DE4409224C2 - Allradantrieb - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Allradantrieb für ein Fahrzeug ge
mäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei Fahrzeugen mit derartigen Allradantrieben wird die An
triebskraft von einem aus Brennkraftmaschine und Getriebe be
stehenden Antriebsaggregat geliefert, wobei die von der Brenn
kraftmaschine abgegebene Arbeitsleistung von einem Kraftüber
tragungsmechanismus in zwei Teilantriebskräfte zerlegbar ist.
Die eine Teilkraft wird an die Triebwellen der Vorderräder ab
gegeben, während die andere Teilkraft über einen Antriebsstrang
mit Winkelgetriebe und Kardanwelle an die Triebwellen der Hin
terräder weitergeleitet wird. Zur Erzielung einer besonders
kompakten Bauweise sind der Frontmotor und das Schaltgetriebe
quer zur Fahrtrichtung angeordnet. Für den Einsatz des Fahr
zeuges im Gelände ist zusätzlich ein als Planetengetriebe aus
gebildetes Untersetzungsgetriebe eingebaut, das wahlweise in
einen schnellen oder einen langsamen Gang schaltbar ist.
Aus der EP 0 072 990 ist ein Allradantrieb bekannt, bei dem die
Kraftübertragung vom Getriebe über ein schaltbares Planetenge
triebe zum Gehäuse des Vorderachsausgleichsgetriebes erfolgt.
Planetengetriebe und Ausgleichsgetriebe sind koaxial, jedoch
mit Abstand voneinander angeordnet. Durch diese Bauweise ist
der im Bereich der Vorderachse zur Verfügung stehende Raum
weitgehend ausgenutzt. Das nachgeschaltete Winkelgetriebe ist
dementsprechend unter Zwischenschaltung einer Übersetzungsstufe
in Richtung auf die Hinterachse versetzt angeordnet. Insgesamt
nehmen die vorhandenen Aggregate in Fahrzeuglängsrichtung viel
Platz in Anspruch, der besser für andere Zwecke genutzt werden kann. So sind gerade im
Bereich der Vorderachse Teile der Lenkung vorzusehen. Je ausladender die an dieser
Stelle vorgesehenen Aggregate sind, um so mehr Leitungsteile müssen mit Abstand zur
Vorderachse angeordnet werden. Weiterhin entfällt durch die bekannte Anordnung
wichtiger Freiraum, der im Crashfalle zur Deformation benötigt wird.
Außerdem ist aus der DE-OS 41 18 266 ein ähnlicher Allradantrieb bekannt, bei dem das
Gehäuse des Ausgleichsgetriebes zugleich als Kraftübertragungsmechanismus dient. Bei
diesem Allradantrieb ist das Planetengetriebe allerdings mit seinen Zahnrädern
unmittelbar neben dem Gehäuse des Ausgleichsgetriebes angeordnet, während die
Schalteinrichtung zur Betätigung des Planetengetriebes auf der dem Ausgleichsgetriebe
abgewandten Seite des Planetengetriebes befindlich ist. Weiterhin ist aus dieser
Druckschrift ersichtlich, dass auf der dem Planetengetriebe abgewandten Seite des
Ausgleichsgetriebes ein Winkelgetriebe und ein übersetzendes Planetengetriebe platziert
ist, mit dem die Kardanwellendrehzahl heraufsetzbar ist.
Weiterhin ist bekannt, dass derartige Allradantriebe heute durchweg mit einem separater
und sperrbaren Mittendifferential ausgerüstet sind, das in der Regel als Planeten- bzw.
Kegelradausgleichsgetriebe ausgebildet ist. Aus Platzgründen steht bei Fahrzeugen mit
quer zur Fahrtrichtung eingebauten Allradantrieben in der Regel nur sehr wenig Bauraum
zur Verfügung, um sowohl eine Geländegang-Reduzierstufe als auch ein
Mittendifferential zu realisieren.
