WO2004069576A1 - Antriebsvorrichtung - Google Patents

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WO2004069576A1
WO2004069576A1 PCT/EP2003/013449 EP0313449W WO2004069576A1 WO 2004069576 A1 WO2004069576 A1 WO 2004069576A1 EP 0313449 W EP0313449 W EP 0313449W WO 2004069576 A1 WO2004069576 A1 WO 2004069576A1
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WO
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differential
output
drive
interaxle differential
output torque
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PCT/EP2003/013449
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Meixner
Original Assignee
Audi Ag
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Publication date
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Priority to US10/544,712 priority patent/US20060142119A1/en
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    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
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    • B60K17/35—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having differential means for driving one set of wheels, e.g. the front, at one speed and the other set, e.g. the rear, at a different speed including arrangements for suppressing or influencing the power transfer, e.g. viscous clutches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K17/34—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles
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    • B60K17/346—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having a transfer gear the transfer gear being a differential gear
    • B60K17/3462—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having a transfer gear the transfer gear being a differential gear with means for changing distribution of torque between front and rear wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K23/00—Arrangement or mounting of control devices for vehicle transmissions, or parts thereof, not otherwise provided for
    • B60K23/08—Arrangement or mounting of control devices for vehicle transmissions, or parts thereof, not otherwise provided for for changing number of driven wheels, for switching from driving one axle to driving two or more axles
    • B60K23/0808—Arrangement or mounting of control devices for vehicle transmissions, or parts thereof, not otherwise provided for for changing number of driven wheels, for switching from driving one axle to driving two or more axles for varying torque distribution between driven axles, e.g. by transfer clutch

Definitions

  • the invention relates to a drive device for all-wheel drive motor vehicles, according to the preamble of claim 1.
  • All-wheel drives are known in a large number of designs, for example as permanent all-wheel drive, as switchable all-wheel drive, for example via a viscous coupling (shear friction clutch), or with drive torque distribution by means of one or more electrohydraulically controllable multi-plate clutches. If drive torque distribution is to take place in such all-wheel drive systems, however, they are relatively complicated and complex in terms of control technology. Furthermore, they are not infinitely variable from z. B. rear-heavy (drive torque increased on the rear axle) over neutral to front-load reversible.
  • the object of the invention is to propose a drive device of the generic type, which allows a continuously variable distribution of drive torque to the front and rear wheels of the motor vehicle with relatively little structural and control engineering effort.
  • the solution to the problem is based on the following features: - The output transmission ratios between the first and the second axle differential are different;
  • the design of the interaxle differential is such that there are different output torques to the axle differentials, the higher output torque being placed on the shorter geared differential;
  • a slip-controlled multi-plate clutch is engaged between the drive element of the interaxle differential and the output element with the lower output torque
  • the multi-plate clutch can be controlled depending on the operating parameters of the motor vehicle for variable distribution of the output torques of the interaxle differential.
  • the basic distribution is changed simply and quickly in terms of control technology in the direction of neutral and reverse basic distribution, this control of operating parameters of the motor vehicle such as speed, road condition, and gradients or gradient, switching state of the change gear etc. is controlled dependent. It is furthermore preferably proposed that the shorter output ratio is carried out on the axle differential driving the rear wheels of the motor vehicle and that the higher output torque of the intermediate axle differential is switched to this axle differential. This creates a rear-heavy basic distribution, which can offer dynamic driving advantages, particularly in the case of sporty motor vehicles, and which can be variably changed at any time if necessary.
  • the interaxle differential can be an asymmetrically designed bevel gear differential or preferably a more robust and more controllable planetary gear with regard to the output torque distribution.
  • a structurally particularly compact and with regard to the combination with a conventional all-wheel drive motor vehicle a problem-free extension to a variably controllable all-wheel drive construction is characterized in that the drive shaft of the change gearbox, which is connected to the drive element of the interaxle differential, is a hollow shaft, at the end of which the drive element faces A multi-plate clutch is arranged, which can be coupled to the output shaft of the interaxle differential which is fed back through the hollow shaft.
  • the outer wheel of the planetary gear with the higher output torque is preferably operatively connected to the shorter translated axle differential for driving the rear wheels of the motor vehicle, as a result of which given a particularly favorable distribution of output torques within the interaxle differential with a structurally simple design and arrangement of the planetary gear in question.
