DE4409224C2

DE4409224C2 - Allradantrieb

Info

Publication number: DE4409224C2
Application number: DE4409224A
Authority: DE
Inventors: Roland Grus
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 2003-11-20
Anticipated expiration: 2014-03-19
Also published as: DE4409224A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Allradantrieb für ein Fahrzeug ge mäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Fahrzeugen mit derartigen Allradantrieben wird die An triebskraft von einem aus Brennkraftmaschine und Getriebe be stehenden Antriebsaggregat geliefert, wobei die von der Brenn kraftmaschine abgegebene Arbeitsleistung von einem Kraftüber tragungsmechanismus in zwei Teilantriebskräfte zerlegbar ist. Die eine Teilkraft wird an die Triebwellen der Vorderräder ab gegeben, während die andere Teilkraft über einen Antriebsstrang mit Winkelgetriebe und Kardanwelle an die Triebwellen der Hin terräder weitergeleitet wird. Zur Erzielung einer besonders kompakten Bauweise sind der Frontmotor und das Schaltgetriebe quer zur Fahrtrichtung angeordnet. Für den Einsatz des Fahr zeuges im Gelände ist zusätzlich ein als Planetengetriebe aus gebildetes Untersetzungsgetriebe eingebaut, das wahlweise in einen schnellen oder einen langsamen Gang schaltbar ist.

Aus der EP 0 072 990 ist ein Allradantrieb bekannt, bei dem die Kraftübertragung vom Getriebe über ein schaltbares Planetenge triebe zum Gehäuse des Vorderachsausgleichsgetriebes erfolgt. Planetengetriebe und Ausgleichsgetriebe sind koaxial, jedoch mit Abstand voneinander angeordnet. Durch diese Bauweise ist der im Bereich der Vorderachse zur Verfügung stehende Raum weitgehend ausgenutzt. Das nachgeschaltete Winkelgetriebe ist dementsprechend unter Zwischenschaltung einer Übersetzungsstufe in Richtung auf die Hinterachse versetzt angeordnet. Insgesamt nehmen die vorhandenen Aggregate in Fahrzeuglängsrichtung viel Platz in Anspruch, der besser für andere Zwecke genutzt werden kann. So sind gerade im Bereich der Vorderachse Teile der Lenkung vorzusehen. Je ausladender die an dieser Stelle vorgesehenen Aggregate sind, um so mehr Leitungsteile müssen mit Abstand zur Vorderachse angeordnet werden. Weiterhin entfällt durch die bekannte Anordnung wichtiger Freiraum, der im Crashfalle zur Deformation benötigt wird.

Außerdem ist aus der DE-OS 41 18 266 ein ähnlicher Allradantrieb bekannt, bei dem das Gehäuse des Ausgleichsgetriebes zugleich als Kraftübertragungsmechanismus dient. Bei diesem Allradantrieb ist das Planetengetriebe allerdings mit seinen Zahnrädern unmittelbar neben dem Gehäuse des Ausgleichsgetriebes angeordnet, während die Schalteinrichtung zur Betätigung des Planetengetriebes auf der dem Ausgleichsgetriebe abgewandten Seite des Planetengetriebes befindlich ist. Weiterhin ist aus dieser Druckschrift ersichtlich, dass auf der dem Planetengetriebe abgewandten Seite des Ausgleichsgetriebes ein Winkelgetriebe und ein übersetzendes Planetengetriebe platziert ist, mit dem die Kardanwellendrehzahl heraufsetzbar ist.

Weiterhin ist bekannt, dass derartige Allradantriebe heute durchweg mit einem separater und sperrbaren Mittendifferential ausgerüstet sind, das in der Regel als Planeten- bzw. Kegelradausgleichsgetriebe ausgebildet ist. Aus Platzgründen steht bei Fahrzeugen mit quer zur Fahrtrichtung eingebauten Allradantrieben in der Regel nur sehr wenig Bauraum zur Verfügung, um sowohl eine Geländegang-Reduzierstufe als auch ein Mittendifferential zu realisieren.

