DE102010012256B4

DE102010012256B4 - Planetenachsantrieb mit Doppeleingang

Info

Publication number: DE102010012256B4
Application number: DE102010012256A
Authority: DE
Inventors: Andrew W. Phillips
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2010-03-22
Publication date: 2012-08-16
Anticipated expiration: 2030-03-23
Also published as: CN101852276A; US20100248885A1; US8070638B2; CN104776167B; DE102010012256A1; CN104776167A

Abstract

Getriebe/Differentialeinheit für ein Kraftfahrzeug, umfassend
ein Getriebe (20) und
eine Achsantriebsbaugruppe (22, 22', 180, 200, 230, 260),
wobei die Achsantriebsbaugruppe (22, 22', 180, 200, 230, 260) umfasst:
einen ersten Eingang zur Aufnahme von Leistung im unteren Drehzahlbereich von dem Getriebe (20);
einen zweiten Eingang zur Aufnahme von Leistung im höheren Drehzahlbereich von dem Getriebe (20);
eine Planetenradeinheit (80, 186, 206, 236, 266) mit einem festgelegten Hohlrad (96, 196, 216, 246, 276), einem mit dem ersten Eingang verbundenen Sonnenrad (88, 188, 208, 238, 268), einem mit dem zweiten Eingang verbundenen Planetenradträger (90, 92, 212, 242, 272) und mit einer Vielzahl von Planetenrädern (94, 194, 214, 244, 274); und
ein Differenzial (100, 110, 250, 290) mit einem äußeren Element (102, 112, 252, 292), das mit dem Planetenradträger (90, 192, 212, 242, 272) verbunden ist und einem Paar von differentiell rotierbaren Ausgängen, die gestaltet sind, um...

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenlegung betrifft eine Getriebe/Differentialeinheit für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe und einer Achsantriebsbaugruppe. Derartige Getriebe/Differentialeinheiten sind beispielsweise in EP 1 431 613 A2 , DE 10 2004 043 939 A1 , DE 10 2008 015 751 A1 und EP 0 238 521 B1 offenbart. Aus DE 694 08 961 T2 ist ein Differentialgetriebe bekannt.
HINTERGRUND
Die Angaben in diesem Abschnitt liefern lediglich auf die vorliegende Offenlegung bezogene Hintergrundinformationen und können den Stand der Technik darstellen oder nicht.
Die Achsantriebsbaugruppe der Mehrheit von Personenkraftwagen, Sport-Utility-Fahrzeugen und Lastkraftwagen umfasst ein Differenzial mit zwei gegenüberliegenden Kegelradpaaren, die in einem Korb angeordnet sind, der an einem durch den Ausgang des Getriebes oder Verteilergetriebes angetriebenen Zahnrad befestigt ist und sich mit diesem dreht. Ein Paar der Zahnräder sind Zwischenräder, die jeweils mit beiden des anderen Paares von Zahnrädern, die mit den Radachsen verbunden sind und diese antreiben, in Eingriff stehen.
Während der hauptsächliche Zweck des Differenzials eine seitenunsymmetrische Änderung der Drehzahl der Radachsen bei einer Kurvenfahrt gestatten soll, bewirkt ein Satz von Hypoidzahnrädern, der das Differenzial antreibt, typischerweise eine Untersetzung von ungefähr 3:1 bis 4:1 und eine entsprechende Drehmomenterhöhung. In dieser Weise angeordnet, können Komponenten von Getriebe und Gelenkwelle etwas weniger robust sein, weil sie Drehmomentgrößen übertragen, die niedriger sind als sie es wären, wenn eine solche Untersetzung und Drehmomentsteigerung des Achsantriebs nicht unmittelbar angrenzend an den Radachsen auftreten würde.
Klar ist deshalb, dass größere Untersetzung und Drehmomentsteigerung in der Achsantriebsbaugruppe eine Gewichtseinsparung dadurch zustande bringen können, dass kleinere und somit leichtere Komponenten in einem Fahrzeugantriebsstrang zugelassen werden. Jedoch gibt es bei allen Dingen der Technik Grenzen für diese Vorgehensweise. Um bedeutende Untersetzungen und Drehmomentsteigerungen über die hinaus zu erzielen, die durch einen typischen Hypoidzahnradsatz erreicht werden, wird ein zusätzlicher Zahnradsatz benötigt. Dieser zusätzliche Zahnradsatz bringt Energieverlust und Leistungsminderung bei allen Betriebszuständen ein. Darüber hinaus wird so die Drehmomentsteigerung bei höheren Drehzahlen gering, während sie bei niedrigeren Drehzahlen wünschenswert ist. Tatsächlich wäre es bei vielen Betriebszuständen mit höherer Drehzahl wünschenswert, die Differenzialeinheit direkt anzutreiben und die Untersetzung und einen Energieverlust des Achsantrieb-Zahnradsatzes auszuschließen.