  • the planetary gear can be a double planetary gear, the radially inner planet gears of which mesh with the sun gear and the outer planet gears of which mesh with the outer wheel, the outer wheel also forming the drive element and the output element for the shorter translated axle differential being the planet gear carrier carrying the two planetary gear sets.
  • the operating parameters can preferably be a plurality of electronically stored driving programs of an automatic speed change transmission of the motor vehicle, the preselection of which different output torque distributions of the interaxle differential are predetermined by appropriate actuation of the multi-plate clutch.
  • a winter program for example, basically more drive ment to the front wheels of the motor vehicle and in a sports program more drive torque to the rear wheels can be controlled.
  • particularly advantageously modified driving dynamics parameters can be stored in a control unit of an electronic driving stability program of the motor vehicle and, in addition to the known interventions such as brake intervention and drive torque reduction of the drive machine, can change the output torque distribution of the interaxle differential in the neutral direction and beyond by appropriate additional control of the multi-plate clutch.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a drive device for an all-wheel drive motor vehicle, with a speed change gear with an integrated front axle differential, an interaxle differential and a rear axle differential;
  • FIG. 2 shows the interaxle differential according to FIG. 1 with slip-controlled multi-plate clutch and simple planetary gear
  • FIG. 3 shows a modified interaxle differential according to FIG. 1 with a double planetary gear.
  • 10 denotes the drive device for an all-wheel drive for motor vehicles, with a speed change gear 12 with an integrated axle differential 14, which is only partially shown Drive of the front wheels of the motor vehicle, an also integrated interaxle differential 16 (cf. in detail Fig. 2 or 3) and an output shaft 18 (z. B. a cardan shaft) which is drivingly connected to an axle differential 19 driving the rear wheels of the motor vehicle ,
  • the drive flow runs from a driving internal combustion engine with a power output shaft 20 via a separating clutch 22 to the transmission input shaft 24 and via the gear stages 26 or 28 only partially shown to a hollow drive shaft 30.
  • the drive shaft 30 drives the interaxle differential 16 in a manner to be described below, while its output shafts 18, 40 drive said axle differentials 14, 19 via corresponding drive pinions 42 and ring gears 44.
  • axle differentials 14 and 19 which are, for example, bevel gear differentials, have different gear ratios (e.g. ring gears 44 with different numbers of teeth), the gear ratio of the rear axle differential 19 being shorter relative to the front axle differential 14. This means that when the front wheels and rear wheels of the motor vehicle (not shown) slip without slippage, the output shaft 18 rotates relatively faster than the output shaft 40 driving the front axle differential 14.
  • the interaxle differential 16 is designed as a simple planetary gear, with a planet gear carrier 32 as a drive element, which is connected via the planet gears 34 to the externally toothed sun gear 36 and the internally toothed outer gear 38.
  • the sun gear 36 is the one output element on the output shaft 40 arranged and drives in the rear drive through the hollow drive shaft 30 through the front axle differential 14, while the output shaft 18 is connected to the other output element of the planetary gear or the outer wheel 38.
  • the design of the interaxle differential 16 or its planetary gear is such that in the basic constructional distribution on the output shaft 18 to the axle differential 19 with the shorter drive ratio a higher output torque (70%) and on the output shaft 40 to the front axle differential 14 a lower output torque (30 %) is aborted.
  • a multi-plate clutch 46 which is only shown in simplified form, is integrated into the interaxle differential 16, the housing 48 of which is fixedly connected to the planet gear carrier 32 and the clutch plates 50 are connected in a known manner to the output shaft 40 with the lower output torque in a known manner via splines, not shown.
  • the multi-plate clutch 46 is actuated in a manner that is not shown and is known per se by electro-hydraulic (or electrical) slip control and effects a continuously variable change in the predetermined output torque distribution of the interaxle differential 16.
  • the multi-plate clutch 46 is increasingly closed (but always in the slip range), resulting in the output torque due to the difference in speed is increasingly shifted from the output shaft 18 to the output shaft 40.
  • the slip control or slip control of the multi-plate clutch 46 takes place via an electronic control unit (not shown) which, depending on operating and driving dynamics parameters, controls the clutch slip for variably changing the output torques of the interaxle differential 16, the control unit controlling a corresponding hydraulic actuating device with a pressure medium source and an actuating cylinder ,
  • the control unit evaluates i.a. Both signals from a drive program selector switch of the change gear 12 as well as signals from a control unit of a driving stability program of the motor vehicle such that when a sports program of the optionally automatic change gear 12 is engaged there is a greater rear load on the all-wheel drive (less slip engagement of the multi-plate clutch 46) than, for example, with a winter program with a correspondingly more careful driving style and more neutral torque distribution.
