DE102015210227B4 - Drivetrain - Google Patents
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Abstract
Antriebsstrang (2) für ein Kraftfahrzeug mit einem kupplungsgesteuerten Allradantrieb, umfassend eine erste Welle (28) sowie eine zweite Welle (30), die entlang einer gemeinsamen Wellenachse (36) angeordnet sind, und umfassend eine steuerbare Wellenkupplung (26), wobei
- die steuerbare Wellenkupplung (26) eine Schiebemuffe (38) umfasst, die mittels eines quer zur Wellenachse (36) verschiebbaren Stellkörpers (44) zwischen einer Entkoppel-Position (42) und einer Koppel-Position (40) entlang der Wellenachse (36) verschiebbar ist,
- die beiden Wellen (28,30) entkoppelt sind, wenn sich die Schiebemuffe (38) in der Entkoppel-Position (42) befindet, und
- die beiden Wellen (28,30) gekoppelt sind, wenn sich die Schiebemuffe (38) in der Koppel-Position (40) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Stellkörper (44) und die Schiebemuffe (38) an einer Kontaktfläche (52) berühren, über die eine vom Stellkörper (44) ausgeübte Querkraft in Querrichtung (50) in eine in Richtung der Wellenachse (36) wirkende Schiebekraft umgewandelt wird.
Drive train (2) for a motor vehicle with a clutch-controlled all-wheel drive, comprising a first shaft (28) and a second shaft (30) arranged along a common shaft axis (36), and comprising a controllable shaft coupling (26), wherein
- the controllable shaft coupling (26) comprises a sliding sleeve (38) which can be moved between a decoupling position (42) and a coupling position (40) along the shaft axis (36) by means of an adjusting body (44) which can be moved transversely to the shaft axis (36),
- the two shafts (28,30) are decoupled when the sliding sleeve (38) is in the decoupling position (42), and
- the two shafts (28, 30) are coupled when the sliding sleeve (38) is in the coupling position (40), characterized in that the adjusting body (44) and the sliding sleeve (38) touch at a contact surface (52) via which a transverse force exerted by the adjusting body (44) in the transverse direction (50) is converted into a sliding force acting in the direction of the shaft axis (36).
Description
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem kupplungsgesteuerten Allradantrieb umfassend eine erste Welle sowie eine zweite Welle, die entlang einer gemeinsamen Wellenachse angeordnet sind, und umfassend eine steuerbare Wellenkupplung, wobei die steuerbare Wellenkupplung eine Schiebemuffe umfasst, die mittels eines quer zur Wellenachse verschiebbaren Stellkörpers zwischen einer Entkoppel-Position und einer Koppel-Position entlang der Wellenachse verschiebbar ist, wobei die beiden Wellen entkoppelt sind, wenn sich die Schiebemuffe in der Entkoppel-Position befindet, und wobei die beiden Wellen gekoppelt sind, wenn sich die Schiebemuffe in der Koppel-Position befindet.The invention relates to a drive train for a motor vehicle with a clutch-controlled all-wheel drive comprising a first shaft and a second shaft which are arranged along a common shaft axis, and comprising a controllable shaft coupling, wherein the controllable shaft coupling comprises a sliding sleeve which is displaceable between a decoupling position and a coupling position along the shaft axis by means of an actuating body which is displaceable transversely to the shaft axis, wherein the two shafts are decoupled when the sliding sleeve is in the decoupling position, and wherein the two shafts are coupled when the sliding sleeve is in the coupling position.
Ein Teil der aktuell erhältlichen Kraftfahrzeuge ist mit einem sogenannten kupplungsgesteuerten Allradantrieb ausgestattet, der es einem Bediener oder Kraftfahrzeugführer ermöglicht, die Zahl der angetriebenen Achsen des entsprechenden Kraftfahrzeuges zu variieren. Die Vorgabe der Anzahl der angetriebenen Achsen und somit die Steuerung des Allradantriebes erfolgt dabei typischerweise mit Hilfe zumindest einer steuerbaren Wellenkupplung, durch die es möglich ist, eine Achse oder vielmehr die Welle einer Achse von der Antriebseinheit des entsprechenden Kraftfahrzeuges zu entkoppeln oder an dieser anzukoppeln.Some currently available motor vehicles are equipped with a so-called clutch-controlled all-wheel drive, which allows an operator or driver to vary the number of driven axles of the respective motor vehicle. The specification of the number of driven axles and thus the control of the all-wheel drive is typically achieved with the help of at least one controllable shaft coupling, which makes it possible to decouple or couple an axle, or rather the shaft of an axle, from the drive unit of the respective motor vehicle.