In Schwerlastkraftwagen mit Getrieben mit 8, 10 und 12 Gängen werden diese Möglichkeiten von Gängen oft durch Zweigang-Hinterachsen (Differenziale) [Zweigang-Schaltachsen] vergrößert, welche die Wahl von Gängen wirksam verdoppeln. Leider machen Kosten und Komplexität solcher Vorrichtungen sie ungeeignet für Gebrauch oder Anpassung in leichteren Fahrzeugen und Nutzfahrzeugen wie Personenkraftwagen, Sport-Utility-Fahrzeugen und Leicht-Lkws. Zum Beispiel wird eine Lastkraftwagen-Zweigangachse eine oder typischer zwei Kupplungen aufweisen, die einen Eingang selektiv mit einer von zwei Getriebeeinheiten oder Komponenten, die die zwei Antriebsübersetzungsverhältnisse für das Hinterachsdifferenzial bereitstellen, kuppeln.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Getriebe/Differentialeinheit der eingangs genannten Art anzugeben.
ZUSAMMENFASSUNG
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Getriebe/Differentialeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Achsantriebsbaugruppe mit einem Differenzial bereit, das durch einen Planetenradsatz mit zwei Eingängen angetrieben wird. Das Hohlrad des Planetenradsatzes steht und kann zum Beispiel am Gehäuse des Differenzials festgelegt sein. Einer der Eingänge ist mit dem Planetenradträger gekoppelt und treibt diesen an, der wiederum mit dem Differenzialkorb verbunden ist und diesen antreibt. Der andere Eingang ist mit dem Sonnenrad verbunden und treibt dieses an. Einbezogen in einen geeigneten Antriebsstrang, zum Beispiel einen, der ein Doppelkupplungsgetriebe (DCT) mit zwei Ausgängen aufweist, wobei der eine Zahnrädern mit höherem Übersetzungsverhältnis (niedrigere Drehzahl) und der andere Zahnrädern mit niedrigerem Übersetzungsverhältnis (höhere Drehzahl) zugeordnet ist, überträgt das Sonnenrad eine Leistung in den langsamer laufenden Zahnrädern und bewirkt eine 1 + R/S entsprechende Drehmomentsteigerung, wobei R/S das Zähnezahlverhältnis von Hohlrad zu Sonnenrad ist. In den schneller laufenden Zahnrädern wird die Leistung durch den Planetenradträger direkt auf den Differenzialkorb übertragen, indem Untersetzung, Drehmomentsteigerung und Zahnradeingriffsverluste des Planetenradsatzes vermieden werden. Es sind auch verschiedene physikalische Anordnungen oder Entwürfe der Achsantriebsbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung offenbart.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Achsantriebsbaugruppe für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang, die einen herkömmlichen Differenzialkorb und zwei Eingänge aufweist.
Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Achsantriebsbaugruppe für Personenkraftwagen, Sport-Utility-Fahrzeuge und Lastkraftwagen, die ein Differenzial mit einem ersten und einem zweiten Eingang aufweist.
Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Achsantriebsbaugruppe für Kraftfahrzeuge, die ein Differenzial und einen Planetenradsatz mit einem ersten und einem zweiten Eingang aufweist.
Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Achsantriebsbaugruppe für Kraftfahrzeuge, die ein Differenzial aufweist, das durch den Planetenradträger eines Planetenradsatzes angetrieben wird.
Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Achsantriebsbaugruppe für Kraftfahrzeuge, die ein Differenzial aufweist, das durch den Planetenradträger eines Planetenradsatzes mit zwei Eingängen angetrieben wird.
Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Achsantriebsbaugruppe für Personenkraftwagen, Sport-Utility-Fahrzeuge und Lastkraftwagen, die ein Differenzial aufweist, das durch den Planetenradträger eines Planetenradsatzes mit zwei Eingängen angetrieben wird.
Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Achsantriebsbaugruppe für Kraftfahrzeuge, die ein Differenzial aufweist, das durch den Planetenradträger eines Planetenradsatzes mit zwei durch die Ausgänge eines Doppelkupplungsgetriebes angetriebenen Eingängen angetrieben wird.
Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Achsantriebsbaugruppe für Personenkraftwagen, Sport-Utility-Fahrzeuge und Lastkraftwagen mit einem Differenzial, das durch den Planetenradträger eines Planetenradsatzes mit zwei Eingängen, die mit den Ausgängen eines Doppelkupplungsgetriebes verbunden sind, angetrieben wird.
Weitere Aufgaben, Vorteile und Anwendungsbereiche werden aus der hier vorgesehenen Beschreibung deutlich. Es soll verständlich werden, dass die Beschreibung und spezielle Beispiele nur für Darstellungszwecke beabsichtigt sind und nicht den Umfang der vorliegenden Offenlegung einschränken sollen.
