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Die Erfindung bezieht sich auf ein Antriebsstrangsystem. Ein Aspekt davon bezieht sich auf ein Achsantrieb-Untersystem eines Antriebsstrangsystems.
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Typischerweise kann ein Antriebsstrang einen in der Rückrichtung verzahnten Abtrieb haben, der zum Beispiel über eine zweistufige Untersetzung oder über eine Kette und über ein Planetengetriebe, wie zum Beispiel in der
WO 2009/140229 beschrieben, mit einem Achsantrieb verbunden ist.
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Insbesondere auf dem Gebiet des Automobilbaus gibt es eine beständige Suche zur Verringerung der Packungsgröße und/oder des Packungsgewichts von Komponenten und/oder Systemen. Auch wenn eine Anwendung der Kette, wie das in der
WO 2009/140229 beschrieben ist, die Packungsgröße des Antriebsstrangsystems schon in gewisser Weise verringern kann, kann eine weitere Verringerung der Packungsgröße und/oder des Packungsgewichts eine Zielsetzung sein.
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Ferner können herkömmliche Antriebsstränge mit einem eigenen Parkmechanismus ausgestattet sein, um den Parkgang umzusetzen, was zu einer relativ hohen Anzahl von Teilen führt. Außerdem kann im Fall des Segelns der Antriebsstrang mit den Rädern gekoppelt bleiben, was zu Antriebsstrangverlusten führt. Zusätzlich kann bei einem stufenlosen Getriebe das Ziehen einer Zuglast zu einer Beschädigung des Schubgliederbands führen, wenn die Antriebsräder während des Zuglastbetriebs nicht von der Straße gehoben werden können.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Antriebsstrangsystem vorzusehen, insbesondere ein Antriebsstrangsystem, das eine insgesamt verringerte Packungsgröße und/oder ein geringeres Gewicht haben kann.
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Hierzu sieht die Erfindung ein Achsantrieb-Untersystem eines Antriebsstrangsystems gemäß Anspruch 1 vor.
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Durch Versehen des Achsantrieb-Untersystems mit einem Schaltmechanismus kann die Antriebsrichtung zwischen Parken, Rückwärts, Neutral oder Fahren in dem Achsantrieb-Untersystem definiert werden. Dies widerspricht dem Stand der Technik, bei dem die Antriebsrichtung im Getriebe vor dem Achsantrieb definiert werden kann, was zu Verlusten führen kann. Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Fahrtrichtung im Achsantrieb-Untersystem, in größerer Nähe zu den Rädern, bestimmt werden, was zu einem kompakteren System und/oder geringeren Verlusten führen kann. Außerdem können, wenn die Fahrtrichtung im Achsantrieb-Untersystem bestimmt wird, Rückwärtsgangteile, zum Beispiel eine Rückwärts-Kupplung, aus dem Antriebsstrang weggelassen werden, wodurch die Packungsgröße des Antriebsstrangs insgesamt verringert wird.
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Das Antriebsstrangsystem gemäß der Erfindung kann nun ein gangdefinierendes Untersystem umfassen, welches das Übersetzungsverhältnis definiert, und ein Achsantrieb-Untersystem, das die Antriebsrichtung (Ausgangsrotation) definiert. Das gangdefinierende Untersystem kann zum Beispiel ein Doppelkupplungsgetriebe, ein halbautomatisches Getriebe, ein hybrides Getriebe, ein elektrisches Getriebe, ein stufenloses Getriebe, ein Zwei-Achsen-Getriebe, ein Drei-Achsen-Getriebe oder ein beliebiges anderes Getriebe sein. Bei den Getrieben des Standes der Technik ist die Antriebsrichtung ebenfalls im Untersystem des Antriebsstrangsystems definiert, in dem die Übersetzung definiert ist. Durch Verschieben der Bestimmung der Antriebsrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung von dem gangdefinierenden Untersystem zum Achsantrieb-Untersystem kann die Anzahl von Teilen in dem gangdefinierenden Untersystem verringert werden und kann auf diese Weise die Länge des gangdefinierenden Untersystems verringert werden, wodurch die Größe des Antriebsstrangsystems insgesamt verringert wird.
