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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Die vorliegende Anmeldung ist eine internationale PCT-Anmeldung der am 11. April 2016 eingereichten
US-Patentanmeldung Nr. 15/095,345 . Die gesamte Offenbarung der obigen Anmeldung wird durch Bezugnahme hier mit eingeschlossen.
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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Kraftübertragungssysteme, die zur Steuerung der Verteilung von Antriebsmoment von einem Antriebsstrang zu einem vorderen und hinteren Triebstrang von Kraftfahrzeugen mit Vierradantrieb (4WD) und Allradantrieb (AWD) konfiguriert sind. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf Hypoidgetriebe jener Art, die bei Kraftübertragungsanordnungen mit einer integrierten Anordnung aus Ritzelwelle und Gleichlaufgelenk verwendet werden.
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HINTERGRUND
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Dieser Abschnitt liefert Hintergrundinformationen, die die vorliegende Offenbarung betreffen und bei denen es sich nicht zwangsweise um den Stand der Technik handelt.
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In Anbetracht der gestiegenen Nachfrage der Verbraucher nach Kraftfahrzeugen mit Vierradantrieb (4WD) und Allradantrieb (AWD) wird derzeit in Fahrzeuganwendungen eine große Anzahl von Kraftübertragungssystemen zum selektiven und/oder automatischen Übertragen von Drehkraft (d. h. Antriebsmoment) vom Antriebsstrang auf alle vier Räder verwendet. Bei den meisten Kraftübertragungssystemen wird eine Kraftübertragungsanordnung dazu verwendet, ein Antriebsmoment von dem Antriebsstrang zu dem Primär- und/oder Sekundärtriebstrang zu liefern. Die Kraftübertragungsanordnung ist in der Regel mit einer Drehmomentübertragungskupplung ausgestattet, die zum Umschalten des Betriebs des Kraftübertragungssystems zwischen einem Zweiradantriebsmodus und einem Vierradantriebsmodus selektiv betätigt werden kann. Im Zweiradantriebsmodus wird Antriebsmoment nur von dem Antriebsstrang zu dem Primärtriebstrang übertragen. Im Gegensatz dazu kann ein Teil des von dem Antriebsstrang erzeugten Antriebsmoments auch durch die Drehmomentübertragungskupplung zu dem Sekundärtriebstrang übertragen werden, wenn das Fahrzeug im Vierradantriebsmodus betrieben wird.
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Bei den meisten 4WD-Fahrzeugen ist die Kraftübertragungsanordnung ein Verteilergetriebe, das so ausgeführt ist, dass es das Antriebsmoment normalerweise zum hinteren Triebstrang überträgt und das Antriebsmoment durch die Drehmomentübertragungskupplung selektiv/automatisch zum vorderen Triebstrang überträgt. Bei den meisten AWD-Fahrzeugen hingegen ist die Kraftübertragungsanordnung eine Nebenabtriebseinheit (PTU), die so ausgeführt ist, dass sie das Antriebsmoment normalerweise zum vorderen Antriebsstrang überträgt und das Antriebsmoment durch die Drehmomentübertragungskupplung selektiv/automatisch zum hinteren Antriebsstrang überträgt.
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Viele Kraftübertragungsanordnungen sind mit einer adaptiv gesteuerten Drehmomentübertragungskupplung ausgestattet, um ein bedarfsabhängiges Kraftübertragungssystem bereitzustellen, das dahingehend betreibbar ist, bei Traktionsverlust an den Primärrädern das Drehmomentverteilungsverhältnis zwischen dem Primär- und dem Sekundärtriebstrang ohne jegliche Eingabe oder Maßnahme seitens des Fahrzeugführers automatisch zu beeinflussen. Neuerdings sind solche Drehmomentübertragungskupplungen so konfiguriert, dass sie eine Mehrscheibenreibkupplung und einen kraftbetätigten Kupplungsaktuator, der interaktiv mit einer elektronischen Antriebsschlupfregelung mit einer Steuereinheit und mehreren Fahrzeugsensoren verbunden ist, umfassen. Bei Normalbetrieb kann die Reibkupplung in einem ausgerückten Zustand gehalten werden, um Antriebsmoment nur zu den Primärrädern zu übertragen und den Zweiradantriebsmodus herzustellen. Bei Detektion von Bedingungen, die einen Zustand geringer Traktion anzeigen, wird jedoch der kraftbetätigte Kupplungsaktuator dahingehend betätigt, die Reibkupplung einzurücken und einen Teil des Gesamtantriebsmoments zu den Sekundärrädern zu übertragen, wodurch der Vierradantriebsmodus hergestellt wird.
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Bei praktisch allen Kraftübertragungssystemen der oben angeführten Arten ist der Sekundärtriebstrang dahingehend konfiguriert, eine Kardanwelle, ein Antriebsachsaggregat und eine oder mehrere Gleichlaufgelenke zu umfassen. Die gegenüberliegenden Enden der Kardanwelle sind über die Gleichlaufgelenke mit einer Drehausgangskomponente der Kraftübertragungsanordnung und einer Dreheingangskomponente des Achsaggregats antriebsverbunden. In der Regel wird ein Hypoidgetriebe dazu verwendet, Antriebsmoment von der Kardanwelle zu einem dem Antriebsachsaggregat zugeordneten Differenzialgetriebemechanismus zu übertragen. Der Differenzialgetriebemechanismus kann einen Differenzialträger umfassen, der in einem Achsgehäuse drehbar gestützt wird und mindestens ein Paar Kegelritzel antreibt, die wiederum gemeinhin mit dem ersten und dem zweiten Abtriebskegelrad kämmen, die mit einer entsprechenden ersten und zweiten Achswelle verbunden sind, die die Sekundärräder antreiben. Das Hypoidgetriebe umfasst ein Ritzel, das mit einem Tellerrad kämmt. Das Ritzel ist in der Regel mit einer massiven Ritzelwelle, die durch das Achsgehäuse drehbar gestützt wird, integral ausgebildet oder daran fixiert. Die Ritzelwelle ist gewöhnlich über eines der Gleichlaufgelenke mit der Kardanwelle verbunden. Das Tellerrad ist gewöhnlich mit dem Differenzialträger drehfest verbunden. Aufgrund der Axialdrucklasten, die durch das Hypoidgetriebe übertragen werden, werden üblicherweise mindestens zwei lateral beabstandete konische Lageranordnungen zum Abstützen der Ritzelwelle zur Drehung innerhalb des Achsgehäuses verwendet.
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Viele Gleichlaufgelenke (CV-Gelenke, CVJ) sind abgedichtet, um ein Schmiermittel, wie z. B. Fett, innerhalb des Gelenks zu halten, während Verunreinigungen und Fremdkörper, wie z. B. Schmutz und Wasser, außerhalb des Gelenks gehalten werden. Um diesen Schutz zu erreichen, ist das CV-Gelenk in der Regel durch einen aus einem elastischen und flexiblen Material, wie z. B. Gummi, hergestellten Dichtungsbalg am offenen Ende des Außenrings umschlossen. Das gegenüberliegende Ende des Außenrings ist manchmal durch eine Haube oder Fettkappe umschlossen. Solch eine Dichtung ist erforderlich, da, wenn die innere Kammer des CV-Gelenks erst einmal teilweise mit dem Schmiermittel gefüllt ist, es im Allgemeinen über die gesamte Lebensdauer hinweg geschmiert ist. Oftmals ist es erforderlich, das CV-Gelenk zu lüften, um sich durch das Ausdehnen und Zusammenziehen von Luft in dem Gelenk während des Betriebs ergebende Luftdruckschwankungen auf ein Minimum zu reduzieren.
