WO2010028944A1 - Antriebsstranganordnung für ein fahrzeug - Google Patents

Antriebsstranganordnung für ein fahrzeug Download PDF

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WO2010028944A1
WO2010028944A1 PCT/EP2009/060965 EP2009060965W WO2010028944A1 WO 2010028944 A1 WO2010028944 A1 WO 2010028944A1 EP 2009060965 W EP2009060965 W EP 2009060965W WO 2010028944 A1 WO2010028944 A1 WO 2010028944A1
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WO
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transfer case
main transmission
transmission
drive train
train arrangement
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PCT/EP2009/060965
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English (en)
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Ulrich Mair
Detlef Baasch
Dietmar Gehring
Lothar Beigang
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/34—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles
    • B60K17/344—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having a transfer gear

Definitions

  • the present invention relates to a drive train arrangement for a vehicle with a main transmission and a transfer case according to the closer defined in the preamble of claim 1.
  • the publication JP 58033525 A shows in its summary an automatic transmission for a four-wheel drive vehicle with a main gear to which a self-sufficient transfer case for driving a Vorderachsdifferentials is grown.
  • the transfer case has an input shaft coupled to an output shaft of the main transmission.
  • the input shaft can be coupled via a clutch to an output shaft of the transfer case to drive a rear differential.
  • the front axle differential is driven by the main gearbox.
  • a separate hydraulic supply is provided in the transfer case.
  • the present invention is based on the object to propose a drive train arrangement of the type described above, which is improved in terms of efficiency and requires less space. This object is achieved by the features of claim 1, wherein further advantageous embodiments of the drawings and the dependent claims are shown.
  • a drive train arrangement is proposed for a vehicle in which a main gear and a transfer case is provided, the output of which is connected to a Schuachsdifferentialgetriebe, the output of the transfer case or the main transmission is additionally coupled via a connecting shaft with a Vorderachsdifferentialgetriebe.
  • the transfer case is integrated into the transmission housing of the main transmission, so that a common sealing space for the main transmission and the transfer case is provided and that the output shaft of the main transmission is formed as an input shaft of the transfer case.
  • any gear can be used.
  • an automatic transmission or a dual-clutch transmission may be provided.
  • a central hydraulic supply unit of the main transmission can also be provided as a lubricant supply for the transfer case.
  • the common oil budget of main transmission and transfer case through the already existing central Supply unit to be supplied, so that additional oil pumps or the like are not required or may be omitted.
  • Another advantage results from the common oil supply from the fact that a cooling amount required for cooling for a clutch for driving the drive of the Vorderachsdifferentialgetriebes is optimally adjustable by the hydraulic supply unit.
  • the cooling flow is provided via an oil pump, which allows only a speed-dependent control of the cooling amount.
  • the power transmission between the output of the transfer case and the connecting shaft is carried out via a single-stage wheel.
  • the idler otherwise used in the add-on variant can be omitted and thus the required space can be significantly reduced.
  • a Beveloidtrieb or the like may be provided as a gear stage.
  • the connecting shaft to the Vorderachsdifferentialgetriebe can run at a predetermined angle to the output shaft of the main transmission.
  • the connecting shaft to the front differential for example, can only run in the region of the transfer case within the transmission housing.
  • the Beveloid drive can be connected on the output side to the main transmission or the transfer case via a torque transmission element designed, for example, as a multi-disc clutch or the like, in order to be able to transmit a corresponding drive torque to the front-axle differential drive if required.
  • Figure 1 is a schematic view of a known powertrain arrangement with a separate from a main gearbox transfer case.
  • Fig. 2 is a schematic view of a possible embodiment of a drive train arrangement according to the invention with an integrated into the transmission housing of the main transmission transfer case.
  • a drive train arrangement with a main gear 1 and an all-wheel transfer case 3 is shown in each case.
  • the provided in a transmission housing 2 main transmission 1, which is designed for example as an automatic transmission or dual clutch transmission is coupled in a known manner via a starting element with a drive motor of a vehicle.
  • the output shaft 4 of the main transmission 1 is directly or indirectly connected to a Schuachsdifferentialgetriebe for driving the same.
  • the drive torque at the not-shown Vorderachsdifferentialgetriebe is set via the transfer case 3 as needed.
  • the output shaft 4 of the main transmission 1 via a torque transmitting element with a connecting shaft 6 for driving a likewise schematically indicated by an arrow 7 Vorderachsdifferentialgetriebes can be selectively coupled.
  • the torque transmission element is designed as a multi-plate clutch 8.
  • the clutch 8 is connected on the one hand to the output shaft 4 of the main transmission 1 and the input shaft of the transfer case 3 and on the other hand to a first Beveloidiererad 9 Beveloidtrieb.
  • the first Beveloid leopardrad 9 is arranged as a loose wheel coaxial with the output shaft 4 of the main transmission 1 and meshes with a second Beveloid leopardrad 10, which in turn is connected to the connecting shaft 6.
  • the connecting shaft 6 is arranged at a predetermined angle to the output shaft 4 of the main transmission 1 due to the Beve- loidtriebs.
  • the connecting shaft 6 extends at least partially within the transmission housing 2 and is mounted in the transmission housing 2 via the bearing points 21, 21 '.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Arrangement And Driving Of Transmission Devices (AREA)