ZEICHNUNGEN
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur für Darstellungszwecke und sind nicht dazu beabsichtigt, den Umfang der vorliegenden Offenlegung in irgendeiner Weise einzuschränken.
1 ist die schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs wie eines Personenkraftwagens, ein Sport-Utility-Fahrzeugs oder Lastkraftwagens, die einen quer eingebauten Motor, Doppelkupplungsgetriebe und eine Achsantriebsbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2 ist die grafische Ansicht einer Doppelkupplungsgetriebe- und Achsantriebsbaugruppe, die einen Doppeleingangs-Planetenradsatz und Differenzialkorb nach der vorliegenden Erfindung einschließt;
3 ist eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die ein Planetenraddifferenzial nach der vorliegenden Erfindung enthält;
4A und 4B sind schematische Darstellungen von zwei Entwürfen der Achsantriebsbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung, die einen Differenzialkorb und an den Doppeleingangs-Planetenradsatz angrenzende Eingänge enthält; und
5A und 5B sind schematische Darstellungen von zwei Entwürfen der Achsantriebsbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung, die ein Planetenraddifferenzial und an den Doppeleingangs-Planetenradsatz angrenzende Eingänge enthält.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu beabsichtigt, die vorliegende Offenlegung, Anwendung oder Einsatzzwecke einzuschränken.
Mit Bezug auf 1 und 2 ist der vordere Teil eines Kraftfahrzeugs schematisch dargestellt und im Allgemeinen durch die Bezugszahl 10 bezeichnet. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst eine Karosserie 12, die eine Kraftmaschine 14 wie einen Benzin-, E 85- (Bioethanol) oder Dieselmotor oder ein Hybridtriebwerk aufnimmt und trägt. Der Ausgang der Kraftmaschine 14 ist mit dem Eingang einer Getriebe/Differenzialeinheit 16 verbunden, die ein Gehäuse 18 aufweist, das ein Getriebe 20 und eine Achsantriebsbaugruppe 22 enthält und schützt, die beide nachstehend weiter beschrieben werden. Zwei Abtriebswellen oder angetriebene Achsen 24 erstrecken sich in Querrichtung und koaxial von der Getriebe/Differenzialeinheit 16 und sind durch Gleichlaufgelenke (nicht dargestellt) mit Kompletträdern 26 verbunden und treiben diese an. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst außerdem Lenk-, Brems-, Elektro-, Kraftstoff- und andere Systeme (nicht dargestellt), die keinen bedeutenden Teil dieser Erfindung bilden.
Mit Bezug jetzt auf 2 ist das Getriebe 20 vorzugsweise ein Doppelkupplungsgetriebe (DCT) oder ein ähnlicher Getriebetyp, der zwei unabhängige Ausgänge aufweist, von denen einer den Zahnrädern mit höherem Übersetzungsverhältnis (niedrigere Drehzahl) zugeordnet ist und der andere davon den Zahnrädern mit niedrigerem Übersetzungsverhältnis (höhere Drehzahl) zugeordnet ist. Das Getriebe 20 enthält eine Eingangswelle 30, die von der Kraftmaschine 14 direkt angetrieben oder mit dem Ausgang der Kraftmaschine 14 durch eine Kette oder ein Zahnradgetriebe (beide nicht dargestellt) verbunden werden kann. Die Eingangswelle 30 ist mit einem Paar von unabhängig und wechselseitig alleinig arbeitenden Eingangskupplungen verbunden und treibt diese an: eine erste Eingangskupplung 32, die einer ersten Antriebswelle 34 zugeordnet ist, und eine zweite, vorzugsweise koaxiale Eingangskupplung 36, die einem zweiten Antriebsrohr oder Hohlwelle 38 zugeordnet ist. Wenn die erste Eingangskupplung 32 eingerückt ist, wird ein Antriebsdrehmoment der ersten Antriebswelle 34 bereitgestellt; wenn die zweite Eingangskupplung 36 eingerückt ist, wird ein Antriebsdrehmoment dem zweiten Antriebsrohr 38 bereitgestellt. Die erste Eingangskupplung 32 und die zweite Eingangskupplung 36 sind vorzugsweise Baugruppen aus mehreren Kupplungsscheibenpaketen.
