DE3640041C1 - Vierradantriebssystem fuer ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Vierradantriebssystem für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Insbesondere dreht es sich hierbei um ein vierradgetriebenes Kraftfahrzeug, das entweder über zwei Räder oder über alle vier Räder antreibbar ist.

Vierradgetriebene Kraftfahrzeuge, bei denen eine Übertragungs­ kupplung vorgesehen ist, um das Ausgangsmoment eines Getriebes auf Hilfs-Antriebsräder zu übertragen, sind bekannt. Bei so einem Kraftfahrzeug kann das Leistungs-Übertragungssystem vom Zweiradantriebssystem in ein Vierradantriebssystem gewandelt werden, indem man die Übertragungskupplung in Eingriff bringt. Wenn aber das Kraftfahrzeug um enge Kurven fahren muß, so tritt beim Vierradantriebssystem ein Bremsphänomen auf, das nur bei engen Kurven zu beobachten ist. Dies kommt dadurch, daß die Vorderräder einen größeren Kurvenradius laufen als die Hinterräder und so schneller drehen als diese.

Es wurde vorgeschlagen, eine hydraulische Mehrscheiben­ kupplung, die mit Viskosematerial gefüllt ist (im folgenden Viskositätskupplung genannt) als Übertragungskupplung zu verwenden. Die Viskositätskupplung hat die Eigenschaft, daß das übertragene Drehmoment mit Anstieg der Drehzahl­ differenz zwischen Eingang und Ausgang ansteigt. Demzufolge verhindert die Viskositätskupplung dies Bremsphänomen, da die Drehzahldifferenz zwischen Eingang und Ausgang gering ist, so daß ein Schlupf der Räder auf glatter Straße verhindert wird, da dann eine große Drehzahl­ differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsdrehzahl auf­ tritt.

Aus dem japanischen Gebrauchsmuster mit der Offenlegungs­ nummer 59-1 88 731 ist ein vierradgetriebenes Kraftfahrzeug bekannt, bei dem der Ausgang eines Frontmotors auf die Hinterräder über eine Viskositätskupplung übertragen wird. Demzufolge werden die Hinterräder nur dann angetrieben, wenn die Drehzahl der Vorderräder (VF) größer ist als die Drehzahl der Hinterräder (VR). Bei normalen Fahr­ bedingungen wird das Fahrzeug also nur über die Vorder­ räder angetrieben. Auch wenn der Vorderradantrieb eine gute Lenkbarkeit mit sich bringt, so ist doch die Fahrleistung des Kraftfahrzeuges insbesondere beim Starten unter schwerer Last schlechter als beim Vierradantrieb.

Ausgehend vom obengenannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Vierradantriebs­ system dahingehend weiterzubilden, daß es wahlweise in verschiedenen Antriebsarten betrieben werden kann, so daß das Fahrzeug in der gewünschten Antriebsart betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß daß Antriebs­ system eine Viskositätskupplung mit einem Eingangsteil aufweist, das in Wirkverbindung mit der Ausgangswelle des Getriebes steht und das Ausgangsdrehmoment des Getriebes auf ein Ausgangsteil über viskoses Material zwischen dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil überträgt, wobei eine erste Kuppelverbindung vorgesehen ist, um das Ausgangsmoment der Kupplung auf die Vorderräder des Kraftfahrzeugs zu übertragen, sowie eine zweite Kuppel­ verbindung, um das Ausgangsmoment der Kupplung auf die Hinterräder zu übertragen.

