WO2006081860A1 - Winkelgetriebe für einen antriebsstrang - Google Patents

Winkelgetriebe für einen antriebsstrang

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WO2006081860A1
WO2006081860A1 PCT/EP2005/013375 EP2005013375W WO2006081860A1 WO 2006081860 A1 WO2006081860 A1 WO 2006081860A1 EP 2005013375 W EP2005013375 W EP 2005013375W WO 2006081860 A1 WO2006081860 A1 WO 2006081860A1
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WO
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longitudinal
differential
transverse
angular gear
gear
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PCT/EP2005/013375
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Inventor
Hans-Peter Nett
Jan Haupt
Original Assignee
Getrag Driveline Systems Gmbh
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/34—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles
    • B60K17/344—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having a transfer gear
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/06—Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/10—Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/20—Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices
    • F16H48/30—Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices using externally-actuatable means

Definitions

  • the present invention relates to an angle gear for a drive train of a motor vehicle having a first and a second driven axle and a longitudinal differential, by means of which drive power is distributed to the two driven axles, wherein the angular gear is arranged in the region of the first driven axle and an input member which is connectable to a drive unit, and wherein the angular gear further comprises a longitudinal output member for connection to the second driven axle and two transverse output members for the first driven axle, wherein the longitudinal differential is integrated in the angular gear and wherein the angular gear is a housing having an input has, on which the input member with the drive unit is connectable (DE 37 21 628 C2).
  • the longitudinal differential is arranged in the form of a bevel gear differential within the longitudinal output member, more precisely within the ring gear of the angle drive for the Schuachsanitati.
  • the present invention relates to a drive train in the motor vehicle having a first and a second driven axle, with a drive unit, which preferably has a drive motor and a transmission gear, and with a bevel gear of the type mentioned.
  • the present invention relates to four-wheel drive systems for motor vehicles.
  • Four-wheel drive systems for motor vehicles are subdivided into clutch-controlled systems and differential-controlled systems.
  • clutch controlled systems usually one of the two axles is constantly driven. The second axle is connected by means of a clutch only when needed. This can be done automatically as needed.
  • clutch controlled systems are also known as a "hang-on four-wheel drive system".
  • the drive power of the drive unit is first divided by means of a longitudinal differential, so that drive power is permanently distributed to the two driven axles.
  • Such a system is known, for example, from WO 02/28678 A1.
  • a transfer case (PTU "Power Take-Off Unit), which transmits the torque to the rear axle via an angle drive, is flanged to a drive unit installed transversely in a vehicle in the front.
  • the torque distribution to the wheels via a longitudinal differential and a Vorderachsdifferential, which are formed as planetary gear sets and arranged in the transmission gear.
  • an angle gear is known in which the input side, a front differential in the form of a bevel gear, then a longitudinal differential in the form of a planetary gear and then " a wheel are arranged, which forms part of the longitudinal output member and the longitudinal output assembly. Further, an intermediate shaft is arranged in the angular gear, which connects the output of the longitudinal differential with a propeller shaft.
  • this concept makes it possible to realize different four-wheel drive concepts or also drive trains which can be easily implemented according to the modular system as conventional two-wheel drive systems, or optionally as all-wheel drive systems.
  • the bevel gear can be attached to the drive unit, in particular to a transmission gear of the drive unit in a simple manner, in particular flanged.
  • the longitudinal differential is arranged transversely on one side of the longitudinal output member, which faces the entrance of the housing, this side of the longitudinal output member can be variably used for different concepts.
  • the measure is also consistent with the above-mentioned modular approach in which, if necessary.
  • Other four-wheel drive concepts eg clutch-controlled four-wheel drive systems
  • the longitudinal differential is a crown gear differential.
  • This measure allows a structurally favorable manner that the longitudinal differential can be connected on the one hand with the longitudinal output member and on the other hand with a transverse differential for the first driven axle.
  • a longitudinal lock-up clutch is integrated into the angle drive.
  • the longitudinal locking clutch is arranged in the transverse direction between the longitudinal differential and the longitudinal output member.
  • a transverse differential is further integrated in the angular gear, whose input member is connected to an output member of the longitudinal differential and whose output members are connected to the transverse output members.
  • This allows an even higher integration of components.
  • the arrangement of the transverse differential not in the housing of the transmission gear but in the housing of the angular gear also makes it possible to include the function of the transverse differential in the four-wheel drive strategy.
  • transverse differential is arranged in the transverse direction on one side of the longitudinal output member, which is opposite to the input of the housing.
  • this void can be used either by a housing variant of the transmission gear.
  • transverse differential is arranged adjacent to the longitudinal differential, preferably on the side remote from the longitudinal drive member.
  • an output of the longitudinal differential can be connected directly to an input of the transverse differential.
  • the transverse differential is designed as a planetary wheel differential.
  • this is facilitated by the connection to a longitudinal differential, which is designed as Kronenraddifferential.
  • the transverse differential in the transverse direction ie in the axial direction of the first driven axle
  • the transverse differential in the transverse direction can be made comparatively short.
  • the input member of the transverse differential is formed by a ring gear.
  • Such a ring gear allows on the one hand a comparatively favorable connection to a longitudinal differential, in particular to an output member of a crown gear differential.
  • the input member of the transverse differential as a ring gear of a planetary gear set, if necessary. to integrate further four-wheel components in a simple manner in the angular gear.
  • the ring gear in this way overlap the longitudinal differential and are thus connected in a simple manner with a longitudinal differential.
  • transverse locking clutch is arranged in the transverse direction in the region of the region opposite the input of the housing.
