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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 12. September 2014 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung mit der lfd. Nr. 62/049,572, auf deren Offenbarung hier in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird.
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HINTERGRUND
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Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Kraftfahrzeuge mit Allradantrieb (AWD – All-Wheel Drive), die eine quer befestigte Motor- und Getriebe-Antriebsstranganordnung aufweisen, und insbesondere auf die Integration einer zusätzlichen PTU (Power Transfer Unit) in das AWD-Fahrzeug, die dazu konfiguriert ist, dem hinteren Triebstrang Primärleistung und dem vorderen Triebstrang Zusatzleistung zuzuführen.
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Verwandte Technik
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Dieser Abschnitt stellt Hintergrundinformationen zur vorliegenden Offenbarung bereit, bei denen es sich nicht zwangsweise um den Stand der Technik handelt.
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In den letzten Jahren ist die Nachfrage nach Kraftfahrzeugen, die mit einem Antriebsstrang und Triebsträngen ausgestattet sind, die zur Zuführung von Antriebsmoment zu allen vier Rädern in der Lage sind, erheblich gestiegen. Herkömmlicherweise sind Fahrzeuge mit Vierradantrieb (4WD – Four-Wheel Drive) mit einer sich längs erstreckenden Antriebsstranganordnung (d.h. der Verbrennungsmotor und das Getriebe) ausgestattet, die dazu konfiguriert ist, Drehleistung (Antriebsmoment) einem Eingang eines Verteilergetriebes zuzuführen, das wiederum dazu konfiguriert ist, das Antriebsmoment zu einem primären (d.h. hinteren) Triebstrang und einem sekundären (d.h. vorderen) Triebstrang zu verteilen. Bekanntermaßen umfassen viele modernen Verteilergetriebe eine leistungsbetätigte Verteilerkupplung zur automatischen Verteilung des Antriebsmoments auf den vorderen Triebstrang bei Traktionsverlusts an den hinteren Rädern, um einen automatischen oder „zuschaltbaren“ Vierradantriebsmodus zu definieren. Bei anderen Verteilergetrieben ist die leistungsbetätigte Verteilerkupplung zusammen mit einem Zwischenachs-Differenzial (d.h. zentralen Differenzial) zur Verteilung des Antriebsmoments auf beide Triebstränge und Herstellung eines permanenten Vierradantriebsmodus angeordnet. Somit basieren mit Verteilergetrieben ausgestattete Fahrzeuge mit Vierradantrieb in der Regel auf einer Heckantriebsanordnung (RWD-Anordnung, RWD – Rear Wheel Drive).
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Im Gegensatz zu derartigen RWD-Fahrzeugen weist ein Großteil moderner Personenkraftwagen eine Frontantriebsanordnung (FWD-Anordnung, FWD – Front Wheel Drive) auf und ist mit einer sich quer erstreckenden Antriebsstranganordnung (d.h. der Motor und eine Transaxle) ausgestattet. Darüber hinaus steigt die Anzahl solcher FWD-Fahrzeuge, die auch eine Allradantriebsfähigkeit (AWD-Fähigkeit) bereitstellen, und diese umfassen in der Regel eine PTU, die dahingehend betreibbar ist, selektiv/automatisch einen Teil des gesamten Antriebsmoments auf den hinteren (sekundären) Triebstrang zu übertragen. Bei vielen AWD-Fahrzeugen ist in der PTU eine leistungsbetätigte Abschaltkupplung zum selektiven Koppeln und Entkoppeln einer Ausgangskomponente der PTU bezüglich einer Eingangskomponente des hinteren Triebstrangs vorgesehen. Bekanntermaßen wird bei solchen Fahrzeugen mit „abschaltbarem“ AWD auch eine zweite leistungsbetätigte Abschaltkupplung in den hinteren Triebstrang integriert. Das eigene
US-Patent mit der Nr. 8,388,486 umfasst solch ein Fahrzeug mit einstufigem AWD. In dem eigenen
US-Patent mit der Nr. 6,513,615 wird ein Fahrzeug mit permanentem AWD offenbart. Letztlich wird in dem eigenen
US-Patent mit der Nr. 7,150,694 ein FWD-Fahrzeug mit einer PTU, die dazu konfiguriert ist, Antriebsmoment normalerweise auf den hinteren Triebstrang zu übertragen und die Übertragung eines Teils des gesamten Antriebsmoments auf den vorderen Triebstrang selektiv zu steuern, offenbart. Auf die Offenbarungen jedes der oben erwähnten eigenen US-Patente wird in ihrer Gesamtheit Bezug genommen.
