DE3513456C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Vierradan­ triebssystem für ein Fahrzeug, das ein erstes Paar von Ach­ sen und ein zweites Paar von Achsen hat, mit einem Mehr­ ganggetriebe, das ein Ausgangszahnrad aufweist, mit einem Differentialmechanismus, der mit dem ersten Paar von Achsen verbunden ist, mit einem Übertragungsmechanismus, der ein Eingangszahnrad aufweist und antreibend mit dem zweiten Paar von Achsen verbunden ist, mit einem ersten Zahnrad in dem Differentialmechanismus, das in das Ausgangszahnrad des Mehrganggetriebes zum Bewirken einer Drehung des Differen­ tialmechanismus und dadurch des ersten Paares von Achsen eingreift, und mit einem zweiten Zahnrad in dem Differenti­ almechanismus zum Drehen des Übertragungsmechanismus und dadurch des zweiten Paares von Achsen.

Ein vergleichbares System ist in der bereits veröffentlich­ ten Gebrauchsmusterschrift Nr. 55-83 119 offenbart, welches System einen Differentialmechanismus, der ein Differential­ gehäuse aufweist, das ein Eingangszahnrad, welches mit einem Ausgangszahnrad auf einer Ausgangswelle eines Mehrgangge­ triebes verbunden ist, ortsfest hält, ein erstes Paar von Achsen, die mit dem Differentialmechanismus verbunden sind und sich parallel zu der Ausgangswelle erstrecken, sowie einen Übertragungsmechanismus, der eine Übertragungswelle aufweist, die sich parallel zu dem ersten Paar von Achsen zum Übertragen der Antriebskraft von dem Differentialgehäuse zu einer Antriebswelle und dann zu dem zweiten Paar von Achsen erstreckt, enthält. In diesem System kämmt das Ein­ gangszahnrad, das ortsfest auf dem Differentialgehäuse an­ geordnet ist, mit dem Ausgangszahnrad auf der Ausgangswelle des Getriebes, während ein Eingangszahnrad auf der Übertra­ gungswelle mit einer Eingangswelle des Differentialgehäuses in Eingriff steht, die zu dem zweiten Paar von Achsen führt.

Dieses System hat folgende Nachteile:

(1) Falls gewünscht ist, die Durchmesser des Ausgangs­ zahnrades des Getriebes und des Eingangszahnrades des Dif­ ferentialmechanismus zu ändern, um dadurch das Antriebs- Reduktionsverhältnis zu ändern, muß das Eingangszahnrad der Übertragungswelle ebenfalls in seinem Durchmesser geändert werden, um so die Position der Übertragungswelle unverändert zu belassen. Als Ergebnis wird das Übersetzungsverhältnis zwischen den Eingangszahnrädern geändert, so daß die Dreh­ zahlen des ersten Paares von Achsen und des zweiten Paares von Achsen daraufhin nicht mehr übereinstimmen. Dies macht es notwendig, das Übersetzungsverhältnis des Übertragungssy­ stems von der Übertragungswelle zu dem zweiten Paar von Achsen zu ändern, um die Drehzahlen der zweiten Achsen in Übereinstimmung mit denen der ersten Achsen zu bringen. Als eine Alternative kann die Übertragungswelle in ihrer Posi­ tion verändert werden, um eine Änderung des Übersetzungs­ verhältnisses der zuvor genannten beiden Eingangszahnräder zu vermeiden, was allerdings erfordert, das Übertragungsge­ häuse auszuwechseln.

(2) Der Achsenzwischenraum zwischen dem ersten Paar von Achsen und der Übertragungswelle muß als Summe der Radien des Eingangszahnrades des Differentialmechanismus und des Eingangszahnrades der Übertragungswelle beibehalten werden. Da das Eingangszahnrad des Differentialmechanismus einen verhältnismäßig großen Durchmesser haben muß, um das ge­ wünschte Reduktionsverhältnis zu erbringen, muß die über­ tragung vergrößert werden, um den gleichen Achsenzwischen­ raum beizubehalten.