  • the transverse locking clutch can be connected to a favorable to the transverse differential.
  • an actuator can be provided in a favorable manner, for example.
  • a housing cover of the angle gear housing In a housing cover of the angle gear housing.
  • transverse lock coupling connects one of the transverse output members with the input member of the transverse differential.
  • the drive unit can be installed transversely in the motor vehicle in the region of the first driven axle.
  • the drive train is a front-transverse drive train for motor vehicles, in particular the middle class.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a drive train according to the invention.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of an angle gear according to the invention of the drive train of FIG. 1.
  • a drive train for a motor vehicle is generally designated 10.
  • the drive train 10 is designed for front transverse installation in a motor vehicle and has a drive unit 12.
  • the drive unit 12 includes a drive motor 14 such as. an internal combustion engine and a transmission gear 16.
  • the transmission gear 16 is a countershaft transmission in the case shown, so for example, a manual transmission or an automated transmission (ASG).
  • ASG automated transmission
  • the transmission gear 16 may also be designed as a classic automatic transmission, as a continuously variable transmission or as a dual-clutch transmission, to give a few examples.
  • a driven wheel set (so-called Final Drive gearset) is provided in the transmission gear 16, which connects a countershaft of the transmission gear 16 with a wheel which is arranged coaxially with the front axle VA of the motor vehicle.
  • the housing 18 of the transmission gear has, in the transverse direction, a first outlet 20, in the region of which an angular gear 22 "is flanged, to be more precise a housing 24 of the angular gear 22 is flanged to the housing 18 in the region of the outlet 20.
  • the transmission gear housing 18 has a second output, through which extends a first transverse output member 26 (side shaft left).
  • the final drive wheel coaxially aligned therewith is fixed to a hollow shaft through which the first cross output member 26 extends.
  • a second transverse output member 28 extends out of an output of the angular gear 22.
  • the angle gear 22 also has another output from which extends a longitudinal output member 30 which is adapted to be connected to a rear axle HA.
  • At least one longitudinal differential for distributing drive power to the front axle VA or the rear axle HA is integrated in the housing 24 of the angle gear 22.
  • Fig. 2 shows a possible embodiment of the angular gear 22 in greater accuracy.
  • a final drive wheel 34 is mounted in the housing 18 of the transmission gear 16 and connected to an output member 36 in the form of a hollow shaft.
  • an input member 38 in the form of a second hollow shaft stored in the angular gear housing 24, coaxially with the transverse output member 26, an input member 38 in the form of a second hollow shaft stored.
  • the hollow shafts 36, 38 are connected to each other, in the region of the outlet 20 of the housing 18th
  • a Tellerradhohlwelle 41 is rotatably mounted on which a ring gear 40 of an angle drive is fixed.
  • a pinion 42 of the angle drive is in engagement with the ring gear 40 and is connected to the longitudinal output member 30.
  • the angle drive consisting of the ring gear 40 and the pinion 42 is disposed adjacent to the input 20 of the angle gear 22.
  • the input member 38 thus extends through the Tellerradhohlwelle 41 and projects with respect to this in the axial direction.
  • the input member 38 is connected on the opposite side of the input 20 of the longitudinal output member 30 and the ring gear 40 to the input member of a longitudinal differential 44.
  • the longitudinal differential 44 is formed as Kronenraddifferential and has a web 46 on which two unspecified spur gears are rotatably mounted.
  • the longitudinal differential 44 in the form of Kronenraddifferentials further comprises a first crown gear 48 which is connected to the Tellerradhohlwelle 41 and thus with the output to the rear axle HA.
  • the Kronenraddifferential 44 a second crown gear 50 which is connected to an input member of a transverse differential 52 (output front axle VA).
  • the transverse differential 52 is also mounted in the housing 24, adjacent to the longitudinal differential 44.
  • transverse differential 52 is located on a side of the longitudinal differential 44 opposite the ring gear 40.
  • the transverse differential 52 is designed as Planetenraddifferential and has a ring gear 54 that forms the input member of the transverse differential.
  • the ring gear 54 is thus connected to the second crown gear 50.
  • the transverse differential 52 further includes a planetary carrier 56 of conventional design, which is connected to the second transverse output member 28 (side wave right).
  • a sun gear 58 of the transverse differential 52 is connected to the first transverse output member 26 (left side shaft).
  • a longitudinal lock-up clutch 60 and a transverse lock-up clutch 62 are further integrated.
  • the angle gear 22 may also be formed without these locking clutches 60, 62, or only with a longitudinal lock-up clutch 60 or only with a transverse lock-up clutch 62.
  • the longitudinal lock-up clutch 60 is disposed between the ring gear 40 and the first crown gear 48.
  • a cage member 64 encloses the differentials 44, - 52 and, if necessary, the locking couplings 60, - 62 and is at least connected to the ring gear 54 and the second crown gear 50.
  • the cage member 64 also overlaps the longitudinal lock-up clutch 60 and is connected to a first Friction member of the lock-up clutch 60 connected.
  • a second friction member of the longitudinal lockup clutch 60 is connected to the ring gear hollow shaft 41.
  • the longitudinal lock-up clutch 60 is configured to connect the two outputs of the longitudinal differential 44 together. In this way, drive torque can be transmitted to the axle of the motor vehicle with the higher coefficient of friction.
  • the cage component 64 also engages over the transverse lockup clutch 62 and is connected to a first friction member of the transverse lockup clutch 62.
  • a second friction member of the transverse lock-up clutch 62 is connected to the second transverse output member 28 (right side shaft).
