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Title:
DRIVE TRAIN OF AN ALL-WHEEL DRIVE VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/080116
Kind Code:
A2
Abstract:
The drive train of an all-wheel drive vehicle consists of a transfer case (2) that is connected to the motor block (1), a driven front axle (6), a driven rear axle (4), the drive shafts (3, 5) and a control device (15). To vary the torque distribution between the axles (4, 6) from 0 to 100 %: a) the transfer case (2) has a drive-through shaft (22) that has a drive connection both with the motor block (1) and the drive shaft (3) that leads to the rear axle (4), said drive-through shaft (22) having a drive connection with the drive shaft (5) that leads to the front axle (6) by means of a first friction clutch (23) that determines the torque applied to the front axle (6) and a displacement drive (26, 27, 28); and b) the rear axle (4) is equipped with an additional adjustable drive unit (7) comprising a second friction clutch (43), which is used to control the torque applied to the rear axle (4).

Inventors:
SACHSENMAIER HELMUTH (AT)
Application Number:
PCT/AT2005/000057
Publication Date:
September 01, 2005
Filing Date:
February 22, 2005
Export Citation:
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Assignee:
MAGNA DRIVETRAIN AG & CO KG (AT)
SACHSENMAIER HELMUTH (AT)
International Classes:
B60K17/35; B60K23/08; B60K17/344; (IPC1-7): B60K23/00
Domestic Patent References:
WO2005035295A12005-04-21
Foreign References:
US4709775A1987-12-01
DE3814435A11988-11-10
US5119298A1992-06-02
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN Bd. 012, Nr. 182 (M-702), 27. Mai 1988 (1988-05-27) & JP 62 292529 A (NISSAN MOTOR CO LTD), 19. Dezember 1987 (1987-12-19)
Attorney, Agent or Firm:
Kovac, Werner (Liebenauer Hauptstrasse 317, Graz, AT)
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Claims:
Patentansprüche
1. Antriebsstrang eines allradgetriebenen Fahrzeuges, bestehend aus einem an den MotorGetriebeblock (1) anschließenden Verteilergetriebe (2), einer angetriebenen Vorderachse (6) und einer angetriebenen Hinter achse (4), den vom Verteilergetriebe (2) zu den Achsen (4,6) führenden Antriebswellen (3,5), und einem Steuergerät (15), wobei das den Antriebs wellen zugemessene Drehmoment durch variable Beaufschlagung von Rei bungskupplungen regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass a) das Verteilergetriebe (2) eine Durchtriebswelle (22) hat, die einerseits mit dem MotorGetriebeblock (1) und andererseits mit der zur Hinterachse (4) führenden Antriebswelle (3) antriebsverbunden ist, welche Durch triebswelle (22) über eine das der Vorderachse (6) zugemessene Drehmo ment bestimmende erste Reibungskupplung (23) und einen Versatztrieb (26,27, 28) mit der zur Vorderachse (6) führenden Antriebswelle (5) an triebsverbunden ist, b) und dass an der Hinterachse (4) eine weitere regelbare Triebeinheit (7) mit einer zweiten Reibungskupplung (43) vorgesehen ist, mittels welcher das der Hinterachse (4) zugemessene Drehmoment steuerbar ist.
2. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoren (11, 12) der beiden Reibungskupplungen (23,43) gleichartig sind und von einem gemeinsamen Steuergerät (15) aus angesteuert werden.
3. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Reibungskupplung (43) einerseits mit der ersten Antriebswelle (3) und andererseits mit dem Differential (48) der Hinterachse (4) antriebsver bunden und in einem mit dem Gehäuse (41) des Differentiales (48) ver blockten Gehäuse (40) untergebracht ist.
4. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilergetriebe (2) und die Triebeinheit (7) eine Reihe von Gleichteilen (11,12 ; 24,44 ; 31, 51 ; 32,52) aufweisen.
5. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Verteilergetriebe (2) oder in der Triebeinheit (7) mit der weiteren Rei bungskupplung in Kraftflussrichtung stromabwärts einer der Reibungs kupplungen (23,43) eine Parksperre (29,30) vorgesehen ist.
Description:
ANTRIEBSSTRANG EINES ALLRADGETRIEBENEN FAHRZEUGES Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang eines allradgetriebenen Fahr- zeuges, bestehend aus einem an den Motor-Getriebeblock anschließenden Verteilergetriebe, einer angetriebenen Vorderachse und einer angetriebenen Hinterachse, den vom Verteilergetriebe zu den Achsen führenden Antriebs- wellen, und einem Steuergerät, wobei das den Antriebswellen zugemessene Drehmoment durch variable Beaufschlagung von Reibungskupplungen re- gelbar ist.