Im Stand der Technik wird auch ein Allradantrieb beschrieben (DE 32 17 275 A1), bei
dem in das Kegelrad eines Winkelgetriebes ein Planetengetriebe integriert ist, dass
wiederum koaxial zu einem vorderen Ausgleichsgetriebe angeordnet ist. Hierbei ist eine
erste Schalteinrichtung für das Planetengetriebe zwischen dem Planetengetriebe und dem
vorderen Winkelgetriebe positioniert, wobei eine zweite Schalteinrichtung für das
Planetengetriebe zusätzlich an anderer Stelle angeordnet ist. Schließlich sind aus der DE 39 11 118 A1
und der JP 04173429 A Allradantriebe bekannt, bei denen zwischen dem
vorderen Ausgleichsgetriebe und dem vorderen Winkelgetriebe koaxial angeordnete
Planetengetriebe vorgesehen sind, die jeweils eine Schalteinrichtung aufweisen. Alle
zuvor genannten Allradantriebe sind jedoch noch nicht optimal ausgebildet.
Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen
möglichst kompakten Allradantrieb mit Geländegangstufe und Mittendifferentialfunktion
für Kraftfahrzeuge vorzustellen.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs 1,
während in den Unteransprüchen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung offenbart
sind.
Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Allradantriebes kann das
Planetengetriebe wahlweise als Ausgleichsgetriebe und Reduzier
stufe dienen. Während in einer Schaltstellung das Planetenge
triebe als Verteilerdifferential zwischen der Vorderachse und
dem Hinterachsausgleichsgetriebe wirkt, kann es in einer ande
ren Schaltstellung als Reduzierstufe für einen Geländegang ge
nutzt werden. Während nach dem bekannten Stand der Technik für
beide Getriebefunktionen jeweils getrennte Getriebebaugruppen
notwendig waren, erlaubt der einfache Aufbau des erfindungsge
mäßen Allradantriebes eine deutliche Bauteil- und Bauraumredu
zierung.
Durch die Anordnung des Planetengetriebes koaxial zwischen dem
vorderen Ausgleichsgetriebe und dem vorderen Winkelgetriebe so
wie durch die Plazierung einer ersten Schalteinrichtung für das
Planetengetriebe zwischen diesem Planetengetriebe und dem vor
deren Winkelgetriebe und durch die Anordnung einer zweiten
Schalteinrichtung für das Planetengetriebe hinter dem vorderen
Winkelgetriebe kann ein normales Schaltgetriebe mit nur gerin
gen Änderungen für den beschriebenen Allradantrieb genutzt wer
den. Der einfache Aufbau dieses Allradantriebes ergibt sich da
durch, daß mit nur einer Baugruppe insgesamt drei Allradgetrie
befunktionen realisierbar sind. So kann durch die unterschied
liche Beschaltung des Planetengetriebes ein Geländegang einge
stellt, die Funktion eines Mittelausgleichsgetriebes realisiert
und die Verteilung der Antriebsleistung auf die Vorder- und
Hinterachse realisiert werden.
Mit Hilfe eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei
spiels läßt sich die Erfindung erläutern. Im einzelnen zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des ge
samten Allradantriebes, während
Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt der er
findungsgemäßen Getriebeanordnung ge
mäß Fig. 1 darstellt.
Der in Fig. 1 gezeigte Allradantrieb besteht in seinen Hauptkomponenten aus einer
Brennkraftmaschine 10, der über eine Kupplung 11 ein Getriebe 12 nachgeordnet ist. Die
Ausgangswelle 13 dieses Getriebes 12 treibt ein Zahnrad 20, das mit einem Getriebekorb
22 drehfest verbunden ist. Dieser Getriebekorb 22 ist im Getriebegehäuse 45 gelagert und
verfügt an seiner Innenseite über eine Innenverzahnung 21, mit der ein Planetengetriebe
15 angetrieben wird.
In diesem Ausführungsbeispiel linksseitig von dem Planetengetriebe 15 ist ein
Achsausgleichsgetriebe 17 für die vorderen Antriebswellen 27, 28 angeordnet. Das
Planetengetriebe 15 ist über einen Steg 24 mit dem Gehäuse 16 dieses
Achsausgleichsgetriebes verbunden.