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Im Hinblick auf das Obenstehende bedarf es einer weiterführenden Entwicklung von AWD-Systemen zur Verwendung bei FWD-Fahrzeugen mit einer sich quer erstreckenden Antriebsstranganordnung.
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KURZDARSTELLUNG
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Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Kurzdarstellung der Offenbarung dar und ist nicht als eine umfassende Offenbarung ihres gesamten Schutzumfangs oder aller ihrer Merkmale, Aspekte, Aufgaben und/oder Vorteile zu betrachten.
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Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung besteht in der Bereitstellung eines Allradantriebssystems für Kraftfahrzeuge, die mit einer quer befestigten Antriebsstranganordnung ausgestattet sind, das dazu konfiguriert ist, permanent Antriebsmoment auf den hinteren Triebstrang zu übertragen.
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Ein weiterer Aspekt besteht in der Integration einer zusätzlichen PTU in das Allradantriebssystem der vorliegenden Offenbarung, die dazu konfiguriert ist, normalerweise dem hinteren (primären) Triebstrang Antriebsmoment zuzuführen. Die zusätzliche PTU umfasst einen Eingang, der durch die Antriebsstranganordnung angetrieben wird, einen Ausgang, der mit dem hinteren Triebstrang gekoppelt ist, und einen Hypoidzahnradsatz, der den Eingang mit dem Ausgang koppelt. Die zusätzliche PTU umfasst ferner eine leistungsbetätigte Verteilerkupplung, die dazu konfiguriert ist, selektiv Antriebsmoment von dem Eingang auf den vorderen (sekundären) Triebstrang zu übertragen.
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Noch ein weiterer Aspekt besteht in der Integration einer zusätzlichen PTU in das Allradantriebssystem der vorliegenden Offenbarung, die dazu konfiguriert ist, normalerweise dem hinteren (primären) Triebstrang Antriebsmoment zuzuführen und selektiv Antriebsmoment auf den vorderen (sekundären) Triebstrang zu übertragen. Die zusätzliche PTU umfasst einen Eingang, der durch die Antriebsstranganordnung angetrieben wird, einen Ausgang, der mit dem hinteren Triebstrang gekoppelt ist, und einen Hypoidzahnradsatz, der den Eingang mit dem Ausgang koppelt. Der Eingang ist ferner mit einer Eingangskomponente des sekundären Triebstrangs, wie z. B. dem Differenzialträger einer vorderen Kegelrad-Differenzialeinheit, gekoppelt. Die zusätzliche PTU umfasst ferner eine leistungsbetätigte Vorspannkupplung, die dazu konfiguriert ist, eine Ausgangskomponente der vorderen Kegelrad-Differenzialeinheit selektiv mit bzw. von einer entsprechenden Achswelle davon zu koppeln/entkoppeln. Die Vorspannkupplung kann adaptiv dahingehend gesteuert werden, bei Betrieb in einem Leistungsübertragungsmodus Antriebsmoment von der Antriebsstranganordnung auf dem vorderen Triebstrang zu übertragen, und kann des Weiteren dahingehend gesteuert werden, bei Betrieb in einem Abschaltmodus den zweiten Triebstrang abzuschalten.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung besteht in der Bereitstellung einer zusätzlichen PTU zur Verwendung in einem FWD-Fahrzeug, die dazu konfiguriert ist, einem vorderen Triebstrang und/oder einem hinteren Triebstrang Antriebsmoment zuzuführen. Die zusätzliche PTU umfasst einen Eingang, der durch die Antriebsstranganordnung angetrieben wird, ein vorderes Differenzial, das einen durch die Antriebsstranganordnung angetriebenen Differenzialeingang aufweist, einen Hypoidzahnradsatz, der mit dem hinteren Triebstrang antriebsgekoppelt ist, und eine leistungsbetätigte Moduskupplung, die zum selektiven Koppeln und Entkoppeln des Hypoidzahnradsatzes bezüglich des Eingangs betreibbar ist. Die Moduskupplung ist in einem ersten oder FWD-Modus zum Entkoppeln des Eingangs von dem Hypoidzahnradsatz und in einem zweiten oder RWD-Modus zum Antriebskoppeln des Eingangs mit dem Hypoidzahnradsatz betreibbar. Die zusätzliche PTU umfasst ferner eine leistungsbetätigte Vorspann-/Abschaltkupplung, die dazu konfiguriert ist, einen Differenzialausgang des vorderen Differenzials bei Betrieb der Moduskupplung in ihrem FWD-Modus, wobei die Vorspann-/Abschaltkupplung verriegelt ist und das gesamte Antriebsmoment auf den vorderen Triebstrang übertragen wird, selektiv mit bzw. von einer entsprechenden Achswelle zu koppeln/entkoppeln. Befindet sich die Moduskupplung in ihrem RWD-Modus, wird die Vorspann-/Abschaltkupplung adaptiv dahingehend gesteuert, die AWD-Funktionalität bereitzustellen.