DE112015001820B4

DE112015001820B4 - Kraftübertragungseinheit mit hydraulischer Trennvorrichtung

Info

Publication number: DE112015001820B4
Application number: DE112015001820.4T
Authority: DE
Inventors: Mario Amerla; Christopher D. Pump; Paul Reichert
Original assignee: American Axle and Manufacturing Inc
Current assignee: American Axle and Manufacturing Inc
Priority date: 2014-04-17
Filing date: 2015-04-17
Publication date: 2024-02-08
Anticipated expiration: 2035-04-18
Also published as: US20150298544A1; WO2015161178A3; WO2015161178A2; CN106715178B; CN106715178A; US9776508B2; DE112015001820T5

Abstract

Allradantriebsfahrzeugantriebsstrang (14), der Folgendes umfasst:eine Gehäuseanordnung (100), die eine Gehäusestruktur (100) und eine Abdeckung (124) aufweist, wobei die Gehäusestruktur (100) eine erste Bohrung, die um eine erste Achse angeordnet ist, und eine zweite Bohrung, die um eine zweite Achse, die nicht parallel zur ersten Achse ist, angeordnet ist, definiert, wobei die Abdeckung (124) lösbar an der Gehäusestruktur (100) montiert ist und erste und zweite Lagerhalterungen (152, 154) definiert, die entlang der ersten Achse beabstandet sind;eine Eingangswelle (102), die angepasst ist, um mit einem Eingang eines Differentialmechanismus (54) zur gemeinsamen Rotation um die erste Achse gekoppelt zu sein;eine Zwischenwelle (104), die konzentrisch zur Eingangswelle (102) ist, wobei die Zwischenwelle (104) dritte und vierte Lagerhalterungen (208, 210) definiert, die entlang der ersten Achse beabstandet sind;erste und zweite Lager (162, 164), wobei das erste Lager (162) auf der ersten und dritten Lagerhalterung (152, 208) montiert ist, um die Zwischenwelle (104) zur Rotation um die erste Achse relativ zur Abdeckung (124) zu stützen, wobei das zweite Lager (164) auf der zweiten und vierten Lagerhalterung (154, 210) montiert ist, um die Zwischenwelle (104) zur Rotation um die erste Achse relativ zur Abdeckung (124) zu stützen, wobei jedes des ersten und zweiten Lagers (162, 164) konfiguriert ist, um Drucklasten in einer entsprechenden Richtung entlang der ersten Achse zu übertragen;ein drittes Lager (216), das zwischen der Eingangswelle (102) und der Zwischenwelle (104) angeordnet ist, wobei das dritte Lager (216) eine Vielzahl von Zylinderrollen umfasst;eine Kupplung, die ein erstes Kupplungselement (192), das zur gemeinsamen Rotation mit der Eingangswelle (102) verbunden ist, und ein zweites Kupplungselement (202), das zur gemeinsamen Rotation mit der Zwischenwelle (104) verbunden ist, aufweist, wobei die Kupplung (112) konfiguriert ist, um Drehkraft selektiv zwischen der Eingangswelle (102) und der Zwischenwelle (104) zu übertragen,ein Kegelhohlrad (106), das zur gemeinsamen Rotation auf der Zwischenwelle (104) montiert ist;ein Kegelzahnrad (110), das mit dem Kegelhohlrad (106) ineinandergreift und um die zweite Achse rotiert werden kann; undeine Ausgangswelle (108), die zur gemeinsamen Rotation mit dem Kegelzahnrad (110) verbunden ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Kraftübertragungseinheit mit hydraulischer Trennvorrichtung.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Dieser Abschnitt stellt Hintergrundinformationen über die vorliegende Offenbarung bereit, die nicht zwangsläufig den Stand der Technik darstellen.
Viele moderne Kraftfahrzeuge, wie Crossover-Fahrzeuge, sind mit einem Allradantrieb (all-wheel drive, AWD) verfügbar, der auf einem Vorderantrieb-(front-wheel drive, FWD)-Aufbau basiert. Diese optionale Antriebsaggregatanordnung ermöglicht, dass Drehmoment selektiv und/oder automatisch vom Motorsstrang auf sowohl den primären (d. h. vordere) Antriebsstrang als auch auf den sekundären (d. h. hintere) Antriebsstrang übertragen wird, um bessere Bodenhaftung bereitzustellen. Derartige AWD-Fahrzeuge sind typischerweise mit sehr viel komplexeren Antriebsaufbauten (im Vergleich zu einem FWD-Aufbau) ausgerüstet, die, zusätzlich zur primären Antriebswelle, die zusätzlichen Komponenten beinhalten müssen, die mit dem sekundären Antriebsstrang verbunden sind, wie eine Kraftübertragungseinheit und eine Kardanwelle. Eine solche Kraftübertragungseinheit ist aus dem Dokument US 2012/ 0 204 664 A1 bekannt.
In einem Versuch, Antriebsstrangverluste zu minimieren, die mit rotierenden Komponenten in dem sekundären Antriebsstrang verbunden sind, die entweder durch den primären Antriebsstrang oder rückwirkend durch die Fahrzeugräder angetrieben werden, ist es bekannt, ein Trennvorrichtungssystem zu integrieren, das konfiguriert ist, um Komponenten des sekundären Antriebsstrangs, wie zum Beispiel die Hinterräder oder das Hinterdifferential, vom Rest des sekundären Antriebsstrangs zu entkoppeln. Zu diesem Zweck besteht ein Bedarf im Stand der Technik, verbesserte Antriebsstrangkomponenten zur Verwendung in den trennbaren Antriebssträngen von AWD-Fahrzeugen zu entwickeln.
KURZDARSTELLUNG
Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung bereit und ist keine umfassende Offenbarung ihres gesamten Umfangs oder all ihrer Merkmale. Erfindungsgemäß wir die obige Aufgabe durch einen Allradantriebsfahrzeugantriebsstrang mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 11 gelöst.