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Zusätzlich zu festen Gleichlaufgelenken werden auch Schiebegleichlaufgelenke bei 4WD- und AWD-Fahrzeugen dahingehend verwendet, ein Schiebeendbewegungsmerkmal bereitzustellen, das es den miteinander verbundenen Wellen gestattet, während des Betriebs ihre Länge zu ändern. Schiebegleichlaufgelenke werden gemeinhin auch zum Miteinanderverbinden der Ritzelwelle des Hypoidgetriebes in dem Antriebsachsaggregat mit der Kardanwelle verwendet. Eine Art von Schiebegleichlaufgelenken umfasst mehrere Kugeln, die in einem Käfig gehalten werden und die in in den Innen- und Außenringen gebildeten, um den Umfang beabstandeten geraden oder spiralförmigen Nuten positioniert sind. In der Regel ist der Außenring des CV-Gelenks an dem Kardanwellenstumpf fixiert, der wiederum an dem Kardanwellenrohrabschnitt fixiert ist. Eine Zwischenflanschkomponente ist dann zur Befestigung des Differenzialendes des CV-Gelenks an einer herkömmlichen Ritzelwelle erforderlich. Diese standardmäßige Konstruktion erhöht tendenziell die Systemgesamtlänge der Triebstranganordnung und führt zu erhöhtem Gewicht.
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Obgleich solche herkömmlichen Kupplungsanordnungen zwischen der Kardanwelle und der Ritzelwelle der Kraftübertragungsanordnung für ihren beabsichtigten Zweck angemessen sind, besteht immer noch ein Bedarf, die Technologie und Struktur derartiger Produkte weiterzuentwickeln, um verbesserte Konfigurationen bereitzustellen, die einen verbesserten Wirkungsgrad, reduziertes Gewicht und reduzierte Packaginganforderungen bieten.
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KURZDARSTELLUNG
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Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Kurzdarstellung der Offenbarung bereit und sollte nicht als eine vollständige und umfassende Auflistung aller Objekte, Aspekte, Merkmale und Vorteile, die mit der vorliegenden Offenbarung verbunden sind, interpretiert werden.
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Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung besteht darin, eine Kupplungsanordnung zwischen einem offenen Ende einer rohrförmigen Ritzelwelle und einem Gleichlaufgelenk zur Definition einer integrierten Ritzelwelle/Gleichlaufgelenk(PS/CVJ)-Anordnung bereitzustellen.
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Ein verwandter Aspekt der vorliegenden Offenbarung besteht darin, die PS/CVJ-Anordnung derart zu konfigurieren, dass das Gleichlaufgelenk in das offene Ende der rohrförmigen Ritzelwelle integriert und darin angeordnet ist.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung besteht darin, die PS/CVJ-Anordnung zur Verwendung mit einem Hypoidgetriebe in der Kraftübertragungsanordnung, die als ein Antriebsachsaggregat oder eine Nebenabtriebseinheit konfiguriert ist, anzuordnen.
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Gemäß diesen und weiteren Aspekten der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Nebenabtriebseinheit zur Übertragung von Antriebsmoment von einem Antriebsstrang zu einem Triebstrang Folgendes: ein Gehäuse; ein Drehglied, das von dem Gehäuse drehbar gestützt wird und von dem Antriebsstrang angetrieben wird; ein Hypoidgetriebe, das ein Tellerrad, das dazu ausgeführt ist, von dem Drehglied angetrieben zu werden, und ein Ritzel, das mit dem Tellerrad kämmt, aufweist, wobei sich das Ritzel von einem ersten Ende einer rohrförmigen Ritzelwelle, die von dem Gehäuse drehbar gestützt wird, erstreckt; und ein Gleichlaufgelenk, das eine erste Gelenkkomponente, die mit einem zweiten Ende der rohrförmigen Ritzelwelle antriebsverbunden ist, eine zweite Gelenkkomponente, die mit einer dem Triebstrang zugeordneten Kardanwelle gekoppelt ist, und drehmomentübertragende Elemente, die zur Übertragung von Antriebsmoment von der ersten Gelenkkomponente zu der zweiten Gelenkkomponente konfiguriert sind, aufweist.
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Gemäß diesen und weiteren Aspekten der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Antriebsachsaggregat zur Übertragung von Antriebsmoment von einem Antriebsstrang zu einem Paar Räder Folgendes: ein Achsgehäuse, das eine Differenzialkammer und eine Ritzelkammer definiert; eine Differenzialanordnung, die einen Differenzialträger, der in der Differenzialkammer des Achsgehäuse drehbar gestützt wird, und ein Differenzialgetriebe, das den Differenzialträger mit einem Paar Achswellen, die mit dem Paar Rädern verbunden sind, antriebsverbindet, aufweist; ein Hypoidgetriebe, das ein Tellerrad, das mit dem Differenzialträger drehfest verbunden ist, und ein Ritzel, das mit dem Tellerrad kämmt, umfasst, wobei sich das Ritzel von einem ersten Ende einer rohrförmigen Ritzelwelle, die in der Ritzelkammer des Achsgehäuses drehbar gestützt wird, erstreckt; und ein Gleichlaufgelenk, das mit einem zweiten Ende der rohrförmigen Ritzelwelle wirkgekoppelt ist, wobei das Gleichlaufgelenk eine erste Gelenkkomponente, die mit dem zweiten Ende der Ritzelwelle antriebsverbunden ist, eine zweite Gelenkkomponente, die mit einer Kardanwelle zur Aufnahme von Antriebsmoment von dem Antriebsstrang gekoppelt ist, und drehmomentübertragende Elemente, die zur Übertragung von Antriebsmoment von der zweiten Gelenkkomponente zu der ersten Gelenkkomponente konfiguriert sind, aufweist.
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Gemäß diesen und weiteren Aspekten der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Anordnung aus Ritzelwelle und Gleichlaufgelenk zur Verwendung zwischen einem Tellerrad und einer Kardanwelle in einem Kraftfahrzeugtriebstrang eine Ritzelwelle, die ein Ritzelsegment, das mit dem Tellerrad kämmt, und ein längliches rohrförmiges Ritzelwellensegment aufweist, und ein Gleichlaufgelenk, das einen Außenring, der mit dem Ritzelwellensegment der Ritzelwelle drehfest verbunden ist, einen Innenring, der mit der Kardanwelle drehfest verbunden ist, und eine Gelenksanordnung, die zwischen dem Außenring und dem Innenring zur Bereitstellung einer Drehmomentübertragung dazwischen bei konstanter Drehzahl und Gestattung einer Winkelbewegung des Innenrings bezüglich des Außenrings angeordnet ist, aufweist.
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Die Ritzelwelle und das Gleichlaufgelenk der vorliegenden Offenbarung sind dazu konfiguriert, eine integrierte Ritzelwelle/Gleichlaufgelenk (PS/CVJ) Anordnung zu definieren. Gemäß einer Ausführungsform der PS/CVJ-Anordnung ist der Außenring des Gleichlaufgelenks in dem offenen zweiten Ende des Ritzelwellensegments der Ritzelwelle ausgebildet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der PS/CVJ-Anordnung umgibt der Außenring des Gleichlaufgelenks das offene zweite Ende des Ritzelwellensegments der Ritzelwelle.