  • the driving stability program or its control unit can also intervene in the slip control of the multi-plate clutch 46 and, when the motor vehicle begins to become unstable (recognizable, for example, via a yaw angle sensor of the driving stability program), the output torque distribution of the interaxle differential 16 towards neutral change quickly and effectively.
  • the interaxle differential 16 'of FIG. 3 is a dual planetary gear in place of the simple planetary gear as follows. The same parts are provided with the same reference numerals.
  • the output shaft 18 for driving the rear axle differential 19 is connected to the planet carrier 52 as the one output element of the planetary gear.
  • the housing 48 of the multi-plate clutch 46 carries the outer wheel 54 as the drive element of the double planetary gear.
  • the further output element is the sun gear 56, which, as above, is connected to the front axle differential 14 and the clutch plates 50 via the output shaft 40.
  • the planet gear carrier 52 carries on corresponding pivots radially offset and intermeshing planet gears 58, of which the radially inner planet gears 58 mesh with the sun gear 56 and the radially outer planet gears 58 with the outer gear 54.
  • the function of the interaxle differential 16 ' is as previously described.
  • the invention is not restricted to the exemplary embodiments described. In this way, the different drive ratios of the axle differentials 14, 19 can also be created by additional gears (for example, a countershaft) or possibly even by different tire sizes on the front wheels and rear wheels of the motor vehicle.
  • the slip control of the multi-plate clutch 46 can also be used as a differential lock, but a residual slip on the multi-plate clutch 46 must always be ensured.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für allradgetriebene Kraftfahrzeuge, mit einem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe und einem Zwischenachsdifferenzial zur Abtriebsmomentenverteilung auf ein erstes und ein zweites Achsdifferenzial, über die die Vorderräder und die Hinterräder des Kraftfahrzeuges angetrieben werden, wobei eine Antriebswelle des Wechselgetriebes ein Antriebselement des Zwischenachsdifferenziales antreibt und Abtriebselemente des Zwischenachsdifferenziales mit den Achsdifferenzialen trieblich verbunden sind und wobei eine die Abtriebsmomentenverteilung beeinflussende Kupplung vorgesehen ist. Eine stufenlos variable Abtriebsmomentenverteilung weist die folgenden Merkmale auf: Die Abtriebsübersetzungsverhältnisse zwischen dem ersten und dem zweiten Achsdifferenzial sind unterschiedlich; - die Auslegung des Zwischenachsdifferenziales (16) ist so, dass unterschiedliche Abtriebsmomente zu den Achsdifferenzialen vorliegen, wobei das höhere Abtriebsmoment auf das kürzer übersetzte Achsdifferenzial gelegt ist; - zwischen das Antriebselement (32) des Zwischenachsdifferenziales und das Abtriebselement (36) mit dem niedrigeren Abtriebsmoment ist eine schlupfgesteuerte Lamellenkupplung (46) eingeschaltet; und - die Lamellenkupplung (46) ist abhängig von Betriebsparametern des Kraftfahrzeuges zur variablen Verteilung der Abtriebsmomente des Zwischenachsdifferenziales steuerbar.

Description

B e s c h r e i b u n g
Antriebsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für allradgetriebene Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Allradantriebe sind in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt, beispielsweise als permanenter Allradantrieb, als zuschaltbarer Allradantrieb, beispielsweise über eine Viskokupplung (Scherreibungskupplung), oder mit Antriebsmomentenverteilung mittels einer oder mehrerer elektrohydraulisch steuerbarer Lamellenkupplungen. Sofern bei solchen Allradantrieben eine Antriebsmomentenverteilung erfolgen soll, sind sie jedoch relativ kompliziert und steuerungstechnisch aufwändig ausgeführt. Femer sind sie nicht bei vertretbarem Aufwand stufenlos variabel von z. B. hecklastig (Antriebsmoment verstärkt auf der Hinterachse) über neutral auf frontlastig umsteuerbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebsvorrichtung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die mit relativ geringem baulichen und steuerungstechnischem Aufwand eine stufenlos variable Antriebsmomentenverteilung auf die vorderen und hinteren Räder des Kraftfahrzeuges ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschreiben die weiteren Ansprüche.