Abstract

Es wird eine Antriebsstranganordnung für ein Fahrzeug mit einem Hauptgetriebe (1) und einem Verteilergetriebe (3) vorgeschlagen, dessen Abtrieb mit einem Hinterachsdifferentialgetriebe verbunden ist, wobei der Abtrieb des Verteilergetriebes (3) zusätzlich über eine Verbindungswelle (6) mit einem Vorderachsdifferentialgetriebe koppelbar ist. Erfindungsgemäß ist das Verteilergetriebe (3) in das Getriebegehäuse (2) des Hauptgetriebes (1) integriert, sodass ein gemeinsamer Dichtraum für das Hauptgetriebe (1) und das Verteilergetriebe (3) vorgesehen ist und die Ausgangswelle (4) des Hauptgetriebes ist als Eingangswelle des Verteilergetriebes (3) ausgebildet.

Description

Antriebsstranqanordnunq für ein Fahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsstranganordnung für ein Fahrzeug mit einem Hauptgetriebe und einem Verteilergetriebe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Beispielsweise die Druckschrift JP 58033525 A zeigt in ihrer Zusammenfassung ein Automatikgetriebe für ein allradgetriebenes Fahrzeug mit einem Hauptgetriebe, an das ein autarkes Verteilergetriebe zum Antrieb eines Vorderachsdifferentials angebaut ist. Das Verteilergetriebe weist eine Eingangswelle auf, die mit einer Ausgangswelle des Hauptgetriebes gekoppelt ist. Die Eingangswelle ist über eine Kupplung mit einer Ausgangswelle des Verteilergetriebes zum Antrieb eines Hinterachsdifferentials koppelbar. Das Vorderachsdifferential wird über das Hauptgetriebe angetrieben. An den jeweiligen Durchgangbereichen der Eingangswelle und der Ausgangswelle des Verteilergetriebes sind entsprechende Abdichtungen notwendig. Zudem ist eine eigene Hydraulikversorgung in dem Verteilergetriebe vorgesehen.
Bei diesen so genannten Add-On-Systemen ergibt sich der Nachteil, dass das Verteilergetriebe eine eigene, unabhängig vom Hauptgetriebe arbeitende Versorgungseinheit benötigt. Durch die Gehäusetrennung zwischen Hauptgetriebe und Verteilergetriebe und die daraus resultierenden getrennten Ölhaushalte sind jeweils separate Abdichtungen und Lagerungen erforderlich. Durch diese zusätzlichen Bauteile wird der Wirkungsgrad aufgrund von erhöhten Schlepp- und hydraulischen Verlusten bei der bekannten Antriebsstranganordnung verringert. Zudem erhöhen sich das Gewicht und der erforderliche Bauraum der Antriebsstranganordnung.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Antriebsstranganordnung der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, welche hinsichtlich ihres Wirkungsgrades verbessert ist und weniger Bauraum benötigt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei weitere vorteilhafte Ausgestaltungen den Zeichnungen und den Unteransprüchen zu entnehmen sind.
Demnach wird eine Antriebsstranganordnung für ein Fahrzeug vorgeschlagen, bei dem ein Hauptgetriebe und ein Verteilergetriebe vorgesehen ist, dessen Abtrieb mit einem Hinterachsdifferentialgetriebe verbunden ist, wobei der Abtrieb des Verteilergetriebes bzw. des Hauptgetriebes zusätzlich über eine Verbindungswelle mit einem Vorderachsdifferentialgetriebe koppelbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Verteilergetriebe in das Getriebegehäuse des Hauptgetriebes integriert ist, so dass ein gemeinsamer Dichtraum für das Hauptgetriebe und das Verteilergetriebe vorgesehen ist und dass die Ausgangswelle des Hauptgetriebes als Eingangswelle des Verteilergetriebes ausgebildet ist.
Auf diese Weise entfällt die sonst vorgesehene Gehäusetrennung und die zwei getrennten Ölhaushalte des Hauptgetriebes und des Verteilergetriebes, so dass durch die gewählte Integration des Verteilergetriebes in das Hauptgetriebe diverse Bauteile entfallen können, die bisher Verluste produziert haben und den Energieverbrauch des Fahrzeuges mit der Allradfunktion erhöht haben. Aufgrund der entfallenden Bauteile können Schleppverluste und hydraulische Verluste vermieden werden und es ergibt sich ein Gewichtsvorteil bei der erfindungsgemäßen Antriebsstranganordnung. Als Hauptgetriebe kann jedes beliebige Getriebe verwendet werden. Insbesondere kann ein Automatgetriebe oder ein Doppelkupplungsgetriebe vorgesehen sein.
