einen Planetenträger aufweist, auf dem die Planetenräder drehbar gelagert sind und der zur Drehung mit dem ersten Differentialgehäuse befestigt ist, wobei die Gangstufen-Hülse zur gemeinsamen Drehung mit der Eingangswelle gekoppelt ist und axial zwischen einer ersten Gangstufenposition, in welcher die Gangstufen-Hülse die Eingangswelle mit dem Planetenträger verbindet, und einer zweiten Gangstufenposition verschiebbar ist, in welcher die Gangstufen-Hülse die Eingangswelle mit dem Sonnenrad verbindet.
Antriebsaufbau nach Anspruch 11, wobei der Trennmechanismus eine Modus-Hülse umfasst, die zur gemeinsamen Drehung und Schiebebewegung zwischen einer ersten Betriebsstellung und einer zweiten Betriebsstellung an die Gangstufen-Hülse gekoppelt ist, wobei die Modus-Hülse die Verteilergetriebeanordnung mit der Gangstufen-Hülse verbindet, wenn sie in ihrer ersten Betriebsstellung positioniert ist, und wobei die Modus-Hülse mit der Verteilergetriebeanordnung außer Eingriff gebracht ist, wenn die Modus-Hülse in ihrer zweiten Betriebsstellung positioniert ist.
Antriebsaufbau nach Anspruch 12, wobei ein Zwei-Rad-Antriebsmodus mit hoher Gangstufe für das Kraftfahrzeug hergestellt wird, wenn die Modus-Hülse sich in ihrer zweiten Betriebsstellung befindet, die Gangstufen-Hülse sich in ihrer ersten Gangstufenposition befindet und die Drehmomentübertragungsvorrichtung sich in ihrem zweiten Modus befindet, wodurch im Wesentlichen die gesamte Drehkraft durch den primären Antriebsstrang an die ersten Fahrzeugräder übertragen wird und die Eingangszahnradwelle des Heckantriebsmoduls und die Längswelle nicht von dem zweiten Differential umgekehrt angetrieben werden.
Antriebsaufbau nach Anspruch 12, wobei ein Allrad-Antriebsmodus mit hoher Gangstufe für das Kraftfahrzeug hergestellt wird, wenn die Modus-Hülse sich in ihrer ersten Betriebsstellung befindet, die Gangstufen-Hülse sich in ihrer ersten Gangstufenposition befindet, die Drehmomentübertragungsvorrichtung in ihrem ersten Modus betrieben wird und die Gangstufen-Hülse sich in ihrer ersten Gangstufenposition befindet.
Antriebsaufbau nach Anspruch 12, wobei ein Allrad-Antriebsmodus mit niedriger Gangstufe für das Kraftfahrzeug hergestellt wird, wenn die Modus-Hülse sich in ihrer ersten Betriebsstellung befindet, die Gangstufen-Hülse sich in ihrer zweiten Gangstufenposition befindet, die Drehmomentübertragungsvorrichtung in ihrem ersten Modus betrieben wird und die Gangstufen-Hülse sich in ihrer zweiten Gangstufenposition befindet.
Antriebsaufbau nach Anspruch 1, wobei ein Zwei-Rad-Antriebsmodus mit hoher Gangstufe für das Kraftfahrzeug hergestellt wird, wenn der Trennmechanismus in seinem getrennten Modus betrieben werden kann, die erste Zwei-Gang-Gangstufeneinheit in ihrem ersten Gangstufenmodus betrieben werden kann und die Drehmomentübertragungsvorrichtung in ihrem zweiten Modus betrieben werden kann, wodurch das zweite Differential die Eingangszahnradwelle und die Längswelle nicht umgekehrt antreibt.
Antriebsaufbau nach Anspruch 1, wobei ein Allrad-Antriebsmodus mit hoher Gangstufe für das Kraftfahrzeug hergestellt wird, wenn der Trennmechanismus in seinem verbundenen Modus betrieben werden kann, die erste Zwei-Gang-Gangstufeneinheit in ihrem ersten Gangstufenmodus betrieben werden kann, die Drehmomentübertragungsvorrichtung in ihrem ersten Modus betrieben werden kann und die zweite Zwei-Gang-Gangstufeneinheit in ihrem ersten Gangstufenmodus betrieben werden kann.
Antriebsaufbau nach Anspruch 1, wobei ein Allrad-Antriebsmodus mit niedriger Gangstufe für das Kraftfahrzeug hergestellt wird, wenn der Trennmechanismus in seinem verbundenen Modus betrieben werden kann, die erste Zwei-Gang-Gangstufeneinheit in ihrem zweiten Gangstufenmodus betrieben werden kann, die Drehmomentübertragungsvorrichtung in ihrem ersten Modus betrieben werden kann und die zweite Zwei-Gang-Gangstufeneinheit in ihrem zweiten Gangstufenmodus betrieben werden kann.