Koaxial um das Ende der ersten Antriebswelle 34, gegenüber der ersten Eingangskupplung 32 angeordnet, befindet sich ein Paar von im Abstand angeordneten Antriebszahnrädern: ein erstes Antriebszahnrad 42 und ein zweites Antriebszahnrad 44. Das erste Antriebszahnrad 42 befindet sich in ständigem Eingriff mit einem ersten angetriebenen Zahnrad 46, und das zweite Antriebszahnrad 44 befindet sich in ständigem Eingriff mit einem zweiten angetriebenen Zahnrad 48. Das erste angetriebene Zahnrad 46 ist an einer ersten Vorgelegewelle oder Getriebenebenwelle 52 befestigt und treibt diese an, und das zweite angetriebene Zahnrad 48 ist an einer zweiten Vorgelegewelle oder Getriebenebenwelle 54 befestigt und treibt diese an. Zwischen dem ersten Antriebszahnrad 42 und dem zweiten Antriebszahnrad 44 angeordnet, befindet sich eine erste Doppelsynchronkupplungs- und Antriebselementeinheit 50. Bei Aktivierung in eine erste Stellung, zum Beispiel nach rechts in 2, synchronisiert die Doppelsynchronkupplungs- und Antriebselementeinheit 50 die Drehzahl des ersten Antriebszahnrades 42 und der ersten Antriebswelle 34 und kuppelt sie mit Hilfe einer Scheiben- oder Klauenkupplung (nicht dargestellt) zwangsläufig zusammen. Bei Aktivierung in eine zweite Stellung, zum Beispiel nach links in 2, synchronisiert die Doppelsynchronkupplungs- und Antriebselementeinheit 50 die Drehzahl des zweiten Antriebszahnrades 44 und der ersten Antriebswelle 34 und kuppelt sie dann mit Hilfe einer zweiten Scheiben- oder Klauenkupplung (ebenfalls nicht dargestellt) zwangsläufig zusammen. In einer dritten mittleren oder neutralen Stellung, dargestellt in 2, befinden sich das erste Antriebszahnrad 42 und das zweite Antriebszahnrad 44 in der ersten Antriebswelle 34 im Freilauf.
Eine ähnliche Zahnrad- und Synchroneinrichtung ist dem zweiten Antriebsrohr oder der Hohlwelle 38 zugeordnet. Koaxial um das Ende des zweiten Antriebsrohrs 38, gegenüber der zweiten Eingangskupplung 36 angeordnet, befindet sich ein zweites Paar von im Abstand angeordneten Antriebszahnrädern: ein drittes Antriebszahnrad 62 und ein viertes Antriebszahnrad 64. Das dritte Antriebszahnrad 62 befindet sich in ständigem Eingriff mit einem dritten angetriebenen Zahnrad 66, und das vierte Antriebszahnrad 64 befindet sich in ständigem Eingriff mit einem vierten angetriebenen Zahnrad 68. Das dritte angetriebene Zahnrad 66 ist an einer ersten Vorgelegewelle oder Getriebenebenwelle 52 befestigt und treibt diese auch an, und das vierte angetriebene Zahnrad 68 ist ebenfalls an der zweiten Vorgelegewelle oder Getriebenebenwelle 54 befestigt und treibt diese an. Zwischen dem dritten Antriebszahnrad 62 und dem vierten Antriebszahnrad 64 angeordnet, befindet sich eine zweite Doppelsynchronkupplungs- und Antriebselementeinheit 70. Bei Aktivierung in eine erste Stellung, zum Beispiel nach rechts in 2, synchronisiert die Doppelsynchronkupplungs- und Antriebselementeinheit 70 die Drehzahl des dritten Antriebszahnrades 62 und des zweiten Antriebsrohrs oder der Hohlwelle 38 und kuppelt sie anschließend mit Hilfe einer Scheiben- oder Klauenkupplung (nicht dargestellt) zwangsläufig zusammen. Bei Aktivierung in eine zweite Stellung, zum Beispiel nach links in 2, synchronisiert die Doppelsynchronkupplungs- und Antriebselementeinheit 70 die Drehzahl des vierten Antriebszahnrades 64 und des zweiten Antriebsrohrs oder der zweiten Hohlwelle 38 und kuppelt sie anschließend mit Hilfe einer zweiten Scheiben- oder Klauenkupplung (ebenfalls nicht dargestellt) zwangsläufig zusammen. In einer dritten, mittleren oder neutralen Stellung, die in 2 dargestellt ist, befinden sich das dritte Antriebszahnrad 62 und das vierte Antriebszahnrad 64 in dem zweiten Antriebsrohr 34 im Freilauf. Die erste Vorgelegewelle oder Getriebenebenwelle 52 enthält ein erstes Abtriebszahnrad 56 und treibt dieses an, und die zweite Vorgelegewelle oder Getriebenebenwelle 54 enthält ein zweites Abtriebszahnrad 58 und treibt dieses an.