In einer Form stellt die vorliegende Offenbarung einen Allradantriebsfahrzeugantriebsstrang bereit, der eine Gehäuseanordnung, eine Eingangswelle, eine Zwischenwelle, erste und zweite Lager, ein drittes Lager, eine Kupplung, ein Kegelhohlrad, ein Kegelzahnrad und eine Ausgangswelle umfasst. Die Gehäuseanordnung weist eine Gehäusestruktur und eine Abdeckung auf. Die Gehäusestruktur definiert eine erste Bohrung, die um eine erste Achse angeordnet ist, und eine zweite Bohrung, die um eine zweite Achse, die nicht parallel zur ersten Achse ist, angeordnet ist. Die Abdeckung ist lösbar an der Gehäusestruktur montiert und definiert erste und zweite Lagerhalterungen, die in Abständen entlang der ersten Achse angeordnet sind. Die Eingangswelle ist konfiguriert, um zur gemeinsamen Rotation um die erste Achse mit einem Eingang eines Differentialmechanismus gekoppelt zu sein. Die Zwischenwelle ist konzentrisch zu der Eingangswelle und definiert dritte und vierte Lagerhalterungen, die in Abständen entlang der ersten Achse angeordnet sind. Das erste Lager ist an der ersten und dritten Lagerhalterung montiert, um die Zwischenwelle zur Rotation um die erste Achse relativ zur Abdeckung zu stützen. Das zweite Lager ist an der zweiten und vierten Lagerhalterung montiert, um die Zwischenwelle zur Rotation um die erste Achse relativ zur Abdeckung zu stützen. Jedes des ersten und zweiten Lagers ist konfiguriert, um Drucklasten in einer entsprechenden Richtung entlang der ersten Achse zu übertragen. Das dritte Lager ist zwischen der Eingangswelle und der Zwischenwelle angeordnet und umfasst eine Vielzahl von Zylinderrollen. Die Kupplung weist ein erstes Kupplungselement auf, das zur gemeinsamen Rotation mit der Eingangswelle verbunden ist, und ein zweites Kupplungselement, das zur gemeinsamen Rotation mit der Zwischenwelle verbunden ist. Die Kupplung ist konfiguriert, um Drehkraft selektiv zwischen der Eingangswelle und der Zwischenwelle zu übertragen. Das Kegelhohlrad ist zur gemeinsamen Rotation auf der Zwischenwelle montiert. Das Kegelzahnrad greift mit dem Kegelhohlrad ineinander und kann um die zweite Achse rotiert werden. Die Ausgangswelle ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Kegelzahnrad verbunden.
In einer anderen Form stellt die vorliegende Offenbarung einen Allradantriebsfahrzeugantriebsstrang bereit, der eine Gehäuseanordnung, eine Eingangswelle, eine Zwischenwelle, einen Trennvorrichtungsmechanismus, ein Kegelhohlrad, ein Kegelzahnrad, eine Ausgangswelle und eine Pumpe beinhaltet. Die Gehäuseanordnung weist eine Gehäusestruktur und eine Abdeckung auf. Die Gehäusestruktur definiert eine erste Bohrung, die um eine erste Achse angeordnet ist, und eine zweite Bohrung, die um eine zweite Achse angeordnet ist, die nicht parallel zur ersten Achse ist, und einen ersten Sumpf. Die Abdeckung ist lösbar an der Gehäusestruktur montiert und definiert eine Pumpenhalterung und einen Behälter, der mit der Pumpenhalterung in Fluidverbindung steht. Der Behälter ist durch die Abdeckung definiert und vertikal auf einer Höhe angeordnet, die sich von dem Sumpf unterscheidet. Die Eingangswelle ist konfiguriert, um mit einem Eingang eines Differentialmechanismus zur gemeinsamen Rotation um die erste Achse gekoppelt zu sein. Die Zwischenwelle ist konzentrisch zur Eingangswelle. Der Trennvorrichtungsmechanismus weist eine Kupplung und eine Aktuatoranordnung auf. Die Kupplung weist ein erstes Kupplungselement, das zur gemeinsamen Rotation mit der Eingangswelle verbunden ist, und ein zweites Kupplungselement, das zur gemeinsamen Rotation mit der Zwischenwelle verbunden ist, auf. Die Kupplung ist konfiguriert, um Drehkraft selektiv zwischen der Eingangswelle und der Zwischenwelle zu übertragen. Die Aktuatoranordnung weist einen Kolben auf, der konfiguriert ist, um das erste Kupplungselement entlang der ersten Achse zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position zu verschieben. Das Kegelhohlrad ist zur gemeinsamen Rotation auf der Zwischenwelle montiert. Das Kegelzahnrad greift mit dem Kegelhohlrad ineinander und kann um die zweite Achse rotiert werden. Die Ausgangswelle ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Kegelzahnrad verbunden. Die Pumpe ist an der Pumpenhalterung montiert und weist einen Einlass auf, der mit dem Behälter in der Abdeckung in Fluidverbindung steht. Die Pumpe kann selektiv betrieben werden, um unter Druck stehendes Fluid an den Kolben der Aktuatoranordnung bereitzustellen.
Weitere Anwendungsbereiche werden für Fachleute aus der hierin bereitgestellten Beschreibung deutlich. Die Beschreibung und spezifische Beispiele in dieser Zusammenfassung sollen lediglich zur Darstellung dienen und sind nicht dazu gedacht, den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.
ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen ausschließlich dazu, ausgewählte Ausführungsformen zu beschreiben und sind nicht dazu gedacht, den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das einen trennbaren AWD-Antriebstrang aufweist, der eine Kraftübertragungseinheit aufweist, die gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist;
2 ist eine perspektivische Ansicht der Kraftübertragungseinheit, die in 1 schematisch dargestellt ist;
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Kraftübertragungseinheit aus 2;
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils der Kraftübertragungseinheit aus 2, in der ein Teil der Gehäuseanordnung nicht dargestellt ist, damit die Innenkomponenten der Kraftübertragungseinheit besser sichtbar sind;
5 ist eine Teilansicht eines Abschnitts der Kraftübertragungseinheit aus 2 durch eine Rotationsachse eines Ausgangselements der Kraftübertragungseinheit;
6 ist eine Teilansicht eines Abschnitts der Kraftübertragungseinheit aus 2 durch eine Rotationsachse einer Spindel der Kraftübertragungseinheit;
7 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts der Kraftübertragungseinheit aus 2, die ein Hohlrad angrenzend an eine Endabdeckung einer Gehäuseanordnung zeigt;
8 ist eine Seitenansicht des Abschnitts der Kraftübertragungseinheit, die in 7 dargestellt ist; und
9 und 10 sind Vorder- und Rückansichten eines Abschnitts der Kraftübertragungseinheit aus 2, die die Endabdeckung ausführlicher darstellen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen gleiche Teile.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Beispielhafte Ausführungsformen werden nun ausführlicher mit Verweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Mit Verweis auf 1 der Zeichnungen ist ein Beispielfahrzeug 10 als einen Motorstrang 12 und einen Antriebsaufbau 14 beinhaltend dargestellt, die einen primären Antriebsstrang 16, eine Kraftübertragungseinheit (PTU) 18 und einen sekundären Antriebsstrang 20 beinhalten können. Der Motorstrang 12 kann einen primären Antrieb 30, wie einen Verbrennungsmotor oder einen Elektromotor, und ein Getriebe 32 beinhalten, bei dem es sich um jede beliebige Art von Getriebe handeln kann, wie ein manuelles, automatisches oder stufenlos variables Getriebe. Der primäre Antrieb 30 kann Drehkraft an das Getriebe 32 bereitstellen, das Drehkraft an den primären Antriebsstrang 16 und die PTU 18 ausgibt. Die PTU 18 kann selektiv betrieben werden, um Drehkraft an den sekundären Antriebsstrang 20 zu übertragen. In dem bestimmten bereitgestellten Beispiel beinhaltet der sekundäre Antriebsstrang 20 eine Kardanwelle 40 und eine Hinterachsenanordnung 42, die konfiguriert ist, um Drehkraft von der Kardanwelle 40 zu erhalten und in Reaktion darauf einen Satz an Fahrzeugrädern 44 anzutreiben. Die PTU 18 beinhaltet ein PTU-Ausgangselement 108, das rotierbar mit der Kardanwelle 40 verbunden ist. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben ist, beinhaltet die PTU 18 einen Trennvorrichtungsmechanismus, um selektiv die Kraftübertragung durch die PTU 18 zu steuern, um dadurch selektiv die Kardanwelle 40 anzutreiben.
Der primäre Antriebsstrang 16 kann ein erstes Differential 54 und ein Paar Halbwellen 56 beinhalten, die einen Ausgang des ersten Differentials 54 mit einem anderen Satz an Fahrzeugrädern 58 verbinden können. Sofern nicht anders angegeben, kann das erste Differential 54 in seinem Aufbau und Betrieb herkömmlich sein und muss daher nicht ausführlich hierin beschrieben werden. Kurz gesagt kann das erste Differential 54 ein Differentialgehäuse 60, das durch das Getriebe 32 angetrieben werden kann, und ein Mittel zum Übertragen von Drehkraft zwischen dem Differentialgehäuse 60 und den Halbwellen 56 beinhalten. Typischerweise ist das Drehkraftübertragungsmittel ein offenes Differentialgetriebe, das Geschwindigkeits- und Drehmomentausgleich zwischen den Halbwellen 56 ermöglicht, aber für Fachleute auf dem Gebiet ist ersichtlich, dass alternativ andere Arten von Drehmomentübertragungsmitteln verwendet werden könnten, wie eine oder mehrere Kupplungen oder andere Arten von Differentialgetrieben, einschließlich Sperrdifferential- und verriegelnden Differentialgetrieben.
Mit Verweis auf 2 und 3 ist die PTU 18 ausführlicher dargestellt. Die PTU 18 kann eine Gehäuseanordnung 100, ein PTU-Eingangselement 102, eine Spindel 104, ein Hohlrad 106, ein PTU-Ausgangselement 108, ein Ritzel 110, das zur gemeinsamen Rotation mit dem PTU-Ausgangselement 108 verbunden ist, und einen Trennvorrichtungsmechanismus 112 beinhalten.
Die Gehäuseanordnung 100 kann ein Gehäuse 120, eine Zahnradhalterung 122 und eine Endabdeckung 124 beinhalten. Das Gehäuse 120 kann konfiguriert sein, um mit einer Struktur (nicht ausdrücklich dargestellt) verbunden zu werden, in der das erste Differential 54 (1) aufgenommen ist. Das Gehäuse 120 kann einen Hohlraum 130 definieren, in dem das PTU-Eingangselement 102, die Spindel 104, das Hohlrad 106, das Zahnradgetriebe 110 und Abschnitte des Trennvorrichtungsmechanismus 112 aufgenommen sein können.