Die Lösung der gestellten Aufgabe basiert auf den folgenden Merkmalen: - die Abtriebsübersetzungsverhältnisse zwischen dem ersten und dem zweiten Achsdifferenzial sind unterschiedlich;
- die Auslegung des Zwischenachsdifferenziales ist so, dass unterschiedliche Abtriebsmomente zu den Achsdifferenzialen vorliegen, wobei das hö- here Abtriebsmoment auf das kürzer übersetzte Achsdifferenzial gelegt ist;
- zwischen das Antriebselement des Zwischenachsdifferenziales und das Abtriebselement mit dem niedrigeren Abtriebsmoment ist eine schlupfgesteuerte Lamellenkupplung eingeschaltet; und
- die Lamellenkupplung ist abhängig von Betriebsparametern des Kraftfahr- zeuges zur variablen Verteilung der Abtriebsmomente des Zwischenachsdifferenziales steuerbar.
Durch die beschriebenen Merkmale kann unter Verwendung nur einer schlupfgesteuerten Kupplung stufenlos variabel das Abtriebsmoment vom Zwischenachsdifferenzial zu den Achsdifferenzialen (= Antriebsmoment der Achsen) ausgehend von der konstruktiv vorgegebenen Grundverteilung (z. B. 70:30) in Neutral (50:50) und in eine umgekehrte Lästigkeit (z. B. 30:70 oder mehr) umgesteuert werden. Dabei ist es wesentlich, dass neben der konstruktiv vorgegebenen Grundverteilung des Zwischenachsdifferenziales durch die unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse der Achsdifferenziale die zu dem jeweiligen Achsdifferenzial führenden Abtriebswellen unterschiedliche Drehzahlen aufweisen. Dementsprechend wird durch zunehmende Übertragung von Abtriebsmoment über die schlupfgesteuerte Lamellenkupplung auf die stets langsamer drehende Abtriebswelle die Grundverteilung steuerungs- technisch einfach und schnell in Richtung neutral und umgekehrte Grundverteilung verändert, wobei diese Steuerung von Betriebsparametern des Kraftfahrzeuges wie beispielsweise Geschwindigkeit, Fahrbahn-Zustand, -Steigungen oder -Gefälle, Schaltzustand des Wechselgetriebes etc. abhängig gesteuert wird. Bevorzugt wird ferner vorgeschlagen, dass die kürzere Abtriebsübersetzung an dem die hinteren Räder des Kraftfahrzeuges antreibenden Achsdifferenzial ausgeführt ist und dass das höhere Abtriebsmoment des Zwischenachsdifferenziales auf dieses Achsdifferenzial geschaltet ist. Damit ist eine heck- lastige Grundverteilung geschaffen, die insbesondere bei sportlich ausgelegten Kraftfahrzeugen fahrdynamische Vorteile bieten kann und die bei Bedarf jederzeit entsprechend variabel veränderbar ist.
Das Zwischenachsdifferenzial kann ein unsymmetrisch ausgelegtes Kegel- raddifferenzial oder bevorzugt ein hinsichtlich der Abtriebsmomentenverteilung besser beherrschbares und robusteres Planetengetriebe sein.
Eine baulich besonders gedrängte und hinsichtlich der Kombination mit einem herkömmlich allradgetriebenen Kraftfahrzeug eine problemlose Erweiterung zu einem variabel steuerbarem Allradantrieb ergebende Konstruktion ist dadurch gekennzeichnet, dass die trieblich mit dem Antriebselement des Zwischenachsdifferenziales verbundene Abtriebswelle des Wechselgetriebes eine Hohlwelle ist, an deren dem Antriebselement zugewandten Ende die Lamellenkupplung angeordnet ist, die mit der durch die Hohlwelle zurückge- führten Abtriebswelle des Zwischenachsdifferenziales kuppelbar ist. Daraus resultiert eine Art Patronenlösung, die ausgehend von einem herkömmlichen Wechselgetriebe des Kraftfahrzeuges mit integriertem Vorderachs-Differen- zial und einem Zwischenachsdifferenzial nur durch Austausch des modifizierten Zwischenachsdifferenziales mit integrierter schlupfgesteuerter Lamel- lenkupplung ein Allradantrieb mit stufenlos variabler Antriebsmomentenverteilung herstellbar ist.