Entsprechende steuerbare Wellenkupplungen sind beispielsweise aus der
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen vorteilhaften Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug anzugeben.Based on this, the invention is based on the object of specifying an advantageous drive train for a motor vehicle.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Antriebsstrang mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den rückbezogenen Ansprüchen enthalten.This object is achieved according to the invention by a drive train having the features of claim 1. Preferred developments are contained in the dependent claims.
Ein entsprechender Antriebsstrang ist dabei für ein Kraftfahrzeug mit einem kupplungsgesteuerten Allradantrieb ausgestaltet und umfasst eine erste Welle sowie eine zweite Welle, die entlang einer gemeinsamen Wellenachse angeordnet sind sowie eine steuerbare Wellenkupplung, mittels derer die beiden Wellen koppelbar oder entkoppelbar sind. Hierbei weist die steuerbare Wellenkupplung eine Schiebemuffe oder Schaltmuffe auf, die mittels eines quer zur Wellenachse verschiebbaren Stellkörpers zwischen einer Entkoppel-Position und einer Koppel-Position entlang der Wellenachse verschiebbar ist, wobei die beiden Wellen entkoppelt sind, wenn sich die Schiebemuffe in der Entkoppel-Position befindet und wobei die beiden Wellen gekoppelt sind, wenn sich die Schiebemuffe in der Koppel-Position befindet.A corresponding drive train is designed for a motor vehicle with a clutch-controlled all-wheel drive and comprises a first shaft and a second shaft arranged along a common shaft axis, as well as a controllable shaft coupling by means of which the two shafts can be coupled or decoupled. The controllable shaft coupling has a sliding sleeve or selector sleeve that can be moved between a decoupling position and a coupling position along the shaft axis by means of an actuating body that can be moved transversely to the shaft axis. The two shafts are decoupled when the sliding sleeve is in the decoupling position and the two shafts are coupled when the sliding sleeve is in the coupling position.
Von besonderer Bedeutung ist hierbei, dass die Bewegung des Stellkörpers quer zur Wellenachse eine Bewegung der Schiebemuffe entlang der Wellenachse bedingt, da sich hierdurch vorteilhafte konstruktive Ausgestaltungsmöglichkeiten für die Wellenkupplung ergeben. In Folge dessen lässt sich dann beispielsweise ein kompakter Aufbau für die steuerbare Wellenkupplung realisieren und/oder eine Konstruktion mit einfachem Aufbau, der beispielsweise aus einer geringen Anzahl von Bauteilen besteht.Of particular importance here is that the movement of the actuator transverse to the shaft axis causes a movement of the sliding sleeve along the shaft axis, as this opens up advantageous design options for the shaft coupling. As a result, for example, a compact design for the controllable shaft coupling and/or a design with a simple structure, for example, consisting of a small number of components, can be realized.
Für einen einfacheren und in Folge dessen typischerweise weniger defektanfälligen Aufbau ist es des Weiteren vorteilhaft, wenn die steuerbare Wellenkupplung derart ausgestaltet ist, dass der verschiebbare Stellkörper lediglich entlang einer Achse oder Richtung verschiebbar ist und dementsprechend eine reine lineare Bewegung ausführt. Die Bewegung des Stellkörpers wird hierbei zweckdienlicherweise mittels eines Aktuators vorgegeben und gesteuert, der bevorzugt als magnetischer Aktuator ausgestaltet ist und elektrisch angesteuert wird. Die Steuerung oder Aktivierung des Aktuators erfolgt dabei beispielsweise manuell durch einen Bediener oder Fahrzeugführer und/oder automatisch durch eine Steuereinheit.For a simpler and, consequently, typically less prone to defects, it is further advantageous if the controllable shaft coupling is designed such that the movable actuator can only be moved along one axis or direction and therefore performs a purely linear movement. The movement of the actuator is expediently specified and controlled by an actuator, which is preferably designed as a magnetic actuator and is electrically controlled. The actuator is controlled or activated, for example, manually by an operator or vehicle driver and/or automatically by a control unit.