Mit Verweis auf 2, 3 und 5 kann die Zahnradhalterung 122 einen allgemein hohlen zylindrischen Körperabschnitt 130 und einen ringförmigen Flansch 132 aufweisen, der sich um den Umfang des Körperabschnitts 130 erstrecken kann. Der Körperabschnitt 130 kann konfiguriert sein, um das PTU-Ausgangselement 108 sowie ein Paar Ausgangswellenlager 136 zu enthalten, die das PTU-Ausgangselement 108 zur Rotation relativ zur Zahnradhalterung 122 stützen können. Der Körperabschnitt 130 kann in einer Öffnung 138 im Gehäuse 120 aufgenommen sein, und der ringförmige Flansch 132 kann an einen Gegenflansch 140 auf dem Gehäuse 120 anstoßen. Gewindebefestigungselemente 142, die durch Löcher im ringförmigen Flansch 132 passen und in Löcher im Gegenflansch 140 geschraubt werden können, können verwendet werden, um die Zahnradhalterung 122 am Gehäuse 120 zu befestigen. Falls gewünscht, kann ein Dichtungsring 144 verwendet werden, um eine Dichtung zwischen der Zahnradhalterung 122 und dem Gehäuse 120 zu bilden. In dem bestimmten bereitgestellten Beispiel ist der Dichtungsring 144 zwischen dem ringförmigen Flansch 132 und dem Gegenflansch 140 angeordnet, aber für Fachleute ist ersichtlich, dass andere Dichtungsanordnungen möglich sind.
Mit Verweis auf 3 und 6 kann die Endabdeckung 124 konfiguriert sein, um ein Ende des Gehäuses 120 gegenüber der Struktur (nicht dargestellt), in die das erste Differential 54 (1) aufgenommen ist, zu schließen. Die Endabdeckung 124 kann einen Montageflansch 150 und eine erste und zweite Lagerhalterung 152 bzw. 154 definieren. Der Montageflansch 150 kann an einen entsprechenden Flansch 160 auf dem Gehäuse 120 anstoßen und Gewindebefestigungselemente (nicht ausdrücklich dargestellt) können durch Löcher im Montageflansch 150 aufgenommen und in Löcher im Flansch 160 auf dem Gehäuse 120 geschraubt sein, um die Endabdeckung 124 fest am Gehäuse 120 zu befestigen. Falls gewünscht, kann ein Dichtungsring oder ein Dichtungsmittel (nicht dargestellt) verwendet werden, um eine Dichtung zwischen der Endabdeckung 124 und dem Gehäuse 120 zu bilden. Die erste und zweite Lagerhalterung 152 und 154 können konfiguriert sein, um das erste und zweite Lager 162 bzw. 164 aufzunehmen, die die Spindel 104 zur Rotation stützen können. In dem bereitgestellten Beispiel kann das ringförmige Wandelement 168 zwischen der ersten und zweiten Lagerhalterung 152 und 154 angeordnet sein. Falls gewünscht, kann/können ein oder mehrere Abstandhalter 170 verwendet werden, um das erste und zweite Lager 162 und 164 in einem Abstand voneinander zu halten, sodass sie bis zu einem gewünschten Grad vorbelastet sind, wenn die Endabdeckung 124 am Gehäuse 120 installiert wird.
Das PTU-Eingangselement 102 kann eine hohle Wellenstruktur sein, die ein kerbverzahntes Eingangsende 190, ein kerbverzahntes Ausgangsende 192 und eine Lagerhalterung 194, die zwischen dem kerbverzahnten Eingangs- und Ausgangsende 190 und 192 angeordnet ist, aufweist. Das kerbverzahnte Eingangsende 190 ist konfiguriert, um mit einem innen kerbverzahnten Abschnitt des Differentialgehäuses 60 (1) des ersten Differentials 54 (1) in Eingriff zu treten, sodass eine Rotation des Differentialgehäuses 60 (1) eine entsprechende Rotation des PTU-Eingangselements 102 verursacht. Die Lagerhalterung 194 kann konfiguriert sein, um ein oder mehrere Lager 196 auf sich aufzunehmen und kann das PTU-Eingangselement 102 zur Rotation im Verhältnis zum Gehäuse 120 stützen. Eine Wellendichtung 198 kann zwischen dem Gehäuse 120 und dem PTU-Eingangselement 102 aufgenommen sein.
Die Spindel 104 kann eine hohle, einheitlich geformte Struktur sein und kann ein erstes Montageende 200, einen Verbindungsabschnitt 202, eine Hohlradhalterung 204 und eine dritte und vierte Lagerhalterung 208 bzw. 210 umfassen. Das erste Montageende 200 kann in seiner Größe derart bemessen sein, dass es in das PTU-Eingangselement 102 aufgenommen werden kann. In dem bereitgestellten Beispiel werden ein Paar Nadellager 216, die mit einer Innenfläche des PTU-Eingangselements 102 und einer Außenfläche des ersten Montageendes 200 in Eingriff stehen, verwendet, um das PTU-Eingangselement 102 zur Rotation auf dem ersten Montageende 200 zu stützen. Eine Wellendichtung 218, die fest an einer Innenfläche des PTU-Eingangselements 102 befestigt ist, steht dichtend mit einem Ende des ersten Montageendes 200 in Eingriff. Der Verbindungsabschnitt 202 umfasst eine Vielzahl von Zähnen 220. Optional kann der Verbindungsabschnitt 202 als eine diskrete Komponente gebildet sein, die fest mit einem Rest der Spindel 104 verbunden sein kann. Die Hohlradhalterung 204 umfasst einen Flansch, der sich von einem hohlen wellenförmigen Abschnitt der Spindel 104 nach außen erstreckt. Die dritte und vierte Lagerhalterung 208 und 210 sind entlang der Spindel 104 in einem Abstand angeordnet und konfiguriert, um innere Lagerbuchsen des ersten bzw. zweiten Lagers 162 bzw. 164 aufzunehmen. Die innere Lagerbuchse des ersten Lagers 162 kann an eine Rückseite der Hohlradhalterung 204 anstoßen. Ein Sprengring 226, der konfiguriert sein kann, um in eine Nut in der vierten Lagerhalterung 210 aufgenommen zu werden, kann gegen die innere Lagerbuchse des zweiten Lagers 164 anstoßen. Eine Wellendichtung 228 kann in der Endabdeckung 124 aufgenommen sein und kann dichtend mit der vierten Lagerhalterung 210 in Eingriff treten. Eine der Halbwellen 56 kann koaxial durch die Spindel 104 aufgenommen sein und kann antreibend mit einem der Ausgänge des ersten Differentials 54 in Eingriff stehen.