Somit wird deutlich, dass das in 2 dargestellte Doppelkupplungsgetriebe vier bestimmte Vorwärtsgang- oder Getriebeabstufungen bereitstellen kann. Vorzugsweise bewirken das erste Antriebszahnrad 42 und das erste angetriebene Zahnrad 46 einen ersten Gang, und das dritte Antriebszahnrad 62 und das dritte angetriebene Zahnrad 66 bewirken einen zweiten Gang, so dass die Zahnräder mit niedrigerer Drehzahl (höheres Übersetzungsverhältnis) beide einer Vorgelegewelle oder Getriebenebenwelle, in diesem Fall der ersten Vorgelegewelle oder Getriebenebenwelle 52, zugeordnet sind. Entsprechend bewirken das zweite Antriebszahnrad 44 und das zweite angetriebene Zahnrad 48 einen dritten Gang, und das vierte Antriebszahnrad 64 und das vierte angetriebene Zahnrad 68 bewirken einen vierten Gang, so dass die Zahnräder mit höherer Drehzahl (niedrigeres Übersetzungsverhältnis) beide der anderen Vorgelegewelle oder Getriebenebenwelle, in diesem Fall der zweiten Vorgelegewelle oder Getriebenebenwelle 54, zugeordnet sind. Obwohl es nicht dargestellt ist, kann ohne weiteres und herkömmlich ein fünfter, ein Rückwärtsgang durch die Einbeziehung eines zusätzlichen Zahnradsatzes zwischen einem der Eingangselemente 34 und 38 und einer der Vorgelegewellen oder Getriebenebenwellen 52 und 54, der ein drittes Zwischenrad zur Richtungsumkehrung sowie eine zusätzliche einzelne Synchronkupplung (alle nicht dargestellt) aufweist, erreicht werden. Es können auch andere Einrichtungen zur Erzielung eines Rückwärtsgangs verwendet werden.
Die Achsantriebsbaugruppe 22 umfasst eine Planetenradeinheit 80 und einen herkömmlichen Differenzialkorb oder Kegelrad-Differenzial 100. In ständigem Eingriff mit dem ersten Abtriebszahnrad 56 auf der ersten Vorgelegewelle oder Getriebenebenwelle 52 befindet sich ein erstes Achsantriebeingangszahnrad 82. In ständigem Eingriff mit dem zweiten Abtriebszahnrad 58 auf der zweiten Vorgelegewelle oder Getriebenebenwelle 54 befindet sich ein zweites Achsantriebseingangszahnrad 84. Das erste Achsantriebseingangszahnrad 82 ist an einem ersten Eingangsantriebsrohr oder Hohlwelle 86 befestigt und treibt diese an, die mit einem Sonnenrad 88 der Planetenradeinheit 80 verbunden ist und dieses antreibt. Das zweite Achsantriebseingangszahnrad 84 ist durch ein sich axial erstreckendes Rohr oder Verbindungsstück 92 mit einem Planetenradträger 90 der Planetenradeinheit 80 und einem Korb 102 des Differenzials 100 verbunden. In dem Planetenradträger 90 ist eine Vielzahl von Planetenzahnrädern 94 drehbar gelagert, die sowohl mit dem Sonnenrad 88 als auch einem feststehenden Hohlrad 96, das vorzugsweise an dem Achsantriebsgehäuse 18 befestigt ist, kämmen.
Das Differenzial 100 umfasst außerdem ein Paar von gegenüberliegenden Zwischenkegelrädern 104, die an dem Korb 102 drehbar befestigt sind und mit einem zweiten Paar von gegenüberliegenden Antriebskegelrädern 106, die jeweils mit einer der Abtriebswellen oder Radachsen 24 verbunden sind und diese antreiben, in Eingriff stehen. Das Differenzial 100 funktioniert auf normale Art und Weise, um den Radachsen 24 ein Antriebsdrehmoment bereitzustellen, während es außerdem relative Drehzahlunterschiede, die mit Kurvenfahrt verbunden sind, zulässt.
Es wird jetzt die Arbeitsweise der Achsantriebsbaugruppe 22 beschrieben, die eine Doppeleingangs-Planetenradeinheit 80 und ein Differenzial 100 gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, wobei vorausgesetzt wird, dass der Leser mit der Arbeitsweise des Doppelkupplungsgetriebes 20 im Allgemeinen vertraut ist. Wenn entweder ein erster Gang durch Eingriff des ersten Eingangszahnrades 42 mit der ersten Eingangswelle 34 ausgewählt wurde durch Betrieb der ersten Synchron- und Kupplungseinheit 50 und Aktivierung der ersten Eingangskupplung 32, oder ein zweiter Gang durch Eingriff des dritten Eingangszahnrades 62 mit dem zweiten Antriebsrohr oder Hohlwelle 38 ausgewählt wurde durch Betrieb der zweiten Synchron- und Kupplungseinheit 70 und Aktivierung der zweiten Eingangskupplung 36, wird dem Sonnenrad 88 der Planetenradeinheit 80 durch die erste Vorgelegewelle oder Getriebenebenwelle 52 und die Zahnräder 56 und 82 ein Antriebsdrehmoment zugeführt. Die Planetenradeinheit 80 bewirkt eine Untersetzung und eine 1 + R/S entsprechende Drehmomentsteigerung, wobei R/S das Zähnezahlverhältnis des Hohlrades 96 zu dem Sonnenrad 88 ist. Der Planetenradträger 90 treibt somit den Differenzialkorb 102 bei einer reduzierten Drehzahl und mit einem erhöhten Drehmoment im Verhältnis zum Ausgang des Getriebes 20 an.