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Durch ferneres Vorsehen einer Kette zwischen dem gangdefinierenden Untersystem und dem Achsantrieb-Untersystem kann die Packungsgröße des Antriebsstrangsystems insgesamt weiter verringert werden. Anstelle eines ersten Zahnrads, das mit der Ausgangswelle des gangdefinierenden Untersystems verbunden ist, einer Ausgleichsradwelle und eines zweiten Zahnrads, das mit dem Antrieb des Achsantrieb-Untersystems verbunden ist, kann eine Kette angebracht werden, welche die Ausgangswelle des gangdefinierenden Untersystems und den Antrieb des Achsantrieb-Untersystems direkt miteinander verbindet.
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Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Kraftfahrzeug.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen befinden sich in den Unteransprüchen.
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Es folgt eine weitere Erläuterung der Erfindung auf Basis beispielhafter Ausführungsformen, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Die beispielhaften Ausführungsformen dienen lediglich als nicht einschränkende Veranschaulichung der Erfindung.
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Es zeigt:
- 1 eine schematische Überblicksdarstellung einer Ausführungsform eines Antriebsstrangsystems, dass ein gangdefinierendes Untersystem und ein Achsantrieb-Untersystem umfasst;
- 2 eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform des Achsantrieb-Untersystems;
- 3 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform des Achsantrieb-Untersystems in einem Vorwärts-Antriebsmodus;
- 4 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform des Achsantrieb-Untersystems in einem Rückwärts-Antriebsmodus;
- 5 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform des Achsantrieb-Untersystems in einem neutralen Antriebsmodus;
- 6 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der zweiten Kupplungsscheibe, die mit einer angetriebenen Trommel verdrehfest gekoppelt ist.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Figuren nur schematische Darstellungen von Ausführungsformen der Erfindung sind, die lediglich als nicht einschränkendes Beispiel dienen. In den Figuren sind die gleichen oder entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Außerdem sind die Figuren nicht maßstabsgetreu.
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1 zeigt schematisch ein Antriebsstrangsystem 1. Das Antriebsstrangsystem 1 ist im Querschnitt dargestellt, es wird jedoch darauf hingewiesen, dass es sein kann, dass der Querschnitt auch nicht in einer einzigen Ebene ist. Das Antriebsstrangsystem 1 umfasst ein gangdefinierendes Untersystem 2 als ein erstes Untersystem und ein Achsantrieb-Untersystem 3 als ein zweites Untersystem.
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Das gangdefinierende Untersystem 2 ist hier als ein stufenloses Getriebe-Untersystem 2 umgesetzt, kann jedoch ein beliebiges Getriebe-Untersystem, zum Beispiel eine Handschaltung oder ein halbautomatisches Getriebe oder ein Doppelkupplungsgetriebe oder ein hybrides Getriebe oder ein elektrisches Getriebe oder ein Zwei-Achsen-Getriebe oder ein Drei-Achsen-Getriebe sein. Es sind viele Varianten für das gangdefinierende Untersystem möglich. Im gangdefinierenden Untersystem 2 wird das Übersetzungsverhältnis bestimmt.
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Das gangdefinierende Untersystem 2 von 1, hier ein stufenloses Getriebe-Untersystem, wird über eine Antriebswelle 4 von einem Verbrennungsmotor angetrieben. Über eine Anfahrkupplung 5 wird die Eingangsleistung des Verbrennungsmotors auf eine primäre Welle 6 übertragen. Primäre Kegelscheiben 7 sind mit der primären Welle 6 verdrehfest gekoppelt. Ein Schubgliederband oder eine Laschenkette 8, die in 1 schematisch dargestellt ist, überträgt das Drehmoment und die Bewegung von der primären Welle 6 über sekundäre Kegelscheiben 10 auf eine sekundäre Welle 9. Die sekundäre Welle 9 hat ein Abtriebsende 9a, das mit einem Antrieb 11 des Achsantrieb-Untersystems 3 gekoppelt ist.