Mit Hilfe des verschiebbaren Stellkörpers wiederum wird die Position der Schiebemuffe vorgegeben und gesteuert, wobei die Position des verschiebbaren Stellkörpers mit der Position der Schiebemuffe korreliert, so dass durch die Vorgabe der Position des Stellkörpers auch die Position der Schiebemuffe vorgegeben wird. Hierzu berühren sich der Stellkörper und die Schiebemuffe an einer Kontaktfläche, zumindest wenn sich die Schiebemuffe in einer Position zwischen der Entkoppel-Position und der Koppel-Position befindet. Dabei bewirkt die Ausgestaltung und die Ausrichtung der Kontaktfläche eine Kraftumlenkung derart, dass eine Verschiebung des Stellkörpers quer zur Wellenachse eine Verschiebung der Schiebemuffe entlang der Wellenachse zur Folge hat, so dass eine vom Stellkörper ausgeübte Querkraft in eine in Richtung der Wellenachse wirkende Schiebekraft umgewandelt wird. Die vorgesehene Kraftumlenkung wird somit auf sehr einfache Weise umgesetzt, was wiederum der Zuverlässigkeit der steuerbaren Wellenkupplung im Antriebsstrang zu Gute kommt.The position of the sliding sleeve is in turn specified and controlled with the help of the movable actuating body, whereby the position of the movable actuating body correlates with the position of the sliding sleeve, so that the position of the sliding sleeve is also specified by specifying the position of the actuating body. For this purpose, the actuating body and the sliding sleeve touch at a contact surface, at least when the sliding sleeve is in a position between the decoupling position and the coupling position. The design and orientation of the contact surface effects a force deflection such that a displacement of the actuating body transverse to the shaft axis results in a displacement of the sliding sleeve along the shaft axis, so that a transverse force exerted by the actuating body is converted into a sliding force acting in the direction of the shaft axis. The intended force deflection is thus implemented in a very simple manner, which in turn benefits the reliability of the controllable shaft coupling in the drive train.
Im einfachsten Fall ist die Kontaktfläche dabei eben ausgestaltet, weist also keinerlei Krümmung auf, und verkippt oder schräg zur Bewegungsrichtung des Stellkörpers sowie verkippt oder schräg zur Wellenachse ausgerichtet. Hierbei ist es weiter zweckdienlich, wenn die Kontaktfläche durch den verschiebbaren Stellkörper ausgebildet wird und dieser hierzu keilförmig ausgestaltet ist. Ein entsprechend keilförmig ausgestalteter Stellkörper lässt sich relativ einfach fertigen und problemlos mit einem Aktuator, insbesondere einem magnetischen Aktuator, kombinieren, so dass hierdurch eine Stelleinheit ausgebildet ist, die durch ein elektrisches Steuersignal steuerbar ist.In the simplest case, the contact surface is flat, i.e., it has no curvature, and is tilted or inclined to the direction of movement of the actuator as well as tilted or inclined to the shaft axis. It is useful if the contact surface is formed by the displaceable actuating body, which has a wedge-shaped configuration for this purpose. A correspondingly wedge-shaped actuating body can be manufactured relatively easily and combined without difficulty with an actuator, in particular a magnetic actuator, thus forming an actuating unit that can be controlled by an electrical control signal.
Da die Schiebemuffe zumindest im gekoppelten Zustand, wenn sich diese also in der Koppel-Position befindet, mit zumindest einer der beiden Wellen mit rotiert, ist es weiter von Vorteil, wenn die Schiebemuffe ein Wälzlager aufweist, an dem der Stellkörper angreift. Hierdurch ist zwischen dem Stellköper und der Schiebemuffe, sofern sich diese berühren, kein einfacher durch Gleitreibung bestimmter Schleifkontakt ausgebildet, stattdessen wird die Dauerbelastung durch den Kontakt zwischen dem Stellkörper und der Schiebemuffe durch die Rollreibung im Wälzlager bestimmt, was zu einer deutlich geringeren Belastung der einzelnen Bauteile führt.Since the sliding sleeve rotates with at least one of the two shafts, at least when coupled, i.e., when in the coupled position, it is further advantageous if the sliding sleeve has a rolling bearing to which the adjusting body engages. This eliminates a simple sliding contact determined by sliding friction between the adjusting body and the sliding sleeve, if they touch. Instead, the continuous load is determined by the contact between the adjusting body and the sliding sleeve through rolling friction in the rolling bearing, which leads to significantly lower stress on the individual components.
