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Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 10 2006 045 007 A1 ist bereits eine Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung mit einer Getriebeausgangswelle, mit einem von der Getriebeausgangswelle angetriebenen Hauptantriebsstrang, der einen Achsantrieb zum Antrieb einer Haupt-Antriebsachse aufweist, mit einem über die Getriebeausgangswelle angetriebenen Hilfsantriebsstrang, der einen Achsantrieb zum Antrieb einer Hilfs-Antriebsachse, eine Kupplungseinheit zur schaltbaren Anbindung des Achsantriebs an die Getriebeausgangswelle, sowie eine Übersetzungsstufe aufweist, bekannt.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine einfache Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung bereitzustellen, durch die insbesondere eine Vereinheitlichung für verschiedene Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtungsvarianten erreicht werden kann. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung geht aus von einer Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung mit einer Getriebeausgangswelle, mit einem von der Getriebeausgangswelle angetriebenen Hauptantriebsstrang, der einen Achsantrieb zum Antrieb einer Haupt-Antriebsachse aufweist, mit einem über die Getriebeausgangswelle angetriebenen Hilfsantriebsstrang, der einen Achsantrieb zum Antrieb einer Hilfs-Antriebsachse, eine Kupplungseinheit zur schaltbaren Anbindung des Achsantriebs an die Getriebeausgangswelle, sowie eine Übersetzungsstufe aufweist, die dazu vorgesehen ist, ein Antriebsübersetzungsverhältnis des Hilfsantriebsstrangs an ein Antriebsübersetzungsverhältnis des Hauptantriebsstrangs anzugleichen.
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Es wird vorgeschlagen, dass der Achsantrieb des Hauptantriebsstrangs und der Achsantrieb des Hilfsantriebsstrangs unterschiedliche Übersetzungen aufweisen. Dadurch kann insbesondere ein Teil des Achsgetriebes des Hilfsantriebsstrangs für verschiedene Ausgestaltungen der Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung gleich bleiben, da eine Anpassung an verschiedene Antriebsübersetzungsverhältnisse vorteilhaft über die Übersetzungsstufe erreicht werden kann. Dadurch kann für verschiedene Antriebsübersetzungsverhältnisse des Hauptantriebsstrangs durch eine Veränderung des Übersetzungsverhältnisses der Übersetzungsstufe das Antriebsübersetzungsverhältnis des Hilfsantriebsstrangs angepasst werden, ohne einen anderen Achsantrieb in dem Hilfsantriebsstrang zu verbauen. Dadurch kann insbesondere vorteilhaft der Hilfsantriebsstrang für verschiedene Versionen mit unterschiedlichen Antriebsübersetzungsverhältnissen vereinheitlicht werden. Unter einer „Antriebsachse” soll dabei insbesondere eine Anordnung von koaxial zueinander angeordneten Bauteilen verstanden werden, die für einen Antrieb eines Kraftfahrzeugs vorgesehen sind. Die Antriebsachse umfasst dabei zur Übertragung eines Antriebsmoments insbesondere zwei Antriebsräder und zwei Radantriebswellen, die jeweils drehfest mit einem der Antriebsräder verbunden sind. Unter einer „Getriebeausgangswelle” soll dabei insbesondere eine Getriebewelle verstanden werden, die ein letztes Zahnrad einer Getriebevorrichtung aufweist. Vorzugsweise ist die „Getriebeausgangswelle” in einem Kraftfluss der Getriebevorrichtung nachgeschaltet und zwischen der Getriebewelle und dem Hilfsantriebsstrang angeordnet. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Unter einem „Achsantrieb” soll insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, die eine Drehbewegung bzw. ein Drehmoment von einer Antriebswelle um 90 Grad auf eine Antriebsachse umlenkt. Vorzugsweise weist der Achsantrieb dabei ein eingangsseitiges und ein ausgangsseitiges Zahnrad auf, die als Kegelräder ausgebildet sind und miteinander kämmen. Vorzugsweise weist der Achsantrieb durch die Zahnräder ein Übersetzungsverhältnis auf. Unter einem „Antriebsübersetzungsverhältnis des Hilfsantriebsstrangs” soll dabei insbesondere ein Übersetzungsverhältnis zwischen der Getriebeausgangswelle und dem ausgangsseitigen Zahnrad des Achsantriebs des Hilfsantriebsstrangs verstanden werden. Unter einem „Antriebsübersetzungsverhältnis des Hauptantriebsstrangs” soll dabei insbesondere ein Übersetzungsverhältnis zwischen der Getriebeausgangswelle und dem ausgangsseitigen Zahnrad des Achsantriebs des Hauptantriebsstrangs verstanden werden. Dabei soll unter einem „Übersetzungsverhältnis” insbesondere ein Verhältnis von Drehzahlen zueinander verstanden werden. Vorzugsweise soll unter einem „Übersetzungsverhältnis” ein Verhältnis von Zähnezahlen zweier ineinander greifender Zahnräder verstanden werden. Unter „angetrieben” soll hier insbesondere permanent verbunden verstanden werden. Unter einer „Übersetzungsstufe” soll insbesondere eine Getriebevorrichtung verstanden werden, die zumindest aus einer Zahnradpaarung besteht und dazu vorgesehen ist, ein Drehmoment zu wandeln. Unter „angleichen” soll insbesondere verstanden werden, dass Antriebsübersetzungsverhältnisse der Antriebsachsen, die jeweils Achsantriebe mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen aufweisen, durch eine vor zumindest eine der Antriebsachsen hinzugeschaltete Übersetzung einen im Wesentlichen gleichen Wert aufweisen. Vorzugsweise sind die Antriebsübersetzungsverhältnisse des Hilfsantriebsstrangs und des Hauptantriebsstrangs exakt gleich.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass der Achsantrieb des Hauptantriebsstrangs ein Übersetzungsverhältnis aufweist, das wesentlich größer ist als 1. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung bereitgestellt werden. Unter „wesentlich größer” soll insbesondere verstanden werden, dass das Übersetzungsverhältnis des Achsantriebs des Hauptantriebsstrangs um einen Faktor von 2, vorteilhafterweise um einen Faktor von 2,5 und in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung um einen Faktor von 3,4 größer ist als 1.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Übersetzungsstufe zum Angleichen der Antriebsübersetzungsverhältnisse des Hauptantriebsstrangs und des Hilfsantriebsstrangs ein Übersetzungsverhältnis ungleich 1 aufweist. Dadurch können die Antriebsübersetzungsverhältnisse des Hauptantriebsstrangs und des Hilfsantriebsstrangs besonders einfach angeglichen werden.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Die 1 zeigt schematisch einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung in einem nicht näher dargestellten Kraftfahrzeug. Der Kraftfahrzeugantriebsstrang ist als ein Lastkraftfahrzeugantriebsstrang ausgebildet. Der Kraftfahrzeugantriebsstrang ist aufgeteilt in einen Hauptantriebsstrang 11 und einen teilweise zuschaltbaren Hilfsantriebsstrang 14. Die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung weist eine Getriebeausgangswelle 10 auf, die mit einer nicht näher dargestellten Getriebevorrichtung des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Eine nicht näher dargestellte Antriebsmaschine stellt ein Drehmoment zur Verfügung, das über die Getriebevorrichtung in die Getriebeausgangswelle 10 eingeleitet wird.
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Der Hauptantriebsstrang 11 umfasst eine permanent angetriebene Haupt-Antriebsachse 13. Zur Anbindung der Haupt-Antriebsachse 13 weist der Hauptantriebsstrang 11 einen Achsantrieb 12 auf. Der Achsantrieb 12 verbindet die Getriebeausgangswelle 10 mit der Haupt-Antriebsachse 13. Der Achsantrieb 12 wird über die Getriebeausgangswelle 10 angetrieben. Die Getriebeausgangswelle 10 ist stets mit dem Achsantrieb 12 der Haupt-Antriebsachse 13 gekoppelt. Zur Anbindung der Getriebeausgangswelle 10 an die Haupt-Antriebsachse 13 umfasst der Achsantrieb 12 ein mit der Getriebeausgangswelle 10 drehfest verbundenes Zahnrad 19. Das Zahnrad 19 ist als ein Kegelrad ausgebildet. Zur Übersetzung des Drehmoments weist der Achsantrieb 12 ein zweites Zahnrad 20 auf, das mit der Haupt-Antriebsachse 13 verbunden ist. Das zweite Zahnrad 20 ist als ein Kegelrad ausgebildet. Der Achsantrieb 12 umfasst ein Differential 21 und eine nicht näher dargestellte Differentialsperre. Ein Eingang des Differentials 21 ist mit dem zweiten Zahnrad 20 des Achsantriebs 12 und ein Ausgang des Differentials 21 ist mit der Haupt-Antriebsachse 13 fest verbunden. Dadurch verbindet das Differential 21 das zweite Zahnrad 20 drehfest mit der Haupt-Antriebsachse 13. Der Hauptantriebsstrang 11 umfasst zwei Antriebsräder 22, 23, die mittels der Haupt-Antriebsachse 13 antreibbar sind. Der Achsantrieb 12 der Haupt-Antriebsachse 13 treibt die Antriebsräder 22, 23 der Haupt-Antriebsachse 13 an. Die Differentialsperre sperrt bedarfsweise das Differential 21, indem sie die Antriebsräder 22, 23 drehfest miteinander verbindet. Die Getriebeausgangswelle 10 ist über den Achsantrieb 12 stets mit der Haupt-Antriebsachse 13 gekoppelt.