  • the cross-lock clutch 62 is configured to connect the input (ring gear 54) of the lateral differential 52 to one of its outputs (the cross output member 28).
  • the drive torque of the drive unit 12 is divided in the longitudinal differential 44 and drives the rear axle HA and the front axle VA proportionately.
  • the torque distributions are symmetrical, but other ratios, for example 60% / 40% or 40% / 60%, can also be achieved.
  • the ring gear 54 of the transverse differential 52 transmits the Vorderachsmoment on the planet carrier (ridge) 56 and the sun gear 58th
  • the drive torque for the rear axle HA is discharged via the longitudinal output member 30.
  • the longitudinal output member 30 may, for example, be connected via a cardan shaft to a rear axle differential (not shown) of conventional design.
  • the rear axle differential may possibly. also be equipped with a cross-locking clutch.
  • the blocking effect of the longitudinal lock-up clutch 60 is comparatively high, since this clutch works according to the shaft-shaft principle and consequently sets the double clutch torque as locking torque.
  • the transverse lock-up clutch 62 can cancel the differential function of the lateral differential 52 when actuated, for example under ⁇ -split conditions, so that drive torque flows to the front wheel with the higher coefficient of friction.
  • the locking clutches 60, 62 may, for example, be hydraulically actuated, wherein between the longitudinal lock-up clutch 60 and the ring gear 40, for example, an intermediate wall may be provided (not shown). At this intermediate wall, the Tellerradhohlwelle 41 can be stored on the one hand. On the other hand, in such an intermediate wall and a hydraulic actuator for actuating the longitudinal lock-up clutch 60 are integrated.
  • a hydraulic actuator for actuating the transverse lock-up clutch 62 can be integrated, for example, in a housing cover of the angular gear 22, which is placed on the intermediate wall.
  • locking clutches, 60, 62 can be automatically operated by a higher-level control unit, so be opened or closed as needed.
  • the angle gear 22 with longitudinal differential 44 fits into a modular modular system.
  • the modular system can, for example, provide instead of the angle gear 22 to provide a normal front axle differential (eg., With sole Vorderachsantrieb).
  • a normal front axle differential eg., With sole Vorderachsantrieb
  • bevel gear could be installed or flanged to the transmission gear 16, which has, for example, a hang-on clutch for a clutch-controlled four-wheel system, if necessary. with transverse lock.
  • bevel gear can also be a so-called.
  • Torque vectoring drive for the front axle are integrated, in which for the two transverse output members 26, 28 each have their own clutch is provided and this twin clutch pack replaces the conventional transverse differential.

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Abstract

Es wird vorgeschlagen ein Winkelgetriebe (22) für einen Antriebsstrang (10) eines Kraftfahrzeuges, der eine erste und eine zweite angetriebene Achse (VA, HA) und ein Längsdifferential (44) aufweist, mittels dessen Antriebsleistung auf die beiden angetriebenen Achsen (VA, HA) verteilt wird, wobei das Winkelgetriebe (22) im Bereich der ersten angetriebenen Achse (VA) angeordnet ist und ein Eingangsglied (38) aufweist, das mit einer Antriebseinheit (12) verbindbar ist, und wobei das Winkelgetriebe (22) ferner ein Längsausgangsglied (30) zur Verbindung mit der zweiten angetriebenen Achse (HA) und zwei Querausgangsglieder (26, 28) für die erste angetriebene Achse (VA) aufweist, wobei das Längsdifferential (44) in das Winkelgetriebe (22) integriert ist und wobei das Winkelgetriebe (22) ein Gehäuse (24) mit einem Eingang (20) aufweist, an dem das Eingangsglied (38) mit der Antriebseinheit (12) verbindbar ist. Dabei ist das Längsdifferential (44) in Querrichtung auf einer Seite des Längsausgangsgliedes (30) angeordnet, die dem Eingang (20) des Gehäuses (24) gegenüberliegt.

Description

Winkelgetriebe für einen Antriebssträng
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Winkelgetriebe für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges , der eine erste und eine zweite angetriebene Achse und ein Längsdifferential aufweist, mittels dessen Antriebsleistung auf die beiden angetriebenen Achsen verteilt wird, wobei das Winkelgetriebe im Bereich der ersten angetriebenen Achse angeordnet ist und ein Eingangsglied aufweist, das mit einer Antriebseinheit verbindbar ist , und wobei das Winkelgetriebe ferner ein Längsausgangsglied zur Verbindung mit der zweiten angetriebenen Achse und zwei Querausgangsglieder für die erste angetriebene Achse aufweist, wobei das Längsdifferential in das Winkelgetriebe integriert ist und wobei das Winkelgetriebe ein Gehäuse mit einem Eingang aufweist, an dem das Eingangsglied mit der Antriebseinheit verbindbar ist (DE 37 21 628 C2 ) .
Bei diesem bekannten Winkelgetriebe ist das Längsdifferential in Form eines Kegelraddifferentials innerhalb des Längsausgangsgliedes angeordnet, genauer gesagt innerhalb des Tellerrades des Winkeltriebs für die Hinterachsanbindung.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Antriebsstrang im Kraftfahrzeug, das eine erste und eine zweite angetriebene Achse aufweist, mit einer Antriebseinheit, die vorzugsweise einen Antriebsmotor und ein Übersetzungsgetriebe aufweist, und mit einem Winkelgetriebe der eingangs genannten Art.