Wenn entweder ein dritter Gang ausgewählt wurde durch Eingriff des zweiten Eingangszahnrades 44 mit der ersten Eingangswelle 34 durch Betrieb der ersten Synchron- und Kupplungseinheit 50 und Aktivierung der ersten Eingangskupplung 32, oder ein vierter Gang ausgewählt wurde durch Eingriff des vierten Eingangszahnrades 64 mit dem zweiten Antriebsrohr 38 durch Betrieb der zweiten Synchron- und Kupplungseinheit 70 und Aktivierung der zweiten Eingangskupplung 36, wird dem Planetenradträger 90 der Planetenradeinheit 80 durch die zweite Vorgelegewelle oder Getriebenebenwelle 52 und die Zahnräder 58 und 84 ein Antriebsdrehmoment zugeführt. Der Planetenradträger 90 treibt den Korb 102 des Differenzials 100 direkt ohne Untersetzung oder Drehmomentsteigerung an. Wichtiger jedoch ist, dass ein solcher Direktantrieb die mit der Planetenradeinheit 80 in den niedrigeren Drehzahlgängen verbundenen Zahneingriffsverluste ausschließt. Dies ist insofern besonders nutzbringend, weil das Getriebe 20 und die Achsantriebsbaugruppe 22 weitaus größere Zeiten und Entfernungen in den höheren Drehzahlgängen zurücklegen als in den niedrigeren Drehzahlgängen.
Mit Bezug jetzt auf 3 ist eine weitere Ausführungsform der Achsantriebsbaugruppe 22' dargestellt. Die Achsantriebsbaugruppe 22' umfasst die Achsantriebseingangszahnräder 82 und 84, das erste Eingangsantriebsrohr oder Hohlwelle 88, das Sonnenrad 88, den Planetenradträger 90, ein Rohr oder Verbindungsstück 92', die Planetenzahnräder 94 und das Hohlrad 96. Anstelle eines herkömmlichen Differenzialkorbs, wie das in 2 dargestellte Differenzial, umfasst die Ausführungsform 22' ein Verbundplanetenraddifferenzial 110, bei dem ein Hohlrad 112 mit dem Rohr oder Verbindungsstück 92' verbunden ist oder durch dieses angetrieben wird. In dem Planetenradträger 114 sind mehrere Ritzel oder Planetenradsätze drehbar gelagert, von denen jeder ein äußeres Ritzel oder Planetenrad 116 enthält, das mit dem Hohlrad 112 und einem inneren Ritzel oder Planetenrad 118 kämmt. Das innere Ritzel oder Planetenrad 118 kämmt mit dem äußeren Ritzel oder Planetenrad 116, wie angegeben, und einem Sonnenrad 120. Der Planetenradträger 114 ist mit einer der Radachsen 24 verbunden und treibt diese an. Das Sonnenrad 120 ist mit der anderen Radachse 24 verbunden und treibt diese an.
Ein visueller Vergleich des Differenzialkorbs 100 von 2 und des Planetenrad-Differenzials 110 von 3 lässt den Nutzen letzterer Ausführung erkennen: die kürzere axiale Länge (Breite) der Achsantriebsbaugruppe 22'. Da dieser Typ von Achsantriebsbaugruppe allgemein in dem Fahrzeug quer eingebaut ist und die Bauteilbreite bei quer eingebauten Antriebssträngen oftmals ein Problem ist, stellt das Planetenrad-Differenzial 110 der Achsantriebsbaugruppe 22' eine verbesserte Ausführung und Flexibilität des Einbaus zur Verfügung.
Mit Bezug jetzt auf 4A enthält eine Achsantriebsbaugruppe 180 mit Eingängen, die an den Eingang oder an eine das Drehmoment steigernde Planetenradeinheit angrenzen, ein erstes Achsantriebseingangszahnrad oder Kettenrad 182 und ein zweites Achsantriebseingangszahnrad oder Kettenrad 184, die beide angrenzen an einen Eingang oder eine das Drehmoment steigernde Planetenradeinheit 186, die ein Sonnenrad 188, einen Planetenradträger 192, der eine Vielzahl von Planetenrädern 194 drehbar trägt und lagert, und ein Hohlrad 196 aufweist. Das Sonnenrad 188 ist mit dem ersten Zahnrad oder Kettenrad 182 verbunden, und der Planetenradträger 192 ist mit dem zweiten Zahnrad oder Kettenrad 184 verbunden. Das Hohlrad 196 ist zum Beispiel an einem Gehäuse 18 festgelegt. Der Planetenradträger 192 ist außerdem mit dem Korb 102 eines Differenzials 100 verbunden, der ein Paar gegenüberliegender Zwischenkegelräder 104 und ein Paar gegenüberliegender Abtriebskegelräder 106 enthält, die mit einem entsprechenden Paar von Abtriebswellen oder Radachsen 24 verbunden sind.