Des weiteren ist bevorzugt das Außenrad des Planetengetriebes mit dem höheren Abtriebsmoment mit dem kürzer übersetzten Achsdifferenzial für den Antrieb der hinteren Räder des Kraftfahrzeuges trieblich verbunden, wodurch eine besonders günstige Abtriebsmomentenverteilung innerhalb des Zwischenachsdifferenziales bei baulich einfacher Gestaltung und Anordnung des betreffenden Planetengetriebes gegeben.
Alternativ kann das Planetengetriebe ein Doppelplanetengetriebe sein, dessen radial innenliegende Planetenräder mit dem Sonnenrad und dessen außenliegende Planetenräder mit dem Außenrad kämmen, wobei ferner das Außenrad das Antriebselement bildet und das Abtriebselement zum kürzer übersetzten Achsdifferenzial der die beiden Planetenrädersätze tragende Planetenradträger ist. Damit lässt sich bei relativ geringem Mehraufwand eine noch stärker differierende Grundverteilung des Abtriebsmomentes herstellen, die die Gesamtverstellbarkeit des Allradantriebes vorteilhaft zur noch besseren Anpassung an fahrdynamische Erfordernisse des Kraftfahrzeuges erweitert.
Bei entsprechenden steuerungstechnischen Maßnahmen z. B. über ein elektronisches Steuergerät und eine elektrohydraulische Steuerung der Lamellenkupplung kann diese abhängig von Betriebsparametern und/ oder Fahrdynamikparametern so schlupfgesteuert sein, dass das Abtriebsmoment des Zwischenachsdifferenziales stufenlos von der konstruktiv vorgegebenen Abtriebsmomentenverteilung mit Vorrang zum einen Achsdifferenzial über eine neutrale Verteilung in eine Abtriebsmomentenverteilung mit Vorrang zum anderen Achsdifferenzial verstellbar ist.
Dabei können bevorzugt die Betriebsparameter mehrere elektronisch abgelegte Fahrprogramme eines automatischen Geschwindigkeits-Wechselgetriebes des Kraftfahrzeuges sein, bei deren Vorwählen unterschiedliche Abtriebsmomentenverteilungen des Zwischenachsdifferenziales durch entsprechende Ansteuerung der Lamellenkupplung vorgegeben sind. So kann beispielsweise bei einem Winterprogramm grundsätzlich mehr Antriebsmo- ment zu den Vorderrädern des Kraftfahrzeuges und bei einem Sportprogramm mehr Antriebsmoment zu den Hinterrädern gesteuert sein.
Des weiteren können besonders vorteilhaft modifizierte Fahrdynamik-Para- meter in einem Steuergerät eines elektronischen Fahrstabilitätsprogrammes des Kraftfahrzeuges abgelegt sein und neben den bekannten Eingriffen wie Bremseneingriff und Antriebsmomentverringerung der Antriebsmaschine durch entsprechende zusätzliche Ansteuerung der Lamellenkupplung die Abtriebsmomentenverteilung des Zwischenachsdifferenziales in Richtung neutral und darüber hinaus verändern.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher beschrieben.
Die anliegende schematische Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Antriebsvorrichtung für ein allradgetriebenes Kraftfahrzeug, mit einem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe mit integriertem vorderem Achsdifferenzial, einem Zwischenachsdifferen- zial und einem hinteren Achsdifferenzial;
Fig. 2 das Zwischenachsdifferenzial gemäß Fig. 1 mit schlupfgesteuerter Lamellenkupplung und einfachem Planetengetriebe; und
Fig. 3 ein modifiziertes Zwischenachsdifferenzial gemäß Fig. 1 mit einem Doppelplanetengetriebe.
In der Fig. 1 ist mit 10 die Antriebsvorrichtung für einen Allradantrieb für Kraftfahrzeuge bezeichnet, mit einem nur teilweise dargestellten Geschwin- digkeits-Wechselgetriebe 12 mit einem integrierten Achsdifferenzial 14 zum Antrieb der vorderen Räder des Kraftfahrzeuges, einem ebenfalls integrierten Zwischenachsdifferenzial 16 (vgl. im Detail Fig. 2 oder 3) und einer Abtriebswelle 18 (z. B. eine Kardanwelle), die trieblich mit einem die hinteren Räder des Kraftfahrzeuges antreibenden Achsdifferenzial 19 verbunden ist.