Aus der DE-OS 32 19 216 ist eine Kraftübertragungseinheit für Fahrzeug-Vierradantriebe bekannt, die bereits im we­ sentlichen die eingangs genannten Merkmale des Vierradan­ triebssystems aufweist. Allerdings ist bei dieser bekannten Kraftübertragungseinheit keine Möglichkeit gegeben, Zahn­ radpaare zum Anpassen an veränderte Betriebsbedingungen auszutauschen, ohne daß dabei der Abstand zwischen der Aus­ gangswelle und dem Differentialmechanismus der Einheit bzw. der Abstand zwischen der Ausgangswelle und der Eingangswelle des Übertragungsmechanismus geändert werden muß.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vierradantriebssystem der eingangs genannten Art zu schaf­ fen, das auf einfache Weise eine bei den bekannten Systemen nicht gegebene Möglichkeit bietet, Zahnradpaare zum Zwecke der Anpassung an veränderte Betriebsbedingungen auszutau­ schen, ohne dazu den Abstand zwischen der Ausgangswelle und dem Differentialmechanismus bzw. den Abstand zwischen der Ausgangswelle und der Eingangswelle verändern zu müssen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Vierradantriebssystem für ein Fahrzeug der eingangs genannten Art und gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Änderung des Antriebsverhält­ nisses von dem Mehrganggetriebe zu dem ersten Paar von Ach­ sen und dem zweiten Paar von Achsen und/oder zur Änderung des Drehzahlverhältnisses zwischen dem ersten Paar von Ach­ sen und einer Antriebswelle zu dem zweiten Paar von Achsen das erste Zahnrad in dem Differentialmechanismus und das Ausgangszahnrad des Mehrganggetriebes und/oder das zweite Zahnrad in dem Differentialmechanismus und das Eingangs­ zahnrad des Übertragungsmechanismus entfernbar und durch ein Paar von Zahnrädern mit der gleichen Durchmessersumme er­ setzbar ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale gekennzeichnet.

Ein weiteres Merkmal des in der zuvor genannten Japanischen Gebrauchsmusterschrift offenbarten Systems besteht darin, daß die Eingangswelle des Übertragungsmechanismus in einem Übertragungsgehäuse parallel zu dem ersten Paar von Achsen angeordnet und lösbar über eine Kupplung mit dem Eingangs­ zahnrad verbunden ist, das mit dem Gehäuse des Differenti­ almechanismus zusammenwirkt. Die Übertragungsmechanismus- Eingangswelle ist in zwei Hälften unterteilt, wovon eine mit einem Zahnradmechanismus versehen ist, der mit dem zweiten Paar von Achsen verbunden ist, während die andere Hälfte integral mit dem Eingangszahnrad ausgebildet ist, das mit dem Differentialgehäuse zusammenwirkt. Die beiden Hälften sind eine in der anderen drehbar zusammengesetzt und werden an ihren beiden Enden drehbar in dem Übertragungsgehäuse durch Lager gehalten, wobei die Kupplung an dem äußeren Umfang der beiden zusammengesetzten Abschnitte der beiden Hälften angebracht ist, um die beiden Hälften in lösbarer Weise miteinander zu verbinden. Diese Konstruktion ist außerordentlich kompliziert. Während es möglich ist, die Übertragungseingangswelle als eine integrale Konstruktion herzustellen, wobei ein separates Eingangszahnrad auf der­ selben gehalten wird, wird der Lagerabschnitt einer Fehl­ ausrichtung aufgrund der Antriebskraft von dem Differenti­ algehäuse unterworfen, wodurch ein weiteres Problem, nämlich ein Fehleingriff in dem Zahnradeingriffsabschnitt zwischen dem Eingangszahnrad und dem Differentialgehäusezahnrad und außerdem dem Eingriffsabschnitt der Kupplung hervorgerufen wird.

Um dieses Problem zu lösen, ist erfindungsgemäß außerdem ein Vierradantriebssystem für ein Fahrzeug, das ein erstes Paar von Achsen und ein zweites Paar von Achsen hat, vorgesehen, das durch ein Mehrganggetriebe mit einem Ausgangszahnrad, einen Differentialmechanismus, der das erste Paar von Achsen enthält, und einen Übertragungsmechanismus mit einem Ein­ gangszahnrad, das von einer Eingangswelle getragen wird, welche antreibend mit dem zweiten Paar von Achsen verbunden ist, wobei das Eingangszahnrad einen Schaft hat und wobei ein Lager den Schaft des Eingangszahnrades drehbar in dem Übertragungsmechanismus trägt, gekennzeichnet ist.

Ein Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand der Figur, die eine Schnittansicht eines Vierradantriebssystems gemäß der Erfindung darstellt, im einzelnen beschrieben.