Auf der anderen Seite des Planetengetriebes 15 ist koaxial zu der Antriebswellen 27, 28
für die Vorderräder 29 und 30 ein Winkelgetriebegehäuse 23 angeordnet, in dem zwei
Schalteinrichtungen 41, 42 für das Planetengetriebe 15 sowie ein Winkelgetriebe 19
angeordnet sind. Das Winkelgetriebe 19 treibt über seine Kegelräder 34, 35 eine
Kardanwelle 36 an, die einen Teil der Antriebsleistung der Brennkraftmaschine auf die
Hinterachse überträgt. Dazu ist an der Hinterachse ein zweites Winkelgetriebe 18
vorgesehen, das ein sperrbares Hinterachsausgleichsgetriebe 38 antreibt. Von diesem
Ausgleichsgetriebe 38 werden die Antriebswellen für die Hinterräder 39, 40 angetrieben.
Wie der Detaildarstellung in Fig. 2 entnehmbar ist, wird die Antriebsleistung der
Brennkraftmaschine über die Getriebeausgangswelle 13 auf das Zahnrad 20 übertragen,
das mit dem Getriebekorb 22 drehfest verbunden ist. Dieser im Getriebegehäuse 45
gelagerte Getriebekorb 22 treibt über seine Innenverzahnung 21 das Planetengetriebe 15
an. Dieses Planetengetriebe 15 verfügt über Planetenradpaare mit inneren Planetenrädern
46 und äußeren Planetenrädern 47, wobei die inneren Planetenräder 46 das Sonnenrad 25
antreiben. Die Planetenräder 46, 47 sind gemeinsam über einen Steg 24 mit dem Gehäuse
16 des vorderen Achsausgleichsgetriebes verbunden, so dass das Planetengetriebe dieses
Ausführungsbei
spiels eine positive Standübersetzung aufweist.
Das Gehäuse 16 des Achsausgleichsgetriebes 17 ist in diesem
Beispiel auf seiner linken Seite über einen Fortsatz in dem Ge
triebegehäuse 45 gelagert, während auf der rechten Seite an
diesem Getriebegehäuse 16 eine Welle 48 befestigt ist, die ko
axial zum Sonnenrad 25 zu einer hinter dem vorderen Winkelge
triebe 19 angeordneten Schalteinrichtung 42 geführt ist. Die
Antriebswellen 27, 28 für die Vorderräder 29, 30 sind ihrer
seits koaxial in dem linksseitigen Fortsatz des Gehäuses 16 so
wie koaxial in der mit dem Gehäuse 16 verbundenen Welle 48 ge
lagert.
Das Sonnenrad 25 des Planetengetriebes 15 erstreckt sich koaxi
al zu der Antriebswelle 28 und der Welle 48 in das Winkelge
triebegehäuse 23 hinein, in der vor dem Winkelgetriebe 19 eine
erste Schalteinrichtung 41 angeordnet ist. Dieser Aufbau, bei
dem das Vorderachsdifferential 17 über den Steg 24 und das Hin
terachsdifferential 38 über die Sonne 25 angetrieben wird, be
wirkt eine insgesamt frontdominante Antriebsweise dieses All
radantriebes. Durch Ändern von An- und Abtrieb des Planetenge
triebes läßt sich aber leicht ein heckdominanter Antrieb ein
stellen.
Die in der Zeichnung dargestellten Schalteinrichtungen 41, 42
können elektrisch, mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch be
tätigbar sein. In dem hier gewählten Ausführungsbeispiel ver
fügt die erste Schalteinrichtung 41 über eine mit einer an sich
bekannten Schaltverzahnung 50, 51 versehene Schiebemuffe 43,
während die Schalteinrichtung 42 als elektromagnetisch betätig
bare Kupplung 44 ausgeführt ist.
Mit Hilfe der Fig. 2 lassen sich unterschiedliche Schaltzu
stände der Schalteinrichtungen 41, 42 sowie die daraus resul
tierenden Antriebsvarianten des Allradantriebes veranschauli
chen. Dabei stellen die Schaltpositionen 41a, 41b die jeweili
gen Verschiebungspositionen der Schiebemuffe 43 der Schaltein
richtung 41 dar, während die elektromagnetisch betätigbare Kup
plung 44 der Schalteinrichtung 42 die Schaltzustände 42a (of
fen) und 42b (geschlossen) einnehmen kann.
