DE4418891C2 - Antriebssystem für allradgetriebenes Kraftfahrzeug mit mehreren Differentialen - Google Patents

Description

Die Erfindung handelt von einem Antriebssystem für Kraftfahr­ zeuge mit einer ersten und einer zweiten angetriebenen Achse, das aus einem querliegenden Motor-Getriebe-Block, einem ein er­ stes und ein zweites Differential enthaltenden Achsantriebs­ block und einem Abtrieb für eine zweite angetriebene Achse be­ steht, wobei das erste Differential das vom Motor-Getriebe- Block zugeführte Drehmoment zwischen einer ersten Halbachse der ersten angetriebenen Achse und dem zweiten Differential ver­ teilt und letzteres das Drehmoment weiter zwischen einer zwei­ ten Halbachse der ersten angetriebenen Achse und dem Abtrieb für die zweite angetriebene Achse verteilt.

Derartige in Serie geschaltete Differentiale haben den Vorteil, daß auf jeder Seite des Antriebsblockes nur eine einzige Welle herausgeführt zu werden braucht, wodurch meist eine Hohlwelle eingespart wird. Diese Anordnung erleichtert die Ableitung ei­ nes allradangetriebenen Fahrzeuges von einem konventionellen frontgetriebenen Serienfahrzeug mit einem Minimum an konstruk­ tiven Änderungen.

Ein derartiger Fahrzeugantrieb ist etwa aus der EP-OS 94870 be­ kannt. Dort sind die beiden Differentiale räumlich getrennt. Dadurch nimmt die Achsantriebseinheit viel Platz in Anspruch: in Fahrzeuglängsrichtung, wo sie mit dem Motorblock kollidiert und in Querrichtung, was dazu zwingt, die Antriebshalbachsen zu den Rädern sehr kurz auszuführen.

Eine Folge der Serienschaltung der beiden Differentiale ist weiters, daß die Momentenverteilungsverhältnisse der beiden Differentiale aufeinander abgestimmt sein müssen, um den beiden vorderen Halbachsen gleiche Momentenanteile zu sichern. Damit kann auch das Momentenverhältnis zwischen Vorder- und Hinter­ achse beeinflußt werden. Diese Abstimmung ist bei Kegelraddif­ ferentialen praktisch nicht möglich und bei Planetendifferen­ tialen durch bauartbedingte konstruktive Sachzwänge schwierig. So können etwa Planeten- und Sonnenräder nicht beliebig klein ausgeführt werden. Durch die Notwendigkeit, beiden Vorderrädern gleiche Momente zuzuteilen, sind so bei der Momentenverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse nur besondere und oft ungün­ stige Verhältnisse realisierbar.

Zwar ist es aus der US-PS 3,492,890 bekannt, zwei Planetendif­ ferentiale in geringer Entfernung voneinander anzuordnen. Dort handelt es sich aber um konventionell im Momentenfluß parallel geschaltete Differentiale und es sind zwei ineinander laufende Hohlwellen erforderlich. Bei diesen ist das Momentenvertei­ lungsverhältnis zwischen Vorderachse und Hinterachse nur in ei­ nem für die meisten Fahrzeuge ungünstigem Bereich variierbar.

Es ist daher Ziel der Erfindung, ein gattungsgemäßes Antriebs­ system so zu verbessern, daß bei geringstem Raumbedarf und niedrigsten Kosten eine optimale Anpassung des Momentenvertei­ lungsverhältnisses in weiten Grenzen zu erreichen ist.

Erfindungsgemäß wird das mit den Merkmalen des ersten Anspruches erreicht. Durch die Verwendung von zwei Pla­ netengetrieben ist der Raumbedarf in Querrichtung sehr gering, vor allem, wenn sie in geringer Entfernung voneinander angeord­ net sind. Durch die geringe Breite führt auch der etwas größere Durchmesser nicht zur Kollision mit der Ölwanne des Motors, so­ lange die Planetengetriebe nur in der Nähe beziehungsweise so­ gar teilweise im Inneren des immer sehr großen Antriebszahnra­ des angeordnet sind. Dadurch, daß jeweils die Sonnenräder mit den Halbachsen verbunden sind, ergeben sich für diese günstige Lagerungsverhältnisse. Die Antriebsverbindung der Hohlräder si­ chert geringe Baumaße in Querrichtung. Außerdem steht für die Anpassung der Momentenverteilung an fahrzeugspezifische Anfor­ derungen erheblicher Spielraum zur Verfügung. Schließlich ist nur eine Hohlwelle erforderlich und es gelingt in vielen Fäl­ len, den Abtrieb für die Hinterachse so anzuordnen, daß er di­ rekt an die Planetengetriebe anschließt und die Kardanwelle trotzdem mittig angeordnet werden kann.