Im Stand der Technik wird auch ein Allradantrieb beschrieben (DE 32 17 275 A1), bei dem in das Kegelrad eines Winkelgetriebes ein Planetengetriebe integriert ist, dass wiederum koaxial zu einem vorderen Ausgleichsgetriebe angeordnet ist. Hierbei ist eine erste Schalteinrichtung für das Planetengetriebe zwischen dem Planetengetriebe und dem vorderen Winkelgetriebe positioniert, wobei eine zweite Schalteinrichtung für das Planetengetriebe zusätzlich an anderer Stelle angeordnet ist. Schließlich sind aus der DE 39 11 118 A1 und der JP 04173429 A Allradantriebe bekannt, bei denen zwischen dem vorderen Ausgleichsgetriebe und dem vorderen Winkelgetriebe koaxial angeordnete Planetengetriebe vorgesehen sind, die jeweils eine Schalteinrichtung aufweisen. Alle zuvor genannten Allradantriebe sind jedoch noch nicht optimal ausgebildet.

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen möglichst kompakten Allradantrieb mit Geländegangstufe und Mittendifferentialfunktion für Kraftfahrzeuge vorzustellen.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs 1, während in den Unteransprüchen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung offenbart sind.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Allradantriebes kann das Planetengetriebe wahlweise als Ausgleichsgetriebe und Reduzier stufe dienen. Während in einer Schaltstellung das Planetenge triebe als Verteilerdifferential zwischen der Vorderachse und dem Hinterachsausgleichsgetriebe wirkt, kann es in einer ande ren Schaltstellung als Reduzierstufe für einen Geländegang ge nutzt werden. Während nach dem bekannten Stand der Technik für beide Getriebefunktionen jeweils getrennte Getriebebaugruppen notwendig waren, erlaubt der einfache Aufbau des erfindungsge mäßen Allradantriebes eine deutliche Bauteil- und Bauraumredu zierung.

Durch die Anordnung des Planetengetriebes koaxial zwischen dem vorderen Ausgleichsgetriebe und dem vorderen Winkelgetriebe so wie durch die Plazierung einer ersten Schalteinrichtung für das Planetengetriebe zwischen diesem Planetengetriebe und dem vor deren Winkelgetriebe und durch die Anordnung einer zweiten Schalteinrichtung für das Planetengetriebe hinter dem vorderen Winkelgetriebe kann ein normales Schaltgetriebe mit nur gerin gen Änderungen für den beschriebenen Allradantrieb genutzt wer den. Der einfache Aufbau dieses Allradantriebes ergibt sich da durch, daß mit nur einer Baugruppe insgesamt drei Allradgetrie befunktionen realisierbar sind. So kann durch die unterschied liche Beschaltung des Planetengetriebes ein Geländegang einge stellt, die Funktion eines Mittelausgleichsgetriebes realisiert und die Verteilung der Antriebsleistung auf die Vorder- und Hinterachse realisiert werden.

Mit Hilfe eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei spiels läßt sich die Erfindung erläutern. Im einzelnen zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des ge samten Allradantriebes, während

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt der er findungsgemäßen Getriebeanordnung ge mäß Fig. 1 darstellt.

Der in Fig. 1 gezeigte Allradantrieb besteht in seinen Hauptkomponenten aus einer Brennkraftmaschine 10, der über eine Kupplung 11 ein Getriebe 12 nachgeordnet ist. Die Ausgangswelle 13 dieses Getriebes 12 treibt ein Zahnrad 20, das mit einem Getriebekorb 22 drehfest verbunden ist. Dieser Getriebekorb 22 ist im Getriebegehäuse 45 gelagert und verfügt an seiner Innenseite über eine Innenverzahnung 21, mit der ein Planetengetriebe 15 angetrieben wird.

In diesem Ausführungsbeispiel linksseitig von dem Planetengetriebe 15 ist ein Achsausgleichsgetriebe 17 für die vorderen Antriebswellen 27, 28 angeordnet. Das Planetengetriebe 15 ist über einen Steg 24 mit dem Gehäuse 16 dieses Achsausgleichsgetriebes verbunden.

