DE10315181A1

DE10315181A1 - Antriebsanordnung für Kraftfahrzeuge

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Publication number: DE10315181A1
Application number: DE2003115181
Authority: DE
Original assignee: FZG MBH
Current assignee: FZG MBH
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2003-04-03
Publication date: 2004-10-21
Anticipated expiration: 2023-04-04
Also published as: DE10315181B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit vorderen angetriebenen Rädern und hinteren angetriebenen Rädern, wobei das Antriebsmoment zu den Vorderrädern über ein erstes Differenzial und zu den Hinterrädern über ein zweites Differenzial geleitet ist, sowie mit einem über ein Antriebsaggregat angetriebenen Zwischenachsdifferenzial zur Verteilung des Antriebsmomentes auf das erste und das zweite Differenzial. Zur Erzielung einer insbesondere für den Quereinbau in Kraftfahrzeugen besonders geeigneten, baulich und fertigungstechnisch günstigen Konstruktion sind das Zwischenachsdifferenzial und das erste Differenzial unmittelbar einander benachbart in einem einheitlichen Differenzialgehäuse angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Antriebsanordnung zeigt beispielsweise die DE 32 03 707 A1 , bei der das erste Differenzial für den Antrieb der Vorderräder des Kraftfahrzeuges und das Zwischenachsdifferenzial (ein Kegelraddifferenzial) in das Gehäuse des Geschwindigkeits-Wechselgetriebes integriert sind. Für beide baulich getrennt angeordnete Differenziale ist eine entsprechend aufwändige Lagerung über Wälzlager und ein entsprechender Bauraum erforderlich.

Durch die auf den Anmelder zurück gehende DE 195 40 679 C1 ist ferner ein Stirnraddifferenzial bekannt, bei dem ein angetriebener Planetenradträger mit in zwei Reihen angeordneten und miteinander kämmenden Planetenrädern mit auf Achswellen abtreibenden Außenrädern kommuniziert, so dass das eine Außenrad das eine Antriebsrad des Kraftfahrzeuges und das andere Außenrad das weitere Antriebsrad antreibt. Ein derartiges Stirnraddifferenzial ermöglicht eine besonders kompakt bauende Konstruktion.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebsanordnung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die baulich und fertigungstechnisch besonders günstig ausgebildet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung beschreiben die weiteren Patentansprüche.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das Zwischenachsdifferenzial und das erste Differenzial unmittelbar einander benachbart in einem einheitlichen Differenzialgehäuse angeordnet sind. Daraus resultieren insbesondere bauliche Vorteile durch die Zusammenfassung der beiden Differenziale; aber auch fertigungstechnische Vorteile durch eine sich ergebende Vereinfachung von Einzelteilen und Funktionen sind erzielbar.

Besonders vorteilhaft können in Weiterbildung der Erfindung das Zwischenachsdifferenzial und das erste Differenzial über nur zwei Wälzlager im Differenzialgehäuse gelagert sein. Damit kann in Verbindung mit einem engen aneinander bauen der Differenziale der Lagerungs- und Montageaufwand beträchtlich verringert werden.

Des weiteren können das Zwischenachsdifferenzial und das erste Differenzial Planetenradgetriebe an sich bekannter Bauart sein, die sowohl baulich besonders günstig zusammenschaltbar sind, die aber auch eine günstige Momentenverteilung im Abtrieb zu den Vorderrädern und den Hinterrädern des Kraftfahrzeuges ermöglichen.

So kann vorteilhaft das Zwischenachsgetriebe ein Planetenradgetriebe mit einem angetriebenen Planetenradträger sein, dessen Planetenräder mit einem das erste Differenzial antreibenden Außenrad und einem mit einem Abtriebs-Zahnrad für das zweite Differenzial trieblich verbundenen Sonnenrad kämmen. Durch entsprechende konstruktive Auslegung können dann gleiche oder ungleiche Abtriebsmomente zum besagten ersten und zweiten Achsdifferenzial verteilt werden, bei einer fertigungstechnisch günstigen und robusten Konstruktion des Zwischenachsdifferenziales.

