DE3715641A1 - Fahrzeug mit vierradantrieb - Google Patents
Fahrzeug mit vierradantriebInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere
einen Schlepper, dessen Antrieb zwischen einem Zweirad
und einem Vierradantriebsmodus umschaltbar ist.
Ein Fahrzeug nit Vierradantrieb, bei dem Vorder- und
Hinterräder gleichzeitig angetrieben werden, ist an sich
bekannt. Wünschenswerterweise werden dabei die Vorder
und Hinterräder mit jeweils gleicher Umfangsgeschwindig
keit angetrieben, wenn das Fahrzeug mit Vierradantrieb
geradeaus fährt. Wenn das Fahrzeug jedoch, wie in Fig. 14
gezeigt, wendet oder eine Kurve durchfährt, ist der
Spurkreisradius R 2 der Vorderräder FW größer als der
Spurkreisradius R 1 der Hinterräder RW. Das Fahrzeug be
sitzt daher einen großen Wendekreisradius, sofern nicht
die Umfangsgeschwindigkeit der Vorderräder gegenüber
derjenigen der Hinterräder vergrößert wird. Die Umfangs
geschwindigkeit der Vorder- und Hinterräder entspricht
dabei jeweils einer von der Drehung der Vorder- bzw.
Hinterräder erzeugten Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs.
Für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb ist es daher wesent
lich, daß Vorder- und Hinterräder für Geradeausfahrt und
für Kurvenfahrt jeweils unterschiedliche Umfangsgeschwin
digkeiten aufweisen. Es erweist sich jedoch als äußerst
schwierig, die Umfangsgeschwindigkeiten von Vorder- und
Hinterrädern von einer für Geradeausfahrt optimalen Ge
schwindigkeit in eine für Kurvenfahrt optimale Geschwin
digkeit zu ändern und umgekehrt, weil ein Vierradan
triebsmechanismus zum Verteilen der Antriebskraft einer
Antriebsmaschine auf Vorder- und Hinterräder normaler
weise Getriebestufen mit festem Übersetzungsverhältnis
aufweist.
Es wurde bereits vorgeschlagen, die Vorderräder mit höhe
rer Umlaufgeschwindigkeit als die Hinterräder zu betrei
ben und damit entweder die Vorder- oder die Hinterräder
(im Falle eines Schleppers die Vorderräder) bei Gerade
ausfahrt des Fahrzeuges auf dem Boden durchrutschen und
das Fahrzeug aufgrund der schnelleren Drehung der Vorder
räder mit einem kleinen Wendekreisradius wenden oder eine
Kurve durchfahren zu lassen.
Gemäß einem anderen bekannten Vorschlag laufen Vorder
und Hinterräder mit einem Geschwindigkeitsverhältnis von
etwa 1:1, wobei eine Einrichtungskupplung, d. h. ein
Freilauf in die Vorderrad-Antriebswellen eingeschaltet
ist, um Antriebskräfte nur von der Antriebsmaschine auf
die Vorderräder, nicht aber umgekehrt zu übertragen. Bei
dieser Konstruktion wird für Geradeausfahrt der Vierrad
antriebsmodus gewählt; wenn das Fahrzeug wendet oder eine
Kurve durchfährt, wird dagegen die Einrichtungskupplung
betätigt, um die Antriebskraftübertragung zu unterbrechen
und die Vorderräder sich frei drehen zu lassen und damit
dem Fahrzeug das Wenden mit einem kleinen Wendekreisra
dius zu gestatten.
Ein weiterer bisheriger Vorschlag sieht die Anwendung
eines Schaltmechanismus zum selektiven Einstellen eines
Zweirad- und eines Vierradantriebsmodus vor. Bei dieser
Konstruktion wird das Fahrzeug in Geradeausfahrt nur
durch die Hinterräder und beim Wenden oder Durchfahren
einer Kurve oder bei einem Durchrutschen der Hinterräder
durch alle vier Räder angetrieben.
Die Konstruktion, bei der die Vorderräder auf eine höhere
Umfangsgeschwindigkeit als die Hinterräder eingestellt
sind, ist mit dem Problem eines übermäßigen Reifenver
schleißes aufgrund des Schlupfs zwischen Vorderrädern und
Fahrbahnfläche behaftet. Nachteilig an der eine Einrich
tungskupplung verwendenden Anordnung ist, daß die Motor
bremse nicht zur Verfügung steht. Die Konstruktion, bei
der Zweirad- und Vierradantrieb selektiv einstellbar
sind, ist mit Problemen bezüglich einer umständlichen
Bedienung und einer mangelhaften Manövrierbarkeit des
Fahrzeugs behaftet.
Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines Fahr
zeugs mit Vierradantrieb, das bedarfsweise automatisch
zwischen einem Zweirad- und einem Vierradantriebsmodus
umschaltbar ist, den Fahrer von einer umständlichen Be
dienung von Hebeln entlastet, von den Problemen einer
Erdreichverdrängung beim Wenden und des Reifenver
schleißes bei Geradeausfahrt frei ist, eine wirtschaft
liche Kraftstoffnutzung durch Wahl des Zweiradantriebs im
Normalbetrieb gewährleistet und sich mittels der sog.