Auf der anderen Seite des Planetengetriebes 15 ist koaxial zu der Antriebswellen 27, 28 für die Vorderräder 29 und 30 ein Winkelgetriebegehäuse 23 angeordnet, in dem zwei Schalteinrichtungen 41, 42 für das Planetengetriebe 15 sowie ein Winkelgetriebe 19 angeordnet sind. Das Winkelgetriebe 19 treibt über seine Kegelräder 34, 35 eine Kardanwelle 36 an, die einen Teil der Antriebsleistung der Brennkraftmaschine auf die Hinterachse überträgt. Dazu ist an der Hinterachse ein zweites Winkelgetriebe 18 vorgesehen, das ein sperrbares Hinterachsausgleichsgetriebe 38 antreibt. Von diesem Ausgleichsgetriebe 38 werden die Antriebswellen für die Hinterräder 39, 40 angetrieben.

Wie der Detaildarstellung in Fig. 2 entnehmbar ist, wird die Antriebsleistung der Brennkraftmaschine über die Getriebeausgangswelle 13 auf das Zahnrad 20 übertragen, das mit dem Getriebekorb 22 drehfest verbunden ist. Dieser im Getriebegehäuse 45 gelagerte Getriebekorb 22 treibt über seine Innenverzahnung 21 das Planetengetriebe 15 an. Dieses Planetengetriebe 15 verfügt über Planetenradpaare mit inneren Planetenrädern 46 und äußeren Planetenrädern 47, wobei die inneren Planetenräder 46 das Sonnenrad 25 antreiben. Die Planetenräder 46, 47 sind gemeinsam über einen Steg 24 mit dem Gehäuse 16 des vorderen Achsausgleichsgetriebes verbunden, so dass das Planetengetriebe dieses Ausführungsbei spiels eine positive Standübersetzung aufweist.

Das Gehäuse 16 des Achsausgleichsgetriebes 17 ist in diesem Beispiel auf seiner linken Seite über einen Fortsatz in dem Ge triebegehäuse 45 gelagert, während auf der rechten Seite an diesem Getriebegehäuse 16 eine Welle 48 befestigt ist, die ko axial zum Sonnenrad 25 zu einer hinter dem vorderen Winkelge triebe 19 angeordneten Schalteinrichtung 42 geführt ist. Die Antriebswellen 27, 28 für die Vorderräder 29, 30 sind ihrer seits koaxial in dem linksseitigen Fortsatz des Gehäuses 16 so wie koaxial in der mit dem Gehäuse 16 verbundenen Welle 48 ge lagert.

Das Sonnenrad 25 des Planetengetriebes 15 erstreckt sich koaxi al zu der Antriebswelle 28 und der Welle 48 in das Winkelge triebegehäuse 23 hinein, in der vor dem Winkelgetriebe 19 eine erste Schalteinrichtung 41 angeordnet ist. Dieser Aufbau, bei dem das Vorderachsdifferential 17 über den Steg 24 und das Hin terachsdifferential 38 über die Sonne 25 angetrieben wird, be wirkt eine insgesamt frontdominante Antriebsweise dieses All radantriebes. Durch Ändern von An- und Abtrieb des Planetenge triebes läßt sich aber leicht ein heckdominanter Antrieb ein stellen.

Die in der Zeichnung dargestellten Schalteinrichtungen 41, 42 können elektrisch, mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch be tätigbar sein. In dem hier gewählten Ausführungsbeispiel ver fügt die erste Schalteinrichtung 41 über eine mit einer an sich bekannten Schaltverzahnung 50, 51 versehene Schiebemuffe 43, während die Schalteinrichtung 42 als elektromagnetisch betätig bare Kupplung 44 ausgeführt ist.

Mit Hilfe der Fig. 2 lassen sich unterschiedliche Schaltzu stände der Schalteinrichtungen 41, 42 sowie die daraus resul tierenden Antriebsvarianten des Allradantriebes veranschauli chen. Dabei stellen die Schaltpositionen 41a, 41b die jeweili gen Verschiebungspositionen der Schiebemuffe 43 der Schaltein richtung 41 dar, während die elektromagnetisch betätigbare Kup plung 44 der Schalteinrichtung 42 die Schaltzustände 42a (of fen) und 42b (geschlossen) einnehmen kann.

