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Ausgleichgetriebeanordnung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Ausgleichgetriebeanordnung für
ein mit querliegender Motor-Getriebe-Anordnung und mit permanentem Allradantrieb
versehenes Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Allradgetriebene Kraftfahrzeuge, das heißt Kraftfahrzeuge, bei denen
nicht nur die Räder der Vorder- oder der Hinterachse, sondern die Räder beider Achsen
angetrieben werden, sind seit langem bekannt. Während solche An triebskonzepte früher
als zuschaltbare Allradantriebe für geländegängige Fahrzeuge konzipiert wurden,
bei denen der Antrieb der Räder einer Achse bei normalen Straßenverhältnissen abgeschaltet
war, um bei schnellerer Fahrt Überbeanspruchungen des Antriebssystems zu vermeiden
und den Fahrkomfort zu verbessern, werden in jüngster Zeit zunehmend Personenkraftfahrzeuge
mit permanentem Allradantrieb entwickelt, bei denen ständig alle vier Fahrzeugräder
angetrieben werden.
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Bei einem bekannten allradgetriebenen Kraftfahrzeug, bei dem der Motor
und das Schaltgetriebe im Frontbereich und längsliegend eingebaut sind, ist ein
mit dem Schaltgetriebe in Verbindung stehendes, als Verteilergetriebe wirkendes
mittleres Ausgleichgetriebe vorgesehen, welches in Verbindung mit einem Vorderachs-
sowie mit einem Hinterachs-Ausgleichgetriebe auch in engen Kurven für einen verzwängungsfreien
Lauf der Räder sorgt, so daß selbst bei ungünstigen Fahrbahnverhältnissen außergewöhnlich
gute Fahreigenschaften erzielt werden.
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Bei Kraftfahrzeugen mit im Frontbereich quer eingebautem Motor und
Getriebe ist der zur Verfügung stehende Einbauraum dagegen so eng, daß es außerordentlich
schwer ist, das Vorderachs-Ausgleichgetriebe und das die Drehmomentaufteilung auf
die Vorderachse und die Hinterachse bewirkende Verteiler-Ausgleichgetriebe günstig
unterzubringen.
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Zwar sind bereits Ausgleichgetriebeanordnungen mit zwei konzentrisch
übereinanderliegenden Ausgleichgetrieben bekannt (z.B. US-PS 1 750 899 und DE-OS
32 21 606); bei diesen Anordnungen sind die Ausgleichgetriebe jedoch als Kegelrad-Ausgleichgetriebe
ausgebildet. Wegen des in dem Kraftfahrzeug nur begrenzt zur Verfügung stehenden
Raumes ist es dann nicht möglich, ohne eine wesentliche Vergrößerung des Achsabstandes
zwischen der Getriebeabtriebswelle und der Antriebsachse praktisch in demselben
Raum, in dem bei reinen Vorderachsantrieben nur das Vorderachs-Ausgleichgetriebe
eingebaut ist, zusätzlich auch noch das Verteilergetriebe unterzubringen.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine
Ausgleichgetriebeanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art
so weiterzubilden, daß der zur Verfügung stehende Bauraum für die Unterbringung
des Vorderachs-Ausgleichgetriebes sowie des Verteilergetriebes ohne Beeinträchtigung
der Funktionsweise des Gesamtantriebs optimal ausgenutzt wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kennzeichnende Merkmal
des Anspruchs 1 sowie in Weiterbildung durch die Merkmale der Unteransprüche gelöst.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand
eines schematischen Längsschnittes durch eine erfindungsgemäße Ausgleichgetriebeanordnung
gezeigt.
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Dabei ist mit 1 die Ausgleichgetriebeanordnung insgesamt bezeichnet,
die in einem Personenkraftfahrzeug mit querliegender Motor-Getriebe-Anordnung und
mit permanentem Allradantrieb vorgesehen ist. 2 bezeichnet ein äußeres Ausgleichgehäuse,
das an seinem äußeren Umfang ein Antriebszahnrad 5 aufweist, das von einem hier
nicht weiter gezeigten, auf der Abtriebswelle der Motor-Getriebeanordnung gehaltenen
Ritzel antreibbar ist. Das äußere
Ausgleichgehäuse 2 ist an seinen
Stirnseiten mit Deckeln 18 und 19 versehen, die mittels hier nicht weiter gezeigter
Schraubverbindungen starr miteinander verbunden sind. Über Lager 20 bzw. 21 sind
diese Deckel 18 und 19 an dem hier nicht weiter gezeigten gemeinsamen Getriebegehäuse
gelagert.