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Weitere Anwendungsbereiche gehen aus der hier bereitgestellten detaillierten Beschreibung hervor. Die speziellen Ausführungsformen und Beispiele, die in dieser Kurzdarstellung aufgeführt sind, dienen lediglich der Veranschaulichung und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
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Figurenliste
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Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken:
- 1 ist eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs mit Vierradantrieb (4WD), das mit einem bzw. einer oder mehreren Produkten und/oder Anordnungen, die die Lehren der vorliegenden Offenbarung darstellen, ausgestattet ist;
- 2 ist eine schematische Veranschaulichung einer als ein Verteilergetriebe ausgestalteten Kraftübertragungsanordnung, die dem in 1 gezeigten 4WD-Kraftübertragungssystem zugeordnet ist;
- 3 ist eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs mit Allradantrieb (AWD-Kraftfahrzeugs), das mit einem bzw. einer oder mehreren Produkten und/oder Anordnungen, die die Lehren der vorliegenden Offenbarung darstellen, ausgestattet ist;
- 4 ist eine schematische Veranschaulichung einer Kraftübertragungsanordnung, die als eine dem in 3 gezeigten AWD-Kraftübertragungssystem zugeordnete Nebenabtriebseinheit ausgestaltet ist,
- 5 ist eine schematische Veranschaulichung eines dem 4WD-Kraftfahrzeug von 1 und dem AWD-Kraftfahrzeug von 3 zugeordneten Antriebsachsaggregats, das einen Differenzialgetriebemechanismus, ein Hypoidgetriebe und ein Gleichlaufgelenk umfasst, die dazu konfiguriert und dahingehend angeordnet sind, die Lehren der vorliegenden Offenbarung darzustellen;
- 6 ist eine isometrische Teilschnittansicht einer Anordnung aus Ritzelwelle und Gleichlaufgelenk, die eine integrierte Ritzelwelle/Gleichlaufgelenk (PS/CVJ) Anordnung, die gemäß einer ersten nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist, definiert;
- 7 ist eine Schnittansicht der in 6 gezeigten integrierten PS/CVJ-Anordnung, wenn sie in dem Antriebsachsaggregat installiert ist;
- 8 ist eine isometrische Teilschnittansicht einer weiteren integrierten PS/CVJ-Anordnung, die gemäß einer zweiten nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist;
- 9 ist eine Schnittansicht der in 8 gezeigten integrierten PS/CVJ-Anordnung, wenn sie in dem Antriebsachsaggregat installiert ist;
- 10 ist eine isometrische Teilschnittansicht noch einer weiteren integrierten PS/CVJ-Anordnung, die gemäß einer dritten nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist;
- 11 ist eine Schnittansicht der in 10 gezeigten integrierten PS/CVJ-Anordnung, wenn sie in dem Antriebsachsaggregat installiert ist;
- 12 ist eine Schnittansicht der in 9 gezeigten integrierten PS/CVJ-Anordnung, die mit einer Kardanwelle antriebsverbunden ist, und stellt die Kardanwelle in einer normalen Betriebsposition bezüglich des Gleichlaufgelenks und der Ritzelwelle positioniert dar; und
- 13 ist eine Schnittansicht, die 12 allgemein ähnelt, jedoch eine Bewegung der Kardanwelle aus ihrer normalen Betriebsposition in eine axial ausgezogene Position bezüglich des Gleichlaufgelenks und der Ritzelwelle zur Bereitstellung eines Crashabschwächungsmerkmals darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es werden nunmehr beispielhafte Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Die beispielhaften Ausführungsformen werden bereitgestellt, damit diese Offenbarung ausführlich ist und dem Fachmann den beabsichtigten Schutzumfang vollumfänglich vermittelt. Insbesondere werden verschiedene Beispiele für unterschiedliche Kraftübertragungssysteme für Kraftfahrzeuge beschrieben, für die sich Produkte und/oder Anordnungen, die die Lehren der vorliegenden Offenbarung darstellen, gut zur Verwendung eignen. Dazu werden verschiedene Kraftübertragungsanordnungen, einschließlich Verteilergetriebe, Nebenabtriebseinheiten und Antriebsachsaggregate, die mit einer Drehmomentübertragungskupplungseinrichtung und/oder Differenzialen ausgestattet sind, aber nicht darauf beschränkt, offenbart, die mit einem Hypoidgetriebe ausgestattet werden können, das eine gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung konstruierte integrierte Anordnung aus Ritzelwelle und Gleichlaufgelenk (PS/CVJ) aufweist. Wie genau beschrieben wird, umfasst jede Ausführungsform der hier offenbarten integrierten PS/CVJ-Anordnung allgemein eine rohrförmige Ritzelwelle und ein festes oder ein Schiebegleichlaufgelenk, das der rohrförmigen Ritzelwelle zugeordnet ist. Es werden jedoch bei der Beschreibung jeder dieser Ausführungsformen zahlreiche spezielle Details angeführt, wie z. B. Beispiele spezieller Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um ein tiefgehendes Verständnis dieser Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu gewährleisten. Für den Fachmann ist ersichtlich, dass nicht alle speziellen Details eingesetzt werden müssen, dass beispielhafte Ausführungsformen auf viele verschiedene Weisen ausgestaltet werden können und dass nichts davon so ausgelegt werden sollte, dass es den Schutzumfang der Offenbarung einschränken könnte. Bei einigen beispielhaften Ausführungsformen werden wohlbekannte Verfahren, wohlbekannte Vorrichtungsstrukturen und wohlbekannte Technologien nicht detailliert beschrieben.
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Die hier verwendete Terminologie dient nur dem Zweck der Beschreibung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und soll nicht als Einschränkung verstanden werden. Wie hier verwendet, sollen die Singularformen „ein“, „eine/r“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen umfassen, sofern der Kontext nicht ausdrücklich etwas Anderes angibt. Die Ausdrücke „umfasst“, „umfassen(d)“, „enthalten(d)“ und „aufweisen(d)“ sind inklusiv gemeint und geben deshalb das Vorhandensein von angeführten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsgängen, Elementen und/oder Komponenten an, schließen aber das Vorhandensein oder Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen derselben nicht aus. Die hier beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Arbeitsgänge dürfen nicht so verstanden werden, dass ihre Durchführung unbedingt in der speziellen erörterten oder dargestellten Reihenfolge erforderlich ist, sofern diese nicht speziell als die Reihenfolge oder Abfolge der Durchführung angegeben ist. Es versteht sich ferner, dass weitere oder alternative Schritte eingesetzt werden können.
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Wenn ein Element oder eine Schicht als „an“, „in Eingriff mit“, „verbunden mit“ oder „gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben wird, kann es bzw. sie sich direkt an dem anderen Element oder der anderen Schicht, in Eingriff damit, verbunden damit oder gekoppelt damit befinden, oder es können dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Wenn hingegen ein Element als „direkt an“, „direkt in Eingriff mit“, „direkt verbunden mit“ oder „direkt gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben wird, können keine dazwischenliegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Ein anderer Wortlaut, der zur Beschreibung der Beziehung zwischen Elementen verwendet wird, sollte auf eine ähnliche Weise interpretiert werden (beispielsweise „zwischen“ versus „direkt zwischen“, „neben“ versus „direkt neben“ usw.). Wie hier verwendet, umfasst der Begriff „und/oder“ beliebige und alle Kombinationen aus einem oder mehreren der zugeordneten aufgelisteten Objekte.