Alternativ dazu kann das Zwischenachsdifferenzial ein Stirnraddifferenzial wie eingangs erwähnt sein, mit einem angetriebenen Planetenradträger, dessen in zwei Reihen angeordnete und miteinander kämmende Planetenräder mit beidseitig angeordneten Außenrädern kommunizieren, wobei eines der Außenräder das erste Differenzial antreibt und das zweite Außenrad trieblich mit dem Abtriebs-Zahnrad für das zweite Differenzial verbunden ist. Auch hiermit gelingt es, eine baulich und herstellungstechnisch günstige Konstruktion zu schaffen.

Ferner kann in besonders vorteilhafter Weise das erste Differenzial ein Stirnraddifferenzial wie vorstehend angeführt sein, mit einem vom Zwischenachsdifferenzial angetriebenen Planetenradträger, dessen in zwei Reihen angeordnete und miteinander kämmende Planetenräder mit beidseitig angeordneten Außenrädern kommunizieren, wobei eines der Außenräder die eine Achswelle und das zweite Außenrad die andere Achswelle zu den angetriebenen Räder einer Achse des Kraftfahrzeuges antreibt. Damit gelingt eine in axialer Richtung besonders kurz bauende Konstruktion der beiden einander benachbarten Differenziale, die bei robuster Funktion hohe Antriebsmomente übertragen können.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann zwischen den gehäuseseitigen Wälzlagern des Zwischenachsdifferenziales und des ersten Differenziales eine innere Wälzlageranordnung vorgesehen sein, die in beträchtlichem Umfang die Biegesteifigkeit der Konstruktion erhöht bzw. eine besonders robuste Momentenübertragung über die beiden Differenziale und ggf. in Verbindung mit einem abtreibenden Kegeltrieb sicherstellt.

Dabei kann die innere Wälzlageranordnung vorteilhaft zwischen dem die beiden Differenziale einschließenden Antriebsgehäuse und dem aus dem Antriebsgehäuse über einen Hohlwellenabschnitt herausgeführtem Abtriebs-Zahnrad vorgesehen sein, wobei dieser Hohlwellenabschnitt auch das eine gehäuseseitige Wälzlager der Differenzialanordnung trägt. Die innere Wälzlageranordnung kann ferner insbesondere durch zwei Kegelrollenlager in O-Anordnung gebildet sein.

Des weiteren kann das Außenrad des Zwischenachsdifferenziales mit dem angetriebenen Planetenradträger des ersten Differenziales über eine Steckverzahnung trieblich verbunden sein. Damit können die beiden Differenziale in montagegünstiger Weise über die Steckverbindung trieblich miteinander verbunden werden, wobei eine hohe Momentenübertragung über die Steckverbindung sichergestellt ist.

Eine baulich besonders vorteilhafte Antriebsanordnung ergibt sich an einem Kraftfahrzeug mit frontseitigem Antriebsaggregat und im Quereinbau, wobei das besagte Abtriebs-Zahnrad ein Abtriebsritzel eines Kegeltriebes für den zumindest mittelbaren Antrieb des zweiten Differenziales zum Antrieb der Hinterräder ist. Dabei kann die Antriebsanordnung baulich günstig in das quereingebaute Antriebsaggregat mit Brennkraftmaschine und Geschwindigkeits-Wechselgetriebe in das Gehäuse des Wechselgetriebes integriert sein.

Zur Erzielung eines besonders steifen und laufruhigen, abtriebsseitigen Kegeltriebes an der Differenzialanordnung kann dessen Abtriebs-Zahnrad auf einem topfförmigen Flansch des Hohlwellenabschnittes angeordnet sein, die Wälzlageranordnung mit einem Nabenabschnitt des Antriebsgehäuses axial in den Flansch hineinragen und im wesentlichen in einer einheitlichen Rotationsebene mit dem Abtriebs-Zahnrad liegen.

Des weiteren können baulich besonders einfach die eine Achswelle des ersten Differenziales in dem besagten Hohlwellenabschnitt des einen Abtriebs des Zwischenachsdifferenziales und die andere Achswelle in einem Nabenabschnitt des gegenüber liegenden Deckels des Antriebsgehäuses gelagert sein.