In besonders vorteilhafter Weise kann eine zentrale hydraulische Versorgungseinheit des Hauptgetriebes auch als Schmiermittelversorgung für das Verteilergetriebe vorgesehen werden. Somit kann der gemeinsame Ölhaushalt von Hauptgetriebe und Verteilergetriebe durch die bereits vorhandene zentrale Versorgungseinheit versorgt werden, so dass zusätzliche Ölpumpen oder dergleichen nicht erforderlich sind beziehungsweise entfallen können.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der gemeinsamen Ölversorgung daraus, dass eine zur Kühlung erforderliche Kühlmenge für eine Kupplung zum Ansteuern des Antriebes des Vorderachsdifferentialgetriebes optimal durch die hydraulische Versorgungseinheit einstellbar ist. Bei der bekannten Antriebsstranganordnung wird der Kühlmengenstrom über eine Ölpumpe bereitgestellt, welche nur eine geschwindigkeitsabhängige Ansteuerung der Kühlmenge ermöglicht.
Um den Bauraumbedarf bei der erfindungsgemäßen Antriebsstranganordnung weiter zu verringern, kann vorgesehen sein, dass die Kraftübertragung zwischen dem Abtrieb des Verteilergetriebes und der Verbindungswelle über eine einstufige Radstufe ausgeführt ist. Auf diese Weise kann das sonst bei der Add-on-Variante verwendete Zwischenrad entfallen und somit der erforderliche Bauraum erheblich verringert werden.
Vorzugsweise kann als Zahnradstufe ein Beveloidtrieb oder dergleichen vorgesehen werden. Auf diese Weise kann die Verbindungswelle zum Vorderachsdifferentialgetriebe in einem vorbestimmten Winkel zur Abtriebswelle des Hauptgetriebes verlaufen. Die Verbindungswelle zum Vorderachsdifferential kann zum Beispiel nur im Bereich des Verteilergetriebes innerhalb des Getriebegehäuses verlaufen. Es sind auch andere Anordnungsmöglichkeiten denkbar. Beispielsweise kann der Beveloidtrieb über ein z.B. als Lamellenkupplung oder dergleichen ausgebildetes Drehmomentübertragungselement abtriebssei- tig mit dem Hauptgetriebe beziehungsweise dem Verteilergetriebe verbunden werden, um bei Bedarf ein entsprechendes Antriebsmoment auf das Vorderachsdifferentialgetriebe übertragen zu können. Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer bekannten Antriebsstranganordnung mit einem von einem Hauptgetriebe separat ausgebildeten Verteilergetriebegehäuse; und
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Antriebsstranganordnung mit einem in das Getriebegehäuse des Hauptgetriebes integrierten Verteilergetriebe.
In den Figuren ist jeweils eine Antriebsstranganordnung mit einem Hauptgetriebe 1 und einem Allrad-Verteilergetriebe 3 dargestellt. Das in einem Getriebegehäuse 2 vorgesehene Hauptgetriebe 1 , welches zum Beispiel als Automatgetriebe oder Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet ist, ist in bekannter Weise über ein Anfahrelement mit einem Antriebsmotor eines Fahrzeuges gekoppelt. Die Ausgangswelle 4 des Hauptgetriebes 1 ist direkt oder indirekt einem Hinterachsdifferentialgetriebe zum Antrieb desselben verbunden. Das Antriebsmoment an dem nicht weiter dargestellten Vorderachsdifferentialgetriebe wird über das Verteilergetriebe 3 je nach Bedarf eingestellt.
Bei einem Vergleich der dargestellten Antriebsstranganordnungen gemäß der Figuren 1 und 2 wird zumindest ein erfindungsgemäßer Unterschied sofort deutlich, da bei der bekannten Antriebsstranganordnung ein so genanntes Add-on Verteilergetriebe 3 als separate Komponente an das Getriebegehäuse 2 des Hauptgetriebes 1 angebracht ist. Bei der erfindungsgemäßen Antriebsstranganordnung gemäß Figur 2 ist dagegen das Verteilergetriebe 3 in das Getriebegehäuse 2 des Hauptgetriebes 1 integriert, so dass ein gemeinsamer Dichtraum für das Hauptgetriebe 1 und das Verteilergetriebe 3 gebildet wird. Die Ausgangswelle 4 des Hauptgetriebes 1 ist gleichzeitig die Eingangswelle des Verteilergetriebes 3, die ständig mit einem nur schematisch durch einen Pfeil 5 angedeuteten Hinterachsdifferentialgetriebe verbunden ist, wobei zur Abdichtung an der Ausgangswelle 4 des Hauptgetriebes 1 ein Dichtring 22 abtriebsseitig vorgesehen ist. Zudem ist die Ausgangswelle 4 des Hauptgetriebes 1 über ein Drehmomentübertragungselement mit einer Verbindungswelle 6 zum Antrieb eines ebenfalls nur schematisch durch einen Pfeil 7 angedeuteten Vorderachsdifferentialgetriebes wahlweise koppelbar. Das Drehmomentübertragungselement ist als Lamellenkupplung 8 ausgebildet.