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Obgleich hier die Begriffe erster, zweiter, dritter etc. zur Beschreibung verschiedener Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte verwendet werden können, sollten diese Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden. Diese Begriffe können nur dazu verwendet werden, ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe wie „erster“, „zweiter“ und sonstige hier verwendete numerische Begriffe implizieren keine Abfolge oder Reihenfolge, sofern dies nicht eindeutig aus dem Kontext hervorgeht. Somit könnte ein erstes Element, eine erste Komponente, ein erster Bereich, eine erste Schicht oder ein erster Abschnitt, die nachstehend erörtert werden, als ein zweites Element, eine zweite Komponente, ein zweiter Bereich, eine zweite Schicht oder ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der Ausführungsbeispiele abzuweichen.
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Sich auf Raum beziehende Begriffe wie „innere(r)“, „äußere(r)“, „unterhalb“, „unter“, „unterer“, „über“, „oberer“ und dergleichen können hier zur Vereinfachung der Beschreibung verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder eines Merkmals zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Merkmalen, wie in den Figuren veranschaulicht, leichter zu beschreiben. Sich auf Raum beziehende Begriffe sollen verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung im Gebrauch oder Betrieb zusätzlich zu der in den Figuren gezeigten Ausrichtung mit umfassen. Wenn die Vorrichtung in den Figuren zum Beispiel umgedreht wird, würden Elemente, die als „unter“ oder „unterhalb“ von anderen Elementen oder Merkmalen beschrieben wurden, dann „über“ den anderen Elementen oder Merkmalen ausgerichtet sein. Somit kann der exemplarische Begriff „unter“ sowohl eine Ausrichtung von über als auch von unter umfassen.
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Zu Anfang auf 1 Bezug nehmend, wird ein Beispiel für ein Vierradantriebskraftübertragungssystem (4WD-Kraftübertragungssystem) für ein Kraftfahrzeug 10 gezeigt. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst einen Antriebsstrang 12, der zum Erzeugen und Übertragen einer Drehkraft (d. h. eines Antriebsmoments) zu einem ersten oder Primärtriebstrang 14 und einem zweiten oder Sekundärtriebstrang 16 betreibbar ist. Der in diesem nicht einschränkenden Beispiel gezeigte Antriebsstrang 12 umfasst einen Verbrennungsmotor 18 und eine Getriebeeinrichtung 20. Der Primärtriebstrang 14, der im Folgenden als hinterer Triebstrang bezeichnet wird, umfasst ein Paar Bodeneingriffshinterräder 22, die über ein Paar Hinterachswellen 24 mit einer hinteren Differenzialanordnung 26 als Teil eines Antriebshinterachsaggregats 28 verbunden sind. Der Sekundärtriebstrang 16, im Folgenden als vorderer Triebstrang bezeichnet, umfasst ein Paar Bodeneingriffsvorderräder 30, die über ein Paar Vorderachswellen 32 mit einer vorderen Differenzialanordnung 34, die ein Antriebsvorderachsaggregat 36 definiert, verbunden sind.
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Ferner umfasst das Kraftübertragungssystem ein Verteilergetriebe 38, das dazu konfiguriert ist, Antriebsmoment vom Antriebsstrang 12 zu empfangen und dieses Antriebsmoment permanent zum hinteren Triebstrang 14 und selektiv/automatisch zum vorderen Triebstrang 16 zu übertragen. Das Verteilergetriebe 38 umfasst allgemein eine hintere Ausgangswelle 40, eine Drehmomentübertragungskupplung 42 und eine vordere Ausgangswelle 44. In der Darstellung ist ein erstes Ende einer hinteren Kardanwelle 46, die auch dem hinteren Triebstrang 14 zugeordnet ist, über eine erste Gelenkkupplungseinrichtung 48 mit der hinteren Ausgangswelle 40 antriebsverbunden. In der Darstellung ist ein zweites Ende der hinteren Kardanwelle 46 über eine zweite Gelenkkupplungseinrichtung 50 mit einer Eingangskomponente 52 des Hinterachsaggregats 28 antriebsgekoppelt. Wie genauer beschrieben wird, handelt es sich bei der Eingangskomponente 52 um eine Ritzelwelle, die ein mit einem Tellerrad kämmendes Ritzel aufweist und die zusammen ein hinteres Hypoidgetriebe definieren. Das Tellerrad des hinteren Hypoidgetriebes treibt die hintere Differenzialanordnung 26 an. Somit ist die hintere Kardanwelle 46 dazu konfiguriert, Antriebsmoment von der hinteren Ausgangswelle 40 des Verteilergetriebes 38 zu dem Hinterachsaggregat 28 zu übertragen. Auf ähnliche Weise ist ein erstes Ende einer dem vorderen Triebstrang 16 zugeordneten vorderen Kardanwelle 56 in der Darstellung über eine erste Gelenkkupplungseinrichtung 58 mit der vorderen Ausgangswelle 44 antriebsverbunden. Ein zweites Ende der vorderen Kardanwelle 56 ist in der Darstellung über eine zweite Gelenkkupplungseinrichtung 60 mit einer Eingangskomponente 62 des Vorderachsaggregats 36 antriebsverbunden. Bei der Eingangskomponente 62 handelt es sich auch um eine Ritzelwelle, die ein mit einem Tellerrad kämmendes Ritzel aufweist und die zusammen ein vorderes Hypoidgetriebe definieren. Das Tellerrad des vorderen Hypoidgetriebes treibt die vordere Differenzialanordnung 34 an. Somit ist die vordere Kardanwelle 56 dazu konfiguriert, Antriebsmoment von der vorderen Ausgangswelle 44 des Verteilergetriebes 38 zu dem Vorderachsaggregat 36 zu übertragen. Wie im Folgenden genauer speziell beschrieben wird, umfasst die vorliegende Offenbarung alternative Konfigurationen zur Kombination der hinteren Ritzelwelle 52 und der ersten Gelenkkupplungseinrichtung 50 zu einer integrierten Ritzelwelle/Gleichlaufgelenk (PS/CVJ) Anordnung. Die alternativen Konfigurationen für die PS/CVJ-Anordnung können auch bei der Verbindung zwischen der vorderen Ritzelwelle 62 und der zweiten Gelenkkupplungseinrichtung, die dem vorderen Triebstrang 16 zugeordnet ist, Anwendung finden.
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Unter weiterer Bezugnahme auf 1 der Zeichnungen umfasst das Kraftfahrzeug 10 bei dieser nicht einschränkenden Ausführungsform in der Darstellung ferner ein elektronisch gesteuertes Kraftübertragungssystem, das dazu konfiguriert ist, einem Fahrzeugführer zu gestatten, zwischen einem Zweiradantriebsmodus (2WD-Modus), einem abschaltbaren oder „gesperrten“ Vierradantriebsmodus (LOCK-4WD-Modus/gesperrten 4WD-Modus) und einem adaptiven oder „zuschaltbaren“ Vierradantriebsmodus (AUTO-4WD-Modus) zu wählen. In dieser Hinsicht ist das Verteilergetriebe 38 mit einer Drehmomentübertragungskupplung 42 ausgestattet, die selektiv dahingehend betätigt werden kann, Antriebsmoment von dem Antriebsstrang 12 zur vorderen Ausgangswelle 44 zu übertragen und so die LOCK-4WD- und AUTO-4WD-Betriebsmodi herzustellen. Das Kraftübertragungssystem umfasst ferner einen fremdkraftbetätigten Kupplungsaktuator 66 zur Steuerung der Betätigung der Übertragungskupplung 42, einen fremdkraftbetätigten Trennaktuator 68 zur Steuerung der Betätigung der Trennkupplung 70, mehrere Fahrzeugsensoren 72 zur Detektion bestimmter dynamischer und Betriebseigenschaften des Kraftfahrzeugs, einen Moduswähler 74 zum Gestatten der Wahl eines der zur Verfügung stehenden Fahrmodi durch den Fahrzeugführer und eine Steuereinheit 76 zur Steuerung einer koordinierten Betätigung der Aktuatoren 66, 68 als Reaktion auf Eingangssignale von Fahrzeugsensoren 72 und ein Modussignal vom Moduswähler 74. Das Vorderachsaggregat 36 ist von der „trennbaren“ Art und wird mit der Trennkupplung 70 funktional zwischen den Wellensegmenten 32A, 32B einer der Vorderachswellen 32 angeordnet gezeigt.