Mit Bezug jetzt auf 4B enthält eine andere Achsantriebsbaugruppe 200 mit Eingängen, die an den Eingang oder an eine das Drehmoment steigernde Planetenradeinheit angrenzen, ein erstes Achsantriebseingangszahnrad oder Kettenrad 202 und ein zweites Achsantriebseingangszahnrad oder Kettenrad 204, die beide angrenzen an einen Eingang oder an eine das Drehmoment steigernde Planetenradeinheit 206, die ein Sonnenrad 208, einen Planetenradträger 212, der eine Vielzahl von Planetenrädern 214 drehbar trägt und lagert, und ein Hohlrad 216 aufweist. Das erste Zahnrad oder Kettenrad 202 ist mit dem Planetenradträger 212 und einer Hohlwelle, Antriebsrohr oder Antriebselement 220 verbunden, das wiederum mit dem Korb 102 einer Differenzialeinheit 100 verbunden ist. Das zweite Zahnrad oder Kettenrad 204 ist mit dem Sonnenrad 208 verbunden. Das Hohlrad 216 ist festgelegt, zum Beispiel an dem Gehäuse 18. Das Differenzial 100 umfasst ein Paar gegenüberliegender Zwischenkegelräder 104 und ein Paar gegenüberliegender Abtriebskegelräder 106, die mit einem entsprechenden Paar von Abtriebswellen oder Radachsen 24 verbunden sind.
Mit Bezug jetzt auf 5A enthält eine dritte Achsantriebsbaugruppe 230 mit Eingängen, die an den Eingang oder eine das Drehmoment steigernde Planetenradeinheit angrenzen, ein erstes Achsantriebseingangszahnrad oder Kettenrad 232 und ein zweites Achsantriebseingangszahnrad oder Kettenrad 234, die beide angrenzen an einen Eingang oder an eine das Drehmoment steigernde Planetenradeinheit 236, die ein Sonnenrad 238, einen Planetenradträger 242, der eine Vielzahl von Planetenrädern 244 drehbar trägt und lagert, und ein Hohlrad 246 aufweist. Das erste Zahnrad oder Kettenrad 232 ist mit dem Sonnenrad 238 verbunden. Das Hohlrad 246 ist zum Beispiel an einem Gehäuse 18 festgelegt. Das zweite Zahnrad oder Kettenrad 234 ist mit dem Planetenradträger 242 und dem Hohlrad 252 einer Verbundplanetenraddifferenzialeinheit 250 verbunden. Die Verbundplanetenraddifferenzialeinheit 250 umfasst außerdem ein Sonnenrad 254, das mit einer der Abtriebswellen oder Radachsen 24 verbunden ist und diese antreibt, sowie einen Planetenradträger 256, in dem mehrere Paare von Planetenräder 258A und 258B drehbar gelagert sind. Der Planetenradträger 256 ist mit einer anderen der Abtriebswellen oder Radachsen 24 verbunden und treibt diese an.
Mit Bezug jetzt auf 5B enthält eine vierte Achsantriebsbaugruppe 260 mit Eingängen, die an den Eingang oder eine das Drehmoment steigernde Planetenradeinheit angrenzen, ein erstes Achsantriebseingangszahnrad oder Kettenrad 262 und ein zweites Achsantriebseingangszahnrad oder Kettenrad 264, die beide angrenzen an einen Eingang oder eine das Drehmoment steigernde Planetenradeinheit 266, die ein Sonnenrad 268, einen Planetenradträger 272, der eine Vielzahl von Planetenrädern 274 drehbar trägt und lagert, und ein Hohlrad 276 aufweist. Das Hohlrad 196 ist zum Beispiel an einem Gehäuse 18 festgelegt. Das erste Zahnrad oder Kettenrad 262 ist mit dem Planetenradträger 272 und einer Hohlwelle, einem Antriebsrohr oder Antriebselement 280 verbunden, das wiederum mit einem Hohlrad 292 einer Verbundplanetenraddifferenzialeinheit 290 verbunden ist. Die Verbundplanetenraddifferenzialeinheit 290 enthält ebenfalls ein Sonnenrad 294, das mit einer der Abtriebswellen oder Radachsen 24 verbunden ist und diese antreibt, und einen Planetenradträger 296, der mehrere Paare von Planetenrädern 298A und 298B drehbar lagert. Der Planetenradträger 296 ist mit einer anderen der Abtriebswellen oder Radachsen 24 verbunden und treibt diese an.