Antriebsaufbau für ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb, wobei der Antriebsaufbau Folgendes umfasst: einen primären Antriebsstrang, umfassend ein erstes Differential, wobei der primäre Antriebsstrang für den Antrieb eines Paars erster Fahrzeugräder eingerichtet ist, wobei das erste Differential ein erstes Differentialgehäuse besitzt; einen Kraftumschaltungsmechanismus mit einer Eingangswelle, die eingerichtet ist, Drehkraft von einem Antriebssystem aufzunehmen, einer ersten Zwei-Gang-Gangstufeneinheit, die zwischen der Eingangswelle und dem ersten Differential angeordnet ist, die betrieben werden kann, um in einem ersten Gangstufenmodus die Eingangswelle und das Differentialgehäuse zur gemeinsamen Drehung zu koppeln, und in einem zweiten Gangstufenmodus, um eine Antriebsverbindung mit reduziertem Übersetzungsverhältnis zwischen der Eingangswelle und dem ersten Differentialgehäuse herzustellen, einer Ausgangszahnradwelle und einem Trennmechanismus, der in einem verbundenen Modus betrieben werden kann, um die Übertragung von Drehkraft zwischen der Eingangswelle und der Ausgangszahnradwelle zuzulassen, und in einem getrennten Modus, um die Übertragung von Drehkraft zwischen der Eingangswelle und der Ausgangszahnradwelle zu verhindern; und einen zweiten Antriebsstrang, umfassend eine Längswelle und ein Heckantriebsmodul, wobei das Heckantriebsmodul ein zweites Differential, eine Eingangszahnradwelle, die ein Tellerrad antreibt, eine Drehmomentübertragungsvorrichtung und eine zweite Zwei-Gang-Gangstufeneinheit aufweist, wobei die Eingangszahnradwelle durch die Längswelle mit der Ausgangszahnradwelle des Kraftumschaltmechanismus gekoppelt ist, wobei das zweite Differential eingerichtet ist, um ein Paar zweiter Fahrzeugräder anzutreiben und ein zweites Differentialgehäuse besitzt, wobei die zweite Zwei-Gang-Gangstufeneinheit eine Planetengetriebeanordnung und einen Gangstufenschaltmechanismus umfasst, wobei die Drehmomentübertragungsvorrichtung konfiguriert ist, um die Planetengetriebeanordnung zu umschließen, und ein Kupplungseingangselement, das von dem Tellerrad angetrieben wird, ein Kupplungsausgangselement, das die Planetengetriebeanordnung antreibt, und ein Kupplungspaket umfasst, das zwischen dem Eingangskupplungselement und dem Ausgangskupplungselement betriebsmäßig angeordnet ist, wobei die Drehmomentübertragungsvorrichtung in einem ersten Modus betrieben werden kann, um die Übertragung von Drehkraft von dem Kupplungseingangselement auf das Kupplungsausgangselement zu erlauben, und in einem zweiten Modus, um die Übertragung von Drehkraft von dem Kupplungseingangselement auf das Kupplungsausgangselement zu verhindern, wobei der Gangstufenschaltmechanismus in einem ersten Gangstufenmodus betrieben werden kann, um eine Antriebsverbindung mit einem ersten Übersetzungsverhältnis zwischen dem Kupplungsausgangselement und dem zweiten Differentialgehäuse herzustellen, und in einem zweiten Gangstufenmodus, um eine Antriebsverbindung mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis zwischen der Planetengetriebeanordnung und dem zweiten Differentialgehäuse herzustellen.
Antriebsaufbau nach Anspruch 19, wobei die Planetengetriebeanordnung ein Sonnenrad, das zur Drehung mit dem Kupplungsausgangselement befestigt ist, einen Zahnkranz, einen Planetenträger, der zur Drehung mit dem zweiten Differentialgehäuse befestigt ist, und Planetenräder umfasst, die auf dem Planetenträger drehbar gelagert sind und die mit dem Sonnenrad und dem Zahnkranz in Eingriff stehen, wobei der Gangstufenschaltmechanismus einen ersten Kupplungsring, der zur Drehung mit dem Kupplungsausgangselement befestigt ist, einen zweiten nicht drehbaren Kupplungsring, einen dritten Kupplungsring, der zur Drehung mit dem zweiten Differentialgehäuse befestigt ist, und eine Gangstufen-Hülse umfasst, die zur Drehung mit dem Zahnkranz gekuppelt ist und axial zwischen der ersten und zweiten Gangstufenposition verschiebbar ist, wobei die Gangstufen-Hülse in ihrer ersten Gangstufenposition betrieben werden kann, um den ersten Gangstufenmodus herzustellen, indem der erste Kupplungsring mit dem dritten Kupplungsring lösbar gekoppelt wird, und wobei die Gangstufen-Hülse in ihrer zweiten Gangstufenposition betrieben werden kann, um den zweiten Gangstufenmodus durch lösbares Koppeln des Zahnkranzes mit dem zweiten Kupplungsring herzustellen.