Jede der Kuppelverbindungen weist erste und zweite Kuppelmittel auf, wobei die Kuppelmittel verschiebbare Eingriffsteile umfassen. Die ersten Kuppelmittel sind in Wirkverbindung mit der Ausgangswelle des Getriebes verbunden und dienen zum Übertragen des Ausgangsmomentes des Getriebes auf die Räder ohne Zwischenschaltung der Kupplung. Die zweiten Kuppelmittel sind in Wirkverbindung mit dem Ausgangsteil der Kupplung angeordnet und dienen zur Übertragung des Ausgangsmomentes des Getriebes zu den Rädern über die Kupplung. Jedes der verschiebbaren Eingriffsteile wird von einem Wählhebel verschoben, so daß man die ersten und die zweiten Kuppelmittel selektiv in Eingriff bringen kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt jedes der Kuppelmittel verschiebbare innere Zähne sowie äußere Zähne.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, die anhand von Abbildungen näher erläutert ist. Hierbei zeigen

Fig. 1a und 1b ein Vierradantriebssystem ent­ sprechend einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 einen vergrößerten Längsschnitt, der einen Ausschnitt aus Fig. 1b darstellt, und

Fig. 3a und b eine weitere bevorzugte Ausführungs­ form der Erfindung.

Wie in den Fig. 1a und b gezeigt, ist eine Kurbelwelle 1 einer Brennkraftmaschine E der Länge nach im Vorderab­ schnitt eines Kraftfahrzeugs montiert und steht in Wirk­ verbindung mit einer Eingangswelle 3 eines Getriebes 4 über eine Kupplung 2.

Die Kupplung 4 weist eine rohrförmige Ausgangswelle 5 auf, die parallel zur Eingangswelle 3 verläuft. Zahnräder 6 bis 9 für den ersten bis vierten Gang sind auf den Wellen 3 und 5 angebracht. Ein Synchronring 10 ist vorgesehen, um mit einem drehbar montierten Zahnrad 6 a oder 7 a für den ersten oder den zweiten Gang in Eingriff mit der Ausgangswelle 5 zu bringen. Ein Synchronring 11 ist vorgesehen, um dreh­ bar montierte Zahnräder 8 a und 9 a für den dritten und vierten Gang mit der Eingangswelle 3 zu verbinden. Ein Rückwärts-Zahnrad 12, das auf der Eingangswelle 3 befestigt ist, steht mit einem Zahnrad 13 in Verbindung, das auf der Hülse des Synchronrings 10 angebracht ist, so daß ein Rückwärtsgang gebildet wird.

In der Ausgangswelle 5 ist eine Vorder-Antriebswelle 14 drehbar befestigt. Ein Antriebsritzel 15 ist am Vorderende der Antriebswelle 14 angebracht und steht in Eingriff mit einem Kegelrad 17 eines Vorderdifferentials 16. Die Ausgangswelle 5 und die Vorderantriebswelle 14 ragen nach hinten in eine Übertragungsanordnung 18, die an der Hinterseite des Getriebes 4 angeordnet ist. Die Übertragungs­ anordnung 18 weist eine Viskositätskupplung 30 und eine Hinter-Antriebswelle 19 parallel zur Vorderantriebswelle 14 auf. Die Viskositätskupplung 30 umfaßt eine Nabe 31, die mit der Ausgangswelle 5 verbunden ist. Ein Gehäuse 32 ist drehbar auf der Nabe 31 befestigt. Eine Vielzahl von Scheiben 33 ist an der Nabe 31, eine Vielzahl von Scheiben 34 am Gehäuse 32 befestigt und zwar wechselweise mit den Scheiben 33. Das Gehäuse 32 ist mit einem viskosen Öl gefüllt. Das Übertragungsmoment der Kupplung steigt mit der Differenz der Drehzahlen zwischen Nabe 31 und Gehäuse 32 an.

Zwischen der Vorderantriebswelle 14, der Nabe 31 und dem Gehäuse 32 ist eine Kupplung 35 vorgesehen. Die Nabe 31 weist ein Zahnrad 22 auf, das mit einem Zahnrad 23 an einer Nabe 23 b kämmt, welche drehbar auf der Hinter- Antriebswelle 19 montiert ist. Das Gehäuse 32 weist ein Zahnrad 24 auf, das mit einem Zahnrad 25 kämmt, welches an einer Nabe 25 b ausgebildet ist, die wiederum drehbar auf der Welle 19 sitzt. Eine Kupplung 40 ist zwischen den Zahnrädern 23 und 25 und der Hinterantriebswelle 19 aus­ gebildet.