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In dieser Ausführungsform erfolgt die Kopplung zwischen dem Abtrieb 9a des gangdefinierenden Untersystems 2 und dem Antrieb 11 des Achsantrieb-Untersystems 3 über eine Kette 12, die auf einem ersten Kettenrad des Abtriebs 9a und auf einem zweiten Kettenrad des Antriebs 11 läuft. Die Kopplung kann jedoch auch über ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad auf einer Ausgleichsradwelle erfolgen, wobei das erste Zahnrad mit dem Abtrieb 9a und das zweite Zahnrad mit dem Antrieb 11 gekoppelt sein kann. Die Kopplung kann auch zum Beispiel über zwei miteinander verbundene Zahnräder erfolgen. Viele Varianten sind möglich.
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Das Achsantrieb-Untersystem 3 umfasst einen Antrieb 11, einen Abtrieb 12, der mit einem Differenzial 13 verbindbar ist, ein Planetengetriebe 14 dazwischen und einen Schaltmechanismus 15. Das Planetengetriebe 14 umfasst ein Sonnenrad 16, mindestens zwei Planetenräder 17, eine Planetenträgeranordnung 18 und eine Hohlradanordnung 19. Der Antrieb 11 ist hier als ein Kettenrad umgesetzt, auf dem eine Kette 18 laufen kann, doch sind auch andere Ausführungsformen eines Antriebs möglich, zum Beispiel ein Zahnriemenrad. Der Abtrieb 12 des Achsantrieb-Untersystems 3 ist hier als eine angetriebene Trommel 12 umgesetzt, die mit dem Differenzial 13 verdrehfest verbunden ist. Das Differenzial 13 ist hier schematisch über sein Gehäuse 13a dargestellt.
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Der Schaltmechanismus 15 ist zum Schalten der Hohlradanordnung 19 und/oder der Planetenträgeranordnung 18 zwischen einer stationären Position, die mit der festen Welt gekoppelt ist, einer verdrehfest angetriebenen Position, die mit dem Differenzial gekoppelt ist, und einer neutralen entkoppelten Position angeordnet. Durch Vorsehen des Schaltmechanismus 15 kann die Richtung der Ausgangsrotation bestimmt werden, wodurch die Fahrtrichtung definiert wird.
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Durch Vorsehen des Schaltmechanismus 15, ist ein Schalten zwischen Parken (P), Rückwärts (R), Neutral (N) und Fahren (D) in dem Achsantrieb-Untersystem 3 möglich. Dies widerspricht dem Stand der Technik, bei dem das Übersetzungsverhältnis sowie auch die Richtung der Ausgangsrotation im ersten Untersystem definiert werden. Wie aus 1 hervorgeht, ist die typischerweise in Antriebssträngen des Standes der Technik vorhandene Rückfahr-Kupplung im gangdefinierenden Untersystem 2 des Antriebsstrang abwesend, das mit dem Achsantrieb-Untersystem 3 gemäß der Erfindung gekoppelt ist. Nur die Anfahrkupplung 5 verbleibt zum Anfahren. Durch Weglassen der Rückfahr-Kupplung kann die primäre Welle 6 des ersten Untersystems des Antriebsstrangs im Vergleich zu Antriebssträngen des Standes der Technik kürzer werden. Der Vorteil der geringeren Länge ist von der Art des Getriebes abhängig, doch kann eine Kürzung von bis zu 10 Prozent oder mehr erreicht werden.