Da sich der Stellkörper und die Schiebemuffe im Bedarfsfall lediglich berühren, jedoch nicht fest miteinander verbunden sind, ist es weiter zweckdienlich, wenn die Schiebemuffe mittels eines Federelements federgelagert ist. In diesem Fall bedingt dann die Verschiebung der Schiebemuffe durch den Stellkörper eine Bewegung der Schiebemuffe gegen das Federelement und bei einer Zurückführung des Stellkörpers bedingt dann das Federelement aufgrund der wirkenden Rückstellkraft eine Rückführung der Schiebemuffe in einer Ausgangsposition. Das heißt also, dass die Rückstellkraft des Federelements zum Beispiel in Richtung der Koppel-Position auf die Schiebemuffe wirkt, wenn sich die Schiebemuffe in der Entkoppel-Position befindet. Hierbei ist es zweckdienlich, das Federelement als einfache Schraubenfeder auszuführen.Since the actuator and the sliding sleeve merely touch when necessary, but are not firmly connected, it is also useful if the sliding sleeve is spring-loaded. In this case, the displacement of the sliding sleeve by the actuator causes the sliding sleeve to move against the spring element. When the actuator is returned, the spring element causes the sliding sleeve to return to its original position due to the acting restoring force. This means that the restoring force of the spring element acts on the sliding sleeve, for example, in the direction of the coupling position when the sliding sleeve is in the uncoupling position. In this case, it is useful to design the spring element as a simple helical spring.
Zu Gunsten eines einfachen und kompakten Aufbaus der Wellenkupplung ist es außerdem günstig, wenn die erste Welle ein hohlzylinderförmiges Kopfstück aufweist, in das die Schiebemuffe zumindest teilweise hineinragt. Auf der Innenseite dieses Kopfstückes ist dann weiter bevorzugt ein Zahnradkranz positioniert oder ausgebildet, der, sofern sich die Schiebemuffe in der Koppel-Position befindet, mit einem Zahnradkranz auf der Außenseite der Schiebemuffe zusammenwirkt, so dass durch das Ineinandergreifen der beiden Zahnradkränze eine zeitweise Koppelung zwischen der Schiebemuffe und der ersten Welle gegeben ist. Durch ein Verschieben der Schiebemuffe aus der Koppel-Position in die Entkoppel-Position erfolgt dann die Entkoppelung der Schiebemuffe von der ersten Welle, wobei die beiden Zahnradkränze vom Kopfstück einerseits und der Schiebemuffe andererseits in der Entkoppel-Position in Richtung der Wellenachse versetzt zueinander positioniert sind.In order to ensure a simple and compact design of the shaft coupling, it is also advantageous if the first shaft has a hollow cylindrical head piece into which the sliding sleeve extends at least partially. A gear ring is then preferably positioned or formed on the inside of this head piece, which, when the sliding sleeve is in the coupling position, interacts with a gear ring on the outside of the sliding sleeve, so that the meshing of the two gear rings creates a temporary coupling between the sliding sleeve and the first shaft. Moving the sliding sleeve from the coupling position to the decoupling position then decouples the sliding sleeve from the first shaft, with the two gear rings of the head piece, on the one hand, and the sliding sleeve, on the other, being positioned offset from one another in the decoupling position in the direction of the shaft axis.