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung besteht darin, den hinteren Triebstrang mit einer Gelenkwelle, die durch den Ausgang der zusätzlichen PTU angetrieben wird, einer Hinterachsanordnung, die ein durch die Gelenkwelle angetriebenes Hinterachs-Differenzial aufweist, und einer leistungsbetätigten Abschaltkupplung, die zum selektiven Koppeln/Entkoppeln des hinteren Differenzial und mindestens eines der Hinterräder konfiguriert ist, zu versehen.
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Gemäß diesen Aspekten können die leistungsbetätigten Kupplungen Mehrscheibenkupplungsanordnungen, die über einen leistungsbetätigten Aktuator adaptiv gesteuert werden, umfassen. Der leistungsbetätigte Kupplungsaktuator kann mit elektrischer oder hydraulischer Leistung versorgt und dahingehend betrieben werden, das adaptive Einrücken der Mehrscheibenkupplungsanordnung zu steuern.
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Gemäß diesen und anderen Aspekten stellt das Allradantriebssystem den Hinterrädern Primärantrieb bereit und stellt gleichzeitig eine adaptive Drehmomentvorspannung zur Herstellung eines zuschaltbaren Allradantriebsmodus bereit. Diese Anordnung führt zu den Kosteneffizienzen, die in der Regel FWD-Antriebssträngen zugeordnet werden, und stellt zugleich das Fahrverhalten bereit, das in der Regel RWD-Fahrzeugen zugeordnet wird.
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Die vorliegende Offenbarung erfüllt ferner von Kunden gehegte Erwartungen einer Heckantriebsleistung von einem FWD-Fahrzeug, ohne die Integration einer Einheit zur dynamischen Drehmomentverteilung in einen der Triebstränge zu erfordern, wodurch Kosten und Masse erheblich reduziert werden.
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Weitere Anwendungsbereiche gehen aus der hier bereitgestellten Beschreibung hervor. Die Beschreibung und spezifischen Beispiele in dieser Kurzdarstellung dienen lediglich der Veranschaulichung und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung und beziehen sich auf die folgende detaillierte Beschreibung, wobei:
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1 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Kraftfahrzeugs mit Allradantrieb ist;
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2 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit Allradantrieb, das mit einer Fahrzeugtriebstranganordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgestattet ist, ist;
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3 eine schematische Darstellung einer Fahrzeugtriebstranganordnung, die gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist, ist;
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4A eine schematische Darstellung einer gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung konstruierten Fahrzeugtriebstranganordnung, die eine Mehrscheibenversion einer Abschaltkupplung umfasst, ist;
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4B ein vergrößerter Teil von 4A ist, wobei die Mehrscheibenversion der Abschaltkupplung durch eine synchronisierte Kupplungsversion ersetzt ist;
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5 und 6 der in 3 gezeigten Fahrzeugtriebstranganordnung zugeordnete Leistungsflussdiagramme sind; und
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7–9 der in 4A gezeigten Fahrzeugtriebstranganordnung zugeordnete Leistungsflussdiagramme sind.