Die gleiche Drehrichtung der Räder der Vorderachse läßt sich in besonders einfacher Weise dadurch erreichen, daß der Planeten­ träger des zweiten Planetengetriebes innere und äußere Plane­ tenräder aufweist, wobei je ein inneres Planetenrad mit der Sonne und mit je einem äußeren Planetenrad kämmt (Anspruch 2).

Eine bauliche Vereinfachung und Verringerung der Einbaumaße wird erreicht, wenn die Hohlräder der beiden Differentiale als ein einziges beiden Differentialen gemeinsames Hohlrad ausge­ führt werden (Anspruch 3).

Eine weitere bauliche Vereinfachung wird dadurch erreicht, daß die beiden Sonnenräder die gleiche Zähnezahl aufweisen (Anspruch 4). Damit wird zwar der Bereich, in dem die Drehmo­ mentverteilungsverhältnisse variierbar sind vermindert, jedoch werden Gleichteile ermöglicht.

Bei besonderen Anwendungen kann eine als Zentralsperre wirkende Flüssigkeitsreibungskupplung vorgesehen sein (Anspruch 5). Das ist durch die erfindungsgemäße Anordnung der Differentiale pro­ blemlos, weil ja um eine Hohlwelle weniger gebraucht wird und auch genügend Bauraum vorhanden ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen erläu­ tert, es stellen dar:

Fig. 1 das Schema eines erfindungsgemäßen Antriebs­ systemes,

Fig. 2 die Planetengetriebeeinheit vergrößert,

Fig. 3 Schnitt III-III in Fig. 2,

Fig. 4: Schnitt IV-IV in Fig. 2.

In dem in Fig. 1 dargestellten allradgetriebenen Kraftfahrzeug ist der Motor mit 1, die Kupplung 2 und das Schaltgetriebe mit 3 bezeichnet. Das Getriebe 3 endet in einem Abtriebzahnrad 4, das mit einem großen Antriebszahnrad 5 kämmt. Das Antriebszahn­ rad 5 ist bereits Teil des Achsantriebsblockes 6. An diesen schließt ein Abtrieb 7 für den Hinterachsantrieb und eine rechte und eine linke Halbachse 8, 9 für den Antrieb der Vorder­ räder an. Im Inneren des Abtriebes 7 befindet sich ein Paar Ke­ gelräder 10, 11 und das Drehmoment für die Hinterachse wird über eine Gelenkwelle 12 einem beispielsweise konventionellen Diffe­ rentialgetriebe 13 zugeführt, in dem über ein Paar Kegelräder 14,15 in bekannter Weise die Halbachsen 16, 17 der Hinterräder angetrieben werden. Im Inneren des Achsantriebsblockes 6 befin­ det sich ein erstes und ein zweites Planetengetriebe 18, 19, die im folgenden näher beschrieben werden. Im Abtrieb 7 kann eine Flüssigkeitsreibungskupplung 50 vorgesehen sein, die als Zen­ tralsperre wirkt.