Die Hauptkomponenten des Antriebssystems sind ein Mehrgang­ getriebe 1, ein Differentialmechanismus 2, der ein Diffe­ rentialgehäuse 3 aufweist, das einen eingebauten Differen­ tialzahnradmechanismus enthält, ein Paar rechter und linker erster Achsen 4, die mit dem Differentialmechanismus 2 ver­ bunden sind, und ein Übertragungsmechanismus 5 zum Übertra­ gen der Antriebskraft von dem Differentialgehäuse 3 zu einer Antriebswelle 17 und dann zu einem Paar von zweiten Achsen (nicht gezeigt) in herkömmlicher Weise. Das Mehrganggetriebe 1 enthält eine Eingangswelle 7, die über eine Hauptkupplung 6 mit der Kurbelwelle des betreffenden Antriebsmotors ver­ bunden ist, und eine Ausgangswelle 8, die parallel zu der Eingangswelle 7 angeordnet ist. Zwischen den beiden Wellen 7 u. 8 ist ein Sechsgang-Vorwärts/Eingang-Rückwärts-Getriebe­ mechanismus angeordnet, der aus Vorwärtsgängen G 1 bis G 5, einem Rückwärtsgang GR und einem Extremlangsamgang EL zu­ sammengesetzt ist, die so angeordnet sind, daß jeweils einer der Gänge wahlweise in herkömmlicher Weise eingestellt wer­ den kann.

Der Differentialmechanismus 2 ist durch ein Eingangszahnrad 9, das auf dem Umfang des Differentialgehäuses 3 angeordnet ist, mit einem Ausgangszahnrad 10 auf der Ausgangswelle 8 des Mehrganggetriebes 1 verbunden. Die ersten Achsen 4 sind in dem Zentrum der Drehung des Differentialgehäuses 3 und parallel zu den Übertragungselementen 8 u. 9 montiert.

Der Übertragungsmechanismus 5 enthält eine Eingangswelle 12, die an einem Übertragungsgehäuse 11 parallel mit den ersten Achsen 4 angeordnet ist, ein Eingangszahnrad 14, das mit einem Antriebszahnrad 13 kämmt, welches auf dem Differenti­ algehäuse 3 befestigt ist, eine Kupplung 15, die zwischen der Eingangswelle 12 und dem Eingangszahnrad 14 angeordnet ist, und die zuvor genannte Antriebswelle 17 für die zweiten Achsen, die mit der Eingangswelle 12 durch einen Kegelzahn­ radmechanismus 16 verbunden ist und sich in einer Richtung senkrecht zu der Eingangswelle 12 erstreckt.

Dieses Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen System nach dem Stand der Technik dadurch, daß zwei Zahnräder 9 u. 13 statt eines Zahnrades vorgesehen sind, wobei beide der Zahnräder auf dem Differentialgehäuse 3 des Differentialme­ chanismus 2 befestigt sind. Das Eingangszahnrad 9 des Dif­ ferentialmechanismus 2 und das Differentialgehäuse 3 sind mit dem Eingangszahnrad 9, das auf dem äußeren Umfang des Differentialgehäuses 3 befestigt ist, angeordnet und an einem Flansch 3 a des Gehäuses mittels Schrauben 21 befe­ stigt. Das Übertragungswellen-Antriebszahnrad 13 wird gegen die Seite des Eingangszahnrades 9 gehalten und wird außerdem durch dieselben Schrauben 21 in Position gehalten.

Ein weiteres Merkmal des gezeigten Ausführungsbeispiels besteht darin, daß das Eingangszahnrad 14, das auf der Ein­ gangswelle 12 sitzt, auch auf dem Übertragungsgehäuse 11 durch ein Lager 18 gehalten wird, das auf dem äußeren Umfang eines Schafts 14 a des Eingangszahnrades 14 befestigt ist. Die Eingangswelle 12 wird drehbar an beiden Enden in dem Übertragungsgehäuse 11 durch jeweilige Lager 19 gehalten. Die Eingangswelle 12 trägt an ihrem einem Ende (das linke, das in der Figur zu sehen ist) den Kegelzahnradmechanismus 16 und nahe deren anderem Ende (das rechte, das in der Figur zu sehen ist) das Eingangszahnrad 14 mittels eines Lagers 20. Der Schaft 14 a, der sich in einem Stück von dem Ein­ gangszahnrad 14 aus erstreckt, wird mit seinem äußeren Um­ fang durch das Lager 18 direkt auf einem Zwischenwandungs­ abschnitt 11 a des Übertragungsgehäuses 11 gehalten.