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Übereinstimmende Bezugszeichen geben über die verschiedenen Ansichten der Zeichnungen hinweg übereinstimmende Teile an.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Beispielhafte Ausführungsformen werden nun umfassender mit Bezug die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es werden beispielhafte Ausführungsformen bereitgestellt, so dass diese Offenbarung gründlich ist und dem Fachmann den Schutzumfang vollständig übermittelt. Es werden zahlreiche spezielle Details angeführt, wie z. B. Beispiele für spezielle Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um ein gründliches Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Für den Fachmann liegt auf der Hand, dass die speziellen Details nicht eingesetzt werden müssen, dass beispielhafte Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen ausgestaltet werden können und dass keine als den Schutzumfang der Offenbarung einschränkend ausgelegt werden soll. Bei einigen Ausführungsbeispielen werden allseits bekannte Verfahren, allseits bekannte Vorrichtungsstrukturen und allseits bekannte Technologien nicht ausführlich beschrieben.
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Allgemein richtet sich jede der im Zusammenhang mit 2–9 zu beschreibenden Fahrzeugtriebstranganordnungen auf eine Verbesserung gegenüber der in 1 gezeigten herkömmlichen Triebstranganordnung. Insbesondere stellt die vorliegende Offenbarung eine Reihe von Triebstranganordnungen bereit, die in Fahrzeuge integriert werden, die eine quer ausgerichtete Antriebsstranganordnung aufweisen und die dazu konfiguriert sind, Antriebsmoment primär auf den hinteren Triebstrang zu übertragen.
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Mit Bezug auf 1 der Zeichnungen wird ein Fahrzeugtriebstrang 10 für ein Fahrzeug mit Allradantrieb (AWD) gezeigt. Der Triebstrang 10 umfasst allgemein eine Antriebsstranganordnung 11, einen vorderen Triebstrang 12 und einen hinteren Triebstrang 14. In der Darstellung umfasst die Antriebsstranganordnung 11 eine Leistungsquelle, wie z. B. einen Verbrennungsmotor 16, und ein Getriebe 18, bei dem es sich entweder um ein Handschaltgetriebe oder Automatikgetriebe handeln kann. Die Antriebstranganordnung 11 ist bezüglich der Längsachse des Fahrzeugs quer ausgerichtet. Eine Leistungserzeugungsvorrichtung 20, die allgemein als eine PTU bezeichnet wird, ist dahingehend betreibbar, einen Teil des durch die an Triebstranganordnung 11 erzeugten Antriebsmoment auf den hinteren Triebstrang 14 zu übertragen. Der vordere Triebstrang 12 wird direkt durch den Ausgang der Antriebsstranganordnung 11 angetrieben und umfasst in der Darstellung ein Paar Vorderräder 24, die mit vorderen Achswellen 26, 28 individuell verbunden sind, und eine vordere Differenzialanordnung 32. Bei der vorderen Differenzialanordnung 32 handelt es sich um eine herkömmliche Kegelrad-Differenzialeinheit mit einem Differenzialgehäuse, mindestens einem Paar Zahnritzel, die von dem Differenzialgehäuse drehbar gestützt werden, und einem Paar Seitenzahnrädern, die mit den Zahnritzeln kämmen. Ein Seitenzahnrad ist zur Drehung mit der Achswelle 26 verbunden, während das andere Seitenzahnrad zur Drehung mit der Achswelle 28 verbunden ist. Ein dem Getriebe 18 zugeordneter Achsantriebszahnradsatz 30 ist zum Antreiben des Differenzialgehäuses, wodurch Antriebsmoment von der Antriebsstranganordnung 11 auf die Vorderräder 24 zur Herstellung eines Frontantriebsbetriebsmodus (FWD-Betriebsmodus) übertragen wird, vorgesehen. Das Getriebe 18, der Achsantriebszahnradsatz 30 und die vordere Differenzialanordnung 32 sind typischerweise zur Definition einer „Transaxle“-Einheit in einem mehrstückigen Gehäuse untergebracht.