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Ein weiterer Vorteil kann für stufenlose Getriebe mit der Anfahrkupplung 5 zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Variator erhalten werden, der durch die primären Kegelscheiben 7, das Schubgliederband oder die Laschenkette 8 und die sekundären Kegelscheiben 10 gebildet wird. Bei Zugmaschinen, die mit einem solchen Antriebsstrang ausgerüstet sind, während die angetriebenen Räder mit dem Boden in Kontakt sind, können beträchtliche Schäden am Variator, insbesondere am Schubgliederband oder der Laschenkette auftreten. Durch die Einführung des neutralen Gangs, der dem Variator nachgeschaltet ist, wie das bei dem Achsantrieb-Untersystem gemäß einem Aspekt der Erfindung der Fall ist, kann eine Beschädigung des Variators beim Ziehen einer Zuglast vermieden werden, während bei dem Fahrzeug die Antriebsräder auf der Straße sind.
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Ein weiterer Vorteil kann darin liegen, dass ein eingebauter Parkgang vorgesehen werden kann. Andere, bekannte Antriebsstränge können einen eigenen Parkmechanismus benötigen, um den Parkgang umzusetzen. Gemäß einem Aspekt der Erfindung können die Komponenten des Achsantrieb-Untersystems, die hier beteiligt sind, so dimensioniert werden, dass sie die volle Zuglast des Fahrzeugs in einer oder in beiden Richtungen aushalten, um in den Parkgang zu schalten. Auf diese Weise können die Komponenten ausreichend solide sein, um das Fahrzeug in der Parkposition zu halten, und zwar auch auf einer Steigung, wie zum Beispiel von Vorschriften, anwendbaren Normen und/oder Kundenwünschen gefordert wird.
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Ein weiterer Vorteil kann darin liegen, dass die Trennung des Antriebsstrangs von den Rädern im Fall eines Segelns mit dem erfindungsgemäßen Achsantrieb-Untersystem möglich ist. Da sich nur das Differenzial mit den Rädern dreht und der Rest des Antriebsstrangs, z. B. das Antriebsstrangsystem, entkoppelt werden kann, kann ein Segeln mit geringeren Antriebsstrangverlusten durchgeführt werden. Folglich können Fahrzeuge, die mit dem erfindungsgemäßen Achsantrieb-Untersystem ausgestattet sind, beim Segeln sparsamer im Verbrauch sein.
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Ein weiterer Vorteil kann darin bestehen, dass durch das zusätzliche Vorsehen einer Kette zum Koppeln des gangdefinierenden Untersystems mit dem Achsantrieb-Untersystem eine zusätzliche Verringerung der Packungsgröße erreicht werden kann. Der Einsatz eines Kettentriebs anstelle einer herkömmlichen Zahnradkopplung kann die Abmessungen des Antriebsstrangsystems in einer Richtung quer zur primären Welle weiter verringern. Das Achsantrieb-Untersystem kann radial kleiner werden, wodurch eine geringere Rotationsträgheit und ein geringeres Gewicht des Achsantrieb-Untersystems im Vergleich mit einem herkömmlichen Achsantrieb entsteht.
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Außerdem kann der Schaltmechanismus mit einer begrenzten Anzahl zusätzlicher Teile vorgesehen werden, während der Vorteil einer verringerten Packungsgröße des Antriebsstrangsystems überwiegt. Außerdem kann das Schaltsystem hinter dem Verbrennungsmotor angeordnet werden, wo mehr Platz zur Verfügung steht, während die Antriebsstrang-Packungsgröße insgesamt verringert werden kann, was bei Fahrzeugen mit begrenztem Raum unter der Motorhaube ein beträchtlicher Vorteil ist.
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Der Schaltmechanismus 15 umfasst eine erste Kupplungsscheibe 20 und eine zweite Kupplungsscheibe 21. Die erste Kupplungsscheibe 20 ist verdrehfest und daher nur axial beweglich. Die zweite Kupplungsscheibe ist mit dem Differenzial 13, insbesondere mit der angetriebenen Trommel 12, die an dem Differenzialgehäuse 13a befestigt ist, verdrehfest angeordnet. Als solches kann sich die zweite Kupplungsscheibe 21 ebenfalls drehen und axial verschoben werden. Ein Beispiel einer Verbindung zwischen der zweitem Kupplungsscheibe 21 und der angetriebenen Trommel 12 ist in 6 dargestellt.