Motorbremse abbremsen läßt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst bei einem Fahr
zeug mit Vierradantrieb mit einer Antriebsmaschine, mit
einer mit der Antriebsmaschine verbundenen Kraftübertra
gungseinrichtung, mit einer durch eine von der Kraftüber
tragungseinrichtung gelieferten Antriebskraft angetriebe
nen Vorderrad-Antriebseinheit und mit einer durch die von
der Kraftübertragungseinrichtung gelieferte Antriebskraft
angetriebene Hinterrad-Antriebseinheit, das gekennzeichnet ist
durch eine Auslegung von Vorderrad- und Hinterrad-An
triebseinheit in der Weise, daß die Vorderräder mit einer
niedrigeren Umfangsgeschwindigkeit als die Hinterräder
antreibbar sind, durch eine automatische Umschalteinheit
zum selektiven Umschalten zwischen einem Zweiradantriebs
modus und einem Vierradantriebsmodus, umfassend einen mit
der Kraftübertragungseinrichtung verbundenen Eingangs
oder Antriebsabschnitt, einen ersten Ausgangs- oder Ab
triebsabschnitt mit einer ersten, mit der Vorderrad-
Antriebseinheit verbundenen Ausgangs- oder Abtriebswelle
und einen zweiten Ausgangs- oder Abtriebsabschnitt mit
einer zweiten, einem Drehwiderstand unterworfenen Aus
gangs- oder Abtriebswelle, und eine selbsttätige
Kupplungseinheit, die den ersten Abtriebsabschnitt vom
Antriebsabschnitt trennt, wenn sich letzterer dann mit
niedrigerer Drehzahl dreht als der erste Abtriebsab
schnitt, wenn das Fahrzeug durch die Antriebsmaschine mit
Kraftübertragung vom Antriebsabschnitt zum ersten Ab
triebsabschnitt und zum zweiten Abtriebsabschnitt ange
trieben wird, sowie bei einer Drehung des Antriebsab
schnitts mit höherer Drehzahl als derjenigen des ersten
Abtriebsabschnitts dann, wenn das Fahrzeug durch die
Antriebsmaschine gebremst wird und die Kraftübertragung
vom ersten Abtriebsabschnitt und zweiten Abtriebsab
schnitt zum Antriebsabschnitt erfolgt.
Bei dieser Anordnung werden die Hinterräder durch die
Antriebsmaschine über den automatischen Umschaltmecha
nismus ständig angetrieben. Selbstverständlich sind dabei
zwischen der Antriebsmaschine und den Hinterrädern eine
Kupplung und eine Gangschaltung vorgesehen, wobei die
Antriebskraftübertragung von der Antriebsmaschine be
darfsweise unterbrochen wird.
Die Vorderräder werden ebenfalls durch die Antriebsma
schine über den automatischen Umschaltmechanismus ange
trieben, wobei jedoch die Antriebsübertragung zu den
Vorderrädern durch Betätigung der Kupplungseinheit unter
brechbar ist. Bei fahrendem Fahrzeug werden sowohl Vor
der- als auch Hinterräder im Vierradantriebsmodus ange
trieben. Da die Vorderräder auf eine niedrigere Fahr- und
Umlaufgeschwindigkeit eingestellt sind als die Hinterrä
der, werden die Vorderräder durch die Hinterräder gescho
ben, so daß sie sich bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs mit
einer höheren als der Soll-Geschwindigkeit drehen. Mit
anderen Worten: die über den Erdboden bzw. die Fahrbahn
fläche ausgeübte Vortriebskraft läßt die Vorderräder sich
mit einer höheren Geschwindigkeit drehen. Infolgedessen
ist der erste Ausgangs- oder Abtriebsabschnitt bestrebt,
sich mit einer höheren Geschwindigkeit zu drehen als der
Eingangs- oder Antriebsabschnitt. Da die Kupplungseinheit
des Umschaltmechanismus in diesem Zustand die Antriebs
kraftübertragung zwischen dem Antriebsabschnitt und dem
ersten Abtriebsabschnitt selbsttätig unterbricht, können
sich Antriebsabschnitt und erster Abtriebsabschnitt rela
tiv zueinander drehen. Die Vorderräder rollen daher auf
der Fahrbahnfläche mit derselben Fahr- oder Umfangs
schwindigkeit wie die Hinterräder ab, ohne gegenüber der
Fahrbahnoberfläche durchzurutschen. Das Fahrzeug wird in
diesem Zustand nur durch die Hinterräder angetrieben.
