DE3723597A1 - Kraftuebertragungssystem fuer ein fahrzeug mit vierradantrieb - Google Patents
Kraftuebertragungssystem fuer ein fahrzeug mit vierradantriebInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftübertragungssystem für ein Fahrzeug
mit Vierradantrieb, bei dem die Kraft eines Motors auf vier
Antriebsräder des Fahrzeuges übertragen wird.
Bei einem herkömmlichen Fahrzeug mit Vierradantrieb, das ein zentrales
Differential aufweist und ein Fahrzeug mit sogenanntem
kontinuierlichen Vierradantrieb oder Allradantrieb ist, arbeitet
das zentrale Differential in der Weise, daß das Drehmoment eines
Motors gleichmäßig auf die Vorderräder und die Hinterräder
verteilt wird.
Es ist bekannt, daß das Verteilungsverhältnis des Drehmomentes
Einfluß auf das Fahrverhalten, die Lenkfähigkeit, die Stabilität,
die Starteigenschaften sowie weitere Eigenschaften
hat. Wenn nämlich die Verteilung zugunsten der Vorderräder
zunimmt, so wird ein stabiles Kurvenfahrverhalten bei hohen
Fahrzeuggeschwindigkeiten erreicht, und wenn man die Verteilung
zugunsten der Hinterräder vergrößert, so wird die Lenkfähigkeit
bei niedrigen Fahrzeugeschwindigkeiten verbessert.
Bei einem herkömmlichen Fahrzeug mit Vierrad- oder Allradantrieb
kann das Verteilungsverhältnis des Drehmomentes
auf die Vorderräder und die Hinterräder nicht geändert
werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Kraftübertragungssystem
anzugeben, mit dem sich das Verteilungsverhältnis
des Drehmomentes auf die Vorderräder und die Hinterräder in
Abhängigkeit von den Fahrzeugständen eines Fahrzeuges mit
Vierrad- bzw. Allradantrieb verändern läßt.
Gemäß der Erfindung wird ein Kraftübertragungssystem für
ein Fahrzeug mit Vierrad- bzw. Allradantrieb angegeben,
das folgende Baugruppen aufweist: Ein Getriebe zur Übertragung
der Kraft eines Motors; erste und zweite Planetengetriebe,
die betriebsmäßig mit einer Ausgangswelle des
Getriebes verbunden sind; erste und zweite Kraftübertragungssysteme,
die betriebsmäßig mit den Planetengetrieben
verbunden sind, um die Kraft des Motors auf die Vorderräder
bzw. die Hinterräder zu übertragen; eine Fluidkupplung,
die in einem der Kraftübertragungssysteme vorgesehen
ist, um die Kraft in Abhängigkeit von der Differenz
der Geschwindigkeiten oder Drehzahlen eines Eingangsteiles
und eines Ausgangsteiles zu übertragen; erste und
zweite Umschaltkupplungen, die in den Kraftübertragungssystemen
vorgesehen sind, von denen jede Kupplungseinrichtungen
aufweist, die vorgesehen sind, um das entsprechende
Planetengetriebe und die Flüssigkeitskupplung selektiv
unwirksam zu machen und die Drehmomente zu verändern,
die auf die Vorderräder und die Hinterräder übertragen
werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Kupplung eine
Zahnrad-Eingriffseinrichtung bzw. Einrückeinrichtung, die
so ausgebildet ist, daß die Eingangs- und Ausgangsteile
der Fluidkupplung miteinander gekoppelt bzw. verblockt
sind.
Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer
Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen
und unter Bezugnahme auf die beiliegende
Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in
Fig. 1 eine schematische Darstellung mit Fig. 1a
und 1b eines Vierradantriebs-Kraftübertragungssystems
gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung;
Fig. 2a bis 2e Diagramme zur Erläuterung der Eingriffszustände
von Zahnrädern und Innenverzahnungen
in den ersten und zweiten Umschaltkupplungen
in den jeweiligen fünf Schaltstellungen;
Fig. 3 eine Tabelle zur Erläuterung der Zustände
einer Fluidkupplung und der Drehmomentverteilung
in den jeweiligen Verschiebungs- bzw.