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Die erste Kupplungsscheibe 20 ist zwischen der Hohlradanordnung 19 und der Planetenträgeranordnung 18 in Eingriff bringbar. Die zweite Kupplungsscheibe 21 ist zwischen der Hohlradanordnung 19 und der Planetenträgeranordnung 18 in Eingriff bringbar. Die erste Kupplungsscheibe 20 ist zwischen einer ersten Position, in der sie mit der Hohlradanordnung 19 gekoppelt ist, und einer zweiten Position, in der sie mit der Planetenträgeranordnung 18 gekoppelt ist, und ferner einer dritten Position, die zwischen der ersten und der zweiten Position ist, in der die erste Kupplungsscheibe entkoppelt ist, axial beweglich. Da die erste Kupplungsscheibe 20 stationär ist, d.h. an der festen Welt verdrehfest fixiert, wird das Teil, mit dem sie gekoppelt ist, an einer Rotation gehindert, und ist daher stationär.
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Die zweite Kupplungsscheibe 21 ist zwischen einer ersten Position, in der sie mit der Hohlradanordnung 19 gekoppelt ist, einer zweiten Position, in der sie mit der Planetenträgeranordnung 18 gekoppelt ist, und einer dritten Position, die zwischen der ersten und der zweiten Position liegt, in der die zweite Kupplungsscheibe entkoppelt ist, axial beweglich. Da die zweite Scheibe 21 drehbar ist, am Differenzial verdrehfest fixiert ist, muß das Teil, mit dem sie gekoppelt ist, zwangsweise mit der gleichen Drehzahl wie die angetriebene Trommel 12 und das Differenzialgehäuse 13a rotieren.
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In der dazwischenliegenden - dritten - Position der Kupplungsscheiben 20, 21, sind sie weder mit der Planetenträgeranordnung 18 noch mit der Hohlradanordnung 19 gekoppelt.
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Beide Kupplungsscheiben 20, 21 können unabhängig voneinander betätigt werden. Die Kupplungsscheiben 20, 21 werden durch einen Schaltmechanismus 15 betätigt. Je nach dem Teil, mit dem die Kupplungsscheiben 20, 21 gekoppelt sind, kann eine Park- (P), Rückwärts- (R), Neutral- (N) oder Fahr- (D)-Position in dem Achsantrieb-Untersystem 3 erreicht werden.
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Für einen stufenloses Getriebe-Untersystem und eine Kettenverbindung zwischen dem ersten Untersystem und dem Achsantrieb-Untersystem sind die folgenden in der Tabelle dargestellten Kombinationen möglich.