Wenn das Fahrzeug unter diesen Bedingungen wendet oder
eine Kurve durchfährt, drehen sich die Vorderräder mit
einer höheren als der Sollgeschwindigkeit, wobei die
Kupplungseinheit zwischen Antriebsabschnitt und erstem
Abtriebsabschnitt ebenfalls die Antriebskraftübertragung
zwischen diesen beiden Abschnitten unterbricht und damit
das Fahrzeug nur durch die Hinterräder angetrieben wird.
Wenn andererseits die Hinterräder aus irgendeinem Grund
unter Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit einem
Schlupf unterliegen, verringert sich die Drehzahl der
Vorderräder, bis die Drehzahlen von Vorder- und Hinter
rädern schließlich einander gleich werden. Dabei stellt
die Kupplungseinheit die Antriebskraftübertragung zwi
schen dem Antriebsabschnitt und dem ersten Abtriebsab
schnitt selbsttätig her, so daß die Vorderräder unter
Herstellung des Vierradantriebs durch die Antriebsma
schine angetrieben werden. Hierdurch wird der Schlupf an
den Hinterrädern aufgehoben.
Wenn die Motorbremse genutzt wird, werden Vorder- und
Hinterräder mit einer Vortriebskraft vom Boden bzw. der
Fahrbahnfläche beaufschlagt. Da die Vorderräder auf eine
niedrigere Umlaufgeschwindigkeit als die Hinterräder
eingestellt sind, drehen sich sodann die Vorderräder mit
einer höheren als der vorgegebenen oder Sollgeschwindig
keit, wenn sich die Hinterräder mit der Sollgeschwindig
keit drehen. Mit anderen Worten: der erste Abtriebsab
schnitt ist bestrebt, sich schneller zu drehen als der
Antriebsabschnitt. In diesem Zustand stellt die Kupp
lungseinheit eine Kraftübertragung zwischen erstem Ab
triebsabschnitt und Antriebsabschnitt her, wodurch die
Motorbremse bzw. die Bremskraft der Antriebsmaschine auch
auf die Vorderräder wirkt.
Wenn die Vorderräder aus irgendeinem Grund einem Schlupf
unterliegen, ohne einer Bremskraft durch die Antriebsma
schine unterworfen zu sein, sinkt die Drehzahl der Vor
derräder unter diejenige der Hinterräder ab. Infolgedes
sen wird die Kupplungseinheit ausgerückt und die Motor
bremse wirkt nur auf die Hinterräder.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Er
findung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläu
tert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Getriebe
oder Kraftübertragungssystems bei einem Vierrad
antrieb-Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungs
form der Erfindung,
Fig. 2 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Schnitt
ansicht eines Teils des Kraftübertragungssystems
mit einem automatischen Umschaltmechanismus zum
Umschalten zwischen einem Zweirad- und einem
Vierradantriebsmodus,
Fig. 3 bis 12 schematische Darstellungen zur Veran
schaulichung der Einrück- und Ausrückzustände
von Kupplungszähnen und Kurvenelementzähnen,
welche die Kupplungseinheit des automatischen
Umschaltmechanismus darstellen,
Fig. 13 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Schnitt
ansicht eines Teils eines Kraftübertragungs
systems mit einem automatischen Umschaltmecha
nismus zum Umschalten zwischen einem Zweirad
und einem Vierradantriebsmodus bei einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 14 eine schematische Darstellung zur Veranschauli
chung einer Geschwindigkeitsdifferenz zwischen
Vorder- und Hinterrädern für den Fall, daß das
Fahrzeug wendet bzw. eine Kurve durchfährt.
Fig. 1 veranschaulicht einen Kraftübertragungsstrang und
einen Kraftabnahmestrang, wobei in ersterem die Antriebs
kraft einer Antriebsmaschine 1 über eine Hauptkupplung 2,
eine Hauptgangschaltung 3 und eine Nebengangschaltung 4
auf einen automatischen Umschaltmechanismus 5 zum selek
tiven Umschalten zwischen einem Zweirad- und einem Vier
radantriebsmodus übertragen wird. Der Umschaltmechanismus
5 steht in Wirkverbindung mit einerseits einer Vorderrad-
Antriebseinheit 6 für den Antrieb der Vorderräder und
andererseits einer Hinterrad-Antriebseinheit 7 für den
Antrieb der Hinterräder. Die Vorderrad-Antriebseinheit 6
umfaßt eine Vorderradantriebs-Kupplung 8, ein vorderes
Ausgleichgetriebe 9 und ein nicht dargestelltes Unterset
zungsgetriebe, das dem vorderen Ausgleichgetriebe 9 nach
geschaltet und wirkungsmäßig mit den Vorderrädern verbun
den ist. Die Hinterrad-Antriebseinheit 7 umfaßt ein mit
den nicht dargestellten Hinterrädern in Wirkverbindung
stehendes hinteres Ausgleichgetriebe 10.
Im Kraftabnahmestrang wird die Antriebskraft von der An
triebsmaschine 1 über eine Kraftabnahme-Zwischen- oder
-Vorgelegewelle 11, die sich durch Haupt- und Nebengang
schaltung 3 bzw. 4 erstreckt, eine Kraftabnahme-Kupplung
12 und eine Kraftabnahme-Gangschaltung 13 zu einer Kraft
abnahmewelle bzw. Zapfwelle 14 übertragen.