Wie in Fig. 2 gezeigt, umfaßt die Kupplung 35 äußere Zähne 5 a auf der Nabe 31, äußere Zähne 32 a auf dem Gehäuse 32, äußere Zähne 36 auf der Nabe 36 a, die an der Vorder­ antriebswelle 14 befestigt ist, und eine Hülse 37. Die Hülse 37 weist innere Zähne 37 c auf, die verschiebbar in ständigem Eingriff mit den äußeren Zähnen 36 stehen, wobei innere Zähne 37 a zum Eingriff mit den (äußeren) Zähnen 5 a und innere Zähne 37 b vorgesehen sind, die in Eingriff mit den äußeren Zähnen 32 a gebracht werden können. Die Hülse 37 weist eine ringförmige Nut 37 d auf, in die eine Gabel 46 a in Gleitsitz eingreift. Die Gabel 45 a steht in Wirkverbindung mit einem Wählhebel 45 über eine Schubstange 46, so daß durch den Wählhebel die Hülse 37 verschoben werden kann. Die Kupplung 40 umfaßt äußere Zähne 41, die auf einer Nabe 41 a ausgebildet sind, wobei die Nabe auf der Hinterantriebswelle 19 sitzt. Zähne 23 a sind auf der Nabe 23 b ausgebildet, Zähne 25 a auf der Nabe 25 b. Weiterhin ist eine Hülse 42 vorgesehen. Die Hülse 42 weist innere Zäne 42 c auf, die verschiebbar in ständigem Eingriff mit den Zähnen 41 stehen. Es sind Zähne 42 a und 42 b vorgesehen, die in Eingriff mit den Zähnen 25 a und 23 a bringbar sind. Die Hülse 42 weist eine ringförmige Nut 42 d auf, in welche eine Gabel 46 b auf der Stange 46 eingreift.

Im Betrieb dreht die Ausgangswelle 5 mit einer durch den Motor und den gewellten Übertragungsgang des Getriebes 4 bestimmten Geschwindigkeit.

Das Ausgangsmoment wird weiterhin auf die Nabe 31 der Viskositätskupplung 30 und die Zahnräder 22 und 23 über­ tragen. Wenn der Wählhebel 45 in die Vorderrad-Antriebs­ position FWD verschoben wird, so wird die Hülse 32 nach rechts von der in Fig. 1 gezeigten Position verschoben, so daß die Zähne 37 a in Eingriff mit den Zähnen 5 a ge­ bracht werden. Weiterhin werden die Zähne 42 b außer Eingriff mit den Zähnen 23 a gebracht. Die Zähne 42 a kommen nicht in Eingriff mit den Zähnen 25 a. Auf diese Weise wird der Ausgang von der Ausgangswelle 5 zu den Fronträdern über die Nabe 31, die Zähne 5 a, 37 a, 37 c, 36 und die Vorderantriebswelle 14 übertragen. Auf diese Weise ergibt sich ein Vorderrad-Antriebssystem. Wenn der Wählhebel 45 in eine Position F4W geschoben wird (Vorderradantrieb mit Hinter-Hilfsantrieb), so wird der Eingriffszustand der Kupplung 35 nicht verändert und die Zähne 42 a der Kupplung 40 sind in Eingriff mit den Zähnen 25 a. Auf diese Weise wird der Ausgang über die Nabe 31 auf die Hinterräder über das Gehäuse 32, die Zahnräder 24, 25, die Nabe 25 b, die Zähne 25 a, 42 a, 42 c, 41 und die Hinterantriebswelle 49, die Antriebswelle 20 und ein Hinterdifferential 21 übertragen. Auf diese Weise ist das Vierradantriebssystem mit den Hinterrädern als Hilfs­ antrieb aufgebaut.