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Zum Herstellen des 2WD-Modus wird der Kupplungsaktuator 66 dahingehend gesteuert, die Übertragungskupplung 42 in einen „freigegebenen“ Modus zu schalten, während der Trennaktuator 68 dahingehend gesteuert wird, die Trennkupplung 70 in einen „getrennten“ Modus zu schalten. Wenn sich die Übertragungskupplung 42 in ihrem Freigabemodus befindet, wird kein Antriebsmoment durch die Übertragungskupplung 42 zur vorderen Ausgangswelle 44 übertragen, so dass sämtliches Antriebsmoment vom Antriebsstrang 12 über den hinteren Triebstrang 14 zu den Hinterrädern 22 geliefert wird. Wenn sich die Trennkupplung 70 in ihrem getrennten Modus befindet, sind die Achswellensegmente 32A, 32B getrennt, so dass eine Drehung der Vorderräder 30 bei antreibendem Betrieb des Fahrzeugs 10 kein Zurückdrehen der vorderen Kardanwelle 56 und vorderen Ausgangswelle 44 verursacht.
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Zum Herstellen des LOCK-4WD-Modus wird der Trennaktuator 68 dahingehend gesteuert, die Trennkupplung 70 in einen „verbundenen“ Modus zu schalten, und der Kupplungsaktuator 66 wird dahingehend gesteuert, die Übertragungskupplung 42 in einen „vollständig eingerückten“ Modus zu schalten. Wenn die Übertragungskupplung 42 in ihrem vollständig eingerückten Modus betrieben wird, ist die hintere Ausgangswelle 40 letztlich mit der vorderen Ausgangswelle 44 antriebsgekoppelt, so dass das Antriebsmoment gleichmäßig dazwischen verteilt wird. Wenn sich die Trennkupplung 70 in ihrem verbundenen Modus befindet, werden die Wellensegmente 32A, 32B antriebsverbunden, so dass das zu der vorderen Ausgangswelle 44 gelieferte Antriebsmoment über den vorderen Triebstrang 16 zu den Vorderrädern 30 übertragen wird.
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Zur Herstellung des AUTO-4WD-Modus wird die Trennkupplung 70 in ihren verbundenen Modus geschaltet oder darin gehalten, und der Kupplungsaktuator 66 wird dahingehend betrieben, das Antriebsmomentverteilungsverhältnis zwischen der hinteren Ausgangswelle 40 und der vorderen Ausgangswelle 44 durch Variieren des Betriebs der Übertragungskupplung 42 zwischen ihrem freigegebenen und vollständig eingerückten Modus adaptiv zu regeln. Das gewünschte Verteilungsverhältnis basiert auf einer der Steuereinheit 72 zugeordneten Steuerlogik und wird von dieser bestimmt, wobei diese Steuerlogik dazu konfiguriert ist, automatisch ein Soll-Ausmaß des zu der vorderen Ausgangswelle 44 zu übertragenden Gesamtantriebsmoments basierend auf den von den Sensoren 72 detektierten Betriebseigenschaften und/oder Straßenbedingungen zu bestimmen.
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Nunmehr auf 2 Bezug nehmend, wird ein nicht einschränkendes Beispiel für das Verteilergetriebe 38 beschrieben. Bei der gezeigten Anordnung erstreckt sich eine Getriebeeinrichtungsausgangswelle 80 von einem Getriebeeinrichtungsgehäuse 82 in ein zur Sicherung an dem Getriebeeinrichtungsgehäuse 82 ausgeführtes Verteilergetriebegehäuse 84, das eine innere Kammer 86 definiert. Eine Getriebeeinrichtungswelle 80 ist zur gemeinsamen Drehung mit der hinteren Ausgangswelle 40 gekoppelt. Das in 2 gezeigte Verteilergetriebe 38 umfasst in der Darstellung ferner eine Übertragungsanordnung 88, die mit der hinteren Ausgangswelle 40 antriebsverbunden ist. Die Übertragungskupplung 42 ist so konfiguriert, dass sie eine Mehrscheibenreibkupplungsanordnung 90 mit einem kraftbetriebenen Kupplungsaktuator 66, der dazu konfiguriert ist, die Reibkupplungsanordnung 90 dahingehend selektiv einzurücken, Antriebsmoment von der hinteren Ausgangswelle 40 durch eine Übertragungsanordnung 88 zu der vorderen Ausgangswelle 44 zu übertragen, umfasst. Die Übertragungsanordnung 88 kann als eine Zahnradantriebsanordnung oder als eine Kettenantriebsanordnung konfiguriert sein. In dem offenbarten bestimmten Beispiel handelt es sich bei der Übertragungsanordnung 88 um eine Kettenantriebsanordnung mit einem ersten Kettenrad 94, das mit der hinteren Ausgangswelle 40 antriebsgekoppelt ist, einem zweiten Kettenrad 96, das auf der vorderen Ausgangswelle 44 drehbar gestützt wird, und einer Endlosantriebskette 98, die sowohl das erste Kettenrad 94 als auch das zweite Kettenrad 96 umgibt und mit ihnen kämmt. Es wird eine Kupplungseinrichtungsgrenzfläche 100 schematisch dargestellt, um eine direkte Kopplung des ersten Kettenrads 94 mit der hinteren Ausgangswelle 40 zu zeigen.
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Die Kupplungsanordnung 90 umfasst in der Darstellung ein erstes Kupplungsglied 102, das zur Drehung mit dem zweiten Kettenrad 96 gekoppelt ist, ein zweites Kupplungsglied 104, das zur Drehung mit der vorderen Ausgangswelle 44 gekoppelt ist, und ein Mehrscheibenkupplungspaket 106, das aus mehreren ineinander verschachtelten inneren und äußeren Kupplungsscheiben zusammengesetzt ist. Ein kraftbetätigter Kupplungsaktuator 66 umfasst eine axial bewegliche Betätigungsvorrichtung 108, die in der Lage ist, eine Einkupplungsdruckkraft auf das Kupplungspaket 106 auszuüben, und eine angetriebene Treibereinheit 110, die zum Steuern der axialen Position der Betätigungsvorrichtung 108 bezüglich des Kupplungspakets 106 betreibbar ist.