Der automatische Umschaltmechanismus 5 für das selektive
Umschalten zwischen Zweirad- und Vierradantriebsmodus ist
nachstehend anhand von Fig. 2 näher erläutert. Dieser
Mechanismus 5 weist grundsätzlich einen ähnlichen Aufbau
auf wie ein als "Sperrdifferential" bekannter automati
scher Ausgleichgetriebe-Sperrmechanismus.
Der Umschaltmechanismus 5 umfaßt ein erstes Gehäuse 51,
ein zweites Gehäuse 52 und ein dazwischen eingefügtes,
ringförmiges zentrales Kupplungselement 53, das mit Hilfe
von Schraubbolzen 54 starr mit den beiden Gehäusen 51, 52
verbunden ist. Die beiden Gehäuse 51, 52 sind an ihren
gegenüberliegenden, abgewandten Enden mittels Lagern 55
bzw. 56 in Trennwänden 57 bzw. 58 eines Getriebegehäuses
15 gelagert. Eine mit der Vorderrad-Antriebseinheit 6
verbundene erste Ausgangs- oder Abtriebswelle 59 er
streckt sich mit dem einen Ende in den Bereich der Dreh
achse des ersten Gehäuses 51 und ist relativ zu letzterem
drehbar. Eine mit der Hinterrad-Antriebseinheit 7 ver
bundene zweite Ausgangs- oder Abtriebswelle 60 erstreckt
sich mit dem einen Ende in den Bereich der Drehachse des
zweiten Gehäuses 52 und ist relativ zu letzterem drehbar.
Dies bedeutet, daß die erste und die zweite Abtriebswelle
59 bzw. 60 koaxial zueinander angeordnet sind, wobei ihre
Stirnflächen in den Gehäusen 51, 52 des Umschaltmecha
nismus 5 einander zugewandt sind.
Die beiden Abtriebswellen 59 und 60 sind an ihren einan
der gegenüberstehenden Enden jeweils mit Keilverzahnungen
versehen, auf welche eine erste und eine zweite Keilver
zahnungs-Hülse 59′ bzw. 60′ aufgeschoben sind. Die erste
Hülse 59′ weist einen mit einer Innenwand des ersten
Gehäuses 51 in Berührung stehenden Flansch 61 auf, wäh
rend die zweite Hülse 60′ einen mit einer Innenwand des
zweiten Gehäuses 52 in Berührung stehenden Flansch 62
aufweist; die beiden Hülsen 59′, 60′ sind mithin gegen
eine radiale Auswärtsverschiebung festgelegt bzw. gesi
chert.
Ein ringförmiges, zentrales Kupplungselement 53 ist an
seinen beiden einander gegenüberliegenden Stirnflächen
jeweils mit rechteckigen Kupplungszähnen 63 a und 63 b
versehen, die in Umfangsrichtung der beiden Stirnflächen
jeweils auf gleiche Abstände verteilt sind (vgl. auch
Fig. 3).
Ein ringförmiges zentrales Kurvenelement 64 ist innerhalb
des genannten Kupplungselements 53 konzentrisch zu diesem
angeordnet. Das Kupplungselement 53 und das Kurvenelement
64 sind durch einen Sprengring 65 so miteinander verbun
den, daß sie um einen festen Betrag in Umfangsrichtung
relativ zueinander drehbar sind.
Das zentrale Kurvenelement 64 ist an seinen beiden Stirn
flächen jeweils mit trapezförmigen Kurvenzähnen 66 a, 66 b
versehen, die in Umfangsrichtung der betreffenden Stirn
flächen auf gleiche Abstände verteilt sind und mit den
Kupplungszähnen 63 a bzw. 63 b korrespondieren (vgl. auch
Fig. 4).
Das zentrale Kupplungselement 53 und das zentrale Kur
venelement 64 bilden zusammen ein Mittelteil 67, wobei
ein erstes und ein zweites Seitenteil 68 bzw. 69 mit
dazwischen eingeschlossenem Mittelteil 67 einander ge
genüberstehend angeordnet sind.
Die Seitenteile 68 und 69 sind an ihren jeweiligen, dem
Mittelteil 67 gegenüberstehenden Stirnflächen mit Kupp
lungszähnen 70 a bzw. 70 b, die unter Festlegung von in
Umfangsrichtung liegenden Zwischenräumen S (Fig. 3) mit
den Kupplungszähnen 63 a bzw. 63 b zusammengreifen, sowie
mit Kurvenzähnen 71 a bzw. 71 b versehen, die ohne umfangs
mäßige Zwischenräume mit den Kurvenzähnen 66 a bzw. 66 b
zusammengreifen.