Der Antriebsfluss verläuft von einer antreibenden Brennkraftmaschine mit einer Kraftabgabewelle 20 über eine Trennkupplung 22 auf die Getriebe-Eingangswelle 24 und über die nur teilweise dargestellten Gangstufen 26 oder 28 auf eine hohle Antriebswelle 30.
Die Antriebswelle 30 treibt das Zwischenachsdifferenzial 16 in noch zu beschreibender Weise an, während dessen Abtriebswellen 18, 40 über entsprechende Antriebsritzel 42 und Tellerräder 44 die besagten Achsdifferenziale 14, 19 treiben.
Die Achsdifferenziale 14 und 19, die beispielsweise Kegelraddifferenziale sind, weisen in sich unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse auf (z. B. Tellerräder 44 mit unterschiedlichen Zähnezahlen), wobei das Übersetzungsverhältnis des hinteren Achsdifferenziales 19 kürzer relativ zum vorderen Achsdifferenzial 14 ausgelegt ist. Das heißt, dass bei schlupffreiem Abrollen der Vorderräder und Hinterräder des Kraftfahrzeuges (nicht dargestellt) die Abtriebswelle 18 relativ gesehen schneller dreht als die das vordere Achsdifferenzial 14 antreibende Abtriebswelle 40.
Gemäß Fig. 2 ist das Zwischenachsdifferenzial 16 als einfaches Planetengetriebe ausgebildet, mit einem Planetenradträger 32 als Antriebselement, der über die Planetenräder 34 mit dem außen verzahnten Sonnenrad 36 und dem innenverzahnten Außenrad 38 trieblich verbunden ist.
Dabei ist das Sonnenrad 36 als das eine Abtriebselement auf der Abtriebs- welle 40 angeordnet und treibt im Rücktrieb durch die hohle Antriebswelle 30 hindurch das vordere Achsdifferenzial 14 an, während die Abtriebswelle 18 mit dem anderen Abtriebselement des Planetengetriebes bzw. dem Außenrad 38 verbunden ist.
Die Auslegung des Zwischenachsdifferenziales 16 bzw. dessen Planetengetriebes ist so, dass in der konstruktiven Grundverteilung auf die Abtriebswelle 18 zu dem Achsdifferenzial 19 mit der kürzeren Antriebsübersetzung ein höheres Abtriebsmoment (70%) und auf die Abtriebswelle 40 zum vorderen Achsdifferenzial 14 ein niedrigeres Abtriebsmoment (30%) abgetrieben wird.
Ferner ist in das Zwischenachsdifferenzial 16 eine nur vereinfacht dargestellte Lamellenkupplung 46 integriert, deren Gehäuse 48 fest mit dem Planetenradträger 32 verbunden ist und deren Kupplungslamellen 50 in be- kannter Weise über nicht dargestellte Keilverzahnungen mit der Abtriebswelle 40 mit dem niedrigeren Abtriebsmoment drehfest verbunden sind.
Die Lamellenkupplung 46 ist in nicht dargestellter und für sich bekannter Weise elektrohydraulisch (oder elektrisch) schlupfgesteuert betätigt und be- wirkt eine stufenlos variable Veränderung der vorgegebenen Abtriebsmomentenverteilung des Zwischenachsdifferenziales 16.
Bei voll geöffneter Lamellenkupplung 46 ist diese ohne Einfluss und das Abtriebsmoment des Zwischenachsdifferenziales 16 ist wie vorgenannt mit Vor- rang auf die hinteren Räder des Kraftfahrzeuges. Die Drehzahldifferenz der beiden Abtriebswellen 18, 40 wird im Zwischenachsdifferenzial 16 über die Planetenräder 34 in sich ausgeglichen.
Soll die Abtriebsmomentenverteilung des Zwischenachsdifferenziales 16 aufgrund definierter, noch zu beschreibender Betriebsparameter des Kraft- fahrzeuges von der hecklastigen Grundverteilung von z. B. 70:30 auf neutral (50:50) oder auf frontlastig (z. B. 30:70) stufenlos verändert werden, so wird die Lamellenkupplung 46 zunehmend (aber stets im Schlupfbereich) geschlossen, wodurch aufgrund der vorliegenden Drehzahldifferenz Abtriebs- moment zunehmend von der Abtriebswelle 18 auf die Abtriebswelle 40 verlagert wird.