In zur Zeit gängigen Antriebssträngen von Allradfahrzeugen wird nur das für den Antrieb der Vorderachse abgezweigte Moment mittels einer Rei- bungskupplung gesteuert. Bei Allradfahrzeugen der neuesten Generation aber soll das beiden Achsen zugemessene Moment über den gesamten Be- reich von 0 bis 100 Prozent steuerbar sein. Auf diese Weise kann das der Vorderachse zugemessene Drehmoment nicht nur in einem Bereich von Null bis zu einem durch die Auslegung und Bauweise festgelegten Anteil, der um die 50 % liegt, geregelt werden, sondern von 0 bis 100 %, also von reinem Hinterradantrieb bis zu reinem Vorderradantrieb. Damit kann All- radantrieb über den Geländebetrieb hinaus auch für die schnelle Straßen- fahrt allen fahrdynamischen-und Sicherheitsanforderungen genügen. Dazu

gehört auch die Kompatibilität mit elektronischen Systemen, die auf die Bremsen des Fahrzeuges wirken. Dafür hat sich in der Fachwelt die Be- zeichnung"Torque Vectoring"eingebürgert.

Ein derartiger Antriebsstrang ist etwa aus der US 4,709, 775 bekannt. Bei diesem enthält das an den Motor-Getriebeblock anschließende Verteilerge- triebe zwei Reibungskupplungen, eine im Pfad zur Antriebswelle der Vor- derachse und eine im Pfad zur Antriebswelle der Hinterachse. Derartige Verteilergetriebe sind sperrige, teure und komplizierte Baugruppen. Vor allem der erhebliche Bedarf an Bauraum ist im Anschluss an das Getriebe, wo er jedenfalls knapp ist, sehr störend.

Aus der DE 3 14 435 ist ein Antriebsstrang für Allradfahrzeuge mit zwei oder gar vier Kupplungseinheiten bekannt, die jeder Achse beziehungswei- se jedem einzelnen Rad ein regelbares Drehmoment zumessen. Jede Kupp- lungseinheit besteht aus einer steuerbaren Flüssigkeitsreibungskupplung und einer aus-und einrückbaren, also nicht steuerbaren Reibungskupplung zur Überbrückung ersterer. Der Bauaufwand und Raumbedarf sowie die Regelungsprobleme dieser Lösung sind prohibitiv. Durch den Umweg über die steuerbaren Flüssigkeitsreibungskupplung ist eine genaue und schnelle Steuerung auch gar nicht möglich.

Aus der US 5, 119,298 ist ein Antriebsstrang mit einem Verteilergetriebe bekannt, welches zur Hinterachse starr durchtreibt und mittels einer Rei- bungskupplung das Moment für die Vorderachse abzweigt. Dieser An- triebsstrang gehört der älteren Generation von Antriebssträngen an, die keine Variation der Momentenverteilung zwischen 0 und 100 % erlauben, zeigt aber die Bauweise eines in solchen Antriebssträngen üblichen Vertei- lergetriebes.

Es ist daher Ziel der Erfindung, einen Antriebsstrang vorzuschlagen, der bei einfacher und raumsparender Bauweise und niederen Kosten die Varia- tion der Drehmomentverteilung zwischen 0 und 100 % erlaubt, und das schnell und genau.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, dass das Verteilergetriebe eine Durchtriebswelle hat, die einerseits mit dem Motor-Getriebeblock und an- dererseits mit der zur Hinterachse führenden Antriebswelle antriebsverbun- den ist, welche Durchtriebswelle über eine koaxiale, das der Vorderachse zugemessene Drehmoment bestimmende, Reibungskupplung und einen Versatztrieb mit der zur Vorderachse führenden Antriebswelle antriebsver- bunden ist, und an der Hinterachse eine weitere regelbare Triebeinheit mit einer Reibungskupplung vorgesehen ist, welche das der Hinterachse zuge- messene Drehmoment regelt.