Das Hohlrad 106 kann mit der Hohlradhalterung 204 auf einer Seite entgegengesetzt der inneren Lagerbuchse des ersten Lagers 162 verbunden sein (d. h. sodass die Hohlradhalterung 204 zwischen dem Hohlrad 106 und dem ersten Lager 162 angeordnet ist). Beliebige gewünschte Mittel können verwendet werden, um das Hohlrad 106 mit der Hohlradhalterung 204 zu verbinden, einschließlich Gewindebefestigungselementen und Schweißnähten. Das Zahnradgetriebe 110 (5) kann zur gemeinsamen Rotation mit dem PTU-Ausgangselement 108 (5) verbunden sein und mit dem Hohlrad 106 ineinandergreifen.
Mit Verweis auf 3, 4 und 6 kann der Trennvorrichtungsmechanismus 112 eine Aktuatoranordnung 250, ein Kupplungselement 252 und eine Antriebsquelle 254 umfassen. Die Aktuatoranordnung 250 kann allgemein der Aktuatoranordnung ähneln, die in der ebenfalls anhängigen vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/942,364 , angemeldet am 20. Februar 2014, offenbart ist, deren Offenbarung durch Verweis eingeschlossen ist. Kurz gesagt beinhaltet die Aktuatoranordnung 250 einen Indexring 260, ein Schaltelement 262, einen Linearmotor 264 und eine Rückstellfeder 266. Der Indexring 260 und das Schaltelement 262 können axial verschiebbar auf einer Schaltstange 268 montiert sein. Das Schaltelement 262 kann eine Kupplungsgabel sein, die Schenkel 270 aufweist, die in einer Nut 272 (6) aufgenommen sind, die um das Kupplungselement 252 gebildet ist. Der Linearmotor 264 kann einen hydraulisch betriebenen Kolben (nicht ausdrücklich dargestellt) aufweisen, der konfiguriert sein kann, um ein Ausgangselement von einer eingezogenen Position in eine ausgezogene Position zu bewegen, um eine Bewegung des Indexrings 260 (einschließlich Schiebebewegung des Indexrings 260 auf der Schaltstange 268) zu veranlassen, was eine entsprechende axiale Schiebebewegung des Schaltelements 262 entlang der Schaltstange 268 veranlasst. Die Rückstellfeder 266 kann verwendet werden, um das Schaltelement 262, den Indexring 260 und das Ausgangselement des Linearmotors 264 in einer vorgegebenen Richtung, die mit der Achse der Schaltstange 268 übereinstimmt, vorzuspannen. Zum Beispiel kann die Rückstellfeder 266 eine Kraft ausüben, die das Ausgangselement des Linearmotors 264 zu einer eingezogenen Position hin vorspannt. In dem entsprechenden bereitgestellten Beispiel umfasst der Linearmotor 264 einen Hydraulikzylinder, der Fluidkraft von der Antriebsquelle 254 erhält, die eine Pumpe 280 und einen Elektromotor 282 umfasst.
Das Kupplungselement 252 kann eine Vielzahl von Innenzähnen 290 (6) aufweisen, die verschiebbar auf den Keilzähnen des verzahnten Ausgangsendes 192 des PTU-Eingangselements 102 aufgenommen werden können. Der Linearmotor 264 kann betrieben werden, um die Aktuatoranordnung 250 zu veranlassen, das Kupplungselement 252 axial entlang der Keilzähne des verzahnten Ausgangsendes 192 zu bewegen, sodass die Innenzähne 290 mit den Zähnen 220 des Verbindungsabschnitts 202 in Eingriff treten, der auf der Spindel 104 gebildet ist. In diesem Zustand kann der Trennvorrichtungsmechanismus 112 betrieben werden, um Drehkraft zwischen dem PTU-Eingangselement 102 und der Spindel 104 zu übertragen, sodass Kraft durch die PTU 18 (2) an die Kardanwelle 40 (1) übertragen wird. Der Linearmotor 264 kann außerdem betrieben werden, um es der Aktuatoranordnung 250 (d. h. der Rückstellfeder 266 und dem Schaltelement 262) zu ermöglichen, das Kupplungselement 252 zu bewegen, sodass sich die Innenzähne 290 von den Zähnen 220 auf dem Verbindungsabschnitt 202 der Spindel 104 trennen. In diesem Zustand kann der Trennvorrichtungsmechanismus 112 betrieben werden, um die Übertragung von Drehkraft zwischen der PTU, dem Eingangselement 102 und der Spindel 104 zu hemmen, sodass keine Kraft durch die PTU 18 (2) an die Kardanwelle 40 (1) übertragen wird.
Mit Verweis auf 2, 3 und 4 kann die Antriebsquelle 254 an einer gewünschten Position am Gehäuse 100 montiert sein, wie einer Außenseite der Endabdeckung 124.
Mit Verweis auf 9 und 10 kann die Endabdeckung 124 eine Pumpenhalterung 300 und einen Sumpf oder mehrere Sümpfe definieren. In dem entsprechenden bereitgestellten Beispiel definiert die Endabdeckung 124 einen ersten Sumpf 302 und einen zweiten Sumpf 304. Die Pumpenhalterung 300 kann in ihrer Größe derart bemessen sein, dass sie einen gewünschten Abschnitt der Pumpe 280 (3) aufnehmen kann, und kann mit jedem der ersten und zweiten Sümpfe 302 und 304 in Fluidverbindung stehen. In dem bereitgestellten Beispiel ist der erste Sumpf 302 vertikal über der Pumpenhalterung 300 angeordnet und konfiguriert, um (durch Schwerkraft) ein Hydraulikfluid (d. h. Schmiermittel) aus dem ersten Sumpf 302 in die Pumpenhalterung 300 abzulassen, während der zweite Sumpf 304 vertikal unter der Pumpenhalterung 300 angeordnet ist, sodass ein Saugdruck, der während des Betriebs der Pumpe 280 (3) erzeugt wird, erforderlich wäre, um das Hydraulikfluid vom zweiten Sumpf 304 in die Pumpenhalterung 300 zu saugen. Mit Verweis auf 2 kann/können eine beliebige Art oder Arten von Fluidleitung verwendet werden, um die Ausgabe der Pumpe 280 mit dem Linearmotor 264 der Aktuatoranordnung 250 zu verbinden, einschließlich einer oder mehrerer einzelner Röhren (z. B. Röhre 310) und/oder Hohlräumen oder Kanälen in der Gehäuseanordnung 100.