Die Seitenteile 68, 69 sind mittels Keilverzahnungen mit
erster bzw. zweiter Keilverzahnungs-Hülse 59′ bzw. 60′
verbunden und relativ zu letzteren axial verschiebbar.
Zwischen dem ersten Seitenteil 68 und dem Flansch 61 der
ersten Keilverzahnungs-Hülse 59′ am Ende der ersten Ab
triebswelle 59 ist ein Vorbelastungsmittel in Form einer
Schrauben-Druckfeder 72 zur Vorbelastung des ersten Sei
tenteils 68 gegen den zentralen Teil 67 angeordnet, um
den Eingriff zwischen den jeweiligen Kupplungszähnen 63 a
und 70 a sowie den Kurvenzähnen 66 a und 71 aufrechtzuer
halten.
Ein Vorbelastungsmittel in Form einer Zwischenscheibe 73
ist zwischen dem zweiten Seitenteil 69 und der zweiten
Keilverzahnungshülse 60′ auf dem Ende der zweiten Ab
triebswelle 60 angeordnet, um den zweiten Seitenteil 69
ständig in Berührung mit dem zentralen Teil 67 zu halten.
Die Kupplungszähne 63 b und 70 b sowie die Kurvenzähne 66 b
und 71 b der mit der zweiten Abtriebswelle 60 verbundenen
zweiten Hülse 60′ und des zentralen Teils 67 werden somit
ständig in starrem Eingriff miteinander gehalten.
Das erste Gehäuse 51 trägt ein an ihm befestigtes Ein
gangs- oder Antriebszahnrad 74, das ständig mit einem
Zahnrad 17 auf einer Abtriebswelle 16 der Nebengang
schaltung 4 kämmt.
Der beschriebene automatische Umschaltmechanismus 5 für
die selektive Einstellung des Zweirad- und des Vierradan
triebsmodus umfaßt somit einen Eingangs- oder Antriebsab
schnitt A mit dem Antriebszahnrad 74, erstem und zweitem
Gehäuse 51 bzw. 52 sowie zentralem Kupplungselement 53,
eine Kupplungseinheit B mit dem Sprengring 65, dem zen
tralen Kurvenelement 64, erstem und zweitem Seitenteil 68
bzw. 69 sowie der Druckfeder 72, einen ersten Ausgangs
oder Abtriebsabschnitt C mit der ersten Keilverzahnungs-
Hülse 59′ und der ersten Abtriebswelle 59 sowie einen
zweiten Abtriebsabschnitt D mit der zweiten Keilverzah
nungs-Hülse 60′ und der zweiten Abtriebswelle 60.
Bei der beschriebenen Anordnung nimmt der Mittelteil
67 des automatischen Umschaltmechanismus 5 die über die
Hauptgangschaltung 3, die Nebengangschaltung 4 und die
beiden Zahnräder 17 und 74 übertragene Antriebskraft von
der Antriebsmaschine 1 ab. Die Antriebskraft wird am
Mittelteil 67 in zwei Teile aufgeteilt, von denen der
eine von dem Mittelteil 67 über den ersten Seitenteil 68,
die erste Keilverzahnungs-Hülse 59′ und die erste Ab
triebswelle 59 auf die Vorderrad-Antriebseinheit 6 über
tragen wird, während der andere Teil vom Mittelteil
67 über den zweiten Seitenteil 69, die zweite Hülse 60′
und die zweite Abtriebswelle 60 zur Hinterrad-Antriebs
einheit 7 übertragen wird.
Da der erste Seitenteil 68 zum Übertragen der Antriebs
kraft auf die Vorderrad-Antriebseinheit 6 durch die
Druckfeder 72 vorbelastet ist, kann ersichtlicherweise
die Antriebskraftübertragung vom zentralen Teil 67 zum
ersten Seitenteil 58 durch Verschieben des ersten Seiten
teils 68 gegen die Vorbelastungskraft der Druckfeder 72
unterbrochen werden. Dabei bilden die Kupplungszähne 63 a,
70 a und die Kurvenzähne 66 a, 71 zwischen dem zentralen
Teil 67 und dem ersten Seitenteil 68 sowie die Druckfeder
72 sämtlich Kupplungselemente.
Vorderrad- und Hinterrad-Antriebseinheit 6 bzw. 7 sind
jeweils so ausgelegt, daß Vorder- und Hinterräder ein
Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis (Vorderrad-Umfangsge
schwindigkeit/ Hinterrad-Umfangsgeschwindigkeit) aufwei
sen, das größer als 0,9 und kleiner als 1 ist. Dies be
deutet, daß die Vorderräder mit einer niedrigeren Um
fangsgeschwindigkeit als die Hinterräder umlaufen, wenn
sich erste und zweite Abtriebswelle 59 bzw. 60 mit glei
cher Drehzahl, d. h. einem Drehzahlverhältnis von 1:1
drehen.