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In dem äußeren Ausgleichgehäuse 2 sind erste und zweite äußere Planetenradsätze
drehbar gelagert, die jeweils aus mehreren gleichmäßig und jeweils abwechselnd über
den Umfang verteilten Planetenrädern 3 und 4 bestehen, die untereinander im Eingriff
sind. Diese Planetenräder 3 und 4 sind lagerbolzenlos in zylindrischen Ausnehmungen
22 und 23 des äußeren Ausgleichgehäuses 2 gehalten, so daß eine Drehmomentübertragung
von dem äußeren Ausgleichgehäuse 2 auf die Planetenräder über die Mantelflächen
dieser Ausnehmungen vorgenommen wird. Dabei sind die die Planetenräder 3 und 4 der
beiden äußeren Planetenradsätze aufnehmenden zylindrischen Ausnmehmungen 22 und
23 jeweils von entgegengesetzten Stirnseiten in das scheibenförmige äußere Ausgleichgehäuse
2 eingebracht und nur in ihrem mittleren Bereich stehen die parallel zueinander
angeordneten Ausnehmungen miteinander in Verbindung. In diesem mittleren Bereich
erfolgt auch der gegenseitige Kämmeingriff der Planetenräder 3 und 4 der beiden
Planetensätze.
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Wie weiter aus der Zeichnung hervorgeht, sind die Planetenräder 4
des zweiten äußeren Planetenradsatzes als Stufenzahnräder mit einem ersten Zahnkranz
10, der mit den benachbarten Rädern 3 des ersten äußeren Planetenradsatzes kämmt,
und einen zweiten, im Durchmesser größeren Zahnkranz 11 versehen, der mit einem
an einer Abtriebshohlwelle 8 angeordneten Zahnrad 9 im Kämmeingriff steht. Diese
Abtriebshohlwelle 8 weist an ihrem in der Zeichnung rechten Ende eine Steckverzahnung
22 auf, über die ein Abtrieb zu einer hier nicht weiter gezeigten, zur Hinterachse
führenden Kardanwelle, beispielsweise über einen Winkeltrieb, möglich ist.
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Die Planetenräder 3 des ersten äußeren Planetenradsatzes kämmen, wie
ebenfalls aus der Zeichnung ersichtlich ist, mit ihrer in der Zeichnung linken Hälfte
mit einem Zahnrad 7, das am Außenumfang des inneren Ausgleichgehäuses 6 angebracht
ist. Auch dieses innere Ausgleichgehäuse 6 weist axial verlaufende zylindrische
Ausnehmungen 24 und 25 auf, die zur Aufnahme von jeweils
über den
Umfang verteilten und abwechselnd angeordneten Zahnrädern 12 und 13 eines ersten
und zweiten inneren Planetenradsatzes dienen. Die Planetenräder 12 und 13 dieser
beiden inneren Planetenradsätze kämmen wieder in einer mittleren Vertikalebene des
inneren Ausgleichgehäuses 6 unmittelbar miteinander, während sie mit ihren jeweils
äußeren Zahnradbereichen mit Zahnrädern 14 und 16 der beiden Achshalbwellen 15 und
17 der Vorderachse in Kämmeingriff stehen.
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Während also das innere, durch das innere Ausgleichgehäuse 6 gebildete
Ausgleichgetriebe zur Drehmomentaufteilung auf und zum Drehzahlausgleich zwischen
den beiden zu den Rädern der Vorderachse führenden Achshalbwellen 15 und 17 dient,
übernimmt das äußere Ausgleichgehäuse 2, das konzentrisch über dem inneren Ausgleichgehäuse
6 angeordnet ist, die Drehmomentaufteilung auf und den Drehzahlausgleich zwischen
der Vorder- und der Hinterachse.