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Der Hauptantriebsstrang 11 weist ein Antriebsübersetzungsverhältnis auf. Das Antriebsübersetzungsverhältnis des Hauptantriebsstrangs 11 ist ein Verhältnis der Drehzahl der Getriebeausgangswelle 10 zu der Drehzahl der Haupt-Antriebsachse 13 und wird durch ein Übersetzungsverhältnis des Achsantriebs 12 bestimmt. Der Achsantrieb 12 des Hauptantriebsstrangs 11 weist ein Übersetzungsverhältnis auf, das wesentlich größer ist als 1. Das Übersetzungsverhältnis des Achsantriebs 12 wird über ein Verhältnis einer Zähnezahl des ersten Zahnrads 19 zu einer Zähnezahl des zweiten Zahnrads 20 des Achsantriebs 12 bestimmt. Das Übersetzungsverhältnis des Achsantriebs 12 ist größer als 1, wenn die Zähnezahl des ersten Zahnrads 19 größer ist als die Zähnezahl des zweiten Zahnrads 20. Der Achsantrieb 12 des Hauptantriebsstrangs weist ein Übersetzungsverhältnis von 2,4117 auf. Da das Antriebsübersetzungsverhältnis des Hauptantriebsstrangs als das Übersetzungsverhältnis des Achsantriebs 12 definiert ist, ist das Antriebsübersetzungsverhältnis des Hauptantriebsstrangs ebenfalls 2,4117. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass der Achsantrieb 12 ein anderes Übersetzungsverhältnis aufweist, wodurch auch das Antriebsübersetzungsverhältnis des Hauptantriebsstrangs ein anderes wäre.
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Der zuschaltbare Hilfsantriebsstrang 14 weist eine antreibbare Hilfs-Antriebsachse 16 auf. Die Hilfs-Antriebsachse 16 weist zwei Antriebsräder 24, 25 auf, die mittels des zuschaltbaren Hilfsantriebsstrangs 14 antreibbar sind. Die Hilfs-Antriebsachse 16 umfasst eine Hauptwelle 26, eine erste Radwelle 27, die drehfest mit dem Antriebsrad 24 verbunden ist, und eine zweite Radwelle 28, die drehfest mit dem Antriebsrad 25 verbunden ist. Zur mechanisch trennbaren Verbindung der beiden Radwellen 27, 28 mit der Hauptwelle 26 umfasst die Hilfs-Antriebsachse 16 zwei Koppeleinheiten 29, 30. Die Koppeleinheit 29 ist auf der Radwelle 27 angeordnet und verbindet die Radwelle 27 mechanisch trennbar mit der Hauptwelle 26. Die Koppeleinheit 30 ist auf der Radwelle 28 angeordnet und verbindet die Radwelle 28 mechanisch trennbar mit der Hauptwelle 26. Die Koppeleinheiten 29, 30 sind als Formschlusseinheiten ausgebildet. Die Koppeleinheit 29 ist gleich ausgebildet wie die Koppeleinheit 30. Im Folgenden soll nur die Koppeleinheit 29 beschrieben werden, wobei alle Merkmale der Koppeleinheit 29 auch für die Koppeleinheit 30 gelten. Allein ihre Anordnung unterscheidet die Koppeleinheiten 29, 30. Die Koppeleinheit 29 umfasst zwei drehbar zueinander angeordnete Koppelhälften 31, 32. Die Koppelhälften 31, 32 weisen für eine formschlüssige Verbindung miteinander jeweils eine Klauenverzahnung auf. In einem geschlossenen Zustand der Koppeleinheit 29 stehen die beiden Koppelhälften 31, 32 mittels der Klauenverzahnung in einem formschlüssigen Kontakt und sind dadurch drehfest miteinander verbunden. Die Koppeleinheit 29 umfasst einen Betätigungsaktuator, der dazu vorgesehen ist, die beiden Koppelhälften 31, 32 in einen Formschluss zu bringen.