Die zuvor erwähnte Kupplung 15 enthält eine Kupplungsschie­ bemuffe 15 b, die Klauen 15 a hat, welche weiteren Klauen 14 b an dem Ende des Schafts 14 a des Eingangszahnrades 14 gegen­ überstehen. Die Kupplungsschiebemuffe 15 b ist mittels einer Keilverzahnung mit einer Muffe 12 a verbunden, die auf der Eingangswelle 12 befestigt ist, um sich mit dieser zu dre­ hen. Als Ergebnis kann die Eingangswelle 12 mit dem Ein­ gangszahnrad 14 durch eine Verschiebebewegung der Kupp­ lungsschiebemuffe 15 b verbunden oder von diesem getrennt werden, welche Bewegung mittels einer Verschiebegabel 15 d und eines Betätigungshebels 15 c bewirkt wird. Diese verbes­ serte Konstruktion des Übertragungsmechanismus ist entweder anwendbar, wenn das Eingangszahnrad 14 mit dem Antriebs­ zahnrad 13 kämmt, wie dies dargestellt ist, oder direkt mit dem Eingangszahnrad 9 kämmt, wenn gewünscht wird, das Ein­ gangszahnrad 14 zu eliminieren. Im letzteren Falle würden jedoch die anderen zuvor beschriebenen Vorteile verloren gehen.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiels beschrieben.

Die Antriebskraft von dem Antriebsmotor wird von dem Aus­ gangszahnrad 10 des Mehrganggetriebes 1 zu dem Eingangs­ zahnrad 9 des Differentialmechanismus 2 und demzufolge zu den ersten Achsen 4 und außerdem von dem Antriebszahnrad 13 auf dem Differentialmechanismus 2 zu dem Eingangszahnrad 14 auf der Eingangswelle 12 des Übertragungsmechanismus 5 und demzufolge durch die Kupplung 15, den Kegelzahnradmecha­ nismus 16 und die Antriebswelle 17 für die zweiten Achsen zu den zweiten Achsen übertragen.

Mit der gezeigten Anordnung können das Ausgangszahnrad 10 auf der Ausgangswelle 8 und das Eingangszahnrad 9 des Dif­ ferentialmechanismus 2 ausgewechselt werden, um das An­ triebs-Reduktionsverhältnis zu ändern, ohne daß es notwendig wäre, den Achsenzwischenraum zwischen der Ausgangswelle 8 des Mehrganggetriebes 1 und den ersten Achsen 4 des Diffe­ rentialmechanismus 2 zu ändern, und ohne Änderung der Bezie­ hung zwischen dem Antriebszahnrad 13 auf dem Differential­ mechanismus 2 und dem Eingangszahnrad 14 auf der Eingangs­ welle 12 des Übertragungsmechanismus. Als Ergebnis werden die Drehzahlen der ersten Achsen und der zweiten Achsen nicht ungleich, wodurch es unnötig ist, das Übersetzungs­ verhältnis der Antriebszuges, der sich von dem Übertra­ gungsmechanismus 5 zu den zweiten Achsen erstreckt, zu än­ dern.

Darüber hinaus können in dem Fall, in dem die Durchmesser der Räder auf den ersten Achsen 4 und der Räder auf den zweiten Achsen voneinander verschieden sind, die Umfangsge­ schwindigkeiten aller Räder durch Auswechseln des Antriebs­ zahnrades 13 auf dem Differentialmechanismus 2 und des Ein­ gangszahnrades 14 auf der Übertragungs-Eingangswelle 11 in Übereinstimmung gebracht werden. Selbst in einem solchen Fall ist es unnötig, das Übertragungsgehäuse oder dergl. des Übertragungsmechanismus 5 auszuwechseln.

Darüber hinaus muß das Eingangszahnrad 9 des Differential­ mechanismus 2 einen verhältnismäßig großen Durchmesser in Beziehung zu dem Antriebs-Reduktionsverhältnis haben, jedoch ist die Auswahl der Größe des Antriebszahnrades 13 nicht begrenzt, so daß es einen verhältnismäßig kleinen Durchmes­ ser haben kann. Als Ergebnis kann der Differentialmechanis­ mus mit dem Eingangszahnrad 14 auf der Eingangswelle 12 angeordnet werden, die sich nach innen von dem Umfang des Eingangszahnrades 9 des Differentialmechanismus 2 aus um einen Abstand gleich der Differenz zwischen dem Radius des Eingangszahnrades 9 und dem Radius des Antriebszahnrades 13 erstreckt, wodurch der Achsenzwischenraum zwischen den Ach­ sen 4 und der Übertragungswelle 12 des Übertragungsmecha­ nismus 5 verringert werden kann.