| Position der ersten Kupplungsscheibe 20 | Position der zweiten Kupplungsscheibe 21 | Hohlradanordnung 19 verdrehfest verbunden mit | Planetenträgeranordnung 18 verdrehfest verbunden mit | Resultierende Drehrichtung |
| dritte (zwischen) | dritte (zwischen) | --- | --- | N (neutral) |
| dritte (zwischen) | zweite (gekoppelt mit Planetenträgeranordnung 18) | --- | angetriebener Trommel 12 | N (neutral) |
| dritte (zwischen) | erste (gekoppelt mit Hohlradanordnung 19) | angetriebener Trommel 12 | --- | N (neutral) |
| erste (gekoppelt mit Hohlradanordnung 19) | dritte (zwischen) | fester Welt | --- | N (neutral) |
| zweite (gekoppelt mit Planetenträgeranordnung 18) | dritte (zwischen) | --- | fester Welt | N (neutral) |
| erste (gekoppelt mit Hohlrad | zweite (gekoppelt mit Planeten- | fester Welt | angetriebener Trommel 12 | D (Fahren) |
| anordnung 19) | trägeranordnung 18) | | | |
| zweite (gekoppelt mit Planetenträgeranordnung 18) | erste (gekoppelt mit Hohlradanordnung 19) | angetriebener Trommel 12 | fester Welt | R (Rückwärts) |
| erste (gekoppelt mit Hohlradanordnung 19) | erste (gekoppelt mit Hohlradanordnung 19) | fester Welt und angetriebener Trommel 12 | --- | P (Parken) |
| zweite (gekoppelt mit Planetenträgeranordnung 18) | zweite (gekoppelt mit Planetenträgeranordnung 18) | --- | fester Welt und angetriebener Trommel 12 | P (Parken) |
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Mit „fester Welt“ ist die Welt außerhalb des Achsantrieb-Untersystems gemeint, zum Beispiel das Fahrzeug oder das Gehäuse des Antriebsstrangsystems, das heißt, die stationär im Gegensatz zu rotierend ist, wenn sie innerhalb des Antriebsstrangsystems betrachtet wird.
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Im Fall eines anderen Antriebsstrang-Untersystems oder einer anderen Kopplung an das Achsantrieb-Untersystem, zum Beispiel einer Zahnradverbindung, kann die Drehrichtung des Antriebs des Achsantrieb-Untersystems 3 anders sein. Deshalb sind zum Erhalten derselben Ergebnisse für eine Park- (P), Rückwärts- (R), Neutral-(N) oder Fahr- (D)-Position andere Kombinationen der Positionen der Kupplungsscheiben 20, 21 möglich. Die Schaltmechanismen 15 können dazu angepasst werden, die Kupplungsscheiben 20, 21 zum Erzielen des bestimmten Ergebnisses der Gangantriebsrichtung zu betätigen.
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Wie die oben angegebene Tabelle zeigt, kann es fünf Kombinationen geben, um den neutralen Gang zu erreichen, und zwei Kombinationen, um den Parkgang zu erreichen. Jede Kombination kann entsprechende Komponentengeschwindigkeiten (d.h. eine Drehzahl der verschiedenen internen Komponenten) sowie Komponentenlasten (d.h. Kräfte und Drehmomente, die auf die internen Komponenten wirken) haben.
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Eine oder mehrere Kombinationen können aus Gründen von Komponentengeschwindigkeiten oder Komponentenlasten oder beiden bevorzugt werden.
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Die Kupplungsscheiben 20, 21 sind auf beiden Seiten des Planetengetriebes 14 angeordnet und sind jeweils zwischen der Hohlradanordnung 19 und der Planetenträgeranordnung 18 beweglich. In der zum Beispiel in 2 gezeigten Ausführungsform ist die erste Kupplungsscheibe 20 auf der Antriebsseite des Achsantrieb-Untersystems 3 in der Nähe des Antriebs 11 angeordnet. Die zweite Kupplungsscheibe 21 ist am anderen Ende des Achsantrieb-Untersystems 3 auf der Ausgangsseite in der Nähe des Abtriebs 12 angeordnet.
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Um zu ermöglichen, dass die Kupplungsscheiben 20, 21 zwischen der Planetenträgeranordnung 18 und der Hohlradanordnung 19 beweglich sind, sind die Planetenträgeranordnung 18 und die Hohlradanordnung 19 so angeordnet, dass sie sich in der axialen Richtung erstrecken. Die Hohlradanordnung 19 umfasst das Hohlrad 22 des Planetengetriebes 14, das auf dessen beiden Seiten durch Stützringe 23 abgestützt wird. Beide Stirnseiten des Hohlrads 22 werden auf diese Weise durch einen Stützring 23 abgestützt. Die Stützringe 23 stützen das Hohlrad 22 an dessen beiden Enden ab und sind mit dem Hohlrad 22 verdrehfest verbunden. Die Stützringe 23 selbst sind über Lager 25 auf der Planetenträgeranordnung 18 drehbar gelagert.