Schaltstellungen;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Vierradantriebs-
Kraftübertragungssystems gemäß einer
zweiten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 eine der Fig. 4 ähnliche Tabelle zur Erläuterung
der verschiedenen Schaltstellungen bei
der zweiten Ausführungsform;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Kraftübertragungssystems
gemäß einer dritten Ausführungsform
der Erfindung;
Fig. 7a bis 7e Diagramme zur Erläuterung von Eingriffszuständen
bei der dritten Ausführungsform gemäß der Erfindung;
Fig. 8 eine den Fig. 3 und 5 ähnliche Tabelle zur Erläuterung
der Schaltpositionen; und in
Fig. 9a bis 9c Diagramme zur Erläuterung der Eingriffszustände
bei einer vierten Ausführungsform gemäß
der Erfindung.
Fig. 1 zeigt in den Fig. 1a und 1b insgesamt ein Kraftübertragungssystem
für ein Kraftfahrzeug mit Vierrad- bzw.
Allradantrieb, auf welches sich die Erfindung bezieht.
Ein Motor 1 ist in Längsrichtung auf dem Kraftfahrzeug in
dessen Frontbereich montiert und bildet somit eine Achseinheit
mit Getriebe, Kupplung und Differential. Das Kraftübertragungssystem,
daß in einem Getriebegehäuse untergebracht
ist, weist eine Kupplung 2, ein Getriebe 4 und eine
Übertragungseinrichtung 18 auf. Das Getriebe 4 hat eine
Eingangswelle 3, eine rohrförmige oder hohle Ausgangswelle 5
parallel zur Eingangswelle 3, vier Paare von Schaltgetriebe-
Zahnrädern 6 bis 9, die den ersten bis vierten
Schaltgetriebegängen entsprechen, und Synchronisiereinrichtungen
10 und 11. Die Synchronisiereinrichtungen 10
und 11 sind zwischen den Zahnrädern 6 und 7 bzw. zwischen
den Zahnrädern 8 und 9 angeordnet. Ein Rückwärtsantriebs-
Zahnrad 12, das auf der Eingangswelle 3 montiert ist,
kämmt mit einem Zahnrad 13, das auf einer Seite einer Buchse
der Synchronisiereinrichtung 10 ausgebildet ist über ein
nicht dargestelltes Leerlauf-Zahnrad für Rückwärtsantrieb.
Eine vordere Antriebswelle 14 ist in der Ausgangswelle 5
und von einem Lager drehbar gelagert. Ein Antriebsritzel
15 am vorderen Ende der Antriebswelle 14 kämmt mit einem
Zahnkranz 17 eines vorderen Differentials 16, um die Kraft
auf die Vorderräder zu übertragen.
In der hinter dem Getriebe angeordneten Übertragungseinrichtung
18 ist eine hintere Antriebswelle 19 parallel
zur vorderen Antriebswelle 14 angeordnet. Die hintere Antriebswelle
19 ist mit den Hinterrädern über eine Antriebswelle
20 und ein hinteres Differential 21 verbunden. Die
Antriebswelle 19 ist mit Lagern gelagert.
Die Übertragungseinrichtung 18 hat ein zentrales Differential,
das erste und zweite Planetengetriebe 24 und 24,
die hintereinander auf der vorderen Antriebswelle 14 angeordnet
sind, und eine Fluidkupplung 28 aufweist. Das
Planetengetriebe 24 umfaßt ein Sonnenrad 24 b und Planetenräder
24 a, die mit dem Sonnenrad 24 b kämmen. Das zweite
Planetengetriebe 25 umfaßt ein Sonnenrad 25 b, ein
Hohlrad 25 c mit einer Innenverzahnung sowie Planetenräder
25 a. Die entsprechenden Planetenräder 24 a und 25 a der ersten
und zweiten Planetengetriebe 24 und 25 sind miteinander
über Stangen 26 verbunden. Die Stangen 26 sind in
einem Träger 27 drehbar gelagert, der mit der Ausgangswelle 5
verbunden ist. Das Sonnenrad 24 b ist mit einem
Zahnrad 31 über eine Hohlwelle 24 c verbunden. Das Zahnrad
31 kämmt mit einem Zahnrad 32, das auf der hinteren Antriebswelle
19 drehbar gelagert ist.