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Dabei ergibt sich durch die Verwendung von Stirnradausgleichgetrieben
anstelle der herkömmlichen Kegelradausgleichgetriebe die Möglichkeit, diese beiden
für einen permanenten Allradantrieb erforderlichen Ausgleichgetriebe in sehr kompakter
Bauanordnung im wesentlichen unterhalb des den Antrieb besorgenden Antriebszahnrades
5 unterzubringen. Jedenfalls wird durch diese Bauanordnung nicht mehr Platz benötigt,
als dies für ein einfaches Kegelrad-Achsausgleichgetriebe erforderlich ist.
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Zu dieser außerordentlich kompakten Bauweise trägt auch die Halterung
der Planetenräder 3, 4 bzw. 12, 13 in zylindrischen Ausnehmungen 22 bis 25 der Ausgleichgehäuse
2 bzw. 6 bei, da durch den Wegfall von sonst üblichen, in den Ausgleichgehäusen
gehaltenen Lagerbolzen wertvoller Bauraum gewonnen wird. Gleichzeitig wird durch
diese Anordnung ein gewisser Selbstsperreffekt der Ausgleichgetriebe erreicht, da
infolge dieser Lagerung der Planetenräder eine größere Reibung auftritt, die beim
Durchdrehen einer Abtriebsseite eine wenn auch beschränkte Abstützung der anderen
Abtriebsseite ermöglicht.
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Diese bauraumsparende Halterung der Planetenräder in den Ausgleichgehäusen
verursacht also zugleich einen Selbstsperreffekt, der gerade bei solchen permanenten
Allradantrieben von Vorteil und erwünscht ist.
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Schließlich läßt sich durch die Verwendung von Stirnrad-Ausgleichgetrieben
auch eine einfache Möglichkeit für eine unterschiedliche Antriebsmomentverteilung
auf
die Vorder- und Hinterachse erreichen. Dazu dient die Verwendung von Stufenzahnrädern,
das heißt von Zahnrädern mit im Durchmesser abgestuften Zahnkränzen, wie hier an
dem Beispiel der Planetenräder 4 des zweiten äußeren Planetenradsatzes gezeigt ist.
Dadurch, daß der mit dem Zahnrad 9 der Abtriebshohlwelle 8 kämmende Zahnkranz 11
der Planetenräder 4 des zweiten äußeren Planetenradsatzes im Durchmesser größer
bemessen ist, als der Zahnkranz 10, der mit den jeweils benachbarten Rädern 3 des
ersten äußeren Planetenradsatzes kämmt, wird auf die zu der Hinterachse führende
Abtriebshohlwelle 8 ein geringeres Antriebsdrehmoment übertragen, als auf das zu
den Achshalbwellen 15 und 17 der Vorderachse führende innere Ausgleichgehäuse 6.
Dadurch wird bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel eine Dominanz des Vorderradantriebes
bewirkt und eine Entlastung der zu der Hinterachse führenden Abtriebshohlwelle erreicht,
wodurch deren Bauteile kleiner ausgelegt werden können. In Abhängigkeit von der
jeweiligen Achslastverteilung des Fahrzeuges sowie in Abhängigkeit von anderen Kriterien
kann diese Aufteilung des Antriebsdrehmomentes auf die Vorder- und Hinterachse auch
anders durch eine entsprechend gewählte Stufung der Zahnkränze 10 und 11 der Räder
4 des zweiten äußeren Planetenradsatzes erreicht werden.
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Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß auch an dem der Hinterachse
zugeordneten, hier nicht weiter dargestellten Ausgleichgetriebe ein ähnlicher Selbstsperreffekt
wie an den beiden übereinander angeordneten Ausgleichgetrieben der Vorderachse und
des Verteilergetriebes vorgesehen werden können, so daß ein Allradantrieb ohne Schalthebel
zur Sperrung der Ausgleichgetriebe erreichbar ist.
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Falls die nur bis zu einem gewissen Sperrgrad wirksame Selbstsperrung
der Ausgleichgetriebe nicht ausreicht, kann auch auf relativ einfache Weise eine
mechanische Sperrung des Verteilergetriebes vorgesehen werden. Um dies zu erreichen,
könnte beispielsweise an dem in der Zeichnung rechten Ende eine durch einen Schalthebel
betätigbare Schiebemuffe zur formschlüssigen Verbindung zwischen der Abtriebshohlwelle
8 und einem entsprechend ausgebildeten Ende des mit dem äußeren Ausgleichgehäuse
2 starr verbundenen Gehäusedeckels 19 vorgesehen sein.
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