In vorteilhafter Weiterbildung weist das Kopfstück einerseits und die Schiebemuffe andererseits mehrere voneinander beabstandete, ringförmige Zahnradkränze auf, wobei jeder Zahnradkranz am Kopfstück der ersten Welle in einen Zahnradkranz der Schiebemuffe eingreift, wenn sich die Schiebemuffe in der Koppel-Position befindet, und wobei alle Zahnradkränze, also sowohl die Zahnradkränze der Schiebemuffe als auch die Zahnradkränze des Kopfstückes, entlang der Wellenachse nebeneinander angeordnet sind, solange sich die Schiebemuffe in der Entkoppel-Position befindet. Auf diese Weise ist es möglich, einerseits den Verschiebeweg der Schiebemuffe, also die Wegstrecke zwischen Koppel-Position und Entkoppel-Position, gering zu halten und andererseits die Belastung der Zahnradkränze gering zu halten. Die durch die zu übertragenden Drehmomente auftretenden Belastungen werden einfach auf mehrere Zahnradkränze verteilt.In an advantageous development, the head piece, on the one hand, and the sliding sleeve, on the other hand, have a plurality of spaced-apart, annular gear rings, wherein each gear ring on the head piece of the first shaft engages with a gear ring of the sliding sleeve when the sliding sleeve is in the coupling position, and wherein all gear rings, i.e. both the gear rings of the sliding sleeve and the gear rings of the head piece, are arranged next to one another along the shaft axis as long as the sliding sleeve is in the decoupling position. In this way, it is possible, on the one hand, to keep the displacement path of the sliding sleeve, i.e. the distance between the coupling position and the decoupling position, small and, on the other hand, to keep the load on the gear rings small. The loads arising from the torques to be transmitted are simply distributed across several gear rings.
Des Weiteren ist die Schiebemuffe zweckdienlicherweise hohlzylinderartig ausgestaltet und bevorzugt ragt eine Schiebewelle zumindest teilweise in die Schiebemuffe hinein. In diesem Fall ist dann jene Schiebewelle an die Schiebemuffe angebunden oder angekoppelt und somit zwischen Schiebemuffe und zweiter Welle zwischengeschaltet. Die Schiebewelle dient dabei bevorzugt lediglich zur Distanzüberbrückung, wodurch ein Großteil der übrigen Bauteile und Baugruppen des Antriebsstrangs quasi unverändert belassen werden können und für einen hier vorgestellten abgewandelten Antriebsstrang nicht angepasst werden müssen. Die hier vorgestellte und abgewandelte steuerbare Wellenkupplung lässt sich somit ohne Weiteres nach dem Baukastenprinzip mit Komponenten, Bauteilen oder Baugruppen, wie zum Beispiel einem Vorderachsgetriebe, eines Antriebsstranges nach dem Stand der Technik kombinieren.Furthermore, the sliding sleeve is expediently designed like a hollow cylinder, and a sliding shaft preferably projects at least partially into the sliding sleeve. In this case, the sliding shaft is then connected or coupled to the sliding sleeve and thus interposed between the sliding sleeve and the second shaft. The sliding shaft preferably serves only to bridge the distance, whereby a large proportion of the remaining components and assemblies of the drive train can be left virtually unchanged and do not need to be adapted for a modified drive train presented here. The controllable shaft coupling presented and modified here can therefore be easily combined according to the modular principle with components, parts, or assemblies, such as a front axle transmission, of a state-of-the-art drive train.
Weiter ist die Schiebewelle zweckdienlicherweise relativ zum Kraftfahrzeug gegen eine Bewegung in Richtung der Wellenachse gesichert und dementsprechend wird bevorzugt lediglich die Schiebemuffe für einen Koppel- oder Entkoppelvorgang entlang der Wellenachse verschoben.Furthermore, the sliding shaft is expediently secured relative to the motor vehicle against movement in the direction of the shaft axis and accordingly, preferably only the sliding sleeve is displaced along the shaft axis for a coupling or decoupling process.
Die Koppelung zwischen der Schiebemuffe und der Schiebewelle ist bevorzugt als dauerhafte oder permanente Koppelung ausgebildet und weiter bevorzugt als Zahnradverbindung ausgestaltet. Hierzu weisen die Schiebemuffe auf der Innenseite und die Schiebewelle auf der Außenseite jeweils zumindest einen Zahnradkranz auf, die in Richtung der gemeinsamen Wellenachse so weit ausgedehnt sind, dass diese unabhängig von der Position der Schiebemuffe ineinandergreifen.The coupling between the sliding sleeve and the sliding shaft is preferably designed as a permanent or permanent coupling and more preferably as a gear connection. For this purpose, the sliding sleeve on the inside and the sliding shaft on the outside each have at least one gear ring, which extends in the direction of the common shaft axis so far are that they engage with each other regardless of the position of the sliding sleeve.