Generell betrifft die vorliegende Erfindung AllradantriebsSysteme für Kraftfahrzeuge . AllradantriebsSysteme für Kraftfahrzeuge unterteilen sich in kupplungsgesteuerte Systeme und in differentialgesteuerte Systeme .
Bei kupplungsgesteuerten Systemen wird gewöhnlich eine der zwei Achsen ständig angetrieben . Die zweite Achse wird mittels einer Kupplung nur bei Bedarf zugeschaltet . Dies kann automatisiert nach Bedarf geschehen. Derartige kupplungsgesteuerte Systeme sind auch als „Hang-On-AllradantriebsSystem" bekannt .
Bei differentialgesteuerten Allradantriebssystemen wird die Antriebsleistung der Antriebseinheit zunächst mittels eines Längsdifferentials aufgeteilt, so dass Antriebsleistung permanent auf die beiden angetriebenen Achsen verteilt wird .
Ein solches System ist beispielsweise bekannt aus der WO 02/28678 Al .
Hierbei ist an eine in einem Fahrzeug vorne quer eingebaute Antriebseinheit ein Verteilergetriebe (PTU „Power Take-Off Unit) angeflanscht, die über einen Winkeltrieb das Drehmoment auf die Hinterachse überträgt . Die Drehmomentverteilung auf die Räder erfolgt über ein Längsdifferential und ein Vorderachsdifferential,, die als Planetenradsätze ausgebildet und im Übersetzungsgetriebe angeordnet sind.
Ferner ist aus der DE 103 13 386 Al ein Winkelgetriebe bekannt , bei dem eingangsseitig zunächst ein Vorderachsdifferential in Form eines Kegelraddifferentials , dann ein Längsdifferential in Form eines Planetenradsatzes und anschließend "ein Rad angeordnet sind, das einen Teil des Längsausgangsgliedes bzw. der Längsausgangsanordnung bildet. Ferner ist in dem Winkelgetriebe eine Zwischenwelle angeordnet, die den Ausgang des Längsdifferentials mit einer Kardanwelle verbindet.
Problematisch ist bei diesen bekannten Ansätzen, dass es häufig keine klare Trennung der Übersetzungsgetriebekomponenten einerseits und der Allradkomponenten andererseits gibt. Diese Vermischung der Antriebskomponenten wirkt sich erschwerend auf die Getriebeentwicklung aus . Zum einen beträgt der Allradanteil bei vielen Fahrzeugtypen nicht 100 % , und es müssen unterschiedliche Getriebebauformen mit berücksichtigt werden ( z .B . Handschaltgetriebe, ASG-Getriebe, Automatikgetriebe, stufenlose Getriebe, etc . ) .
Ferner sind im Bereich der Schnittstelle zwischen dem Übersetzungsgetriebe und dem Verteilergetriebe vier Antriebswellen erforderlich . Dies führt zu einem erhöhten Aufwand bezüglich Lagerung und des Dichtungskonzeptes .
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Winkelgetriebe für einen Allradantriebssträng bzw. einen solchen Allradantriebssträng selbst anzugeben .
Die obige Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Winkelgetriebe dadurch gelöst, dass das Längsdifferential in Querrichtung auf einer Seite des Längsausgangsgliedes angeordnet ist, die dem Eingang des Gehäuses gegenüberliegt .
Durch diese Maßnahme kann zum einen eine klare Trennung zwischen der Antriebseinheit (dem Übersetzungsgetriebe ) und den Allradantriebskomponenten des AntriebsStranges realisiert werden . Dies kann den technischen Aufwand für das Übersetzungsge- triebe und für den Antriebssträng insgesamt erheblich verringern.
Ferner ist es durch dieses Konzept möglich, unterschiedliche Allradkonzepte oder auch Antriebsstränge zu realisieren , die nach dem Baukastensystem einfach als herkömmliche zweiradge- triebene Systeme ausgeführt werden können, oder optional als allradgetriebene Systeme .
Dadurch, dass das Winkelgetriebe ein Gehäuse mit einem Eingang aufweist, an dem das Eingangsglied mit der Antriebseinheit verbindbar ist, lässt sich das Winkelgetriebe auf einfache Weise an der Antriebseinheit, insbesondere an einem Übersetzungsgetriebe der Antriebseinheit anbringen, insbesondere anflanschen.
Da das Längsdifferential in Querrichtung auf einer Seite des Längsausgangsgliedes angeordnet ist, die dem Eingang des Gehäuses gegenüberliegt, kann diese Seite des Längsausgangsgliedes variabel für unterschiedliche Konzepte verwendet werden . Die Maßnahme ist ferner konsistent mit dem oben genannten modularen Ansatz , bei dem ggf . auch andere Allradkonzepte (bspw. kupplungsgesteuerte Allradsysteme) an die Antriebseinheit angeflanscht werden, je nach Modell an einer bestimmten Kraftfahrzeugbaureihe.
Gemäß einer insgesamt bevorzugten Ausführungsform, die für sich genommen auch ohne die Maßnahme , das Längsdifferential in das Winkelgetriebe zu integrieren, eine eigenständige Erfindung darstellt, ist das Längsdifferential ein Kronenraddifferential . Diese Maßnahme ermöglicht auf konstruktiv günstige Weise, dass das Längsdifferential sich einerseits mit dem Längsausgangsglied und andererseits mit einem Querdifferential für die erste angetriebene Achse verbinden lässt.
Ferner ist es insgesamt bevorzugt, wenn in das Winkelgetriebe eine Längssperrkupplung integriert ist.