Wenn daher der zentrale Teil 67 durch die Antriebsma
schine in der in den Fig. 3 und 4 durch dicke Pfeile
angedeuteten Richtung angetrieben wird, stehen die
Kupplungszähne 63 a und 63 b des zentralen Teils 67 unter
Antriebskraftübertragung in Eingriff mit den Kupplungs
zähnen 70 a und 70 b von erstem bzw. zweitem Seitenteil 68
bzw. 69, während die Kurvenzähne 66 a und 66 b des zentra
len Teils 67 in Eingriff mit den Kurvenzähnen 71 a bzw.
71 b der betreffenden Seitenteile 68 bzw. 69 gehalten
werden.
Da jedoch die Vorderräder mit einer niedrigeren Umlaufge
schwindigkeit oder Drehzahl angetrieben werden als die
Hinterräder, werden die Vorderräder durch die Hinterräder
geschoben, so daß sie bestrebt sind, sich unter einer
über den Erdboden bzw. die Fahrbahnfläche übertragenen
Vortriebskraft schneller als mit der vorgegebenen oder
Sollgeschwindigkeit zu drehen. Gemäß den Fig. 5 und 6
ist daher der erste Seitenteil 67 bestrebt, innerhalb der
in Umfangsrichtung zwischen den Kupplungszähnen 63 a und
70 a festgelegten Zwischenräume S vorauszueilen, so daß
bei dieser schnellen Relativdrehung die Kurvenzähne 71 a
des ersten Seitenteils 68 und die Kurvenzähne 66 a des
zentralen Teils 67 gegen die Vorbelastungskraft der
Druckfeder 72 aufeinander auflaufen. Infolgedessen führt
der erste Seitenteil 68 eine seitliche bzw. axiale Ver
schiebungsbewegung durch, um den Eingriff zwischen den
Kupplungszähnen 63 a und 70 a aufzuheben und damit die
Vorderräder in einen Freilaufzustand zu versetzen.
Der Schlepper wird daher bei Geradeausfahrt unter dem
Antrieb der Antriebsmaschine nur durch die Hinterräder
angetrieben. Unter diesen Bedingungen rollen die Vorder
räder einfach auf der Fahrbahnfläche ab. Das gleiche gilt
auch dann, wenn der Schlepper wendet bzw. eine Kurve
durchfährt.
Wenn unter diesen Bedingungen jedoch die Hinterräder z.
B. in morastigem Boden einsinken und durchdrehen und
damit der Schlepper keinen Vortrieb mehr erhält, erhalten
die Vorderräder keine Vortriebskraft mehr über den Boden
bzw. die Fahrbahnfläche, und die Drehzahl der ersten
Abtriebswelle 59 nimmt ab. Wenn sich die Drehzahl der
ersten Abtriebswelle 59 derjenigen der zweiten Abtriebs
welle 60 angleicht, gelangt die Kupplungseinheit B in den
Einrückzustand gemäß den Fig. 3 und 4, um sodann die
Antriebskraft von der Antriebsmaschine auf die Vorderrä
der zu übertragen. Dies bedeutet, daß bei durchdrehenden
oder -rutschenden Hinterrädern der Vierradantriebsmodus
eingestellt wird, in welchem sowohl Vorder- als auch
Hinterräder durch die Antriebsmaschine angetrieben wer
den.
Wenn andererseits die sog. Motorbremse benutzt wird, d.
h. bei Schubbetrieb, wird die Antriebskraft von den bei
den Seitenteilen 68 und 69 auf den zentralen Teil 67
übertragen, wie dies in den Fig. 7 und 8 dargestellt
ist. Da hierbei das Umfangsgeschwindigkeits-Verhältnis
der Vorderräder zu den Hinterrädern kleiner ist als 1,
verringert sich die Drehzahl der zweiten Abtriebswelle 60
unter diejenige der ersten Abtriebswelle 59. Wenn der
zweite Seitenteil 69 für die Antriebskraftübertragung auf
die Hinterräder, wie dies für den ersten Seitenteil 68
der Fall ist, mit einem axialen Bewegungsbereich versehen
und durch eine Feder vorbelastet wäre, würde in diesem
Fall die Antriebskraftübertragung zwischen dem zentralen
Teil 67 und dem zweiten Seitenteil 69 unterbrochen wer
den. Bei der beschriebenen Ausführungsform wird jedoch
der zweite Seitenteil 69 durch die Scheibe 73 ohne jedes
Axialspiel für eine seitliche Gleitbewegung oder Ver
schiebung mit der zweiten Keilverzahnungs-Hülse 60′ in
Berührung gehalten. Infolgedessen bleibt der in den Fi
guren 7 und 8 dargestellte Zustand erhalten, ohne daß ein
Übergang auf den Zustand gemäß Fig. 9 und 10 erfolgt,
so daß die sog. Motorbremse sowohl auf die Vorder- als
auch auf die Hinterräder wirkt. Bei einwirkender sog.
Motorbremse tritt daher ein Schlupf zwischen den Hinter
oder Vorderrädern und der Fahrbahnfläche auf.