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Die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 umfasst einen Hypoidzahnradsatz 36, einen Verteilerzahnradsatz 35, der mit dem Hypoidzahnradsatz 36 antriebsgekoppelt ist, und eine Abschaltkupplung 34, die zum selektiven Koppeln und Entkoppeln des Verteilerzahnradsatzes bezüglich einer Eingangskomponente 33, die durch den Achsantriebszahnradsatz 30 oder das Differenzialgehäuse der vorderen Differenzialanordnung 32 angetrieben wird, betreibbar ist. Beispielsweise kann es sich bei der Eingangskomponente 33 um eine rohrförmige Eingangswelle handelt, die durch das Differenzialgehäuse angetrieben wird und einen Abschnitt der Achswelle 28 umgibt. Die Kupplung 34 ist eine leistungsbetätigte Kupplungsanordnung und kann als eine Klauenkupplung, synchronisierte Kupplung, Rollenkupplung, Mehrscheibenreibkupplung oder ein beliebiger anderer Drehmomentübertragungs-/-abschaltmechanismus konfiguriert sein.
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In der Darstellung des Triebstrangs 10 umfasst der hintere Triebstrang 14 eine Gelenkwelle 38, die an einem Ende mit dem Hypoidzahnradsatz 36 und an einem zweiten Ende mit einer hinteren Achsanordnung 40 verbunden ist. Der hintere Triebstrang 14 umfasst des Weiteren ein Paar Hinterräder 42, die individuell durch hintere Achswellen 44, 46 angetrieben werden, einen Hypoidzahnradsatz 48 und eine hintere Differenzialanordnung 50, die alle der hinteren Achsanordnung 40 zugeordnet sind. Das zweite Ende der Gelenkwelle 38 ist mit dem Hypoidzahnradsatz 48 antriebsgekoppelt. Die hintere Differenzialanordnung 50 ist auch eine Kegelrad-Differenzialeinheit, die ein Differenzialgehäuse, das durch den Hypoidzahnradsatz 48 angetrieben wird, Zahnritzel, die durch das Differenzialgehäuse drehbar gestützt werden, und ein Paar Seitenzahnräder, die mit den Zahnritzeln kämmen, umfasst. Wie ersichtlich ist, ist eines der Seitenzahnräder mit der Achswelle 44 antriebsverbunden, während eine Abschaltkopplung 52 zwischen dem äußeren Seitenzahnrad und der Achswelle 46 angeordnet ist. Die Abschaltkopplung 52 ist eine leistungsbetätigte Vorrichtung und umfasst in der Darstellung eine Kupplungsnabe 60, die an der Achswelle 46 fixiert ist, eine Kupplungstrommel 62, die über einen Wellenstumpf 64 an dem zweiten Seitenzahnrad fixiert ist, ein Kupplungspaket aus inneren und äußeren Kupplungsscheiben 66, 68, die dazwischen angeordnet sind, und einen leistungsbetätigten Kupplungsaktuator 70.
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Eine Steuerung 72 steht (direkt oder indirekt) mit verschiedenen Fahrzeugsensoren 74 in Verbindung, die Daten bereitstellen, die die gegenwärtigen Betriebsparameter des Fahrzeugs angeben. Die Steuerung 72 ist dazu konfiguriert, den Betrieb eines der Abschaltkupplung 34 zugeordneten leistungsbetätigten Kupplungsaktuators 76 und eines der Abschaltkopplung 52 zugeordneten leistungsbetätigten Kupplungsaktuators 70 zu steuern. Bei der gezeigten Anordnung wird Antriebsmoment permanent dem vorderen Triebstrang 12 zugeführt und (durch eine Betätigung sowohl der Abschaltkupplung 34 als auch der Abschaltkopplung 52) zur Herstellung eines Allradantriebsbetriebsmodus (AWD-Modus) selektiv auf den hinteren Triebstrang 14 übertragen.