In der Schaltposition 41a, verbindet die Schiebemuffe 43 demnach das Sonnenrad 25 mit einer Welle 49, auf der ein Kegelrad 34 des vorderen Winkelgetriebes 19 befestigt ist, und die auf ih rem zur Schiebemuffe 43 zeigenden Ende mit einer Schaltverzah nung 52 sowie an dem zur Schalteinrichtung 42 weisenden Ende mit einem Kupplungslement (z. B. dem Kupplungsgehäuse 53) ver bunden ist. Bei offener Kupplung 44 gemäß der Schaltposition 42a ist der Allradantrieb so geschaltet, daß das Planetenge triebe 15 zusammen mit dem Kraftübertragungsmechanismus des Ge häuses 16 wie ein offenes Mittendifferential wirkt.

In dem Schaltzustand, in dem die Schalteinrichtung 41 die Schaltposition 41a einnimmt und die Schalteinrichtung 42 eine geschlossene elektromagnetische Kupplung 44 aufweist (Schalt position 42b), wirkt der Allradantrieb so, als würde ein vor handenes Mittendifferential gesperrt sein. In diesem Zustand wirkt das Planetengetriebe 15 nicht als Untersetzungsstufe, so daß die vom Getriebe 12 zugeführte Antriebsleistung von dem Planetengetriebe 15 und dem Achsausgleichsgehäuse 16 auf das Winkelgetriebe 19 übertragen wird.

In einem dritten Schaltzustand verbindet die Schiebemuffe 43 der ersten Schalteinrichtung 41 in einer Schaltposition 41b das Sonnenrad 25 mit dem Getriebegehäuse und läßt die Welle 49 mit dem Kegelrad 34 los. Bei geschlossener Kupplung 44 in der zwei ten Schalteinrichtung 42 gemäß der Schaltposition 42b bewirkt dies, daß aus dem Planetendifferential eine dem Hauptgetriebe 12 nachgeordnete Reduzierstufe mit Geländegangwirkung wird. Für alle Gänge des Hauptgetriebes 12 kann dabei eine Untersetzung von vorzugsweise i = 1,3 bis 1,8 erzielt werden, wobei der ge samte Allradantrieb durch die geschlossene Kupplung 44 die Wir kung eines gesperrten Mittendifferentials erfährt.