Wenn bei wirkender Motorbremse die Vorderräder aus ir
gendeinem Grund durchrutschen und die Drehzahl der ersten
Abtriebswelle 59 unter diejenige der zweiten Abtriebswel
le 60 absinkt, tritt eine Relativdrehung zwischen dem
zentralen Teil 67 und dem ersten Seitenteil 68 auf, wobei
die Kurvenzähne 66 a und 71 a gemäß den Fig. 11 und 12
aufeinander auflaufen bzw. aneinander hochlaufen. Hierbei
führt der erste Seitenteil 68 eine seitliche bzw. axiale
Gleitbewegung oder Verschiebung mit einem Ausrücken der
Kupplungszähne 63 a und 73 a durch, so daß dann die sog.
Motorbremse nur auf die Hinterräder einwirkt.
Fig. 13 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der
Erfindung, die sich von der vorstehend beschriebenen
Ausführungsform dadurch unterscheidet, daß die Hinterrad-
Antriebseinheit 7 starr mit der Ausgangs- oder Abtriebs
welle 16 der Nebengangschaltung 4 verbunden ist, der
zweite Seitenteil 69 ein seitliches Gleitbewegungs- oder
Verschiebungsspiel aufweist und - ebenso wie der erste
Seitenteil 68 - durch eine Druckfeder 72 vorbelastet ist
und die zweite Abtriebswelle 60 ein an ihrem hinteren
Endabschnitt angebrachtes Schaufelrad 18 zum Umwälzen des
Schmieröls im Getriebegehäuse 15 trägt. Diese zweite
Ausführungsform gewährleistet dieselbe Funktion wie die
zuerst beschriebene Ausführungsform.
Insbesondere wird dabei, wie im Fall der ersten Ausfüh
rungsform, die Antriebskraft der Antriebsmaschine auf den
automatischen Umschaltmechanismus 5 zum selektiven
Umschalten zwischen Zweirad- und Vierradantriebsmodus
übertragen. Sodann wird die Antriebskraft in zwei Teile
aufgeteilt, von denen der eine von dem Mittelteil 67 über
den ersten Seitenteil 68, die erste Keilverzahnungs-Hülse
69 und die erste Abtriebswelle 59 auf die Vorderrad-
Antriebseinheit 6 übertragen wird, während der andere
Teil von dem Mittelteil 67 über den zweiten Seitenteil 69
und die zweite Keilverzahnungs-Hülse 70 zur zweiten Ab
triebswelle 60 für den Antrieb des Schaufelrads 18 über
tragen wird. Die Hinterrad-Antriebseinheit 7 wird unmit
telbar durch die Abtriebswelle 16 der Nebengangschaltung
4 angetrieben.
Bei dieser Ausführungsform gewährleistet der Umschaltme
chanismus 5 dieselbe Umschaltfunktion, wie sie vorher
anhand der Fig. 3 bis 12 beschrieben worden ist.
Ersichtlicherweise darf sich der Mittelteil 67 nicht
mit dem ersten Seitenteil 68 mitdrehen, wenn die Kurven
zähne 71 a des ersten Seitenteils 68 auf die Kurvenzähne
71 a des zentralen Kurvenelements 64 auflaufen bzw. auf
diesen hochlaufen. Das an der zweiten Abtriebswelle 60
montierte Schaufelrad 18 übt dabei lediglich einen
Widerstand aus, der den Mittelteil 67 an einer Mit
drehung mit dem ersten Seitenteil 68 hindert. Aus diesem
Grund kann das an der zweiten Abtriebswelle 60 montierte
Schaufelrad 18 auch durch Friktionsscheiben oder derglei
chen zur Ausübung des Widerstandes ersetzt werden.
Weiterhin kann die zweite Ausgangs- oder Abtriebswelle 60
als zusätzliche Kraftabnahmewelle bzw. Zapfwelle benutzt
werden.