Mit Verweis auf 7, 8 und 10 kann die Endabdeckung 124 eine erste Sumpfwand 320, einen Abstreifer 322 und eine zweite Sumpfwand 324 beinhalten. Die erste Sumpfwand 320 kann eine erste Seite des ersten Sumpfes 302 definieren und kann sich von einer ringförmigen Wand 326, in die die äußere Lagerbuchse des ersten Lagers 162 (6) aufgenommen ist, aus nach außen erstrecken. Die erste Sumpfwand 320 ist konturiert, um Kontakt mit dem Hohlrad 106 zu vermeiden und zu ermöglichen, dass Schmiermittel, das am Hohlrad 106 haftet, wenn das Hohlrad 106 rotiert, an der ersten Sumpfwand 320 vorbei laufen kann. Der Abstreifer 322 kann eine Seite des ersten Sumpfes 302 definieren, die sich gegenüber der ersten Sumpfwand 320 befindet. Der Abstreifer 322 kann auf eine Weise gegenüber dem Hohlrad 106 konturiert sein, dass der Abstreifer 322 einen Teil des Schmiermittels entfernen kann, das am Hohlrad 106 haftet, wenn das Hohlrad 106 rotiert. Das Schmiermittel, das vom Hohlrad 106 abgestreift wird, wird im ersten Sumpf 302 aufgenommen und kann durch einen ersten Sumpfauslass 330 in die Pumpenhalterung 300 (9) ablaufen. Aufgrund von Zentrifugalkraft kann ein Teil des Schmiermittels, das auf dem Hohlrad 106 verblieben ist, nachdem sich der Abstreifer 322 vorbeibewegt hat, in eine Richtung radial nach außen vom Hohlrad 106 geschleudert werden. Ein Teil des Schmiermittels, das vom Hohlrad 106 geschleudert wird, kann auf die bogenförmige zweite Sumpfwand 324 treffen, die das gesammelte Schmiermittel in den zweiten Sumpf 304 leiten kann, sodass es durch einen zweiten Sumpfauslass 334 zur Pumpenhalterung 300 (9) weitergeleitet werden kann.
Mit Verweis auf 3 versteht es sich, dass die äußeren Lagerbuchsen der ersten und zweiten Lager 162 und 164, die Lagerelemente (als Kegelrollen dargestellt) des zweiten Lagers 164, die Wellendichtung 228 und die Antriebsquelle 254 vor der Installation der Endabdeckung 124 am Gehäuse 120 an der Endabdeckung 124 vorinstalliert werden können. Es versteht sich außerdem, dass die PTU, das Ausgangselement 108, das Zahnradgetriebe 108, die Ausgangswellenlager 136 und die Dichtung 144 vor der Installation der Zahnradhalterung 122 am Gehäuse 120 an der Zahnradhalterung 122 montiert werden können.
Wenngleich der Trennvorrichtungsmechanismus 112 als ein manschettenähnliches Kupplungselement 252 mit Innenzähnen 290, die mit den Zähnen 220 auf dem Verbindungsabschnitt 202 der Spindel 104 in Eingriff treten können, aufweisend dargestellt ist, versteht es sich, dass der Trennvorrichtungsmechanismus anders konfiguriert sein könnte. Zum Beispiel könnte das Kupplungselement 252 als Teil einer Klauenkupplung (nicht dargestellt) konfiguriert sein, in welcher das Kupplungselement 252 zusätzlich eine Vielzahl von Klauenkupplungszähnen (nicht dargestellt) aufweist, die selektiv mit entsprechenden Klauenkupplungszähnen (nicht dargestellt) auf einem Element (nicht dargestellt) ineinandergreifen können, das axial und rotierbar an dem Verbindungsabschnitt 202 der Spindel 104 befestigt ist.
Die vorangehende Beschreibung der Ausführungsformen wurde zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Sie ist nicht dafür gedacht, umfassend zu sein oder die Offenbarung einzuschränken. Individuelle Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind allgemein nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sind, wenn zutreffend, jedoch austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, auch wenn nicht spezifisch dargestellt oder beschrieben. Außerdem können sie auf verschiedene Weisen variiert werden. Derartige Variationen sollen nicht als eine Abweichung von der Offenbarung angesehen werden und alle derartigen Modifikationen sollen in den Schutzumfang der Offenbarung eingeschlossen sein.