Beim Vierradantriebssystem wird dann, wenn die Vorder­ räder schlüpfen und die Drehzahldifferenz an der Viskositätskupplung groß wird, das Eingangsdrehmoment der Kupplung auf die Hinterräder über die Kupplung über­ tragen, so daß diese vor dem Durchdrehen bewahrt werden. Nachdem das Kraftfahrzeug aber hauptsächlich über die Vorderräder angetrieben wird, ergibt sich eine exzellente Steuerbarkeit.

Wenn der Wählhebel 45 in die Position FR4W (Vorder/Hinter­ radantrieb) gebracht wird, so ändert sich der Eingriff der Kupplung 35 nicht und die Zähne 42 b stehen in Eingriff mit den Zähnen 23 a. Dementsprechend werden die Vorder- und Hinterräder mit der Ausgangswelle 5 ohne Zwischen­ schaltung der Kupplungen 35 und 40 in Verbindung gebracht.

Wenn der Wählhebel 45 in die Position R4W (Hinterradantrieb mit Vorder-Hilfsantrieb) gebracht wird, so kommen die Zähne 37 b der Kupplung 35 in Eingriff mit den Zähnen 32 a, die Zähne 42 b der Kupplung 40 kommen in Eingriff mit den Zähnen 32 a. Auf diese Weise wird das Ausgangsmoment der Welle 5 auf die Hinterräder über Zahnräder 22, 23, Zähne 23 a, 42 b, 42 c, 41, die Hinterantriebswelle 19, die Antriebswelle 20 und das Hinterdifferential 21 übertragen. Andererseits wird das Ausgangsmoment auf die Vorderräder über das Gehäuse 32, die Zähne 32 a, 37 b, 37 c, 36 und die Welle 14 übertragen. Auf diese Weise wird ein Antriebs­ system geschaffen, bei dem die Hinterräder angetrieben und die Vorderräder als Hilfsantrieb mit angetrieben werden.

Wenn beim Vierradantriebssystem die Hinterräder durch­ drehen und die Drehzahldifferenz an der Viskositäts­ kupplung groß wird, so wird das Eingangsmoment der Kupplung auf die Vorderräder über die Kupplung übertragen, so daß diese nicht durchdrehen. Weiterhin ergibt sich ein sehr gutes Fahrverhalten, da das Kraftfahrzeug haupt­ sächlich von den Hinterrädern angetrieben wird.

Wenn der Wählhebel 45 in die Position RWD (Hinterrad- Antrieb) gebracht wird, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, so kommen die Zähne 37 a und 37 b außer Eingriff mit den Zähnen 5 a und 32 a. Die Zähne 42 b kommen in Eingriff mit den Zähnen 23 a. Auf diese Weise wird das Ausgangsmoment von der Ausgangswelle 5 auf die Hinterräder über die Nabe 31, die Zahnräder 22, 23, die Zähne 23 a, 42 b, 42 c, 41 und die Hinterantriebswelle 19 übertragen. Auf diese Weise ergibt sich ein Hinterrad-Antriebssystem.

Im folgenden wird eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand von Fig. 3 näher beschrieben. Hier ist ein Motor E, eine Kupplung 2 und ein Getriebe 4 vor­ gesehen, die im Vorderabschnitt eines Kraftfahrzeugs quer montiert sind. Für die in Fig. 1 bereits gezeigten Teile sind auch hier dieselben Bezugsziffern verwendet. Das Getriebe 4 weist ein Zahnrad 9 a für einen fünften Gang und einen Synchronring 9 b für diesen Gang auf. Ein Ausgangszahnrad 50 ist auf der Ausgangswelle 5 festge­ setzt und kämmt mit einem Zwischenzahnrad 51, das mit einem Zahnrad 52 kämmt, welches auf einer Übertragungs­ welle 53 sitzt. Die Übertragungswelle 53 ist mit der Nabe 31 der Viskositätskupplung 30 verbunden. Ein Zahn­ rad 54 ist auf der Nabe 36 a der Kupplung 35 festgesetzt und kämmt mit einem Zahnrad 55, das einstückig mit einem Gehäuse 16 a des Differentials 16 ausgebildet ist, das in Wirkverbindung mit Vorderachsen 56 steht. Ein Kegel­ rad 57 auf der Nabe 41 a der Kupplung 40 kämmt mit einem Kegelrad 58, das auf der Hinterantriebswelle 19 sitzt. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist dieselbe wie die der Anordnung nach Fig. 1.