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Mit Bezug auf 2 umfasst ein Fahrzeugtriebstrang 100 in der Darstellung eine Antriebsstranganordnung 11, wobei der Achsantriebszahnradsatz 30 mit einer Eingangskomponente 102 einer zusätzlichen PTU 104 antriebsverbunden ist. Eine Ausgangskomponente 106 der PTU 104 ist zur Zufuhr von Antriebsmoment direkt von der Antriebsstranganordnung 11 zu den Hinterrädern 42 über den hinteren Triebstrang 14 zur Herstellung eines Heckantriebsbetriebsmodus (RWD-Betriebsmodus) mit der Gelenkwelle 38 verbunden. Die PTU 104 umfasst des Weiteren einen 90°-Hypoidzahnradsatz 107, der die Eingangskomponente 102 mit der Ausgangskomponente 106 antriebsverbindet. Insbesondere umfasst die Eingangskomponente 102 einen Hülsenabschnitt 108, an dem ein erstes Zahnrad oder Hohlrad des Hypoidzahnradsatzes 107 fixiert ist, während die Ausgangskomponente 106 als eine Ritzelwelle konfiguriert ist. Ein zweites Zahnrad oder Zahnritzel des Hypoidzahnradsatzes 107 ist an der Ritzelwelle fixiert und kämmt durchgängig mit dem Hohlrad. Eine leistungsbetätigte Verteiler- oder Moduskupplung 110 ist zwischen dem höchsten Abschnitt 108 der Eingangskomponente 102 und einem Differenzialeingang 111 (Differenzialgehäuse) der vorderen Differenzialanordnung 32 angeordnet. Die Verteilerkupplung 110 umfasst eine Mehrscheibenreibkupplungseinheit 112 und eine leistungsbetätigte Kupplungsaktuatoreinheit 114, die dazu ausgeführt ist, die Höhe einer an die Reibkupplungseinheit 112 angelegten Kupplungeinrückkraft zu regulieren. Die Aktuatoreinheit 114 soll in Diagrammform gezeigt werden, da sie so interpretierte werden soll, dass sie eine beliebige Art leistungsbetätigte Aktuatorvorrichtung, die dazu in der Lage ist, die Höhe der Kupplungeinrückkraft adaptiv zu steuern, umfasst. Beispiele umfassen unter anderem hydraulisch betätigte, elektromagnetisch betätigte, elektromechanisch betätigte Vorrichtungen (d.h. Kolben, Glockenrampen, Nockensystem usw.).
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Die Betätigung der Verteilerkupplung 110 wird durch die Steuerung 72 gesteuert. Bei vollständig freigegebener Verteilerkupplung 110 wird das gesamte Antriebsmoment zur Herstellung eines Heckantriebsmodus (RWD-Modus) auf den hinteren Triebstrang 14 übertragen. Im Gegensatz dazu wirkt eine Betätigung der Verteilerkupplung 110 dahingehend, einen Teil des von der Antriebsstranganordnung 11 ausgegebenen gesamten Antriebsmoments zur Herstellung eines Allradantriebsmodus (AWD-Modus) zu dem vorderen Triebstrang 12 umzuleiten. Die adaptive Steuerung der Kupplungsaktuatoreinheit 14 gestattet, dass die Drehmomentverteilung zwischen dem vorderen und dem hinteren Triebstrang dahingehend reguliert wird, einen adaptiven oder zuschaltbaren AWD-Modus herzustellen, um Rutsch- und/oder schlechte Straßenbedingungen anzugehen und zu überwinden.