Claims

Allradantriebsfahrzeugantriebsstrang (14), der Folgendes umfasst: eine Gehäuseanordnung (100), die eine Gehäusestruktur (100) und eine Abdeckung (124) aufweist, wobei die Gehäusestruktur (100) eine erste Bohrung, die um eine erste Achse angeordnet ist, und eine zweite Bohrung, die um eine zweite Achse, die nicht parallel zur ersten Achse ist, angeordnet ist, definiert, wobei die Abdeckung (124) lösbar an der Gehäusestruktur (100) montiert ist und erste und zweite Lagerhalterungen (152, 154) definiert, die entlang der ersten Achse beabstandet sind; eine Eingangswelle (102), die angepasst ist, um mit einem Eingang eines Differentialmechanismus (54) zur gemeinsamen Rotation um die erste Achse gekoppelt zu sein; eine Zwischenwelle (104), die konzentrisch zur Eingangswelle (102) ist, wobei die Zwischenwelle (104) dritte und vierte Lagerhalterungen (208, 210) definiert, die entlang der ersten Achse beabstandet sind; erste und zweite Lager (162, 164), wobei das erste Lager (162) auf der ersten und dritten Lagerhalterung (152, 208) montiert ist, um die Zwischenwelle (104) zur Rotation um die erste Achse relativ zur Abdeckung (124) zu stützen, wobei das zweite Lager (164) auf der zweiten und vierten Lagerhalterung (154, 210) montiert ist, um die Zwischenwelle (104) zur Rotation um die erste Achse relativ zur Abdeckung (124) zu stützen, wobei jedes des ersten und zweiten Lagers (162, 164) konfiguriert ist, um Drucklasten in einer entsprechenden Richtung entlang der ersten Achse zu übertragen; ein drittes Lager (216), das zwischen der Eingangswelle (102) und der Zwischenwelle (104) angeordnet ist, wobei das dritte Lager (216) eine Vielzahl von Zylinderrollen umfasst; eine Kupplung, die ein erstes Kupplungselement (192), das zur gemeinsamen Rotation mit der Eingangswelle (102) verbunden ist, und ein zweites Kupplungselement (202), das zur gemeinsamen Rotation mit der Zwischenwelle (104) verbunden ist, aufweist, wobei die Kupplung (112) konfiguriert ist, um Drehkraft selektiv zwischen der Eingangswelle (102) und der Zwischenwelle (104) zu übertragen, ein Kegelhohlrad (106), das zur gemeinsamen Rotation auf der Zwischenwelle (104) montiert ist; ein Kegelzahnrad (110), das mit dem Kegelhohlrad (106) ineinandergreift und um die zweite Achse rotiert werden kann; und eine Ausgangswelle (108), die zur gemeinsamen Rotation mit dem Kegelzahnrad (110) verbunden ist.
Allradantriebsfahrzeugantriebsstrang (14) nach Anspruch 1, wobei die Zwischenwelle (104) in der Eingangswelle (102) aufgenommen ist.
Allradantriebsfahrzeugantriebsstrang (14) nach Anspruch 1, wobei jedes des ersten und zweiten Lagers (162, 164) eine innere Lagerbuchse aufweist und wobei eine der inneren Lagerbuchsen an das Hohlrad (106) anstößt und die andere der inneren Lagerbuchsen an einen Haltering (226) anstößt, der auf der Zwischenwelle (104) montiert ist.
Allradantriebsfahrzeugantriebsstrang (14) nach Anspruch 1, wobei jedes des ersten und zweiten Lagers (162, 164) eine äußere Lagerbuchse aufweist und wobei eine der äußeren Lagerbuchsen an die Abdeckung (124) anstößt und die andere der äußeren Lagerbuchsen an einen Haltering anstößt, der auf der Abdeckung (124) montiert ist.
Allradantriebsfahrzeugantriebsstrang (14) nach Anspruch 1, wobei die Abdeckung (124) eine Pumpenhalterung (300) definiert und wobei der Allradantriebsfahrzeugantriebsstrang (14) eine Pumpe (280) umfasst, die auf der Abdeckung (124) montiert ist.
Allradantriebsfahrzeugantriebsstrang (14) nach Anspruch 5, wobei die Gehäuseanordnung (100) ein Schmiermittel zum Schmieren des ersten und zweiten Lagers (162, 164) und Ineinandergreifen des Kegelhohlrads (106) mit dem Kegelzahnrad (110) beinhaltet und wobei die Abdeckung (124) ferner einen Abstreifer (322) definiert, der konfiguriert ist, um Schmiermittel vom Kegelhohlrad (106) abzustreifen, wenn das Kegelhohlrad (106) rotiert.
Allradantriebsfahrzeugantriebsstrang (14) nach Anspruch 6, wobei die Abdeckung (124) einen Pumpensumpf (302) definiert, der konfiguriert ist, um einen Teil des Schmiermittels zu einem Einlass der Pumpe (280) zu leiten.
Allradantriebsfahrzeugantriebsstrang (14) nach Anspruch 1, der ferner dritte und vierte Lager (136) umfasst, wobei die Gehäuseanordnung (100) ferner eine Getrieberadhalterung (122) umfasst, wobei das dritte und vierte Lager (136) die Ausgangswelle (108) zur Rotation relativ zur Getrieberadhalterung (122) stützen und wobei die Getrieberadhalterung (122) in einer Bohrung (138) aufgenommen ist, die in der Gehäusestruktur (100) gebildet ist, und fest mit der Gehäusestruktur (100) verbunden ist.
Allradantriebsfahrzeugantriebsstrang (14) nach Anspruch 1, wobei die Kupplung (112) ein erstes gezahntes Element, das zur gemeinsamen Rotation mit der Eingangswelle (102) verbunden ist, ein zweites gezahntes Element, das zur gemeinsamen Rotation mit der Zwischenwelle (104) verbunden ist, und eine Manschette (252), die entlang der ersten Achse in eine Position verschoben werden kann, in der sie mit dem ersten und zweiten gezahnten Element ineinandergreift, umfasst.
Allradantriebsfahrzeugantriebsstrang (14) nach Anspruch 1, wobei eins des ersten und zweiten Kupplungselements (192, 202) axial entlang der ersten Achse bewegt werden kann.