• Bezugszeichenliste 1 Kurbelwelle
  2 Kupplung
  3 Eingangswelle
  4 Getriebe
  5 Ausgangswelle
  5 a  Außenzähne
  6 bis 9 erster bis vierter Gang
  9 a fünfter Gang
  9 b Synchronring
  10, 11 Synchronring
  12 Rückwärtsgang-Zahnrad
  13 Zahnrad
  14 Vorder-Antriebswelle
  15 Antriebsritzel
  16 Vorderdifferential
  17 Kegelrad
  18 Übertragungsanordnung
  19 Hinter-Antriebswelle
  22 Zahnrad
  23 Zahnrad
  23 a Zähne
  23 b Nabe
  24 Zahnrad
  25 Zahnrad
  25 a Zähne
  25 b Nabe
  30 Viskositätskupplung
  31 Nabe
  32 Gehäuse
  32 a Außenzähne
  33 Scheiben
  34 Scheiben
  35 Kupplung
  36 Außenzähne
  36 a Nabe
  37 Hülse
  37 a bis c Innenzähne
  37 d Ringnut
  40 Kupplung
  41 Außenzähne
  41 a Nabe
  42 Hülse
  42 a bis c Innenzähne
  45 Wählhebel
  46 Schubstange
  46 a Gabel
  50 Ausgangszahnrad
  51 Zwischenzahnrad
  52 Zahnrad
  53 Übertragungswelle
  54, 55 Zahnrad
  56 Vorderachsen
  57 Kegelrad

Claims (4)

1. Vierradantriebssystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe, gekennzeichnet durch
eine Kupplung mit einem Eingangsteil, das in Wirkver­ bindung mit einer Ausgangswelle des Getriebes steht und das Ausgangsmoment des Getriebes auf ein Ausgangsteil über viskoses Material zwischen dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil überträgt;
eine erste Kuppel-Verbindung, zum Übertragen des Ausgangs der Kupplung zu Vorderrädern des Kraftfahrzeuges;
eine zweite Kuppel-Verbindung, zum Übertragen des Ausgangs der Kupplung auf Hinterräder des Kraftfahrzeugs;
wobei jede der Kuppel-Verbindungen erste Kuppelmittel und zweite Kuppelmittel aufweist, die ein verschiebbares Eingriffsteil einschließen;
wobei die ersten Kuppelmittel in Wirkverbindung mit der Ausgangswelle des Getriebes stehen und das Ausgangsmoment des Getriebes auf die Räder ohne Zwischenschaltung der Kupplung übertragen und wobei die zweiten Kuppelmittel in Wirkverbindung mit dem Ausgangsteil der Kupplung stehen und das Ausgangsmoment des Getriebes auf die Räder über die Kupplung übertragen;
und durch
Mittel zum Verschieben der verschiebbaren Eingriffsteile, um selektiv jedes der ersten und zweiten Kuppelmittel in Eingriff zu bringen.

2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Kuppelmittel verschiebbare innere Zähne und äußere Zähne aufweist.

3. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebemittel einen Wählhebel und eine Schubstange umfassen, welche die verschiebbaren Eingriffsteile mit dem Wählhebel verbindet.

4. Antriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin Mittel vorgesehen sind, um die Drehung der Ausgangswelle des Getriebes auf die verschiebbaren inneren Zähne zu übertragen.