Bezugszeichenliste

10

Brennkraftmaschine

11

Kupplung

12

Getriebe

13

Getriebeausgangswelle

15

Planetengetriebe

16

Kraftübertragungs mechanismus/Gehäuse

17

Ausgleichsgetriebe vorne

18

Winkelgetriebe

19

Winkelgetriebe

20

Zahnrad

21

Innenverzahnung/Ringrad

22

Getriebekorb

23

Gehäuse des Winkelgetriebes

24

Planetensteg

25

Sonnenrad

27

Antriebswelle

28

Antriebswelle

29

Vorderrad

30

Vorderrad

34

Kegelrad

35

Kegelrad

36

Kardanwelle

38

Ausgleichsgetriebe hinten

39

Hinterrad

40

Hinterrad

41

a,

41

b Schaltposition

42

a,

42

b Schaltposition

43

Schiebemuffe

44

Elektromagnetische Kupplung

45

Getriebegehäuse

46

Planetenrad

47

Planetenrad

48

Welle

49

Welle

50

Schaltverzahnung

51

Schaltverzahnung

52

Schaltverzahnung

53

Kupplungselement

Claims

1. Allradantrieb für ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine (10) und mit mindestens je einem Vorderrad- (29, 30) und Hinterradpaar (39, 40), einem verschiedene Drehzahlstufen ermöglichenden Getriebe (12), dessen Eingangs- und Ausgangswellen (13) achsparallel zur Ausgangswelle der Brennkraftmaschine (10) angeordnet sind, einem einer Verzweigung der Antriebsleistung auf ein Hinterrad- (39, 40) und ein Vorderradpaar (29, 30) dienendes Gehäuse (16) eines vorderen Ausgleichsgetriebes (17), zwei je ein Kegelradpaar (34, 35) aufweisende Winkelgetriebe (18, 19), einem hinteren Ausgleichsgetriebe (38), einer Kardanwelle (36) zur Übertragung der Antriebsleistung von dem vorderen auf das hintere Winkelgetriebe (18, 19) und einem schaltbaren, zum Gehäuse (16) des vorderen Ausgleichsgetriebes (17) koaxialen Planetengetriebe (15) zur wahlweisen Untersetzung der Drehzahl vor dem Eingang in das Gehäuse (16) des vorderen Ausgleichsgetriebes (17), wobei das schaltbare Planetengetriebe (15) mit seinen Zahnrädern unmittelbar neben dem Gehäuse (16) des vorderen Ausgleichsgetriebes (17) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (15) koaxial zwischen dem vorderen Ausgleichsgetriebe (17) und dem vorderen Winkelgetriebe (19) angeordnet ist, dass eine erste Schalteinrichtung (41) für das Planetengetriebe (15) zwischen dem Planentengetriebe (15) und dem vorderen Winkelgetriebe (19) positioniert ist und dass eine zweite Schalteinrichtung (42) für das Planetengetriebe (15) an der der ersten Schalteinrichtung (41) abgewandten Seite des vorderen Winkelgetriebes (19) angeordnet ist.

2. Allradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vordere Ausgleichsgetriebe (17) mit seinem Gehäuse (16) und dem Planetengetriebe (15) von einem Getriebekorb (22) umgeben ist, der an seiner Außenseite ein Zahnrad (20) trägt, das mit einem Zahnrad auf der Abtriebswelle (13) des Getriebes (12) kämmt, und dass der Getriebekorb (22) auf seiner Innenseite eine Innenverzahnung (21) aufweist, die mit einem Planetenrad (47) des Planetengetriebes (15) kämmt.

3. Allradantrieb nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebekorb (22) und das Achsausgleichsgetriebegehäuse (16) koaxial zueinander in dem Getriebegehäuse (45) des Getriebes (12) gelagert sind.

4. Allradantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Planetenrad (47) des Planetengetriebes (15) über ein inneres Planetenrad (46) ein Sonnenrad (25) antreibt, und dass die Planetenräder (46, 47) über einen Steg (24) mit dem Gehäuse (16) des Ausgleichsgetriebes (17) verbunden sind.

5. Allradantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (25) in der ersten Schaltvorrichtung (41) mit Hilfe einer eine Schaltverzahnung (50, 51) aufweisenden Schiebemuffe (43) gegen das Getriebegehäuse (45) oder gegen das Winkelgetriebegehäuse (23) festlegbar ist (Schaltposition 41b), und dass in einer anderen Schaltposition (41a) das Sonnenrad (25) mit Hilfe der Schiebemuffe (43) der Schalteinrichtung (41) mit dem Kegelrad (34) des ersten Winkelgetriebes (19) verbindbar ist.

6. Allradantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgetriebegehäuse (16) auf der zum Planetengetriebe (15) hinweisenden Seite mit einer koaxial im Sonnenrad (25) geführten Welle (48) verbunden ist, an derem anderen Ende die zweite Schalteinrichtung (42) angeordnet ist, mit der die Welle (48) mit einem Kegelrad (34) des ersten Winkelgetriebes (19) verbindbar ist.

7. Allradantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kegelrad (34) des Winkelgetriebes (19) koaxial zum Sonnenrad (25) angeordnet ist.

8. Allradantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kegelrad (34) des Winkelgetriebes (19) auf einer koaxial zur Antriebswelle (28) geführten Welle (49) befestigt ist, an deren zum Planetengetriebe (15) weisenden Ende eine Schaltverzahnung (52) für die Schiebemuffe (43) der ersten Schaltvorrichtung (41) vorgesehen ist, und an derem anderen Ende ein Kupplungselement (53) der Kupplung (44) der zweiten Schaltvorrichtung (42) befestigt ist.