Claims (5)
1. Fahrzeug mit Vierradantrieb, mit einer Antriebsmaschi
ne, mit einer mit der Antriebsmaschine verbundenen
Kraftübertragungseinrichtung, mit einer durch eine von
der Kraftübertragungseinrichtung gelieferten Antriebs
kraft angetriebenen Vorderrad-Antriebseinheit und mit
einer durch die von der Kraftübertragungseinrichtung
gelieferte Antriebskraft angetriebenen Hinterrad-An
triebseinheit,
gekennzeichnet durch eine Auslegung von Vorderrad- und
Hinterrad-Antriebseinheit in der Weise, daß die Vor
derräder mit einer niedrigeren Umfangsgeschwindigkeit
als die Hinterräder antreibbar sind, und durch eine auto
matische Umschalteinheit zum selektiven Umschalten
zwischen einem Zweiradantriebsmodus und einem Vierrad
antriebsmodus, umfassend einen mit der Kraftübertra
gungseinrichtung verbundenen Eingangs- oder Antriebs
abschnitt, einen ersten Ausgangs- oder Abtriebsab
schnitt mit einer ersten, mit der Vorderrad-Antriebs
einheit verbundenen Ausgangs- oder Abtriebswelle und
einen zweiten Ausgangs- oder Abtriebsabschnitt mit
einer zweiten, einem Drehwiderstand unterworfenen
Ausgangs- oder Abtriebswelle, und eine selbsttätige
Kupplungseinheit, die den ersten Abtriebsabschnitt vom
Antriebsabschnitt trennt, wenn sich letzterer dann mit
niedrigerer Drehzahl dreht als der erste Abtriebsab
schnitt, wenn das Fahrzeug durch die Antriebsmaschine
mit Kraftübertragung vom Antriebsabschnitt zum ersten
Abtriebsabschnitt und zum zweiten Abtriebsabschnitt
angetrieben wird, sowie bei einer Drehung des An
triebsabschnitts mit höherer Drehzahl als derjenigen
des ersten Abtriebsabschnitts dann, wenn das Fahrzeug
durch die Antriebsmaschine gebremst wird und die
Kraftübertragung vom ersten Abtriebsabschnitt und zum
zweiten Abtriebsabschnitt zum Antriebsabschnitt er
folgt.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vierrad-Antriebseinheit mit der zweiten Abtriebs
welle verbunden ist.
3. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Hinterrad-Antriebseinheit unmittelbar mit der
Kraftübertragungseinrichtung verbunden ist und die
zweite Abtriebswelle als Drehwiderstand ein Schaufel
rad zum Umwälzen eines Schmieröls trägt.
4. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Hinterrad-Antriebseinheit unmittelbar mit der
Kraftübertragungseinrichtung verbunden ist und die
zweite Abtriebswelle als Kraftabnahmewelle bzw. Zapf
welle nutzbar ist.
5. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kupplungseinheit folgendes umfaßt:
einen Mittelteil mit einem zentralen Kupplungselement und einem zentralen Kurvenelement, die eine relativ zueinander drehbar gelagerte äußere und innere Doppel ringanordnung bilden, wobei das zentrale Kupplungsele ment an seinen beiden Stirnflächen mit Kupplungszähnen und das zentrale Kurvenelement an seinen beiden Stirn flächen mit Kurvenzähnen versehen sind, erste und zweite, einander über den Mittelteil gegen überstehende Seitenteile, die an ihren dem zentralen Teil zugewandten Flächen mit Kupplungszähnen besetzt sind, welche mit den Kupplungszähnen des zentralen Kupplungselements unter Festlegung von in Umfangs richtung vorgesehenen Zwischenräumen zusammengreifen, und mit an ihren Flächen vorgesehenen Kurvenzähnen, die mit den Kurvenzähnen des zentralen Kurvenelements ohne Festlegung von umfangsmäßig verlaufenden Zwi schenräumen dazwischen zusammengreifen, und ein Mittel zum Vorbelasten des ersten Seitenteils gegen den Mittelteil,
wobei die Kurvenzähne des zentralen Kurvenelements und die Kurvenzähne des ersten Seitenteils bei einer Rela tivdrehung zwischen dem Mittelteil und dem ersten Seitenteil aufeinander aufzulaufen bzw. an einander hochzulaufen vermögen, um damit die Kupplungszähne des ersten Seitenteils außer Eingriff mit den Kupplungs zähnen des zentralen Kupplungselements zu bringen.
einen Mittelteil mit einem zentralen Kupplungselement und einem zentralen Kurvenelement, die eine relativ zueinander drehbar gelagerte äußere und innere Doppel ringanordnung bilden, wobei das zentrale Kupplungsele ment an seinen beiden Stirnflächen mit Kupplungszähnen und das zentrale Kurvenelement an seinen beiden Stirn flächen mit Kurvenzähnen versehen sind, erste und zweite, einander über den Mittelteil gegen überstehende Seitenteile, die an ihren dem zentralen Teil zugewandten Flächen mit Kupplungszähnen besetzt sind, welche mit den Kupplungszähnen des zentralen Kupplungselements unter Festlegung von in Umfangs richtung vorgesehenen Zwischenräumen zusammengreifen, und mit an ihren Flächen vorgesehenen Kurvenzähnen, die mit den Kurvenzähnen des zentralen Kurvenelements ohne Festlegung von umfangsmäßig verlaufenden Zwi schenräumen dazwischen zusammengreifen, und ein Mittel zum Vorbelasten des ersten Seitenteils gegen den Mittelteil,
wobei die Kurvenzähne des zentralen Kurvenelements und die Kurvenzähne des ersten Seitenteils bei einer Rela tivdrehung zwischen dem Mittelteil und dem ersten Seitenteil aufeinander aufzulaufen bzw. an einander hochzulaufen vermögen, um damit die Kupplungszähne des ersten Seitenteils außer Eingriff mit den Kupplungs zähnen des zentralen Kupplungselements zu bringen.
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: SCHULZE HORN, S., DIPL.-ING. M.SC., PAT.-ANW., 440 |
|
8131 | Rejection |