Die Kupplung 8 ist einerseits mit der Ausgangswelle 4 des Hauptgetriebes 1 bzw. der Eingangswelle des Verteilergetriebes 3 und andererseits mit einem ersten Beveloidzahnrad 9 eines Beveloidtrieb verbunden. Das erste Beveloidzahnrad 9 ist als Losrad koaxial zur Ausgangswelle 4 des Hauptgetriebes 1 angeordnet und kämmt mit einem zweiten Beveloidzahnrad 10, welches wiederum mit der Verbindungswelle 6 verbunden ist. Somit wird bei der erfindungsgemäßen Antriebsstranganordnung eine einstufige Kraftübertragung zum Vorderachsdifferential realisiert. Die Verbindungswelle 6 ist aufgrund des Beve- loidtriebs in einem vorbestimmten Winkel zur Ausgangswelle 4 des Hauptgetriebes 1 angeordnet. Die Verbindungswelle 6 verläuft zumindest teilweise innerhalb des Getriebegehäuses 2 und ist über die Lagerstellen 21 , 21 ' in dem Getriebegehäuse 2 gelagert.
Durch die gewählte Integration des Verteilergetriebes 3 in das Getriebegehäuse 2 des Hauptgetriebes 1 bei der erfindungsgemäßen Antriebsstranganordnung gemäß Figur 2 können gemeinsame Lagerstellen 1 1 , 1 1 ' für die Ausgangswelle 4 des Hauptgetriebes 1 und die Eingangswelle des Verteilergetriebes 3 eingesetzt werden.
Im Gegensatz dazu ist bei der bekannten Antriebsstranganordnung gemäß Figur 1 aufgrund der separaten Ausbildung des Getriebegehäuses 4 des Hauptgetriebes 1 und des Gehäuses 12 des Verteilergetriebes 3 eine Trennung zwischen der Ausgangswelle 4 des Hauptgetriebes 1 und der Eingangswelle 13 des Verteilergetriebes 3 zwingend erforderlich. Deshalb sind an den korrespondierenden Durchführungsbereichen des Getriebegehäuses 2 und des Gehäuses 12 Dichtringe 14 und 15 erforderlich. Zudem ist eine separate Lagerstelle
16 für die Eingangswelle 13 des Verteilergetriebes 3 notwendig. Des Weiteren ist aufgrund der autarken Betriebsweise des Verteilergetriebes 3 bei der bekannten Antriebsstranganordnung eine eigene Ölversorgung vorgesehen, welche unter anderem eine Ölpumpe 23 umfasst.
Ein weiterer Unterschied ergibt sich bei der Kraftübertragung zwischen dem Verteilergetriebe 3 und dem Vorderachsdifferentialgetriebe bei der bekannten Antriebsstranganordnung dadurch, dass eine mehrstufige Zahnradstufe verwendet wird, die neben einem als Losrad ausgebildeten ersten Zahnrad
17 ein mit diesem kämmenden Zwischenrad 18 aufweist, welches mit einem zweiten Zahnrad 19 in Eingriff steht, das mit der Verbindungswelle 6 zum Antrieb des Vorderachsdifferentialgetriebes verbunden ist. Da die mehrstufige Kraftübertragung bei dem bekannten Antriebsstranganordnung keine winklige Verzahnung aufweist, ist die Verbindungswelle 6 parallel zur Ausgangswelle 4 des Hauptgetriebes 1 beziehungsweise zur Eingangswelle 13 des Verteilergetriebes 3 ausgerichtet. Durch das zusätzlich verwendete Zwischenrad 18 sind weitere Lagerstellen 20 erforderlich.
Insgesamt können somit bei der erfindungsgemäßen Antriebsstranganordnung mehrere Bauteile gegenüber der bekannten Antriebsstranganordnung eingespart werden. Die bei der erfindungsgemäßen Antriebsstranganordnung nicht benötigten Bauteile sind in Figur 1 durch ein X gekennzeichnet. Bezuqszeichen
1 Hauptgetriebe
2 Getriebegehäuse
3 Verteilergetriebe
4 Ausgangswelle
5 Pfeil
6 Verbindungswelle
7 Pfeil
8 Kupplung
9 erstes Beveloidzahnrad
10 zweites Beveloidzahnrad
1 1 , 1 1 ' Lagerstellen der Ausgangswelle
12 Gehäuse des Verteilergetriebes
13 Eingangswelle des Verteilergetriebes
14 Dichtring
15 Dichtring
16 zusätzliche Lagerstelle
17 erstes Zahnrad
18 Zwischenrad
19 zweites Zahnrad
20, 20' Lagerstellen des Zwischenrades
21 , 21 ' Lagerstellen der Verbindungswelle
22 Dichtring
23 Ölpumpe