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Mit Bezug auf 3 umfasst ein alternativer Fahrzeugtriebstrang 200 in der Darstellung eine Antriebsstranganordnung 11, wobei der Achsantriebszahnradsatz 30 mit einer Eingangskomponente 202 einer zusätzlichen PTU 204 antriebsverbunden ist. Eine Ausgangskomponente 206 der PTU 204 ist zur Zufuhr von Antriebsmoment direkt von der Antriebsstranganordnung 11 zu dem hinteren Triebstrang 14 zur Herstellung eines Heckantriebsbetriebsmodus (RWD-Betriebsmodus) mit der Gelenkwelle 38 verbunden. Die PTU 204 umfasst des Weiteren einen 90°-Hypoidzahnradsatz 207, der die Eingangskomponente 202 mit der Ausgangskomponente 206 antriebsverbindet. Insbesondere umfasst die Eingangskomponente 202 einen Hülsenabschnitt 208, an dem ein erstes Zahnrad des Hypoidzahnradsatzes 207 fixiert ist, während die Ausgangskomponente 206 als eine Ritzelwelle konfiguriert ist. Ein zweites Zahnrad des Hypoidzahnradsatzes 207 ist an der Ritzelwelle fixiert und kämmt durchgängig mit dem Hohlrad. Eine Eingangskomponente 209 des vorderen Differenzials 32 ist auch mit mindestens einer Eingangshülsenwelle 208 und dem Achsantriebszahnradsatz 30 antriebsverbunden. Eine leistungsbetätigte Kupplung 210 zur aktiven Vorspannung/Abschaltung ist in der Darstellung zwischen der vorderen Achswelle 28 und einem Wellenstumpf 212, der an einem der Differenzialausgänge (einem der Seitenzahnräder) der vorderen Differenzialanordnung 32 fixiert ist, angeordnet. Die Vorspann-/Abschaltkupplung 210 umfasst eine Mehrscheibenreibkupplungseinheit 214 und eine leistungsbetätigte Kupplungsaktuatoreinheit 216. Wenn sich die Vorspann-/Abschaltkupplung 210 in einem vollständig freigegebenen Zustand befindet, wird das gesamte Antriebsmoment durch die PTU 204 auf den hinteren Triebstrang 14 übertragen und ein RWD-Modus wird hergestellt. Bei Einrücken der Kupplungsaktuatoreinheit 214 wird jedoch Drehmoment von der Eingangskomponente 209 durch das vordere Differenzial 32 auf den vorderen Triebstrang 12 übertragen. Eine Modulation der an die Reibkupplungseinheit 214 angelegten Kupplungeinrückkraft führt zu einer variablen Drehmomentverteilung zwischen dem ersten und dem hinteren Triebstrang zur Herstellung eines zuschaltbaren AWD-Modus. Wie zuvor steuert die Steuerung 72 die adaptive Betätigung der Aktuatoreinheit 216.
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Mit Bezug auf 4 umfasst ein alternativer Fahrzeugtriebstrang 300 den Achsantriebszahnradsatz 30, der durch die Antriebsstranganordnung 11 angetrieben wird. Eine Eingangskomponente 302 einer zusätzlichen PTU 304 wird durch den Achsantriebszahnradsatz 30 angetrieben und/oder wird durch eine Eingangskomponente 306 der vorderen Differenzialanordnung 32 angetrieben. Eine Ausgangskomponente 308 der PTU 304 ist mit der Gelenkwelle 38 verbunden und ein 90°-Hypoidzahnradsatz 310 ist mit der Ausgangskomponente 308 antriebsgekoppelt. Wie zu sehen ist, wird ein dem Hypoidzahnradsatz 310 zugeordneter Wellenstumpf 312 auf einem rohrförmigen Wellenabschnitt 314 der Eingangskomponente 302 gelagert. Die PTU 304 umfasst in der Darstellung des Weiteren eine leistungsbetätigte Moduskupplung 316, die eine Klauenkupplungseinheit 317 und eine leistungsbetätigte Kupplungsaktuatoreinheit 324 aufweist. Die Kupplungseinheit 317 umfasst eine Kupplungsnabe 318, die an dem Wellenabschnitt 314 der Eingangskomponente 302 fixiert ist, einen Kupplungsring 320, der an dem Wellenstumpf 312 fixiert ist, und eine Schalthülse 322. Die Schalthülse 322 ist zur Drehung mit der Kupplungsnabe 318 keilverzahnt und zwischen einer ersten oder FWD-Stellung und einer zweiten oder RWD-Stellung axial bewegbar. In ihrer ersten Modusstellung steht die Schalthülse 322 mit dem Kupplungsring 320 außer Eingriff, so dass der hintere Triebstrang 14 nicht angetrieben wird. In ihrer zweiten Modusstellung steht die Schalthülse 322 zur Erzeugung des RWD-Betriebsmodus mit dem Kupplungsring 320 in Eingriff.
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Ähnlich dem in 3 gezeigten umfasst der Triebstrang 300 eine leistungsbetätigte Kupplung 210 zur aktiven Vorspannung/Abschaltung, die zwischen der Achswelle 28 und dem Wellenstumpf 212 angeordnet ist. Die Struktur und Funktion der Kupplung 210 zur aktiven Vorspannung/Abschaltung ist mit der zuvor offenbarten identisch. Die Steuerung 72 ist dahingehend betreibbar, das Umschalten der Moduskupplung 316 und die adaptive Betätigung der Kupplung 210 zur aktiven Vorspannung/Abschaltung zu steuern.