Die Schlupfsteuerung oder Schlupfregelung der Lamellenkupplung 46 erfolgt über ein nicht dargestelltes elektronisches Steuergerät, welches abhängig von Betriebs- und Fahrdynamik-Parametern den Kupplungsschlupf zur variablen Veränderung der Abtriebsmomente des Zwischenachsdifferenziales 16 steuert, wobei das Steuergerät eine entsprechende hydraulische Betätigungseinrichtung mit einer Druckmittelquelle und einem Stellzylinder ansteuert.
Das Steuergerät wertet dabei u.a. sowohl Signale von einem Fahrprogramm- Wählschalter des Wechselgetriebes 12 als auch Signale von einem Steuergerät eines Fahrstabilitätsprogrammes des Kraftfahrzeuges derart aus, dass bei einem Einlegen eines Sportprogrammes des ggf. automatischen Wech- selgetriebes 12 eine größere Hecklastigkeit des Allradantriebs (geringerer Schlupfeingriff der Lamellenkupplung 46) vorliegt als beispielsweise bei einem Winterprogramm mit entsprechend angenommener vorsichtigerer Fahrweise bei mehr neutraler Momentenverteilung.
Neben dem Bremseneingriff und/oder einer Antriebsmomentenreduzierung an der Brennkraftmaschine kann das Fahrstabilitätsprogramm bzw. dessen Steuergerät ebenfalls in die Schlupfsteuerung der Lamellenkupplung 46 eingreifen und bei beginnender Instabilität des Kraftfahrzeuges (erkennbar z. B. über einen Gierwinkelsensor des Fahrstabilitätsprogrammes) die Abtriebs- momentenverteilung des Zwischenachsdifferenziales 16 in Richtung neutral schnell und wirkungsvoll verändern.
Gleiches gilt auch für Fahrbahnbeschaffenheiten, Fahrgeschwindigkeit, Brems- und/oder Beschleunigungszustände, etc. des Kraftfahrzeuges.
Bei dem Zwischenachsdifferenzial 16 'gemäß Fig. 3 ist anstelle des einfachen Planetengetriebes ein Doppelplanetengetriebe wie folgt verwendet. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Dabei ist die Abtriebswelle 18 für den Antrieb des hinteren Achsdifferenziales 19 mit dem Planetenträger 52 als dem einen Ausgangselement des Planetengetriebes trieblich verbunden.
Des weiteren trägt das Gehäuse 48 der Lamellenkupplung 46 das Außenrad 54 als Antriebselement des Doppelplanetengetriebes.
Das weitere Ausgangselement ist das Sonnenrad 56, das wie vorstehend über die Abtriebswelle 40 mit dem vorderen Achsdifferenzial 14 und den Kupplungslamellen 50 verbunden ist.
Der Planetenradträger 52 trägt auf entsprechenden Drehzapfen radial zueinander versetzte und miteinander kämmende Planetenräder 58, von denen die radial innenliegenden Planetenräder 58 mit dem Sonnenrad 56 und die radial außenliegenden Planetenräder 58 mit dem Außenrad 54 kämmen.
Dies ermöglicht in an sich bekannter Weise eine stärkere Differenz in der Abtriebsmomentenverteilung des Zwischenachsdifferenziales 16' und einen damit beträchtlich erweiterten Verstellbereich des variablen Abtriebsmomentes. Im übrigen ist die Funktion des Zwischenachsdifferenziales 16' wie vor- beschrieben. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So können die unterschiedlichen Antriebsübersetzungen der Achsdifferenziale 14, 19 auch durch zusätzliche Getriebe (z. B. ein Vorgelege) oder ggf. sogar durch unterschiedliche Reifengrößen an den Vorderrädern und Hinterrädern des Kraftfahrzeuges geschaffen werden. Die Schlupfsteuerung der Lamellenkupplung 46 kann auch als Differenzialsperre eingesetzt sein, jedoch muss ein Restschlupf an der Lamellenkupplung 46 stets sichergestellt sein.