Hierbei ist es möglich, Antriebsmoment jeweils zu der Achse mit dem höheren Reibwert zu übertragen. Dies kann insbesondere bei μ-Sprung-Bedingungen günstig sein .
Die Sperrwirkung einer solchen integrierten Längssperrkupplung kann relativ hoch sein, da diese Sperrkupplung vorzugsweise nach dem Welle-Welle-Prinzip arbeitet und sich folglich das doppelte Kupplungsmoment als Sperrmoment einstellen kann ( siehe Looman, Zahnradgetriebe, Seite 441 , und Firmenschrift der Firma Viscodrive , Seiten 50-64 ) .
Dabei ist es von besonderem Vorteil , wenn die Längssperrkupplung in Querrichtung zwischen dem Längsdifferential und dem Längsausgangsglied angeordnet ist .
Auch dies ermöglicht auf konstruktiv einfache Weise , die Ausgangsglieder des Längsdifferentials bei Bedarf miteinander zu verbinden.
Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform ist in das Winkelgetriebe ferner ein Querdifferential integriert, dessen Eingangsglied mit einem Ausgangsglied des Längsdifferentials verbunden ist und dessen Ausgangsglieder mit den Querausgangsgliedern verbunden sind. Hierdurch wird eine noch höhere Integration von Bauteilen ermöglicht. Die Anordnung des Querdifferentials nicht in dem Gehäuse des Übersetzungsgetriebes sondern in dem Gehäuse des Winkelgetriebes ermöglicht zudem, die Funktion des Querdifferentials in die Allradstrategie mit einzubeziehen .
Es ist hierbei besonders vorteilhaft, wenn das Querdifferential in Querrichtung auf einer Seite des Längsausgangsgliedes angeordnet ist , die dem Eingang des Gehäuses gegenüberliegt .
Auch dies führt zu einer vergleichsweise einfachen Einbindung des Querdifferentials in das Winkelgetriebe, wobei der Ansatz für die Modularität erhalten bleiben kann.
Sofern bei anderen Varianten einer Kraftfahrzeugbaureihe gewöhnlich ein Querdifferential in dem Übersetzungsgetriebegehäuse integriert ist, kann dieser Leerraum entweder durch eine Gehäusevariante des Übersetzungsgetriebes genutzt werden. Alternativ ist es auch möglich, diesen Leerraum in dem Übersetzungsgetriebegehäuse durch eine Wellenkonstruktion einfach zu überbrücken.
Ferner ist es hierbei vorteilhaft, wenn das Querdifferential benachbart zu dem Längsdifferential angeordnet ist, vorzugsweise auf der dem Längsantriebsglied abgewandten Seite.
Auf diese Weise kann ein Ausgang des Längsdifferentials direkt mit einem Eingang des Querdifferentials verbunden werden.
Vorteilhaft ist es ferner, wenn das Querdifferential als Plane- tenraddifferential ausgebildet ist . Zum einen wird hier durch die Anbindung an ein Längsdifferential erleichtert, das als Kronenraddifferential ausgebildet ist. Zum anderen kann hierdurch das Querdifferential in Querrichtung (d. h. in Achsrichtung der ersten angetriebenen Achse ) vergleichsweise kurz ausgebildet werden. Hierdurch lassen sich nach Bedarf eine Vielzahl von weiteren Komponenten in das Winkelgetriebe integrieren, ohne dass die axiale Baulänge zu sehr ansteigt.
Bei dieser Maßnahme ist es von besonderem Vorteil, wenn das Eingangsglied des Querdifferentials durch ein Hohlrad gebildet ist.
Ein solches Hohlrad ermöglicht zum einen eine vergleichsweise günstige Anbindung an ein Längsdifferential, insbesondere an ein Ausgangsglied eines Kronenraddifferentials . Zum anderen ist es bei der Ausbildung des Eingangsgliedes des Querdifferentials als Hohlrad eines Planetenradsatzes möglich, ggf . weitere Allradkomponenten auf konstruktiv einfache Weise in das Winkelgetriebe zu integrieren. Beispielsweise kann das Hohlrad auf diese Weise das Längsdifferential übergreifen und so auf einfache Weise mit einem Längsdifferential verbunden werden.
Insgesamt ist es vorteilhaft, wenn eine Quersperrkupplung für die erste angetriebene Achse in das Winkelgetriebe integriert ist.
Durch diese Maßnahme kann auch unter μ-Split-Bedingungen Antriebsmoment jeweils zum Rad mit dem höheren Reibwert geleitet werden. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Quersperrkupplung in Querrichtung im Bereich des dem Eingang gegenüberliegenden Bereiches des Gehäuses angeordnet ist.
Auf diese Weise kann die Quersperrkupplung zum einen günstig an das Querdifferential angebunden werden. Zum anderen kann auch eine Aktuatorik auf günstige Weise vorgesehen werden, bspw. in einem Gehäusedeckel des Winkelgetriebegehäuses .
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Quersperrkupplung eines der Querausgangsglieder mit dem Eingangsglied des Querdifferentials verbindet .
Bei dem erfindungsgemäßen Antriebssträng ist es ferner vorteilhaft, wenn die Antriebseinheit im Bereich der ersten angetriebenen Achse quer in das Kraftfahrzeug einbaubar ist.
Von besonderem Vorteil ist es , wenn es sich bei dem Antriebsstrang um einen Front-Quer-Antriebssträng für Kraftfahrzeuge , insbesondere der Mittelklasse handelt.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig . 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges ; und
Fig . 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Winkelgetriebes des Antriebsstranges der Fig. 1.
In Fig. 1 ist ein Antriebssträng für ein Kraftfahrzeug generell mit 10 bezeichnet .