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Die Kupplungsscheibe 20, 21 können dann mit den Stützringen 23 der Hohlradanordnung 19 gekoppelt werden. Die Stützringe 23 sind hierzu mit Ringkupplungselementen 24 ausgestattet. Die Ringkupplungselemente 24 kooperieren mit entsprechenden Kupplungselementen auf den Kupplungsscheiben 20, 21.
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Die Planetenträgeranordnung 18 umfasst einen Planetenträger 26 und Stützbuchsen 27, die auf beiden Seiten des Planetenträgers 26 an diesem befestigt sind, um den Planetenträger 26 an beiden Enden abzustützen. Beide Stirnseiten des Planetenträgers 26 werden auf diese Weise durch eine Stützbuchse 27 abgestützt. Die Stützbuchsen 27 sind selbst über Lager 28 drehbar gelagert.
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Die Kupplungsscheiben 20, 21 können dann mit den Stützbuchsen 27 der Planetenträgeranordnung 18 gekoppelt werden. Die Stützbuchsen 27 sind dazu mit Planetenkupplungselementen 29 ausgestattet. Die Planetenkupplungselemente 29 kooperieren mit entsprechenden Kupplungselementen auf den Kupplungsscheiben 20, 21.
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Die auf den Kupplungsscheiben 20, 21 umgesetzten entsprechenden Kupplungselemente können unterschiedlich komplex ausgebildet sein, zum Beispiel kann eine formschlüssige Kupplung vorgesehen werden, oder kann eine synchronisierte Eingriffskupplung oder eine Reibungskupplung vorgesehen werden. Einfache Klauenkupplungen als eine formschlüssige Kupplung können eine gute Abstimmung der Drehzahlen der zu koppelnden Teile (von denen das eine stationär ist und das andere sich mit der durchschnittlichen Drehzahl des Rades dreht) und des Teils, in das eingegriffen wird, entweder der Hohlradanordnung oder der Planetenträgeranordnung, erforderlich machen. Hierdurch kann es nötig werden, dass ein Schalten auf niedrige Fahrzeuggeschwindigkeiten begrenzt ist, wie das beim Schalten zwischen P, R, N und D meistens der Fall ist. Wenn eine höhere Komplexität beim Schalten nötig ist, können Synchronkörper verwendet werden, wie diejenigen, die in Handschaltgetrieben zum Einsatz kommen, ähnlich sind, wodurch zuerst eine kraftschlüssige Verbindung gefolgt von einer kämmenden Verbindung hergestellt wird. Der erste Teil des Eingriffs mit den Synchronkörper kann lediglich eine Reibung zwischen den zu koppelnden Teilen anlegen. Nachdem die Drehzahldifferenz ausreichend klein geworden ist, können die Synchronkörper formschlüssig sein, ineinander greifen und in Eingriff kommen. Dann besteht eine verdrehfeste Verbindung zwischen den zu koppelnden Teilen, zum Beispiel der Kupplungsscheibe und dem zusammenpassenden Gegenstück, bei dem es sich hier um die Hohlradanordnung oder die Planetenträgeranordnung handelt. Eine flexiblere Weise zur Schaffung der Kopplung ist die Verwendung von nassen Kupplungslamellen, um eine kraftschlüssige Verbindung herzustellen. Diese Kupplungslamellen können anfänglich mit einem großen Schlupf (d.h. einer gegebenenfalls vorhandenen Drehzahldifferenz) beginnen, der allmählich kleiner wird, während der Druck und folglich die Drehmomentübertragung zwischen den Kupplungslamellen aufgebaut wird. Nachdem ein genügend hoher Druck erreicht ist, schaffen die Kupplungslamellen eine Verbindung ohne Drehzahldifferenz.