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Bekanntermaßen ist die Höhe der auf das Kupplungspaket 106 ausgeübten Einkupplungskraft proportional zu der Höhe des von der hinteren Ausgangswelle 40 durch die Übertragungsanordnung 88 zu der vorderen Ausgangswelle 44 übertragenen Antriebsmoments. Wenn eine vorbestimmte Mindesteinkupplungskraft an das Kupplungspaket 106 angelegt wird, wird demgemäß ein Mindestantriebsmoment zu dem vorderen Triebstrang 16 übertragen. Wenn eine vorbestimmte Höchsteinkupplungskraft an das Kupplungspaket 106 angelegt wird, wird hingegen ein Höchstantriebsmoment zu dem vorderen Triebstrang 16 übertragen. Somit kann durch eine aktive Steuerung des Betriebs der Übertragungskupplung 42 innerhalb des Verteilergetriebes 38 zur Herstellung eines Zweiradantriebsmodus (2WD-Modus) und eines bedarfsabhängigen Vierradantriebsmodus (4WD-Modus) eine adaptive Steuerung des Verhältnisses der vorderen/hinteren Antriebsmomentverteilung bereitgestellt werden. Ferner veranschaulicht 2 eine Verteilergetriebesteuereinheit 76A, die der Fahrzeugsteuerung 76 von 1 zugeordnet ist und zur Steuerung der Betätigung der angetriebenen Treibereinheit 110 betreibbar ist, die wiederum die axiale Position der Betätigungsvorrichtung 108 bezüglich des Kupplungspakets 106 steuert.
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Nunmehr auf 3 Bezug nehmend, wird ein beispielhaftes Allradantriebskraftübertragungssystem (AWD-Kraftübertragungssystem) für ein Kraftfahrzeug 10' gezeigt. Das Kraftfahrzeug 10' umfasst einen Antriebsstrang 12', der sich aus einem Motor 18' und einem Getriebe 20' zusammensetzt. Der Primärtriebstrang ist in diesem nicht einschränkenden Beispiel der vordere Triebstrang 120. Antriebsmoment vom Antriebsstrang 12' wird normalerweise durch eine vordere Differenzialanordnung 34' über die Vorderachswellen 32 zu den Vorderrädern 30 übertragen. Der Sekundärtriebstrang ist bei dieser Ausführungsform der hintere Triebstrang 122. Der hintere Triebstrang 122 umfasst eine hintere Kardanwelle 46', deren eines Ende über die Gelenkskupplungseinrichtung 50 mit der Ritzelwelle 52 antriebsgekoppelt ist. Gemäß der Darstellung ist das gegenüberliegende Ende der hinteren Kardanwelle 46' über eine andere Gelenkkupplungseinrichtung 123 mit einer Ausgangskomponente 124 einer Nebenabtriebseinheit 126 antriebsgekoppelt. Wie genauer beschrieben wird, ist die Ausgangskomponente 124 eine Ritzelwelle, so dass die integrierten Ritzelwelle/Gleichlaufgelenk-Anordnungen der vorliegenden Offenbarung auf die Verbindung zwischen der Ritzelwelle 124 und der Gelenkkupplungseinrichtung 123 anwendbar sind.
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4 veranschaulicht schematisch ein nicht einschränkendes Beispiel für die Nebenabtriebseinheit (PTU) 126. Ein Endantriebsgetriebe 132 der Getriebeeinrichtung 20' umfasst ein Ausgangszahnrad 134, das ein an einem vorderen Differenzialträger 138 der vorderen Differenzialanordnung 34' fixiertes Tellerrad 136 antreibt. Die PTU 136 umfasst eine Eingangswelle 140, die durch das Getriebe 132 oder den Differenzialträger 138 angetrieben wird, ein Hypoidgetriebe 142 und eine Drehmomentübertragungskupplungseinrichtung 42' dazwischen. Das Hypoidgetriebe 142 umfasst ein Tellerrad 144, das mit einem Ritzel 146 kämmt, das wiederum mit einer Ritzelwelle 148 antriebsverbunden ist, die als Ausgangskomponente 124 wirkt. Die Übertragungskupplungseinrichtung 42' umfasst in diesem nicht einschränkenden Beispiel eine Mehrscheibenkupplungsanordnung 90' und einen kraftbetätigten Kupplungsaktuator 66'. Die Kupplungsanordnung 90' umfasst ein erstes Kupplungsglied 150, das mit der Eingangswelle 140 gekoppelt ist, ein zweites Kupplungsglied 152, das mit dem Tellerrad 144 gekoppelt ist, und ein Mehrscheibenkupplungspaket 154. Wenn eine Mindesteinkupplungskraft an das Kupplungspaket 154 angelegt wird, wird ein Mindestantriebsmoment über das Hypoidgetriebe 142 zu dem hinteren Triebstrang 122 übertragen. Im Gegensatz dazu führt das Einrücken des Kupplungspakets 154 zur Übertragung von Antriebsmoment zu dem hinteren Triebstrang 122. Dies gestattet die Herstellung der oben erwähnten 2WD- und 4WD-Betriebsmodi für das Fahrzeug 120.
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Nunmehr auf 5 bezugnehmend, umfasst ein Antriebsachsaggregat 160 gemäß der schematischen Darstellung allgemein ein Achsgehäuse 162, eine Differenzialanordnung 164, die von dem Achsgehäuse 162 gestützt wird, ein Paar Achswellen 166, ein Hypoidgetriebe 168 und ein Gleichlaufgelenk 170. Die Differenzialanordnung 164 umfasst einen Differenzialträger 172, der ein Differenzialgetriebe 174 antreibt, das wiederum mit den Achswellen 166 antriebsverbunden ist. Der Differenzialträger 172 wird in einem Differenzialabschnitt des Achsgehäuses 162 von einem Paar lateral beabstandeter Lagereinheiten 176 drehbar gestützt. Das Differenzialgetriebe 174 umfasst mindestens ein Paar Differenzialritzel 178, die an an dem Differenzialträger 172 fixierten Stiften 180 drehbar befestigt sind und die mit einem Paar Differenzialausgangszahnrädern 182 kämmen. Die Differenzialausgangszahnräder 182 sind jeweils an einer der Achswellen 166 fixiert. Das Hypoidgetriebe 168 umfasst ein Teller- oder Kronenrad 182, das an dem Differenzialträger 172 drehfest gesichert ist, und ein Ritzel 186, das von einer Ritzelwelle 188 angetrieben wird. Die Ritzelwelle 188 wird in einem Hypoidabschnitt des Achsgehäuses 162 durch eine einsatzartige Lagereinheit 190 drehbar gestützt. Wie genauer beschrieben wird, handelt es sich bei der Ritzelwelle 188 um eine hohle rohrförmige Stahlkomponente mit einem ersten Endsegment 192, an dem das Ritzel 186 ausgebildet ist, und einem zweiten Endsegment 194, dem das Gleichlaufgelenk 170 wirkzugeordnet ist. Insbesondere kann das Gleichlaufgelenk 170 der festen Art (Käfig und Kugel oder Tripode- usw.) oder der Schiebeart (Käfig und Kugel, mit Quernuten, Tripode- usw.), die in das zweite Endsegment 194 der hohlen Ritzelwelle 188 integriert ist oder diesem zugeordnet ist, sein. Die folgende detaillierte Beschreibung verschiedener Ausführungsformen einer integrierten Anordnung aus Ritzelwelle und Gleichlaufgelenk (PS/CVJ) sollen auf jegliche Kombinationen aus Gelenk und Welle, die dem hinteren Triebstrang 14 (50, 52) und/oder dem vorderen Triebstrang 16 (60, 62) von 1 zugeordnet sind, sowie jene, die dem hinteren Triebstrang 122 (48, 148 und/oder 50, 52) von 3 zugeordnet sind, anwendbar sein.