Allradantriebsfahrzeugantriebsstrang (14), der Folgendes umfasst: eine Gehäuseanordnung (100), die eine Gehäusestruktur (100) und eine Abdeckung (124) aufweist, wobei die Gehäusestruktur (100) eine erste Bohrung, die um eine erste Achse angeordnet ist, eine zweite Bohrung, die um eine zweite Achse, die nicht parallel zur ersten Achse ist, angeordnet ist, und einen ersten Sumpf (304) definiert, wobei die Abdeckung (124) lösbar auf der Gehäusestruktur (100) montiert ist und eine Pumpenhalterung (300) und einen Behälter (302), der mit der Pumpenhalterung (300) in Fluidverbindung steht, definiert, wobei der Behälter (302) durch die Abdeckung (124) definiert ist und vertikal auf einer Höhe angeordnet ist, die sich von dem ersten Sumpf (304) unterscheidet; eine Eingangswelle (102), die angepasst ist, um zur gemeinsamen Rotation um die erste Achse mit einem Eingang eines Differentialmechanismus (54) gekoppelt zu sein; eine Zwischenwelle (104), die konzentrisch zur Eingangswelle (102) ist; einen Trennvorrichtungsmechanismus (112), der eine Kupplung und eine Aktuatoranordnung (250) aufweist, wobei die Kupplung ein erstes Kupplungselement (192), das zur gemeinsamen Rotation mit der Eingangswelle (102) verbunden ist, und ein zweites Kupplungselement (202), das zur gemeinsamen Rotation mit der Zwischenwelle (104) verbunden ist, aufweist, wobei die Kupplung konfiguriert ist, um Drehkraft selektiv zwischen der Eingangswelle (102) und der Zwischenwelle (104) zu übertragen, wobei die Aktuatoranordnung (250) einen Kolben aufweist, der konfiguriert ist, um das erste Kupplungselement (192) entlang der ersten Achse zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position zu verschieben; ein Kegelhohlrad (106), das zur gemeinsamen Rotation auf der Zwischenwelle (104) montiert ist; ein Kegelzahnrad (110), das mit dem Kegelhohlrad (106) ineinandergreift und um die zweite Achse rotiert werden kann; eine Ausgangswelle (108), die zur gemeinsamen Rotation mit dem Kegelzahnrad (110) verbunden ist; und eine Pumpe (280), die an der Pumpenhalterung (300) montiert ist, wobei die Pumpe (280) einen Einlass aufweist, der mit dem Behälter (302) in der Abdeckung (124) in Fluidverbindung steht, wobei die Pumpe (280) selektiv betrieben werden kann, um unter Druck stehendes Fluid an den Kolben der Aktuatoranordnung (250) bereitzustellen.
Allradantriebsfahrzeugantriebsstrang (14) nach Anspruch 11, der ferner erste und zweite Lager (162, 164) umfasst, wobei die Abdeckung (124) erste und zweite Lagerhalterungen (152, 154) definiert, die entlang der ersten Achse beabstandet sind, wobei die Zwischenwelle (104) dritte und vierte Lagerhalterungen (208, 210) definiert, die entlang der ersten Achse beabstandet sind, wobei das erste Lager (162) auf der ersten und dritten Lagerhalterung (152, 208) montiert ist, um die Zwischenwelle (104) zur Rotation um die erste Achse relativ zur Abdeckung (124) zu stützen, wobei das zweite Lager (164) auf der zweiten und vierten Lagerhalterung (154, 210) montiert ist, um die Zwischenwelle (104) zur Rotation um die erste Achse relativ zur Abdeckung (124) zu stützen, wobei jedes des ersten und zweiten Lagers (162, 164) konfiguriert ist, um Drucklasten in einer entsprechenden Richtung entlang der ersten Achse zu übertragen.
Allradantriebsfahrzeugantriebsstrang (14) nach Anspruch 12, wobei die Gehäuseanordnung (100) ein Schmiermittel zum Schmieren des ersten und zweiten Lagers (162, 164) und Ineinandergreifen des Kegelhohlrads (106) mit dem Kegelzahnrad (110) beinhaltet und wobei die Abdeckung (124) ferner einen Abstreifer definiert, der konfiguriert ist, um Schmiermittel (322) vom Kegelhohlrad (106) abzustreifen, wenn das Kegelhohlrad (106) rotiert.
Allradantriebsfahrzeugantriebsstrang (14) nach Anspruch 13, wobei der Abstreifer (322) Schmiermittel, das vom Kegelhohlrad (106) abgestreift wurde, zum Behälter (302) leitet.
Allradantriebsfahrzeugantriebsstrang (14) nach Anspruch 12, der ferner ein drittes Lager (216) umfasst, das zwischen der Eingangswelle (102) und der Zwischenwelle (104) angeordnet ist.
Allradantriebsfahrzeugantriebsstrang (14) nach Anspruch 15, wobei das dritte Lager (216) eine Vielzahl von Zylinderrollen umfasst.
Allradantriebsfahrzeugantriebsstrang (14) nach Anspruch 11, der ferner erste und zweite Lager (162, 164) umfasst, wobei die Gehäuseanordnung (100) ferner eine Getrieberadhalterung (122) umfasst, wobei das erste und zweite Lager (162, 164)die Ausgangswelle (108) zur Rotation im Verhältnis zur Getrieberadhalterung (122) stützen und wobei die Getrieberadhalterung (122) in einer Bohrung (138) aufgenommen ist, die in der Gehäusestruktur (100) gebildet ist, und fest mit der Gehäusestruktur (100) verbunden ist.
Allradantriebsfahrzeugantriebsstrang (14) nach Anspruch 11, der ferner eine erste Dichtung (198) umfasst, die dichtend mit der Gehäusestruktur (100) und der Eingangswelle (102) in Eingriff tritt.
Allradantriebsfahrzeugantriebsstrang (14) nach Anspruch 18, der ferner eine zweite Dichtung (218) umfasst, die dichtend mit der Eingangswelle (102) und der Zwischenwelle (104) in Eingriff ist.
Allradantriebsfahrzeugantriebsstrang (14) nach Anspruch 18, der ferner eine zweite Dichtung (228) umfasst, die dichtend mit der Abdeckung (124) und der Zwischenwelle (104) in Eingriff ist.