Der Antriebssträng 10 ist für den Frontquer-Einbau in einem Kraftfahrzeug ausgelegt und weist eine Antriebseinheit 12 auf . Die Antriebseinheit 12 beinhaltet einen Antriebsmotor 14 wie z .B . einen Verbrennungsmotor sowie ein Übersetzungsgetriebe 16. Das Übersetzungsgetriebe 16 ist im dargestellten Fall ein Vorgelegegetriebe, also bspw. ein Handschaltgetriebe oder ein automatisiertes Schaltgetriebe (ASG) . Das Übersetzungsgetriebe 16 kann jedoch auch als klassisches Automatikgetriebe ausgebildet sein, als stufenloses Getriebe oder als Doppelkupplungsgetriebe , um einige Beispiele zu nennen.
Im dargestellten Fall ist in dem Übersetzungsgetriebe 16 ein Abtriebsradsatz ( sog. Final-Drive-Radsatz ) vorgesehen, der eine Vorgelegewelle des Übersetzungsgetriebes 16 mit einem Rad verbindet, das koaxial zu der Vorderachse VA des Kraftfahrzeuges angeordnet ist.
Dieser Final-Drive-Radsatz ist in dem Gehäuse 18 des Übersetzungsgetriebes 16 aufgenommen . Das Gehäuse 18 des Übersetzungsgetriebes weist in Querrichtung einen ersten Ausgang 20 auf , im Bereich dessen ein Winkelgetriebe 22 "angeflanscht ist . Genauer gesagt ist ein Gehäuse 24 des Winkelgetriebes 22 an das Gehäuse 18 im Bereich des Ausgangs 20 angeflanscht. Das Übersetzungsgetriebegehäuse 18 weist einen zweiten Ausgang auf , durch den heraus sich ein erstes Querausgangsglied 26 ( Seitenwelle links ) erstreckt.
Das Final-Drive-Rad, das koaxial hierzu ausgerichtet ist, ist an einer Hohlwelle festgelegt, durch die hindurch sich das erste Querausgangsglied 26 erstreckt .
Ein zweites Querausgangsglied 28 (Seitenwelle rechts ) erstreckt sich aus einem Ausgang des Winkelgetriebes 22 heraus .
Das Winkelgetriebe 22 weist ferner einen weiteren Ausgang auf , aus dem heraus sich ein Längsausgangsglied 30 erstreckt, das dazu ausgelegt ist, mit einer Hinterachse HA verbunden zu werden.
Obgleich dies in Fig . 1 nicht dargestellt ist, ist zumindest ein Längsdifferential zur Verteilung von Antriebsleistung auf die Vorderachse VA bzw. die Hinterachse HA in dem Gehäuse 24 des Winkelgetriebes 22 integriert .
Dies ist im Detail in Fig. 2 gezeigt, die ein mögliches Ausführungsbeispiel des Winkelgetriebes 22 in größerer Genauigkeit zeigt.
Es ist zu erkennen, dass ein Final-Drive-Rad 34 in dem Gehäuse 18 des Übersetzungsgetriebes 16 gelagert und mit einem Ausgangsglied 36 in Form einer Hohlwelle verbunden ist.
In dem Winkelgetriebegehäuse 24 ist, koaxial zu dem Querausgangsglied 26 , ein Eingangsglied 38 in Form einer zweiten Hohl- welle gelagert. Die Hohlwellen 36 , 38 sind miteinander verbunden, und zwar im Bereich des Ausgangs 20 des Gehäuses 18.
In Bezug auf das Eingangsglied 38 des Winkelgetriebes 22 ist eine Tellerradhohlwelle 41 drehbar gelagert, an der ein Tellerrad 40 eines Winkeltriebs festgelegt ist .
Ein Ritzel 42 des Winkeltriebs steht mit dem Tellerrad 40 in Eingriff und ist mit dem Längsausgangsglied 30 verbunden.
Der Winkeltrieb bestehend aus dem Tellerrad 40 und dem Ritzel 42 ist benachbart zu dem Eingang 20 des Winkelgetriebes 22 angeordnet .
Das Eingangsglied 38 erstreckt sich folglich durch die Tellerradhohlwelle 41 hindurch und steht gegenüber dieser in axialer Richtung vor. Das Eingangsglied 38 ist auf der dem Eingang 20 gegenüberliegenden Seite des Längsausgangsgliedes 30 bzw. des Tellerrads 40 mit dem Eingangsglied eines Längsdifferentials 44 verbunden.
Das Längsdifferential 44 ist als Kronenraddifferential ausgebildet und weist einen Steg 46 auf , an dem zwei nicht näher bezeichnete Stirnräder drehbar gelagert sind. Das Längsdifferential 44 in Form des Kronenraddifferentials weist ferner ein erstes Kronenrad 48 auf, das mit der Tellerradhohlwelle 41 verbunden ist und damit mit dem Abtrieb zur Hinterachse HA.
Ferner weist das Kronenraddifferential 44 ein zweites Kronenrad 50 auf , das mit einem Eingangsglied eines Querdifferentials 52 verbunden ist (Abtrieb Vorderachse VA) . Das Querdifferential 52 ist ebenfalls in dem Gehäuse 24 gelagert, und zwar benachbart zu dem Längsdifferential 44.
Genauer gesagt, liegt das Querdifferential 52 auf einer dem Tellerrad 40 gegenüberliegenden Seite des Längsdifferentials 44.