Schließlich kann das Zwischenachsdifferenzial auf eine ungleiche Momentenverteilung von z.B. 60:40 oder 70:30 zwischen dem benachbarten, ersten Differenzial und dem zweiten Differenzial ausgelegt sein, um z.B. ungleichen Achslastverteilungen und/oder definierten Fahrverhalten des Kraftfahrzeuges Rechnung zu tragen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher beschrieben.
Die anliegende schematische Zeichnung zeigt in:
1 eine Antriebsanordnung an einem quer in ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb eingebauten Antriebsaggregat in einer groben Übersicht;
2 einen teilweisen Längsschnitt durch die Antriebsanordnung nach 1 mit einem Zwischenachsdifferenzial und einem ersten Differenzial für den Antrieb der vorderen Räder des Kraftfahrzeuges;
3 die Antriebsanordnung nach 2 in einer Explosionsdarstellung der Einzelteile; und
4 eine alternative Antriebsanordnung nach 1 als Blockschaltbild, mit zwei Stirnraddifferenzialen.
In der 1 ist schematisch der Antriebsstrang eines allradgetriebenen Kraftfahrzeug dargestellt, mit einem quer eingebauten Antriebsaggregat 10, das sich aus einer Brennkraftmaschine 12, einem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe 14 und einer in das Wechselgetriebe 14 integrierten Antriebsanordnung 16 zusammensetzt.
Über aus dem Gehäuse 18 der Antriebsanordnung 16 bzw. des Wechselgetriebes 14 herausgeführte Achswellen 20, 22 und allgemein mit 24 bezeichnete Antriebswellen werden die Vorderräder 26 des Kraftfahrzeuges angetrieben.
Ferner sind über einen mit 28 bezeichneten Kegeltrieb (vgl. im Detail 2) und eine Kardanwelle 30 ein zweites Differenzial 32 an die Antriebsanordnung 16 angeschlossen. Das Differenzial 32 treibt wiederum über Antriebswellen 24 die Hinterräder 34 des Kraftfahrzeuges an.
In den 2 und 3 ist die Antriebsanordnung 16 dargestellt. Dabei zeigt die 2 die obere Hälfte eines Längsschnittes, während die 3 eine raumbildliche Darstellung der Einzelteile wiedergibt. Im folgenden wird auf diese beiden Figuren Bezug genommen:
Die Antriebsanordnung 16 setzt sich zusammen aus einem Zwischenachsdifferenzial 36, einem ersten Differenzial 38 für den Antrieb der Vorderräder 26 des Kraftfahrzeuges über die Achswellen 20, 22 und dem Kegeltrieb 28 mit dem Abtriebs-Zahnrad bzw. Abtriebsritzel 40 und dem auf einer Abtriebswelle 42 angeordnetem Kegelrad 44. Die Abtriebswelle 42 ist in nicht dargestellter Weise mit der besagten Kardanwelle 30 verbunden.
Das Zwischenachsdifferenzial 36 ist als ein einfaches Planetenradgetriebe ausgeführt, mit einem Sonnenrad 46, mehreren umfangsverteilten und auf Achsen 47 drehbar gelagerten Planetenrädern 48 und einem innenverzahnten Außenrad 50. Die Planetenräder 48 sind drehbar auf einem Planetenradträger 52 gelagert, der in Baueinheit mit einem Nabenabschnitt 54 und einem ringförmigen Antriebsgehäuse 56 ausgeführt ist. Das Antriebsgehäuse 56 trägt zudem ein Antriebszahnrad 57, das mit einem nicht dargestellten Antriebszahnrad des Wechselgetriebes 14 kämmt. Des weiteren ist das Sonnenrad 46 über einen Hohlwellenabschnitt 58 und einen topfförmigen Flansch 60 trieblich mit dem Abtriebsritzel 40 verbunden.