In der Schaltposition 41a, verbindet die Schiebemuffe 43 demnach
das Sonnenrad 25 mit einer Welle 49, auf der ein Kegelrad 34
des vorderen Winkelgetriebes 19 befestigt ist, und die auf ih
rem zur Schiebemuffe 43 zeigenden Ende mit einer Schaltverzah
nung 52 sowie an dem zur Schalteinrichtung 42 weisenden Ende
mit einem Kupplungslement (z. B. dem Kupplungsgehäuse 53) ver
bunden ist. Bei offener Kupplung 44 gemäß der Schaltposition
42a ist der Allradantrieb so geschaltet, daß das Planetenge
triebe 15 zusammen mit dem Kraftübertragungsmechanismus des Ge
häuses 16 wie ein offenes Mittendifferential wirkt.
In dem Schaltzustand, in dem die Schalteinrichtung 41 die
Schaltposition 41a einnimmt und die Schalteinrichtung 42 eine
geschlossene elektromagnetische Kupplung 44 aufweist (Schalt
position 42b), wirkt der Allradantrieb so, als würde ein vor
handenes Mittendifferential gesperrt sein. In diesem Zustand
wirkt das Planetengetriebe 15 nicht als Untersetzungsstufe, so
daß die vom Getriebe 12 zugeführte Antriebsleistung von dem
Planetengetriebe 15 und dem Achsausgleichsgehäuse 16 auf das
Winkelgetriebe 19 übertragen wird.
In einem dritten Schaltzustand verbindet die Schiebemuffe 43
der ersten Schalteinrichtung 41 in einer Schaltposition 41b das
Sonnenrad 25 mit dem Getriebegehäuse und läßt die Welle 49 mit
dem Kegelrad 34 los. Bei geschlossener Kupplung 44 in der zwei
ten Schalteinrichtung 42 gemäß der Schaltposition 42b bewirkt
dies, daß aus dem Planetendifferential eine dem Hauptgetriebe
12 nachgeordnete Reduzierstufe mit Geländegangwirkung wird. Für
alle Gänge des Hauptgetriebes 12 kann dabei eine Untersetzung
von vorzugsweise i = 1,3 bis 1,8 erzielt werden, wobei der ge
samte Allradantrieb durch die geschlossene Kupplung 44 die Wir
kung eines gesperrten Mittendifferentials erfährt.
10
Brennkraftmaschine
11
Kupplung
12
Getriebe
13
Getriebeausgangswelle
15
Planetengetriebe
16
Kraftübertragungs
mechanismus/Gehäuse
17
Ausgleichsgetriebe vorne
18
Winkelgetriebe
19
Winkelgetriebe
20
Zahnrad
21
Innenverzahnung/Ringrad
22
Getriebekorb
23
Gehäuse des Winkelgetriebes
24
Planetensteg
25
Sonnenrad
27
Antriebswelle
28
Antriebswelle
29
Vorderrad
30
Vorderrad
34
Kegelrad
35
Kegelrad
36
Kardanwelle
38
Ausgleichsgetriebe hinten
39
Hinterrad
40
Hinterrad
41
a,
41
b Schaltposition
42
a,
42
b Schaltposition
43
Schiebemuffe
44
Elektromagnetische Kupplung
45
Getriebegehäuse
46
Planetenrad
47
Planetenrad
48
Welle
49
Welle
50
Schaltverzahnung
51
Schaltverzahnung
52
Schaltverzahnung
53
Kupplungselement
Claims (8)
1. Allradantrieb für ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine (10) und mit mindestens
je einem Vorderrad- (29, 30) und Hinterradpaar (39, 40), einem verschiedene
Drehzahlstufen ermöglichenden Getriebe (12), dessen Eingangs- und Ausgangswellen
(13) achsparallel zur Ausgangswelle der Brennkraftmaschine (10) angeordnet sind,
einem einer Verzweigung der Antriebsleistung auf ein Hinterrad- (39, 40) und ein
Vorderradpaar (29, 30) dienendes Gehäuse (16) eines vorderen Ausgleichsgetriebes
(17), zwei je ein Kegelradpaar (34, 35) aufweisende Winkelgetriebe (18, 19), einem
hinteren Ausgleichsgetriebe (38), einer Kardanwelle (36) zur Übertragung der
Antriebsleistung von dem vorderen auf das hintere Winkelgetriebe (18, 19) und einem
schaltbaren, zum Gehäuse (16) des vorderen Ausgleichsgetriebes (17) koaxialen
Planetengetriebe (15) zur wahlweisen Untersetzung der Drehzahl vor dem Eingang in
das Gehäuse (16) des vorderen Ausgleichsgetriebes (17), wobei das schaltbare
Planetengetriebe (15) mit seinen Zahnrädern unmittelbar neben dem Gehäuse (16) des
vorderen Ausgleichsgetriebes (17) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das
Planetengetriebe (15) koaxial zwischen dem vorderen Ausgleichsgetriebe (17) und
dem vorderen Winkelgetriebe (19) angeordnet ist, dass eine erste Schalteinrichtung
(41) für das Planetengetriebe (15) zwischen dem Planentengetriebe (15) und dem
vorderen Winkelgetriebe (19) positioniert ist und dass eine zweite Schalteinrichtung
(42) für das Planetengetriebe (15) an der der ersten Schalteinrichtung (41)
abgewandten Seite des vorderen Winkelgetriebes (19) angeordnet ist.
2. Allradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vordere
Ausgleichsgetriebe (17) mit seinem Gehäuse (16) und dem Planetengetriebe (15) von
einem Getriebekorb (22) umgeben ist, der an seiner Außenseite ein Zahnrad (20) trägt,
das mit einem Zahnrad auf der Abtriebswelle (13) des Getriebes (12) kämmt, und dass
der Getriebekorb (22) auf seiner Innenseite eine Innenverzahnung (21) aufweist, die
mit einem Planetenrad (47) des Planetengetriebes (15) kämmt.
3. Allradantrieb nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Getriebekorb (22) und das Achsausgleichsgetriebegehäuse (16) koaxial zueinander in
dem Getriebegehäuse (45) des Getriebes (12) gelagert sind.
4. Allradantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere
Planetenrad (47) des Planetengetriebes (15) über ein inneres Planetenrad (46) ein
Sonnenrad (25) antreibt, und dass die Planetenräder (46, 47) über einen Steg (24) mit
dem Gehäuse (16) des Ausgleichsgetriebes (17) verbunden sind.
5. Allradantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das
Sonnenrad (25) in der ersten Schaltvorrichtung (41) mit Hilfe einer eine
Schaltverzahnung (50, 51) aufweisenden Schiebemuffe (43) gegen das
Getriebegehäuse (45) oder gegen das Winkelgetriebegehäuse (23) festlegbar ist
(Schaltposition 41b), und dass in einer anderen Schaltposition (41a) das Sonnenrad
(25) mit Hilfe der Schiebemuffe (43) der Schalteinrichtung (41) mit dem Kegelrad
(34) des ersten Winkelgetriebes (19) verbindbar ist.
6. Allradantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das
Ausgleichsgetriebegehäuse (16) auf der zum Planetengetriebe (15) hinweisenden Seite
mit einer koaxial im Sonnenrad (25) geführten Welle (48) verbunden ist, an derem
anderen Ende die zweite Schalteinrichtung (42) angeordnet ist, mit der die Welle (48)
mit einem Kegelrad (34) des ersten Winkelgetriebes (19) verbindbar ist.
7. Allradantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein
Kegelrad (34) des Winkelgetriebes (19) koaxial zum Sonnenrad (25) angeordnet ist.
8. Allradantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein
Kegelrad (34) des Winkelgetriebes (19) auf einer koaxial zur Antriebswelle (28)
geführten Welle (49) befestigt ist, an deren zum Planetengetriebe (15) weisenden Ende
eine Schaltverzahnung (52) für die Schiebemuffe (43) der ersten Schaltvorrichtung
(41) vorgesehen ist, und an derem anderen Ende ein Kupplungselement (53) der
Kupplung (44) der zweiten Schaltvorrichtung (42) befestigt ist.
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ID=6484301
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DE4409224A Expired - Fee Related DE4409224C2 (de) | 1993-03-31 | 1994-03-18 | Allradantrieb |
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