Das Querdifferential 52 ist als Planetenraddifferential ausgebildet und weist ein Hohlrad 54 auf, dass das Eingangsglied des Querdifferentials bildet.
Das Hohlrad 54 ist folglich mit dem zweiten Kronenrad 50 verbunden.
Das Querdifferential 52 weist ferner einen Planetenträger 56 herkömmlicher Bauart auf , der mit dem zweiten Querausgangsglied 28 ( Seitenwelle rechts ) verbunden ist. Ein Sonnenrad 58 des Querdifferentials 52 ist mit dem ersten Querausgangsglied 26 (Seitenwelle links ) verbunden.
In das Winkelgetriebegehäuse 24 sind ferner eine Längssperr- kupplung 60 sowie eine Quersperrkupplung 62 integriert . Das Winkelgetriebe 22 kann jedoch auch ohne diese Sperrkupplungen 60 , 62 ausgebildet sein, oder nur mit Längssperrkupplung 60 bzw. nur mit Quersperrkupplung 62.
Die Längssperrkupplung 60 ist zwischen dem Tellerrad 40 und dem ersten Kronenrad 48 angeordnet. Ein Käfigbauteil 64 umschließt die Differentiale 44 ,- 52 und ggf = die Sperrkupplungen 60 ,- 62 und ist zumindest mit dem Hohlrad 54 und dem zweiten Kronenrad 50 verbunden. Im vorliegenden Fall übergreift das Käfigbauteil 64 auch die Längssperrkupplung 60 und ist mit einem ersten Reibglied der Sperrkupplung 60 verbunden . Ein zweites Reibglied der Längssperrkupplung 60 ist mit der Tellerradhohlwelle 41 verbunden.
Somit ist die Längssperrkupplung 60 dazu ausgelegt, die zwei Ausgänge des Längsdifferentials 44 miteinander zu verbinden. Hierdurch kann Antriebsmoment zu der Achse des Kraftfahrzeuges mit dem höheren Reibwert übertragen werden.
Das Käfigbauteil 64 übergreift auch die Quersperrkupplung 62 und ist mit einem ersten Reibglied der Quersperrkupplung 62 verbunden. Ein zweites Reibglied der Quersperrkupplung 62 ist mit dem zweiten Querausgangsglied 28 (Seitenwelle rechts ) verbunden.
Demzufolge ist die Quersperrkupplung 62 dazu ausgelegt, den Eingang (Hohlrad 54 ) des Querdifferentials 52 mit einem seiner Ausgänge (dem Querausgangsglied 28 ) zu verbinden.
Demzufolge kann an der Vorderachse VA Antriebsmoment zu dem Rad (links bzw. rechts ) geleitet werden, bei dem bessere Reibwerte vorhanden sind .
Im Betrieb wird das Antriebsmoment der Antriebseinheit 12 in dem Längsdifferential 44 aufgeteilt und treibt die Hinterachse HA und die Vorderachse VA anteilig an. Je nach Zähnezahlver- hältnis sind die Drehmoment-Verteilungen symmetrisch, es sind jedoch auch andere Verhältnisse, bspw. 60 %/40 % bzw. 40 %/60 % , realisierbar. Das Hohlrad 54 des Querdifferentials 52 überträgt das Vorderachsmoment auf den Planetenträger (Steg) 56 und auf das Sonnenrad 58.
Das Antriebsmoment für die Hinterachse HA wird über das Längsausgangsglied 30 abgeführt. Das Längsausgangsglied 30 kann bspw. über eine Kardanwelle mit einem Hinterachsdifferential (nicht gezeigt) herkömmlicher Bauart verbunden sein.
Das Hinterachsdifferential kann ggf . auch mit einer Quersperrkupplung ausgestattet sein.
Die Sperrwirkung der LängsSperrkupplung 60 ist vergleichsweise hoch, da diese Kupplung nach dem Welle-Welle-Prinzip arbeitet und sich folglich das doppelte Kupplungsmoment als Sperrmoment einstellt.
Die Quersperrkupplung 62 kann bei Betätigung die Differentialfunktion des Querdifferentials 52 aufheben, bspw. unter μ-Split-Bedingungen, so dass Antriebsmoment zu dem Vorderrad mit dem höheren Reibwert fließt.
Die Sperrkupplungen 60 , 62 können bspw. hydraulisch betätigt werden, wobei zwischen der Längssperrkupplung 60 und dem Tellerrad 40 bspw. eine Zwischenwand vorgesehen sein kann (nicht dargestellt) . An dieser Zwischenwand kann zum einen die Tellerradhohlwelle 41 gelagert werden. Zum anderen kann in eine solche Zwischenwand auch ein Hydraulikaktuator zum Betätigen der Längssperrkupplung 60 integriert werden. Ein Hydraulikaktuator zum Betätigen der Quersperrkupplung 62 kann bspw. in ein Gehäusedeckel des Winkelgetriebes 22 integriert werden, der auf die Zwischenwand aufgesetzt wird .
Es versteht sich, dass die Sperrkupplungen, 60 , 62 durch eine übergeordnete Steuereinheit automatisiert betätigt werden können, also je nach Bedarf geöffnet bzw. geschlossen werden.