Zweckdiendlicherweise ist dann auch die zweite Welle über eine Zahnradverbindung, insbesondere eine permanente Zahnradverbindung, mit der Schiebewelle verbunden.Conveniently, the second shaft is then also connected to the sliding shaft via a gear connection, in particular a permanent gear connection.
Je nach Anwendungszweck sind die Schiebemuffe und die Schiebewelle und/oder die Schiebewelle und die zweite Welle durch andere drehfeste Verbindungen permanent gekoppelt, also zum Beispiel durch eine Verbindung nach Art einer Spundung.Depending on the application, the sliding sleeve and the sliding shaft and/or the sliding shaft and the second shaft are permanently coupled by other non-rotatable connections, for example by a connection similar to a bung.
Wie bereits zuvor erwähnt, sollen zur Realisierung eines hier vorgestellten abgewandelten Antriebsstranges möglichst wenige Bauteile und Baugruppen ausgehend von einem bisher eingesetzten Antriebsstrang verändert oder angepasst werden. Daher handelt es sich bevorzugt sowohl bei der ersten Welle als auch bei der zweiten Welle um unverändert belassene Bauteile, wobei die erste Welle vorzugsweise als Zwischenwelle zwischen einem Achsgetriebe und einem Lagerbock angeordnet ist und wobei die zweite Welle bevorzugt als Radantriebswelle einer Radaufhängung zwischen dem Lagerbock und einem Rad angeordnet ist.As previously mentioned, to implement the modified drivetrain presented here, as few components and assemblies as possible should be modified or adapted from a previously used drivetrain. Therefore, both the first shaft and the second shaft are preferably unchanged components, with the first shaft preferably being arranged as an intermediate shaft between an axle drive and a bearing block, and the second shaft preferably being arranged as a wheel drive shaft of a wheel suspension between the bearing block and a wheel.
Die steuerbare Wellenkupplung, die die erste Welle und die zweite Welle miteinander koppelbar verbindet und zwischen die erste Welle und die zweite Welle zwischengeschaltet ist, ist dabei darüber hinaus bevorzugt in den Lagerbock integriert und wird vorzugsweise als Montageeinheit für die Endmontage des Antriebsstrangs vorgefertigt. Die steuerbare Wellenkupplung ist dabei gemäß einer Ausführung Teil der Vorderachse und dient hier zur Ausbildung eines kupplungsgesteuerten Allradantriebes, wobei der Antriebsstrang hierfür bevorzugt genau zwei steuerbare Kupplungen aufweist, nämlich ein steuerbares Achsverteilergetriebe sowie die steuerbare Wellenkupplung.The controllable shaft coupling, which connects the first shaft and the second shaft in a coupling manner and is interposed between the first shaft and the second shaft, is preferably integrated into the bearing block and is preferably prefabricated as an assembly unit for the final assembly of the drive train. According to one embodiment, the controllable shaft coupling is part of the front axle and serves to form a clutch-controlled all-wheel drive, with the drive train preferably having exactly two controllable clutches for this purpose, namely a controllable axle transfer case and the controllable shaft coupling.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
-
1 in einer Blockschaltbilddarstellung ein Antriebsstrang mit einem Vorderachsgetriebe einer Zwischenwelle und einer Wellenkupplung in einem Lagerbock, -
2 in einer perspektivischen Ansicht das Vorderachsgetriebe zusammen mit der Zwischenwelle und der Wellenkupplung im Lagerbock, -
3 in einer Seitenansicht die Zwischenwelle und die Wellenkupplung, -
4 in einer Schnittdarstellung die Zwischenwelle und die Wellenkupplung, -
5 in einer perspektivischen Ansicht die Zwischenwelle, -
6 in einer Seitenansicht eine Schiebemuffe und eine Schiebewelle der Wellenkupplung, -
7 in einer perspektivischen Ansicht die Schiebemuffe, -
8 in einer Seitenansicht die Schiebewelle sowie -
9 in einer perspektivischen Ansicht die Schiebewelle.