Benachbart zum Zwischenachsdifferenzial 36 und innerhalb dessen Antriebsgehäuse 56 ist das erste Differenzial 38 angeordnet, das als Stirnraddifferenzial mit einem scheibenförmigen Planetenradträger 62 und zwei mit je einer Innenverzahnung 64 versehenen Außenrädern 66, 68 ausgeführt ist, wobei die Außenräder 66, 68 mit in zwei Reihen am Planetenradträger 62 angeordneten Planetenrädern 70, 72 in Eingriff sind. Die Planetenräder 70, 72 sind dabei auf entsprechend in den Planetenradträger 62 eingeprägte Achsen (ohne Bezugszeichen) drehbar gelagert und durch entsprechende Durchbrüche 74 (vgl. 3) in dem scheibenförmigen Planetenradträger 62 miteinander in Eingriff.
Ferner sind die Außenräder 66, 68 des Stirnraddifferenziales 38 über übliche Steckverzahnungen mit den Achswellen 20, 22 trieblich verbunden, wobei zudem die eine Achswelle 20 in dem Nabenabschnitt 76 eines das Antriebsgehäuse 56 linksseitig abschließenden Deckels 78 und die andere Achswelle 22 in dem Hohlwellenabschnitt 58 drehbar gelagert und schließlich aus dem Gehäuse 18 herausgeführt ist.
Die Antriebsanordnung 16 ist in einem nicht dargestellten, in das Gehäuse 18 des Wechselgetriebes 14 integrierten Differenzialraum angeordnet und über zwei Kegelrollenlager 80, 82 drehbar gelagert. Die Innenringe der Kegelrollenlager sitzen dabei, wie in der 2 ersichtlich, auf dem Flanschabschnitt 76 des Deckels 78 einerseits und auf dem Hohlwellenabschnitt 58 andererseits.
Ferner ist wie ersichtlich eine innere Wälzlageranordnung zwischen dem die beiden Differenziale 36, 38 einschließenden, einteiligen Antriebsgehäuse 56 mit dem Planetenradträger 52 und dem Nabenabschnitt 54 und dem aus dem Antriebsgehäuse 56 über den Hohlwellenabschnitt 58 trieblich herausgeführten Abtriebs-Zahnrad 40 vorgesehen, die aus zwei Kegelrollenlagern 84, 86 in O-Anordnung gebildet ist.
Der Nabenabschnitt 54 ragt dabei derart in den topfförmigen Flansch 60 des Abtriebsritzels 40 hinein, dass die Kegelrollenlager 84, 86 im wesentlichen in einer einheitlichen Rotationsebene mit dem Abtriebsritzel 40 liegen.
Des weiteren ist das Außenrad 50 des Zwischenachsdifferenziales 36 mit dem angetriebenen Planetenradträger 62 des ersten Differenziales 38 bzw. des Stirnraddifferenziales über eine Steckverzahnung 88 trieblich verbunden.
Schließlich ist das Zwischenachsdifferenzial 36 auf eine Momentenverteilung von 60:40 zwischen dem benachbarten, ersten Differenzial 38 für den Antrieb der Vorderräder 26 und dem zweiten Differenzial 30 für den Antrieb der Hinterräder 34 des Kraftfahrzeuges ausgelegt.
Die 4 zeigt schematisch eine alternative Antriebsanordnung 16', die nur insoweit beschrieben ist, als sie sich wesentlich von der vorbeschriebenen Antriebsanordnung 16 unterscheidet. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Abweichend zur vorbeschriebenen Ausführung ist das Zwischenachsdifferenzial als Stirnraddifferenzial 90 ausgeführt, mit einem scheibenförmigen Planetenradträger 92, der zwei Reihen von umfangsverteilten Planetenrädern 94, 96 drehbar gelagert trägt.
Die Planetenräder 94, 96, die wie vorbeschrieben miteinander in Eingriff sind, kämmen mit innenverzahnten Außenrädern 98, 100. Dabei ist das Außenrad 98 mit dem Planetenradträger 62 des ersten Differenziales 38 ggf. über die besagte Steckverzahnung 88 trieblich verbunden, während das Außenrad 100 über den Hohlwellenabschnitt 58 und den Flansch 60 auf das Abtriebsritzel 40 treibt.
Zur Erzielung einer Momentenverteilung des Stirnraddifferenziales 90 von 60:40 sind die Außenräder 98, 100 mit deren Innenverzahnungen mit unterschiedlich großen Durchmessern bzw. Teilkreisen versehen, wobei wie ersichtlich die Drehachsen der Planetenräder 94, 96 auf unterschiedlich großen Hüllkreisen unfangsverteilt angeordnet sind.