So kann als Verteilergetriebe ein gewöhnliches Verteilergetriebe eingesetzt werden, wie es in Antriebssträngen der älteren Generation, ohne die zwi- schen 0 und 100 Prozent variable Drehmomentverteilung eingesetzt ist.

Dadurch handelt es sich um erprobte und durch die hohe Stückzahl billige Antriebskomponenten, die in Fahrzeuglängsrichtung und nach oben nur wenig Bauraum in Anspruch nehmen. Die weitere regelbare Triebeinheit mit einer Reibungskupplung an der Hinterachse kann von beliebiger Bauart und Betätigungsart sein, sie ist in der Nähe des Hinterachsdifferentiales leicht unterzubringen. Nebstbei wird dadurch auch eine bessere Achslast- verteilung gewonnen.

Vorzugsweise sind die Aktuatoren der beiden Reibungskupplungen gleich- artig und werden von einem gemeinsamen Steuergerät aus angesteuert (An-

spruch 2). Gleichartige Aktuatoren sprechen auf gleichartige Steuersignale an. Dadurch genügt ein einziges Steuergerät, das beide Kupplungen gleich- zeitig ansteuert.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die weitere Reibungskupplung einerseits mit der ersten Antriebswelle und andererseits mit dem Differenti- al der Hinterachse antriebsverbunden und in einem mit dem Gehäuse des Differentiales verblockten Gehäuse untergebracht (Anspruch 3). Die Bau- liche Vereinigung in einem Gehäusekomplex bringt weitere Raumökono- mie und Kostensenkung durch gemeinsame Nutzung von Lagern und S chmiervorrichtungen.

In Weiterbildung der Erfindung und unter Ausnutzung der durch sie eröff- neten Möglichkeiten können die Kupplungen so gestaltet sein, dass das Verteilergetriebe und die Triebeinheit eine Reihe von Gleichteilen aufwei- sen (Anspruch 4). Das können mechanische Teile der Kupplung, die Aktuatoren, und bei entsprechend gelegten Trennlagen auch Gehäuseteile sein. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, im Verteilergetriebe oder in der Triebeinheit mit der weiteren Reibungskupplung in Kraftflussrichtung stromabwärts der Reibungskupplung eine Parksperre vorzusehen (An- spruch 5). Eine solche wird in Antriebssträngen ohne zwangsweise Verbin- dung mit der Straße als Sicherheitsmaßnahme für nötig erachtet. Deshalb liegt sie auch stromabwärts. Sie in einem erfindungsgemäßen Antriebs- strang hier oder dort besonders schön unterzubringen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar : Fig. 1 : Ein Schema eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges, Fig. 2 : Details A und B vergrößert und etwas mehr im Detail.

In Fig. 1 ist ein allradgetriebenes Kraftfahrzeug auf seinen Antriebsstrang reduziert. Ein Motorgetriebeblock 1 ist mit einem Verteilergetriebe 2 ver- bunden. Aus diesem führt eine erste Antriebswelle 3 zur Hinterachse 4 und eine zweite Antriebswelle 5 zur Vorderachse 6. Die erste Antriebswelle 3 führt in eine Triebeinheit 7, an die ein Hinterachsantrieb 8 mit Hinterrad- differenzial zum Antrieb der Räder der Hinterachse 4 anschließt. Die zwei- te Antriebswelle 5 führt in eine Vorderachsantriebseinheit 9 mit Vorder- achsdifferential.