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Der Hilfsantriebsstrang 14 umfasst eine an die Getriebeausgangswelle 10 koppelbare Hilfsantriebswelle 33, und einen Achsantrieb 15, der dazu vorgesehen ist, die Hilfs-Antriebsachse 16 an die Hilfsantriebswelle 33 anzubinden. Der Achsantrieb 15 umfasst zwei Zahnräder 34, 35. Das erste Zahnrad 34 ist drehfest mit der Hilfsantriebswelle 33 verbunden. Das erste Zahnrad 34 ist als ein Kegelrad ausgebildet. Das zweite Zahnrad 35 ist ebenfalls als ein Kegelrad ausgebildet. Zur Aufteilung von Drehmomenten von der Hilfsantriebswelle 33 auf die Radwellen 27, 28 umfasst der Achsantrieb 15 ein Differential 36. Das zweite Zahnrad 35 ist drehfest mit einem Eingang des Differentials 36 verbunden. Das erste Zahnrad 34 und das zweite Zahnrad 35 kämmen miteinander und können so ein Moment von der Hilfsantriebswelle 33 auf die Hilfs-Antriebsachse 16 übertragen. Der Achsantrieb 15 des Hilfsantriebsstrangs 14 weist ein Übersetzungsverhältnis von 3,417 auf.
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Der Hilfsantriebsstrang 14 weist ein Antriebsübersetzungsverhältnis auf. Das Antriebsübersetzungsverhältnis des Hilfsantriebsstrangs 14 ist ein Verhältnis der Drehzahl der Getriebeausgangswelle 10 zu der Drehzahl der Hilfs-Antriebsachse 16. Das Antriebsübersetzungsverhältnis des Hilfsantriebsstrangs 14 ist im Wesentlichen gleich groß wie das Antriebsübersetzungsverhältnis des Hauptantriebsstrangs 11. Der Achsantrieb 15 des Hilfsantriebsstrangs 14 weist ein Übersetzungsverhältnis auf, das wesentlich größer ist als 1. Das Übersetzungsverhältnis des Achsantriebs 15 wird über das Verhältnis der Zähnezahl des ersten Zahnrads 34 zu der Zähnezahl des zweiten Zahnrads 35 des Achsantriebs 15 bestimmt. Das Übersetzungsverhältnis des Achsantriebs 15 des Hilfsantriebsstrangs 14 unterscheidet sich von dem Übersetzungsverhältnis des Achsantriebs 12 des Hauptantriebsstrangs 11. Da das Antriebsübersetzungsverhältnis des Hilfsantriebsstrangs 14 gleich ist wie das Antriebsübersetzungsverhältnis des Hauptantriebsstrangs 11, ist das Antriebsübersetzungsverhältnis des Hilfsantriebsstrangs 14 ebenfalls 2,4117.
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Zur schaltbaren Anbindung der Hilfsantriebswelle 33 an die Getriebeausgangswelle 10 weist der Hilfsantriebsstrang 14 eine Kupplungseinheit 17 auf. Die Kupplungseinheit 17 bindet den Hilfsantriebsstrang 14 an den Hauptantriebsstrang 11 an. Die Kupplungseinheit 17 verbindet die Getriebeausgangswelle 10 mechanisch trennbar mit der Hilfsantriebswelle 33. Dazu weist die Kupplungseinheit 17 eine erste Kupplungshälfte 37 und eine zweite Kupplungshälfte 38 auf. Die erste Kupplungshälfte 37 ist als ein Kupplungseingang ausgebildet und an die Getriebeausgangswelle 10 angebunden. Die zweite Kupplungshälfte 38 ist als ein Kupplungsausgang ausgebildet und drehfest mit der Hilfsantriebswelle 33 verbunden. In einem geschlossenen Zustand der Kupplungseinheit 17 sind die zwei Kupplungshälften 37, 38 drehfest miteinander verbunden. In dem geschlossenen Zustand der Kupplungseinheit 17 kann ein Drehmoment zwischen der als Kupplungseingang ausgebildeten Kupplungshälfte 37 und der als Kupplungsausgang ausgebildeten Kupplungshälfte 38 übertragen werden. Die Kupplungseinheit 17 ist als eine Lamellenkupplung ausgebildet. Die Kupplungseinheit 17 weist zur Herstellung einer drehfesten Verbindung mehrere Lamellen auf, die jeweils einen Reibbelag aufweisen. Zur Herstellung einer reibschlüssigen Verbindung werden die Lamellen der Kupplungseinheit 17 aneinander gedrückt und die Reibbeläge der Lamellen stehen in Reibkontakt.