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Unter weiterer Bezugnahme auf 4 umfasst die Hinterachsanordnung 40 in der Darstellung eine Abschaltkupplung 330, die zwischen der Achswelle 44 und einem der der hinteren Differenzialanordnung 50 zugeordneten Seitenzahnräder angeordnet ist. Die Abschaltkupplung 330 umfasst in der Darstellung eine Reibkupplungseinheit 332, die eine Kupplungsnabe, die an dem Seitenzahnrad fixiert ist, eine Kupplungstrommel, die an der Achswelle 44 fixiert ist, und ein funktionsfähig dazwischen angeordnetes Mehrscheibenkupplungspaket aufweist. Eine leistungsbetätigte Kupplungsaktuatoreinheit 334 steuert das Einrücken der Reibkupplungseinheit 332. Bei Freigabe der Reibkupplungseinheit 332 wird die hintere Differenzialanordnung 50 aus der Antriebsverbindung mit den Hinterrädern 42 ausgerückt. Bei Einrücken der Reibkupplungseinheit 332 wird Antriebsmoment durch das hintere Differenzial 50 auf die Hinterräder 42 übertragen.
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Wenn der Triebstrang 300 dahingehend betrieben wird, den RWD-Modus herzustellen, befindet sich die Schalthülse 322 in ihrer RWD-Stellung, die Vorspann-/Abschaltkupplung 210 ist freigegeben und die Abschaltkupplung 30 ist eingerückt. Der AWD-Modus kann nachfolgend durch dahingehendes adaptives Betätigen der Vorspann-/Abschaltkupplung 210, etwas Antriebsmoment auf den vorderen Triebstrang 12 zu übertragen, hergestellt werden. Zur Herstellung des FWD-Betriebsmodus wird die Schalthülse 322 in ihrer FWD-Modusstellung geschaltet, die Vorspann-/Abschaltkupplung 210 wird vollständig eingerückt (verriegelt) und die Abschaltkupplung 330 wird freigegeben.
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4B stellt eine optionale Anordnung eines Abschnitts von 4A dar. In 4B wird die Mehrscheibenversion der Abschaltkupplung 330 durch eine synchronisierte Kupplungsversion 330‘ ersetzt, die eine Schiebehülse 336 aufweist, die durch eine Aktuatoreinheit 334 zwischen einer Freigabe-(gezeigten) und einer Eingriffsstellung bezüglich eines Kupplungsrings 338, der an einem Seitenzahnrad der hinteren Differenzialanordnung 50 fixiert ist, axial bewegt wird. Eine Synchronisiervorrichtung 340 ist in der Darstellung dahingehend funktionsfähig zwischen der Schiebehülse 336 und dem Kupplungsring 338 angeordnet, die Bereitstellung einer Drehzahlsynchronisierfunktion zu unterstützen.
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Mit Bezug auf 5 und 6 werden beispielhafte Leistungsflussdiagramme für den Triebstrang 200 von 3 bereitgestellt. Insbesondere veranschaulicht 5 die Abschaltkupplung 210 im freigegebenen Zustand, so dass das gesamte Antriebsmoment von der Antriebsstranganordnung 11 durch die PTU 204 dem hinteren Triebstrang 14 zugeführt wird. Im Gegensatz dazu veranschaulicht 6, dass ein Teil des Antriebsmoments bei eingerückter Abschaltkupplung auf den vorderen Triebstrang 12 übertragen wird. Mit Bezug auf 7–10 werden beispielhafte Leistungsflussdiagramme für den Triebstrang 300 von 4A bereitgestellt.
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Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen ist zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt worden. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Offenbarung einschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern, wo zutreffend, austauschbar und können in einer gewählten Ausführungsform verwendet werden, selbst wenn nicht speziell gezeigt oder beschrieben. Diese kann auch auf verschiedene Weise geändert werden. Solche Varianten sollen nicht als Abweichung von der Offenbarung betrachtet werden, und alle solchen Modifikationen sollen im Schutzumfang der Offenbarung mit enthalten sein.