Das Verteilergetriebe 2 und die Triebeinheit 7 enthalten steuerbare Kupp- lungen (siehe Fig. 2) die jeweils mittels eines ersten Aktuators 11 und eines zweiten Aktuators 12 betätigbar sind. An den Aktuatoren 11, 12 sind Posi- tionssensoren 13,14 angebracht. Diese erzeugen Positionssignale für ein gemeinsames Steuergerät 15, das die Aktuatoren 11,12 ansteuert. Das Steuergerät 15 ist über einen CAN-Bus 16 unter anderem mit einem ABS- Steuergerät 17 oder einer anderen elektronischen Brems-oder Fahrstabili- tätssteuerung verbunden.

In Fig. 2 ist das Verteilergetriebe 2 und die Triebeinheit 7 etwas genauer abgebildet, wobei allerdings Lager und nicht erfindungswesentliche Details weggelassen sind. Die erste Antriebswelle 3 und die zweite Antriebswelle 5 sind hier abgerissen dargestellt und über Kreuzgelenke 3', 5' oder derglei- chen mit dem Verteilergetriebe 2 beziehungsweise der Triebeinheit 7 ver- bunden. Das Verteilergetriebe 2 ist in einem mittels eines Flansches 21 mit dem Motorgetriebeblock 1 verbundenen Gehäuse 20 untergebracht. Auf einer Durchtriebswelle 22 ist eine erste Kupplung 23 angeordnet, welche eine Innen-und Aussenlamellen aufweisende Reibungskupplung ist. Sie besteht weiters aus einer mit der Durchtriebswelle 22 drehfest verbundenen

Kupplungsglocke 24 auf der Primärseite und aus einem Kupplungsinnenteil 25 auf der Sekundärseite, der hier eine auf der Durchtriebswelle 22 gela- gerte Hohlwelle ist. Die Hohlwelle ist mit einem ersten Kettenrad 26 dreh- fest verbunden oder einstückig, welches über eine Kette 27 oder derglei- chen ein zweites Kettenrad 28 antreibt, welches drehfest mit der zweiten Antriebswelle 5 verbunden ist. Die Kettenräder 26,28 und die Kette 27 bilden einen Versatztrieb, der ebenso gut nur von Zahnrädern oder anderen Übertragungsmitteln gebildet sein könnte. Die Kupplung 23 wird von dem Aktuator 11 beispielsweise über Scherenhebel 32 und Rampenringe 31 be- tätigt.

Die Triebeinheit 7 ist in einem Gehäuse 40 untergebracht, welches mit ei- nem Gehäuse 41 des Hinterachsantriebes 8 einstückig oder fest verbunden ist. Die erste Antriebswelle 3 geht hier beim Kreuzgelenk 3'in eine Ein- gangswelle 42 über, die zu einer zweiten Kupplung 43 führt, die auch wie- der eine Reibungskupplung mit Innen-und Außenlamellen ist. Sie besteht weiters aus einer mit der Eingangswelle 42 drehfest verbundenen Kupp- lungsglocke 44 und einem Kupplungsinnenteil 45, welcher gleichzeitig die Welle für ein Ritzel 46 bildet, das über ein Tellerrad 47 auf das Hinter- achsdifferential 48 wirkt. Gesteuert betätigt wird diese Kupplung vom zweiten Aktuator 12 über einen Hebel 52 und Rampenringe 51.

In Fig. 2 ist auch zu erkennen, dass die beiden steuerbaren Reibungskupp- lungen 23,43 baugleich sind, wenn man von dem Unterschied zwischen dem Kupplungsinnenteil 25 der ersten Kupplung 23 und dem Kupplung- innenteil 45 der zweiten Kupplung 43, welcher die Ritzelwelle bildet, ab- sieht. Ebenso sind die Aktuatoren 11,12 und die Hebel 32, 52 sowie die Rampenringe 31,51 identische Bauteile.

Insgesamt wird durch die Aufteilung der Funktion einer komplizierten und sperrigen eigens für Torque Vectoring"entwickelten Baueinheit auf zwei getrennt voneinander angeordnete einfache und weitgehend konventionelle Einheiten eine einfache und trotzdem vollwertige Lösung geschaffen. Sie ist wegen der in Großserie herstellbaren weitgehend konventionellen Teil- einheiten wesentlich billiger und raumökonomischer.