Claims

P ate n tan s p rü c h e
1. Antriebsstranganordnung für ein Fahrzeug mit einem Hauptgetriebe (1) und einem Verteilergetriebe (3), dessen Abtrieb mit einem Hinterachsdifferentialgetriebe verbunden ist, wobei der Abtrieb des Verteilergetriebes (3) zusätzlich über eine Verbindungswelle (6) mit einem Vorderachsdifferentialgetriebe koppelbar ist, dadurch g e ke n n ze i c h n et, dass das Verteilergetriebe
(3) in das Getriebegehäuse (2) des Hauptgetriebes (1) integriert ist, sodass ein gemeinsamer Dichtraum für das Hauptgetriebe (1) und das Verteilergetriebe (3) vorgesehen ist und dass die Ausgangswelle (4) des Hauptgetriebes als Eingangswelle des Verteilergetriebes (3) ausgebildet ist.
2. Antriebsstranganordnung nach Anspruch 1 , dadurch ge ke n n ze i c h n e t, dass die hydraulische Versorgungseinheit des Hauptgetriebes (1) als gemeinsame Schmiermittelversorgung auch für das Verteilergetriebe (3) vorgesehen ist.
3. Antriebsstranganordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n ze i c h n et, dass die Kraftübertragung zwischen dem Verteilergetriebe (3) und der Verbindungswelle (6) über eine einstufige Zahnradstufe ausgeführt ist.
4. Antriebsstranganordnung nach Anspruch 3, dadurch ge ke n n ze i c h n e t, dass als Zahnradstufe ein Beveloidtrieb vorgesehen ist.
5. Antriebsstranganordnung nach Anspruch 4, dadurch ge ke n n ze i c h n e t, dass der Beveloidtrieb über eine Kupplung (8) mit der Ausgangswelle
(4) des Hauptgetriebes (1) verbunden ist.
PCT/EP2009/060965 2008-09-12 2009-08-26 Antriebsstranganordnung für ein fahrzeug WO2010028944A1 (de)

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