Claims

Antriebsanordnung für Kraftfahrzeuge mit vorderen angetriebenen Rädern und hinteren angetriebenen Rädern, wobei das Antriebsmoment zu den Vorderrädern über ein erstes Differenzial und zu den Hinterrädern über ein zweites Differenzial geleitet ist, sowie mit einem über ein Antriebsaggregat angetriebenen Zwischenachsdifferenzial zur Verteilung des Antriebsmomentes auf das erste und das zweite Differenzial, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenachsdifferenzial (36; 90) und das erste Differenzial (38) unmittelbar einander benachbart in einem einheitlichen Differenzialgehäuse (18) angeordnet sind.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenachsdifferenzial (36; 90) und das erste Differenzial (38) über nur zwei Wälzlager (80, 82) im Differenzialgehäuse (18) gelagert sind.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenachsdifferenzial (36; 90) und das erste Differenzial (38) Planetenradgetriebe sind.
Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenachsdifferenzial (36) ein Planetenradgetriebe mit einem angetriebenen Planetenradträger (52) ist, dessen Planetenräder (48) mit einem das erste Differenzial (38) antreibenden Außenrad (50) und einem mit einem Abtriebs-Zahnrad (40) für das zweite Differenzial (32) trieblich verbundenen Sonnenrad (46) kämmen.
Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenachsdifferenzial (90) ein Stirnraddifferenzial ist, mit einem angetriebenen Planetenradträger (92), dessen in zwei Reihen angeordnete und miteinander kämmende Planetenräder (94, 96) mit beidseitig angeordneten Außenrädern (98, 100) kommunizieren, wobei eines der Außenräder (98) das erste Differenzial (38) antreibt und das zweite Außenrad (100) trieblich mit dem Abtriebs-Zahnrad (40) für das zweite Differenzial (32) verbunden ist.
Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Differenzial (38) ein Stirnraddifferenzial ist, mit einem vom Zwischenachsdifferenzial (36) angetriebenen Planetenradträger (62), dessen in zwei Reihen angeordnete und miteinander kämmende Planetenräder (70, 72) mit beidseitig angeordneten Außenrädern (66, 68) kommunizieren, wobei eines der Außenräder (66) die eine Achswelle (20) und das zweite Außenrad (68) die andere Achswelle (22) zu den angetriebenen Räder (26) einer Achse des Kraftfahrzeuges antreibt.
Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den gehäuseseitigen Wälzlagern (80, 82) des Zwischenachsdifferenziales (36; 90) und des ersten Differenziales (38) eine innere Wälzlageranordnung (84, 86) vorgesehen ist.
Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Wälzlageranordnung (84, 86) funktionell zwischen dem die beiden Differenziale (36, 38) einschließenden Antriebsgehäuse (56) und dem aus dem Antriebsgehäuse (56) über einen Hohlwellenabschnitt (58) herausgeführtem Abtriebs-Zahnrad (40) vorgesehen ist und dass dieser Hohlwellenabschnitt (58) auch das eine gehäuseseitige Wälzlager (82) trägt.
Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Wälzlageranordnung durch zwei Kegelrollenlager (84, 86) in O-Anordnung gebildet ist.
Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrad (50) des Zwischenachsdifferenziales (36) mit dem angetriebenen Planetenradträger (62) des ersten Differenziales (38) über eine Steckverzahnung (88) trieblich verbunden ist.
Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie an ei nem Kraftfahrzeug mit frontseitigem Antriebsaggregat (10) im Quereinbau vorgesehen ist und dass das besagte Abtriebs-Zahnrad ein Abtriebsritzel (40) eines Kegeltriebes (28) für den zumindest mittelbaren Antrieb des zweiten Differenziales (32) zum Antrieb der Hinterräder (34) ist.
Antriebsordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie in das quereingebaute Antriebsaggregat (10) mit Brennkraftmaschine (12) und Geschwindigkeits-Wechselgetriebe (14) in das Gehäuse (18) des Wechselgetriebes (14) integriert ist.
Antriebsaggregat nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebs-Zahnrad (40) auf einem topfförmigen Flansch (60) des Hohlwellenabschnittes (58) angeordnet ist und dass die Wälzlageranordnung (84, 86) mit einem Nabenabschnitt (54) des Antriebsgehäuses (56) axial in den Flansch (60) hineinragt und im wesentlichen in einer einheitlichen Rotationsebene mit dem Abtriebs-Zahnrad (40) liegt.
Antriebsaggregat nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Achswelle (22) des ersten Differenziales (38) in dem besagten Hohlwellenabschnitt (58) des einen Abtriebs des Zwischenachsdifferenziales (36; 90) und die andere Achswelle (20) in einem Nabenabschnitt (76) des gegenüber liegenden Deckels (78) des Antriebsgehäuses (56) gelagert ist.
Antriebsaggregat nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenachsdifferenzial (36; 90) auf eine ungleiche Momentenverteilung zwischen dem benachbarten, ersten Differenzial (38) und dem zweiten Differenzial (32) ausgelegt ist.