Der in den Fig. 2, 3, 4 dargestellte Achsantriebsblock wird von einem aus zwei Halbschalen 20, 21 bestehenden Gehäuse gebil­ det, das an das Getriebegehäuse angeflanscht oder mit diesem einstückig sein kann. Im Inneren dieses Gehäuses befindet sich das Antriebszahnrad 5, das beispielsweise mittels Laserschwei­ ßung mit einem Planetenträger 23 des ersten Differentialgetrie­ bes 18 und mittels Schraubbolzen 25 mit einer Glocke 24 fest verbunden ist. Der Planetenträger 23 und die Glocke 24 bilden somit einen starren Teil, der mittels Lagern 26, 27 im Gehäuse 20, 21 gelagert ist. Zu diesem ersten Planetengetriebe 18 gehö­ ren weiters um Achsen 30 drehbare Planetenräder 31 und ein Son­ nenrad 32, das mittels einer Keilverzahnung 33 mit der linken Ausgangswelle 34 verbunden ist, an die die Halbachse 9 (Fig. 1) anschließt. Ein Hohlrad 35 umgibt die Planetenräder 31 des ersten Planetengetriebes 18 und ist gleichzeitig auch das Hohl­ rad des zweiten Planetengetriebes 19. Es kämmt mit den äußeren Planetenrädern 36 des zweiten Planetengetriebes 19 (Fig. 3), die auf Achsen 37 gelagert sind, welche ihrerseits im zweiten Planetenträger befestigt sind. Die ersten Planetenräder 36 käm­ men außerdem mit zweiten Planetenrädern 38, die ebenfalls auf Achsen 39 am Planetenträger 40 gelagert sind. Dieser zweite Planetenträger 40 ist über eine Keilverzahnung 41 mit einer Hohlwelle 42 verbunden, welche in den Abtrieb 7 für die Hinter­ achse (Fig. 1) führt. Die inneren Planetenräder 38 kämmen mit einem Sonnenrad 43, welches über eine Keilverzahnung 44 mit der rechten Ausgangswelle 45 verbunden ist. Diese führt über die rechte Achsantriebswelle 8 (Fig. 1) zum rechten Vorderrad.

Der Kraftfluß verläuft folgendermaßen: das vom großen An­ triebszahnrad 5 aufgenommene Drehmoment wird zuerst im ersten Planetengetriebe 18 zwischen der Sonne 32 und somit der linken vorderen Achsantriebswelle 9 einerseits und andererseits dem Hohlrad 35 aufgeteilt. Dieses stellt die Verbindung zwischen erstem und zweitem Planetengetriebe dar. Das dem zweiten Plane­ tengetriebe 19 so zugeführte Drehmoment wird über die Planeten­ räder 36, 38 verteilt auf einerseits deren Planetenträger 40 und damit den Abtrieb 7 für die Hinterräder und andererseits auf die Sonne 43 und damit die rechte Halbachse 8 des Vorderradan­ triebes.

Claims (5)

1. Antriebssystem für Kraftfahrzeug mit einer ersten und einer zweiten angetriebenen Achse, das aus einem querliegenden Motor- Getriebe-Block, einem daran anschließenden, ein erstes und ein zweites Differential (18, 19) enthaltenden Achsantriebsblock (6) und einem Abtrieb (7) für die zweite angetriebene Achse (16, 17) besteht, wobei das erste Differential (18) das vom Motor-Ge­ triebe-Block (1) zugeführte Drehmoment zwischen einer ersten Halbachse (9) der ersten angetriebenen Achse (8,9) und dem zweiten Differential (19) verteilt und letzteres das ihm zuge­ führte Drehmoment weiter zwischen einer zweiten Halbachse (8) der ersten angetriebenen Achse (8, 9) und dem Abtrieb (7) für die zweite angetriebene Achse (16, 17) verteilt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beide Differentiale (18, 19) Planetengetriebe sind, deren Sonnenräder (32, 43) jeweils mit den Halbachsen (8, 9) der ersten angetriebenen Achse antriebsverbunden sind, und deren Hohlräder (35) miteinander antriebsverbunden sind, wobei dem einen Planetenträger (23) das Moment vom Motor zuge­ führt wird und der andere Planetenträger (40) mit dem Abtrieb (7) für die zweite angetriebene Achse antriebsverbunden ist.

2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenträger (40) innere (38) und äußere Planetenrä­ der (36) aufweist, wobei je ein inneres Planetenrad (38) mit der Sonne (43) und mit je einem äußeren Planetenrad (36) kämmt, das seinerseits mit dem Hohlrad (35) kämmt.

3. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräder der beiden Differentiale (18, 19) als ein beiden Differentialen gemeinsames Hohlrad (35) ausgebildet sind.

4. Antriebssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonnenräder (32, 43) der beiden Planetengetriebe (18, 19) die gleiche Zähnezahl aufweisen.

5. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Welle (42) zum Abtrieb (7) für die zweite ange­ triebene Achse und dem ersten Planetenträger (23) beziehungs­ weise einem mit diesem verbundenen Teil (24) eine Flüssigkeits­ reibungskupplung (50) vorgesehen ist.