Durch die Maßnahme , die Allradkomponenten bzw. Momentenvertei- lungseinrichtungen im Wesentlichen auf der dem Eingang 20 gegenüberliegenden Seite des Winkeltriebs 40 , 42 anzuordnen, fügt sich das Winkelgetriebe 22 mit Längsdifferential 44 in ein .nodulares Baukastensystem ein. Das modulare Baukastensystem kann bspw. vorsehen, anstelle des Winkelgetriebes 22 ein normales Vorderachsdifferential vorzusehen ( z .B . bei alleinigem Vorderachsantrieb) . Anstelle des Winkelgetriebes 22 könnte jedoch auch ein alternatives Winkelgetriebe eingebaut bzw. an das Übersetzungsgetriebe 16 angeflanscht werden, das bspw. eine Hang-On-Kupplung für ein kupplungsgesteuertes Allradsystem aufweist, ggf . mit Quersperre . Als weiteres alternatives Winkelgetriebe kann auch ein sog . Torque-Vectoring-Antrieb für die Vorderachse integriert werden, bei dem für die zwei Querausgangsglieder 26 , 28 jeweils eine eigene Kupplung vorgesehen wird und dieses Twin-Kupplungspaket das herkömmliche Querdifferential ersetzt .

Claims

Patentansprüche
1. Winkelgetriebe ( 22 ) für einen Antriebssträng ( 10 ) eines Kraftfahrzeuges , der eine erste und eine zweite angetriebene Achse (VA, HA) und ein Längsdifferential (44 ) aufweist, mittels dessen Antriebsleistung auf die beiden angetriebenen Achsen (VA, HA) verteilt wird, wobei das Winkelgetriebe (22 ) im Bereich der ersten angetriebenen Achse (VA) angeordnet ist und ein Eingangsglied ( 38 ) aufweist, das mit einer Antriebseinheit ( 12 ) verbindbar ist, und wobei das Winkelgetriebe ( 22 ) ferner ein Längsausgangsglied ( 30 ) zur Verbindung mit der zweiten angetriebenen Achse (HA) und zwei Querausgangsglieder ( 26 , 28 ) für die erste angetriebene Achse (VA) aufweist, wobei das Längsdifferential ( 44 ) in das Winkelgetriebe (22 ) integriert ist und wobei das Winkelgetriebe ( 22 ) ein Gehäuse (24) mit einem Eingang ( 20 ) aufweist, an dem das Eingangsglied ( 38 ) mit der Antriebseinheit ( 12 ) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet , dass das Längsdifferential (44 ) in Querrichtung auf einer Seite des Längsausgangsgliedes ( 30 ) angeordnet ist, die dem Eingang (20 ) des Gehäuses (24 ) gegenüberliegt.
2. Winkelgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Längsdifferential ( 44 ) ein Kronenraddifferential ( 44 ) ist .
3. Winkelgetriebe nach Anspruch 1 oder 3 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Längssperrkupplung ( 60 ) in das Winkelgetriebe ( 22 ) integriert ist.
4. Winkelgetriebe nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet , dass die Längssperrkupplung ( 60 ) in Querrichtung zwischen dem Längsdifferential (44 ) und dem Längsausgangsglied (30 ) angeordnet ist .
5. Winkelgetriebe nach einem der Ansprüche 1 — 4 , dadurch gekennzeichnet, dass in das Winkelgetriebe ( 22 ) ferner ein Querdifferential ( 52 ) integriert ist, dessen Eingangsglied ( 54 ) mit einem Ausgangsglied ( 50 ) des Längsdifferentials (44 ) verbunden ist und dessen Ausgangsglieder ( 56 , 58 ) mit den Querausganggliedern ( 26 , 28 ) verbunden sind .
6. Winkelgetriebe nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass das Querdifferential ( 52 ) in Querrichtung auf einer Seite des Längsausgangsgliedes (30 ) angeordnet ist, die dem Eingang ( 20 ) des Gehäuses ( 24 ) gegenüberliegt .
7. Winkelgetriebe nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass das Querdifferential ( 52 ) benachbart zu dem Längsdifferential ( 44 ) angeordnet ist, vorzugsweise auf der dem Längsantriebsglied ( 30 ) abgewandten Seite .
8. Winkelgetriebe nach einem der Ansprüche 5 - 7 , dadurch gekennzeichnet, dass das Querdifferential ( 52 ) als Plane- tenraddifferential ausgebildet ist.
9. Winkelgetriebe nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangsglied ( 54 ) des Querdifferentials ( 52 ) durch ein Hohlrad ( 54 ) gebildet ist.
10. Winkelgetriebe nach einem der Ansprüche 1 — 9 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Quersperrkupplung ( 62 ) für die erste angetriebene Achse (VA) in das Winkelgetriebe ( 22 ) integriert ist.
11. Winkelgetriebe nach Anspruch 12 , dadurch gekennzeichnet, dass die Quersperrkupplung ( 62 ) in Querrichtung im Bereich des dem Eingang ( 20 ) gegenüberliegenden Bereiches des Gehäuses ( 24 ) angeordnet ist.
12. Winkelgetriebe nach Anspruch 8 und nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Quersperrkupplung ( 62 ) eines ( 28 ) der Querausgangsglieder mit dem Eingangsglied ( 54 ) des Querdifferentials ( 52 ) verbindet.
13. Antriebssträng ( 10 ) für ein Kraftfahrzeug, das eine erste und eine zweite angetriebene Achse (VA, HA) aufweist , mit einer Antriebseinheit ( 12 ) , die vorzugsweise einen Antriebsmotor ( 14 ) und ein Übersetzungsgetriebe ( 16 ) aufweist, und mit einem Winkelgetriebe ( 22 ) nach einem der Ansprüche 1 — 12.
14. Antriebssträng nach Anspruch 13 , dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit ( 12 ) im Bereich der ersten angetriebenen Achse (VA) quer in das Kraftfahrzeug einbaubar ist.
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