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Der Hilfsantriebsstrang 14 umfasst eine Übersetzungsstufe 18, die dazu vorgesehen ist, das Antriebsübersetzungsverhältnis des Hilfsantriebsstrangs 14 an das Antriebsübersetzungsverhältnis des Hauptantriebsstrangs 11 anzugleichen. Dazu ist das Übersetzungsverhältnis der Übersetzungsstufe 18 ungleich 1. Das Antriebsübersetzungsverhältnis des Hilfsantriebsstrangs 14 ergibt sich durch Multiplikation des Übersetzungsverhältnisses der Übersetzungsstufe 18 mit dem Übersetzungsverhältnis des Achsantriebs 15 des Hilfsantriebsstrangs 14. Da das Übersetzungsverhältnis des Achsantriebs 12 des Hauptantriebsstrangs 11 ungleich dem Übersetzungsverhältnis des Achsantriebs 15 des Hilfsantriebsstrangs 14 ist, muss das Übersetzungsverhältnis der Übersetzungsstufe 18 ungleich 1 gewählt werden. Zur Angleichung des Antriebsübersetzungsverhältnisses des Hilfsantriebsstrangs an das Antriebsübersetzungsverhältnis des Hauptantriebsstrangs, das 2,4117 beträgt, muss die Übersetzungsstufe 18 ein Übersetzungsverhältnis aufweisen, das multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis des Achsantriebs 15 des Hilfsantriebsstrangs 14 gleich groß ist wie das Antriebsübersetzungsverhältnis des Hauptantriebsstrangs. Das Übersetzungsverhältnis der Übersetzungsstufe 18 beträgt 0,7058.
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Zur Ausbildung einer Übersetzung weist die Übersetzungsstufe 18 ein erstes Zahnrad 39 und ein zweites Zahnrad 40 auf. Das erste Zahnrad 39 ist mit der Getriebeausgangswelle 10 verbunden. Das Zahnrad 39 ist als ein Losrad ausgebildet und drehbar gelagert auf der Getriebeausgangswelle 10 angebracht. Zur drehfesten Verbindung des ersten Zahnrads 39 weist die Übersetzungsstufe 18 ein Festrad 41 auf, das drehfest mit der Getriebeausgangswelle 10 verbunden ist. Das Festrad 41 ist mittels einer Schiebemuffe formschlüssig mit dem als Losrad ausgebildeten Zahnrad 39 der Übersetzungsstufe 18 verbindbar. Zwischen dem als Losrad ausgebildeten ersten Zahnrad 39 der Übersetzungsstufe 18 und dem Festrad 41 ist eine Synchronisierung 42 angebracht, die Drehzahlen des Festrads 41 und des Zahnrads 39 während eines Schließvorgangs der Schiebemuffe angleicht.
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Das zweite Zahnrad 40 der Übersetzungsstufe 18 ist mit der Hilfsantriebswelle 33 verbunden. Das Zahnrad 40 ist als ein Losrad ausgebildet und drehbar gelagert auf der Hilfsantriebswelle 33 angebracht. Für eine drehfeste Verbindung mit der Hilfsantriebswelle 33 ist das zweite Zahnrad 40 der Übersetzungsstufe 18 drehfest mit der ersten Kupplungshälfte 37 der Kupplungseinheit 17 verbunden. In einem geschlossenen Zustand der Kupplungseinheit 17 ist das zweite Zahnrad 40 der Übersetzungsstufe 18 drehfest mit der Hilfsantriebswelle 33 verbunden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006045007 A1 [0002]