Es sei hier angemerkt, daß die Antriebskraft von dem An­ triebszahnrad 13 des Differentialmechanismus 2 dem Ein­ gangszahnrad 14 auf der Eingangswelle 12 im wesentlichen in gleicher Weise wie bei dem Stand der Technik zugeführt wird. Indessen wird der Schaft 14 a des Eingangszahnrades 14 dieses Ausführungsbeispiels an seinem äußeren Umfang in dem Über­ tragungsgehäuse 11 durch das Lager 18 gehalten, um irgend­ eine Möglichkeit einer Fehlausrichtung zu verhindern. Darüber hinaus wird die Eingangswelle 12 zusätzlich in dem Übertragungsgehäuse 11 durch das Eingangszahnrad 14 und die Lager 18 u. 20 gehalten, und diese zusätzliche Lagerung bedeutet, daß die Welle einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser haben kann. Außerdem kann im Vergleich mit einer Konstruktion, in der die Eingangswelle 12 in ihrem mittleren Abschnitt direkt in dem Übertragungsgehäuse 11 durch ein separates Lager gelagert wird, die Eingangswelle 12 um die Breite eines solchen Lagers verkürzt werden. Darüber hinaus wird, da das Lager 18 auf dem Schaft 14 a montiert ist, der einen größeren Durchmesser als die Eingangswelle 12 hat, die Lagerkraft erhöht.

Claims (6)

1. Vierradantriebssystem für ein Fahrzeug, das ein erstes Paar von Achsen (4) und ein zweites Paar von Achsen hat, mit einem Mehrganggetriebe (1), das ein Ausgangszahnrad (10) aufweist, mit einem Differentialmechanismus (2), der mit dem ersten Paar von Achsen (4) verbunden ist, mit einem Über­ tragungsmechanismus (5), der ein Eingangszahnrad (14) auf­ weist und antreibend mit dem zweiten Paar von Achsen ver­ bunden ist, mit einem ersten Zahnrad (9) in dem Differenti­ almechanismus (2), das in das Ausgangszahnrad (10) des Mehrganggetriebes (1) zum Bewirken einer Drehung des Diffe­ rentialmechanismus (2) und dadurch des ersten Paares von Achsen (4) eingreift, und mit einem zweiten Zahnrad (13) in dem Differentialmechanismus (2) zum Drehen des Übertra­ gungsmechanismus (5) und dadurch des zweiten Paares von Achsen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Än­ derung des Antriebsverhältnisses von dem Mehrganggetriebe (1) zu dem ersten Paar von Achsen (4) und dem zweiten Paar von Achsen und/oder zur Änderung des Drehzahlverhältnisses zwischen dem ersten Paar von Achsen (4) und einer Antriebs­ welle (17) zu dem zweiten Paar von Achsen das erste Zahnrad (9) in dem Differentialmechanismus (2) und das Ausgangs­ zahnrad (10) des Mehrganggetriebes (1) und/oder das zweite Zahnrad (13) in dem Differentialmechanismus (2) und das Eingangszahnrad (14) des Übertragungsmechanismus (5) ent­ fernbar und durch ein Paar von Zahnrädern mit der gleichen Durchmessersumme ersetzbar ist.

2. Vierradantriebssystem nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die ersten und zweiten Zahn­ räder unmittelbar einander benachbart angeordnet sind und verzapft mit dem Differentialmechanismus (2) verschraubt sind.

3. Vierradantriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Wellen des Mehrganggetriebes (1) und die Achse des Eingangszahnrades (14) des Übertragungsmechanismus (5) sowie die Achse des ersten Paares von Achsen (4) zueinander parallel und in ortsfesten Positionen liegen.

4. Vierradantriebssystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsmechanismus (5) ein Gehäuse und eine Eingangs­ welle (12) enthält, die von dem Gehäuse drehbar durch Lager (19) an jedem Ende gehalten wird, wobei das Eingangszahnrad (14) drehbar auf der Eingangswelle (12) gehalten wird und einen Schaft (14 a) hat und wobei ein weiteres Lager (20) nahe dem mittleren Abschnitt der Eingangswelle (12) das Eingangszahnrad (14) drehbar an dessen Schaft (14 a) hält.

5. Vierradantriebssystem nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Übertragungsmechanismus (5) eine Kupplung (15) mit Kupplungsklauen (14 b) auf dem Eingangszahnrad (14) und einer Kupplungsschiebemuffe (15 b) mit Kupplungsklauen (15 a), die verschiebbar auf der Ein­ gangswelle (12) zum wahlweisen Eingreifenlassen der Kupp­ lungsklauen (14 b) des Eingangszahnrades (14) montiert sind, enthält.

6. Vierradantriebssystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (17) in dem Übertragungsmechanismus (5) derart angeordnet ist, daß ihre Achse senkrecht zu der Eingangswelle (12) liegt, und daß ein Kegelzahnradantrieb (16) vorgesehen ist, der diese beiden Wellen (12, 17) miteinander verbindet.