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Nunmehr auf 6 und 7 bezugnehmend, ist bei einer ersten nicht einschränkenden Ausführungsform der PS/CVJ-Anordnung 200 gemäß der Darstellung ein Kugelkäfigschiebegleichlaufgelenk 170 in das hohle Endsegment 194 der Ritzelwelle 188 integriert. Die Ritzelwelle 188 und das Ritzel 186 definieren zusammen eine Ritzeleinheit 202, die als eine hohle Stahlkomponente (vorzugsweise geschmiedet) mit einem rohrförmigen Wellensegment 204 und einem rohrförmigen Ritzelsegment 206 konfiguriert ist. Während das Wellensegment 204 und das Zahnradsegment 206 in der Darstellung integral als eine homogene Stallkomponente ausgebildet sind, versteht sich, dass das Zahnradsegment 206 alternativ dazu eine, möglicherweise aus einem anderen Material hergestellte, separate Komponente, die starr an dem ersten Ende 192 des Wellensegment 204 gesichert ist, sein kann. Die Lagereinheit 190 ist in der Darstellung zwischen einer zylindrischen Außenfläche 210 des Wellensegments 204 und einer zylindrischen Innenfläche 212 eines Ritzelstützsegments 214 des Achsgehäuses 162 angeordnet. Die Lagereinheit 190 umfasst eine erste Lageranordnung 216 und eine zweite Lageranordnung 218, die durch einen dem Lagergehäuse 220 zugeordneten Trennring axial beabstandet sind. Das Lagergehäuse 220 umfasst ein Außengewinde 222, das zum Eingriff mit einem Innengewinde 224, das in einem Endabschnitt des Ritzelstützsegments 214 des Achsgehäuses 162 ausgebildet ist, konfiguriert ist. Dieser Gewindeeingriff gestattet die axiale Einstellung des Lagergehäuses 220 bezüglich des Achsgehäuses 162 zum Festlegen des Spiels zwischen den Ritzelzähnen 226 und den Kronenradzähnen 228. Eine Dichtungsanordnung ist zum Abdichten der Lagereinheit 190 bezüglich der Ritzelwelle 118 in dem Ritzelstützsegment 214 des Achsgehäuses 162 vorgesehen. Die Dichtungsanordnung umfasst einen Dichtungsring 230, der an einer axialen Verlängerung 232 eines der zweiten Lageranordnung 218 zugeordneten Innenrings 272 fixiert ist, und eine flexible Rotationsdichtung 234, die zwischen dem Dichtungsring 230 und dem Lagergehäuse 220 angeordnet ist. Darüber hinaus ist die Verlängerung 232 auf eine Außenfläche 210 des zweiten Endsegments 194 des Ritzelwellensegments 204 zum Festlegen und Halten der Vorspannung der Lager 216 und 218 pressgepasst.
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Gemäß der Darstellung in 6 und 7 umfasst das Gleichlaufgelenk 170 allgemein einen Außenring 240, einen Innenring 242, einen Käfig 244, mehrere Drehmomentübertragungselemente oder Kugeln 246, einen Innenringmanschettenstopfen 248 und eine Balganordnung 250. Der Außenring 240 ist dem Wellensegment 204 der Ritzelwelle 188 und insbesondere einer zylindrischen Innenfläche 252 mit mehreren darin ausgebildeten sich in Längsrichtung erstreckenden Außenringnuten 254 davon integral zugeordnet. Die Nuten 254, die im Folgenden als äußere Führungsschienen bezeichnet werden, können im Vergleich zu der in Längsrichtung ausgerichteten Konfiguration, die gezeigt wird, alternativ dazu ein Bogenprofil aufweisen. Die äußeren Schienen 254, die in der Fläche 252 ausgebildet sind, sind vorzugsweise so maschinell ausgearbeitet, dass sie sich von dem offenen Ende 194 des Wellensegments 204 zu einer Nutenendfläche 195 erstrecken und den axialen Schiebewegbereich, der von dem Gleichlaufgelenk 170 bereitgestellt wird, begrenzen.
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Der Innenring 242 weist ein sphärisches Endsegment 258 auf, in dem mehrere sich in Längsrichtung erstreckende Innenringnuten 260, die auch als innere Führungsschienen bezeichnet werden, ausgebildet sind. Ein Wellenstumpfsegment 262 erstreckt sich axial von dem sphärischen Endsegment 258 des Innenrings 242 und weist eine mit inneren Keilverzahnungszähnen 264 ausgebildete Innenfläche auf, die dazu konfiguriert ist, mit einem Wellensegment (nicht gezeigt) der Antriebskomponente (d. h. der Kardanwelle) zusammenzupassen. Das Wellenstumpfsegment 262 und das sphärische Endsegment 258 sind bei dieser nicht einschränkenden Anordnung gemäß der Darstellung als einstückige Innenringkomponente ausgebildet. Ein Manschettenstopfen 248 ist dahingehend in einem Endabschnitt ohne Keilverzahnung des Wellenstumpfsegments 262 installiert, das Innere der Ritzelwelle 188 gegen das Innere des Wellensegments 262 abzudichten. Der Käfig 244 ist in der Darstellung zwischen dem Innenring 242 und dem Außenring 240 angeordnet. Der Käfig 244 ist so ausgebildet, dass er mehrere Käfigöffnungen 266 umfasst. Kugeln 246 erstrecken sich durch die Käfigöffnungen 266 und jede ist in einem ausgerichteten Paar äußerer Schienen 254 und innerer Schienen 260 angeordnet. Die Balganordnung 250 umfasst einen elastischen Balg 267, der sich zwischen dem Wellensegment 262 des Innenrings 242 und einem Endabschnitt der Innenringverlängerung 232 an der zweiten Lageranordnung 218 in der Nähe der äußeren Endfläche des zweiten Endsegments 194 der Ritzelwelle 188 erstreckt. Der Balg 267 ist über einen ersten Haltering 269 an dem Wellenstumpf 262 und über einen zweiten Haltering 271 an der Innenringverlängerung 232 gesichert.
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Das Kugelkäfigschiebegleichlaufgelenk 170 überträgt Triebstrangdrehmoment unter Bereitstellung einer konstanten Drehzahl bei allen Betriebswinkeln, die zwischen dem Innenring 242 und dem Außenring 240 hergestellt werden, und eignet sich gut zur Verbindung des Innenrings 242 mit einem Ende einer Triebstrangkardanwelle zur Gestattung einer Axialbewegung zwischen der Kardanwelle und der hohlen Ritzelwelle 188 unter Bereitstellung einer kompakten PS/CVJ-Anordnung 200 mit reduzierten Anforderungen hinsichtlich des axialen Packaging und reduzierten Kosten und reduziertem Gewicht im Vergleich zu anderweitig herkömmlichen Anordnungen. Obgleich das Gleichlaufgelenk 170 als Schiebekonfiguration gezeigt wird, liegt für den Fachmann auf der Hand, dass eine feste Kugelkäfigversion alternativ dazu in das hohle Wellensegment 204 der Ritzelwelle 188 integriert werden kann. Unabhängig von der Art bietet die direkte Integration des Gleichlaufgelenks in ein Endsegment einer hohlen Ritzelwelle auch ein Crashoptimierungsmerkmal, indem gestattet wird, dass die Kardanwelle dahingehend in die Ritzelwelle und bezüglich des Achsgehäuses gleitet, ein Zusammendrücken während einer Aufprallsituation mit wenig axialem Widerstand zu gestatten. Darüber hinaus gestattet diese direkte Integration das Festlegen und Halten der Lagervorspannung.