-
1 in a block diagram a drive train with a front axle transmission, an intermediate shaft and a shaft coupling in a bearing block, -
2 in a perspective view the front axle gearbox together with the intermediate shaft and the shaft coupling in the bearing block, -
3 in a side view the intermediate shaft and the shaft coupling, -
4 in a sectional view the intermediate shaft and the shaft coupling, -
5 in a perspective view the intermediate shaft, -
6 in a side view a sliding sleeve and a sliding shaft of the shaft coupling, -
7 in a perspective view the sliding sleeve, -
8 in a side view the sliding shaft and -
9 in a perspective view the sliding shaft.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference numerals in all figures.
Ein nachfolgend exemplarisch beschriebener und in
Das Achsverteilergetriebe 8 ist dabei derart ausgelegt, dass eine Hinterachsantriebswelle 10 permanent über das Achsverteilergetriebe 8 an das Übersetzungsgetriebe 6 angekoppelt ist. Die Hinterachsantriebswelle 10 ist wiederum über ein Hinterachsgetriebe 12 permanent mit den Rädern 14 der Hinterachse 16 verbunden, so dass hierüber letzten Endes ein permanenter Heckantrieb realisiert ist.The
Darüber hinaus erlaubt das Achsverteilergetriebe 8 jederzeit die Ankoppelung einer Vorderachsantriebswelle 18 an das Übersetzungsgetriebe 6, so dass hierüber zusätzlich Drehmoment an ein Vorderachsgetriebe 20 und somit eine Vorderachse 22 übertragen werden kann. Der Personenkraftwagen verfügt somit über einen permanenten Heckantrieb mit zuschaltbaren Frontantrieb.Furthermore, the
Zusätzlich zur Ankoppelung und Entkoppelung der Vorderachsantriebswelle 18 durch das Achsverteilergetriebe 8 erfolgt eine weitere stets zeitgleich ausgeführte Koppelung bzw. Entkoppelung an der Vorderachse 22 im Bereich des rechten Lagerbockes 24, wodurch die Vorderachsantriebswelle 18 sowie weitere Bauteile und Baugruppen von den Rädern 14 der Vorderachse 22 entkoppelt werden, sobald der Frontantrieb deaktiviert wird, so dass diese dann nicht mehr mitrotieren, sondern quasi stillgelegt sind.In addition to the coupling and decoupling of the front
Die hierfür vorgesehene Kopplungseinheit oder Wellenkupplung 26 ist dabei in den Lagerbock 24 integriert und in
Zur Ausbildung der Wellenkupplung 26 weist die Zwischenwelle 28 an dem dem Langerbock 24 zugewandten Ende ein hohlzylinderförmiges Kopfstück 32 auf, an dessen innerer Mantelfläche mehrere ringförmige Zahnradkränze 34 angeordnet sind. Die Zahnradkränze 34 sind dabei in einem Abschnitt entlang einer Wellenachse 36 gleichmäßig verteilt angeordnet, wobei zwischen zwei Zahnkränzen 34 jeweils ein Abstand belassen ist, der etwas größer ist, als die einheitliche Breite der Zahnradkränze 34.To form the
Teil der Wellenkupplung 26 ist weiter eine hohlzylinderartige Schaltmuffe oder Schiebemuffe 38, auf deren äußerer Mantelfläche ebenfalls Zahnradkränze 34 angeordnet sind. In der Wellenkupplung 26 wird die Schiebemuffe 38 bei Bedarf, also zur Koppelung oder zur Entkoppelung von Zwischenwelle 28 und Radantriebswelle 30 zwischen einer Koppel-Position 40 und einer Entkoppel-Position 42 verschoben, wobei die Zahnradkränze 34 der Schiebemuffe 38 und die Zahnradkränze 34 des Kopfstückes 32 ineinandergreifen, wenn sich die Schiebemuffe 38 in der Koppel-Position 40 befindet, und wobei die Zahnradkränze 34 der Schiebemuffe 38 in Richtung der Wellenachse 36 versetzt zu den Zahnradkränzen 34 des Kopfstückes 32 positioniert sind, wenn sich die Schiebemuffe 38 in der Endkoppel-Position 42 befindet. Die mittleren beiden Zahnradkränze 34 der Schiebemuffe 38 liegen dann in Richtung der Wellenachse 36 gesehen genau zwischen zwei Zahnradkränzen 34 des Kopfstückes 32 und die Zahnradverbindung zwischen der Schiebemuffe 38 und dem Kopfstück 32 ist nicht mehr gegeben.Part of the