Es soll deutlich werden, dass die Achsantriebsbaugruppen 22, 22', 180, 200, 230 und 260 der vorliegenden Erfindung nicht nur sowohl verringerte Zahneingriffsverluste in den höheren und häufiger genutzten Gängen im Verhältnis zu den unteren Drehzahlgängen bewirken als auch eine Größen- und Gewichtsverringerung der langsamer laufenden Getriebezahnräder zulassen, sondern dass sie diese Vorteile auch ohne irgendwelche zusätzliche Kupplungen, Synchronisiereinrichtungen oder Mehrbereichs- oder Gangauswahlkomponenten erzielen.
Die vorliegende Beschreibung der Erfindung ist lediglich beispielhafter Natur und Änderungen, die nicht vom Geist der Erfindung abweichen, sind innerhalb des Umfangs der Erfindung beabsichtigt. Solche Änderungen sollen nicht als Abweichung vom Geist und Umfang der Erfindung und den folgenden Patentansprüchen betrachtet werden.

Claims

Getriebe/Differentialeinheit für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Getriebe (20) und eine Achsantriebsbaugruppe (22, 22', 180, 200, 230, 260), wobei die Achsantriebsbaugruppe (22, 22', 180, 200, 230, 260) umfasst: einen ersten Eingang zur Aufnahme von Leistung im unteren Drehzahlbereich von dem Getriebe (20); einen zweiten Eingang zur Aufnahme von Leistung im höheren Drehzahlbereich von dem Getriebe (20); eine Planetenradeinheit (80, 186, 206, 236, 266) mit einem festgelegten Hohlrad (96, 196, 216, 246, 276), einem mit dem ersten Eingang verbundenen Sonnenrad (88, 188, 208, 238, 268), einem mit dem zweiten Eingang verbundenen Planetenradträger (90, 92, 212, 242, 272) und mit einer Vielzahl von Planetenrädern (94, 194, 214, 244, 274); und ein Differenzial (100, 110, 250, 290) mit einem äußeren Element (102, 112, 252, 292), das mit dem Planetenradträger (90, 192, 212, 242, 272) verbunden ist und einem Paar von differentiell rotierbaren Ausgängen, die gestaltet sind, um ein entsprechendes Paar von Radachsen (24) anzutreiben; wobei das Getriebe (20) einen ersten Ausgang aufweist, der niedrigere Drehzahlbereiche überträgt und mit dem ersten Eingang der Achsantriebsbaugruppe (22, 22', 180, 200, 230, 260) gekoppelt ist, und einen zweiten Ausgang aufweist, der höhere Drehzahlbereiche überträgt und mit dem zweiten Eingang der Achsantriebsbaugruppe (22, 22', 180, 200, 230, 260) gekoppelt ist.
Getriebe/Differentialeinheit nach Anspruch 1, bei der das Differenzial ein Korbdifferenzial (100) ist, das äußere Element ein Korb (102) ist und des Weiteren ein Paar von gegenüberliegenden Zwischenrädern (104) und ein Paar von Antriebszahnrädern (106) enthält, die mit beiden Zwischenrädern (104) kämmen und mit einem entsprechenden eines Radachsenpaars (24) gekoppelt sind.
Getriebe/Differentialeinheit nach Anspruch 1, bei der das Differenzial eine Verbundplanetenradeinheit (250, 290) ist, das äußere Element ein Hohlrad (252, 292) ist, und die des Weiteren einen Planetenradträger (256, 296), der mit einem eines Radachsenpaars (24) gekoppelt ist, und ein Sonnenrad (254, 294), das mit einem anderen eines Radachsenpaars (24) gekoppelt ist, umfasst.
Getriebe/Differentialeinheit nach Anspruch 1, bei der das Getriebe (20) ein Doppelkupplungsgetriebe ist.
Getriebe/Differentialeinheit nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend einen ersten Zahnradsatz (56, 82), der zwischen dem ersten Ausgang des Getriebes (20) und dem ersten Eingang der Achsantriebsbaugruppe (20, 22') funktional angeordnet ist, und einen zweiten Zahnradsatz (58, 84), der zwischen dem zweiten Ausgang des Getriebes (20) und dem zweiten Eingang der Achsantriebsbaugruppe (22, 22', 180, 200, 230, 260) funktional angeordnet ist.
Getriebe/Differentialeinheit nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend ein Antriebsrohr (86, 220, 280) zwischen dem ersten Eingang und dem Sonnenrad (88, 188, 208, 238, 268) und bei der sich eine Radachse (24) durch das Antriebsrohr (86, 220, 280) erstreckt.
Getriebe/Differentialeinheit nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend ein Radachsenpaar (24), das durch das Paar von differentiell rotierbaren Ausgängen angetrieben wird.