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Zum axialen Bewegen der Kupplungsscheiben 20, 21 zwischen ihrer entsprechenden ersten, zweiten und dritten Position ist der Schaltmechanismus 15 vorgesehen. Der Schaltmechanismus 15 kann durch viele Varianten umgesetzt werden. Zum Beispiel kann eine (nicht dargestellte) Schalttrommel mit einer Schaltgabel 30 verwendet werden, die mit einer Nut 31 der Kupplungsscheibe 20, 21 in Eingriff ist. Andere Ausführungsformen sind möglich, zum Beispiel kann der Schaltmechanismus zum Beispiel Hydraulikventile, Kolben und elektromagnetische Schalter, eine von einem kleinen Elektromotor getriebene Schalttrommel oder elektromechanische Stellglieder oder ein beliebiger anderer Betätigungsmechanismus zum Betätigen der Kupplungsscheiben 20, 21 umfassen.
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Die 3, 4 und 5 zeigen verschiedene Positionen der Kupplungsscheiben 20, 21, die zu einem Vorwärtsgang (3), einem Rückwärtsgang (4) oder einem neutralen Gang (5) führen.
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In 3 ist die erste Kupplungsscheibe 20 in der ersten Position mit der Hohlradanordnung 19 gekoppelt. Die Hohlradanordnung 19 ist auf diese Weise stationär. Die zweiten Kupplungsscheiben 21 sind in der zweiten Position mit der Planetenträgeranordnung 18 gekoppelt, weshalb die angetriebene Trommel 12 gezwungen wird, sich mit dem Planetenträger 26 zu drehen, was zu einem Vorwärtsgang (D) führt.
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In 4 ist die erste Kupplungsscheibe 20 in der zweiten Position mit der Planetenträgeranordnung 18 gekoppelt. Die zweite Kupplungsscheibe 21 ist in der ersten Position mit der Hohlradanordnung 19 gekoppelt. Der Planetenträger 26 ist daher stationär und dreht sich nicht. Die angetriebene Trommel 12 dreht sich zwangsweise mit der gleichen Drehzahl und Richtung wie das Hohlrad 22, was zu einem Rückwärtsgang (R) führt.
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In 5 ist die erste Kupplungsscheibe 20 in der dritten Position von der Planetenträgeranordnung 18 entkoppelt und von der Hohlradanordnung 19 entkoppelt. Die zweite Kupplungsscheibe 21 ist in der dritten Position ebenfalls von der Planetenträgeranordnung 18 entkoppelt und von der Hohlradanordnung 19 entkoppelt. Auf diese Weise erfolgt keine Zwangsdrehung der angetriebenen Trommel 12, wodurch ein neutraler Gang (N) entsteht.
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Der Schaltmechanismus 15 kann durch ein Steuerungssystem gesteuert werden. Das Steuerungssystem zum Steuern des Schaltmechanismus 15 kann ein Teil des Steuerungssystems für das Antriebsstrangsystem sein, sodass je nach Art des ersten Antriebsstrang-Untersystems, zum Beispiel stufenloses Getriebe oder Handschaltgetriebe usw., die verwendet wird, und/oder der Art der Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Untersystem, zum Beispiel Kette oder Zahnräder usw., die Parameter für den Schaltmechanismus angepasst werden können, um die Position der Kupplungsscheiben optimal zu steuern, sodass eine Kombination von Positionen der Kupplungsscheiben zu einer vorbestimmten Gangrichtung des Achsantrieb-Untersystems führen kann.
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Für die Zwecke der Klarheit und einer straffen Beschreibung sind Merkmale hier als ein Teil der selben oder getrennter Ausführungsformen beschrieben, es versteht sich jedoch, dass der Umfang der Erfindung auch Ausführungsformen mit einschließen kann, die Kombinationen aller oder eines Teils der beschriebenen Merkmale haben.
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Viele Varianten werden dem Fachmann auf diesem Gebiet einfallen. Alle Varianten sollen im Umfang der Erfindung enthalten sein, die in den folgenden Ansprüchen definiert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2009/140229 [0002, 0003]