Die Verschiebung der Schiebemuffe 38 zwischen der Koppel-Position 40 und der Entkoppel-Position 42 erfolgt mit Hilfe eines Stellkörpers 44 und einer Schraubenfeder 46, die im Kopfstück 32 einliegt und auf der die Schiebemuffe 38 quasi aufsitzt.The sliding
Mittels eines magnetischen Aktuators 48 lässt sich der Stellkörper 44 entlang einer Querrichtung 50 quer zur Wellenachse 36 verschieben, wobei in Folge der keilförmigen Ausgestaltung des Stellkörpers 44 die durch den Stellkörper 44 ausgeübte Kraft in Querrichtung 50 umgelenkt wird und die Schiebemuffe 38, quasi entlang der schräggestellten Kontaktfläche 52 am Stellkörper 44 gleitend, in Richtung der Wellenachse 36 gegen die Schraubenfeder 46 verschoben wird. Wird der Stellkörper über den Aktuator 48 wieder zurück in seine Ausgangsstellung bewegt, so bewirkt die Rückstellkraft der Schraubenfelder 46 eine Rückführung der Schiebemuffe 38 und somit wird die Schiebemuffe 38 durch das Zusammenspiel von Stellkörper 44 und Schraubenfeder 46 zwischen der Koppel-Position 40 und der Entkoppel-Position 42 hin und her geführt.By means of a
Um die Belastungen für den Stellkörper 44 und die Schiebemuffe 38 durch den Kontakt im Bereich der Kontaktfläche 52 gering zu halten weist die Schiebemuffe 38 ein als Kugellager ausgebildetes Wälzlager 54 auf, welches fest mit dem Hohlzylinderkörper der Schiebemuffe 38 verbunden und Teil der Schiebemuffe 38 ist. An dem Wälzlager 54 liegt dann die Kontaktfläche 52 unmittelbar an. Dabei ist die Kontaktfläche 52 die einzige Fläche die am äußeren Umfang des Wälzlagers 54 anliegt.To minimize the loads on the adjusting
Die Schiebemuffe 38 weist auf der Innenseite eine in Richtung der Wellenachse 36 durchgehende Verzahnung auf, über die die Schiebemuffe 38 drehfest mit einer Schiebewelle 56 verbunden ist, die hierfür ihrerseits auf der Außenseite eine entsprechende Verzahnung oder einen entsprechenden Zahnradkranz 34 aufweist. Die Schiebewelle 56 dient hierbei lediglich zur Distanzüberbrückung und ist ihrerseits mit der Radantriebswelle 30 drehfest verbunden, wobei auch hier wieder eine Zahnradverbindung zum Einsatz kommt.The sliding
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the exemplary embodiment described above. Rather, other variants of the invention can also be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all individual features described in connection with the exemplary embodiment can also be combined with one another in other ways without departing from the subject matter of the invention.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 22
- AntriebsstrangDrivetrain
- 44
- Verbrennungsmotorcombustion engine
- 66
- Übersetzungsgetriebetransmission gear
- 88
- Achsverteilergetriebeaxle transfer case
- 1010
- HinterachsantriebswelleRear axle drive shaft
- 1212
- Hinterachsgetrieberear axle transmission
- 1414
- Radwheel
- 1616
- Hinterachserear axle
- 1818
- VorderachsantriebswelleFront axle drive shaft
- 2020
- VorderachsgetriebeFront axle transmission
- 2222
- Vorderachsefront axle
- 2424
- Lagerbockbearing block
- 2626
- WellenkupplungShaft coupling
- 2828
- Zwischenwelleintermediate shaft
- 3030
- RadantriebswelleWheel drive shaft
- 3232
- Kopfstückheadpiece
- 3434
- Zahnradkranzgear ring
- 3636
- WellenachseShaft axis
- 3838
- SchiebemuffeSliding sleeve
- 4040
- Koppel-PositionCoupling position
- 4242
- Entkoppel-PositionDecoupling position
- 4444
- StellkörperActuator
- 4646
- Schraubenfedercoil spring
- 4848
- AktuatorActuator
- 5050
- Querrichtungtransverse direction
- 5252
- KontaktflächeContact surface
- 5454
- WälzlagerRolling bearings
- 5656
- SchiebewelleSliding shaft
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-
2015
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