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Nunmehr auf 8 und 9 Bezug nehmend, ist bei einer zweiten nicht einschränkenden Ausführungsform einer PS/CVJ-Anordnung 200A gemäß der Darstellung ein festes Kugelkäfigschiebegleichlaufgelenk 170A in eine Verlängerung 232A eines Lagerinnenrings 272 der zweiten Lageranordnung 218 integriert. Die PS/CVJ-Anordnung 200A ist somit dazu konfiguriert, das Gleichlaufgelenk 170A in Antriebsverbindung mit einem zweiten Endsegment 194A eines Wellensegments 204A einer Ritzelwelle 188A zu positionieren, anstatt gemäß der Konfiguration der PS/CVJ-Anordnung 200 darin integriert zu sein. Insbesondere ist ein Außenring 240A des Gleichlaufgelenks 170A nun zusammen mit einem vergrößerten Ringbereich 270 des einer Lageranordnung 218A zugeordneten Lagerinnenrings 272 ausgebildet. Ein Verlängerungssegment 232A des Lagerinnenrings 272A ist an der Außenfläche 210A des Wellensegments 204A fixiert. Eine Ringverlängerung 232A stellt eine Anordnung zum Festlegen und Halten der Lagevorspannung bereit. Äußere Schienen 254A sind in dem vergrößerten Ringbereich 270 des Lagerinnenrings 272A ausgebildet. Eine Balganordnung 250A umfasst einen elastischen Balg 280, der über einen äußeren Bund 282 an dem Ringbereich 270 sowie über einen inneren Bund 284 an dem Wellensegment 262 des Innenrings 242 fixiert ist. Eine Entlüftungsmanschette 285 ist in dem zweiten Endsegment 194 der Ritzelwelle 188 installiert. Natürlich kann alternativ dazu eine Schiebeversion des Gleichlaufgelenks 170A durch Verlängern der Länge des Ringbereichs 270 und Ersetzen der äußeren Schienen 254A mit länglichen sich in Längsrichtung erstreckenden äußeren Schienen (ähnlich den Schienen 254) bereitgestellt werden. Die PS/CVJ-Anordnung 200A bietet dieselben Gewichts- und Kostenreduzierungsvorteile sowie das Crashoptimierungsmerkmal, das im Zusammenhang mit der PS/CVJ-Anordnung 200 angeführt wurde. Die Integration des Außenrings 240A an dem Gleichlaufgelenk 170A und des Lagerrings 272 der Lagereinheit 218 bietet einen Vorteil gegenüber herkömmlichen Anordnungen.
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10 und 11 offenbaren eine dritte nicht einschränkende Ausführungsform einer PS/CVJ-Anordnung 200B, deren Struktur und Funktion jenen der PS/CVJ-Anordnung 200A von 8 und 9 allgemein ähneln, außer, dass der Außenring 240B eine separate Komponente ist, die nicht in die Verlängerung 232A der zweiten Lageranordnung 218 integriert ist. Insbesondere umfasst der Außenring 240B des Gleichlaufgelenks 170B ein Ringsegment 270 und eine axiale rohrförmige Verlängerung 290, die an der Außenfläche 210B an dem zweiten Ende 194B der Ritzelwelle 188B fest gesichert ist. Äußere Schienen 254B sind in dem Außenring 240B ausgebildet. Somit sind die Struktur und die Funktion des Gleichlaufgelenks 170B mit jenen des Gleichlaufgelenks 170A von 8 und 9 nahezu identisch. Die rohrförmige Verlängerung 290 des Außenrings 240B des Gleichlaufgelenks 170B ist wiederum dazu konfiguriert, das Festlegen und Halten der Vorspannung der Lager 218B und 216 zu gestatten.
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Nunmehr auf 12 und 13 Bezug nehmend, wird die PS/CVJ-Anordnung 200A (8 und 9) nun in Verbindung mit dem Antriebsachsaggregat 160 und einer Kardanwelle 290 gezeigt. Insbesondere weist ein Endsegment 292 der Kardanwelle 290 äußere Keilverzahnungen 294 auf, die mit inneren Keilverzahnungen 264, die in dem Wellenstumpfsegment 262 des Innenrings 242 ausgebildet sind, kämmen. Eine Halteklammer 296 ist in ausgerichteten Nuten 298 und 300, die in dem Wellenstumpfsegment 262 bzw. dem Kardanwellenendsegment 292 ausgebildet sind, positioniert. Somit ist die Kardanwelle 290 zusammengesetzt und wird in ihrer normalen Betriebsposition bezüglich der PS/CVJ-Anordnung 200A gemäß der Darstellung in 12 gehalten. Jedoch wird die Halteklammer 296 im Falle eines Crash- oder Kollisionsereignisses, das eine axial ausgerichtete Kraft (F) mit einer vordefinierten Höhe in Richtung des Pfeils 310 anlegt, aus den Nuten 298, 300 gelöst und gestattet eine Axialbewegung der Kardanwelle 290 bezüglich der PS/CVJ-Anordnung 200A in die eingefahrene Position gemäß der Darstellung in 13. Diese Axialbewegung der Kardanwelle 290 wird in Richtung des Pfeils 310 durch den Eingriff zwischen einem Schulterabschnitt 312 der Kardanwelle 290 und einem äußeren Endabschnitt 314 des Innenringwellenstumpfsegments 262 beschränkt. Aus 13 ist ersichtlich, dass eine derartige Axialverschiebung der Kardanwelle 290 zum Lösen des Manschettenstopfen 248 aus dem Innenring 242 führt. Natürlich ist diese Anordnung bei jeglicher der PS/CVJ-Anordnungen, die hier erörtert und genau beschrieben werden, verfügbar.
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Obgleich jede der alternativen Ausführungsformen ein Kugelkäfigschiebegleichlaufgelenk offenbart, soll der Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung andere geeignete Arten von festen oder Schiebekonfigurationen, wie z. B. Quernut- und Tripode-Arten von Gleichlaufgelenken, die zur direkten Integration in eine hohle Ritzelwelle angeordnet oder in eine damit kollineare Anordnung integriert sind, einschließen.
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Jede der integrierten PS/CVJ-Anordnungen wird vorzugsweise zur Bereitstellung einer Ritzel-Lager-Kupplungseinrichtung (PBC)-Anordnung in Kombination mit der Lagereinheit 190 vormontiert, wobei sich „Ritzel“ auf die Ritzeleinheit 202 bezieht, sich „Lager“ auf die Doppellagereinheit 190 bezieht und sich „Kupplungseinrichtung“ auf das Gleichlaufgelenk 170 bezieht. Die Lageranordnung 190 kann als ein Einsatz, der in einem Ritzelstützbereich 214 des Achsgehäuses 162 angeordnet ist, konfiguriert sein.
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Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen ist für Veranschaulichungs- und Beschreibungszwecke bereitgestellt worden. Sie soll nicht abschließend sein oder die Offenbarung einschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf die bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern, wo zutreffend, austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, selbst wenn nicht speziell gezeigt und beschrieben. Diese kann auch auf verschiedene Weise geändert werden. Solche Variationen sollen nicht als Abweichung von der Offenbarung betrachtet werden, und alle solchen Modifikationen sollen im Schutzumfang der Offenbarung mit enthalten sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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