Claims

A n s p r ü c h eAntriebsvorrichtung
1. Antriebsvorrichtung für allradgetriebene Kraftfahrzeuge, mit einem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe und einem Zwischenachsdifferenzial zur Abtriebsmomentenverteilung auf ein erstes und ein zweites Achsdifferenzial, über die die Vorderräder und die Hinterräder des Kraftfahrzeuges angetrieben werden, wobei eine Antriebswelle des Wechselgetriebes ein Antriebselement des Zwischenachsdifferenziales antreibt und Abtriebselemente des Zwischenachsdifferenzials mit den
Achsdifferanzialen trieblich verbunden sind und wobei eine die Abtriebsmomentenverteilung beeinflussende Kupplung vorgesehen ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- die Abtriebsübersetzungsverhältnisse zwischen dem ersten und dem zweiten Achsdifferenzial (14, 19) sind unterschiedlich;
- die Auslegung des Zwischenachsdifferenziales (16; 16') ist so, dass unterschiedliche Abtriebsmomente zu den Achsdifferenzialen (14, 19) vorliegen, wobei das höhere Abtriebsmoment auf das kürzer übersetzte Achsdifferenzial (19) gelegt ist; - zwischen das Antriebselement (32; 54) des Zwischenachsdifferenziales (16; 16') und das Abtriebselement (36; 56) mit dem niedrigeren Abtriebsmoment ist eine schlupfgesteuerte Lamellenkupplung (46) eingeschaltet; und - die Lamellenkupplung (46) ist abhängig von Betriebsparametern des Kraftfahrzeuges zur variablen Verteilung der Abtriebsmomente des Zwischenachsdifferenziales (16; 16') steuerbar.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die kürzere Abtriebsübersetzung an dem die hinteren Räder des Kraftfahrzeuges antreibenden Achsdifferenzial (19) ausgeführt ist und dass das höhere Abtriebsmoment des Zwischenachsdifferenziales (16) auf dieses Achsdifferenzial (19) geschaltet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenachsdifferenzial (16) ein Planetengetriebe ist.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü- ehe, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Antriebselement (32;
54) des Zwischenachsdifferenziales (16; 16') verbundene Antriebswelle (30) des Wechselgetriebes (12) eine Hohlwelle ist, an deren dem Antriebselement (32; 54) zugewandten Ende die Lamellenkupplung (46) angeordnet ist, die mit der durch die Antriebswelle (30) zurückgeführten Abtriebswelle (40) des Zwischenachsdifferanziales (16) kuppelbar ist.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement des Planetengetriebes (16) der Planetenradträger (32) ist und dass die Abtriebsele- mente durch das Sonnenrad (36) und das Außenrad (38) gebildet sind.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrad (38) des Planetengetriebes (16) mit dem höheren Abtriebsmoment mit dem kürzer übersetzten Achsdifferenzial (19) für den Antrieb der hinteren Räder des Kraftfahrzeuges trieblich verbunden ist.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, da- durch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe ein Doppelplanetengetriebe (16') ist, dessen radial innenliegende Planetenräder (58) mit dem Sonnenrad (56) und dessen außenliegende Planetenräder (58) mit dem Außenrad (54) kämmen, dass ferner das Außenrad (54) das Antriebselement bildet und dass das Abtriebselement zum kürzer über- setzten Achsdifferenzial (19) der Planetenradträger (52) ist.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schlupfgesteuerte Lamellenkupplung (46) abhängig von Betriebsparametern und/oder Fahrdyna- mikparametern des Kraftfahrzeuges so gesteuert ist, dass das Abtriebsmoment des Zwischenachsdifferenziales (16; 16') stufenlos von der konstruktiv vorgegebenen Abtriebsmomentenverteilung mit Vorrang zum einen Achsdifferenzial (19) über eine neutrale Verteilung in eine Abtriebsmomentenverteilung mit Vorrang zum anderen Achsdifferenzial (14) verstellbar ist.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsparameter mehrere elektronisch abgelegte Fahrprogramme eines automatischen Ge- schwindigkeits-Wechselgetriebes (12) des Kraftfahrzeuges sind, bei deren Vorwählen unterschiedliche Abtriebsmomentenverteilungen des Zwischenachsdifferenziales (16; 16') durch entsprechende Ansteuerung der Lamellenkupplung (46) vorgegeben sind.
0. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrdynamik-Parameter in einem Steuergerät eines elektronischen Fahrstabilitätsprogrammes des Kraftfahrzeuges abgelegt sind und dass neben den bekannten Eingriffen wie Bremseneingriff und Antriebsmomentverringerung der Antriebsmaschine durch entsprechende zusätzliche Ansteuerung der Lamellenkupplung (46) die Abtriebsmomentenverteilung des Zwischenachsdifferenziales (16; 16') in Richtung neutral und ggf. darüber hinaus verändert wird.
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