Auf der vorderen Antriebswelle 14 ist an der Außenseite
des zweiten Planetengetriebes 25 die Fluidkupplung 28 angebracht.
Die Fluidkupplung 28 weist ein Gehäuse 28 a mit einer
Vielzahl von äußeren Platten 28 d, eine Nabe 28 b, die
auf der vorderen Antriebswelle 14 drehbar montiert ist und
eine Vielzahl von inneren Platten 28 e besitzt, sowie ein
Fluid hoher Viskosität auf, das in dem Gehäuse 28 a enthalten
ist. Die Platten sind abwechselnd in axialer Richtung
der Fluidkupplung 28 angeordnet. Das Gehäuse 28 a ist
mit dem Hohlrad 25 c des zweiten Planetengetriebes 25 über
eine Hohlwelle 25 d verbunden, und die Nabe 28 b ist mit
dem Sonnenrad 25 b verbunden. Wenn eine Geschwindigkeits-
oder Drehzahldifferenz zwischen dem Gehäuse 28 a und der
Nabe 28 b auftritt, so arbeitet die Fluidkupplung 28 in der
Weise, daß sie in Abhängigkeit von dieser Differenz ein
Drehmoment erzeugt. Somit wird das Drehmoment von der Plattenseite
höherer Drehzahl auf die Plattenseite niedrigerer
Drehzahl übertragen.
Umschaltkupplungen 29 und 30 sind an den vorderen bzw. hinteren
Antriebswellen 14 bzw. 19 vorgesehen. Die Umschaltkupplung
29 weist eine Wählbuchse 29 a und fünf Zahnräder
29 b 1 bis 29 b 5 auf. Die Zahnräder 29 b 1 und 29 b 2 sind fest
auf einer Hohlwelle 28 c montiert, die integral mit dem
Gehäuse 28 a der Fluidkupplung 28 ausgebildet ist. Die
Zahnräder 29 b 3 und 29 b 4 sind fest auf der Nabe 28 b montiert.
Das Zahnrad 29 b 5 ist fest auf der vorderen Antriebswelle
14 montiert. Die Wählbuchse 29 a hat eine Innenverzahnung
29 a 1, die in der Lage ist, selektiv mit dem Zahnrad
29 b 1 oder dem Zahnrad 29 b 2 zu kämmen, eine Innenverzahnung
29 a 3,
die mit dem Zahnrad 29 b 5 kämmen kann.
Die zweite Umschaltkupplung 30 weist eine Wählbuchse 30 a,
ein Zahnrad 30 b 1 integral mit dem Zahnrad 32, ein Zahnrad
30 b 2, das fest auf der hinteren Antriebswelle 19 montiert
ist, und ein Zahnrad 30 b 3 integral mit einem Zahnrad 34
auf, das seinerseits mit einem Zahnrad 33 kämmt, welches
fest auf der Hohlwelle 25 d montiert ist. Die Wählbuchse
30 a hat Innenverzahnungen 30 a 1, 30 a 2 und 30 a 3, die selektiv
mit den Zahnrädern 30 b 1, 30 b 2 bzw. 30 b 3 kämmen können.
Ein Wählhebel 38, der in Abhängigkeit von den Fahrzeugständen
in die Positionen I bis V schaltbar ist, ist vorgesehen,
um die Positionen der Wählbuchsen 29 a und 30 a über
eine Stange 37 zu ändern bzw. zu wählen, wobei die Stange
37 eine Gabel 37 a für die Wählbuchse 29 a und eine Gabel
37 b für die Wählbuchse 30 a aufweist.
Die Kraft des Motors 1 wird über die Kupplung 2 und die
Eingangswelle 3 auf das Getriebe 4 und weiter auf den
Träger 27 der ersten und zweiten Planetengetriebe 24 und
25 in der Übertragungseinrichtung 18 übertragen. Das Drehmoment
wird auf die Vorderräder über das zweite Planetengetriebe
25, die erste Umschaltkupplung 29, die vordere
Antriebswelle 14 und das vordere Differential 16
übertragen. Das Drehmoment wird auf die zweite Umschaltkupplung
30 entweder über das erste Planetengetriebe 24
und die Zahnräder 31 und 32, oder aber über das zweite
Planetengetriebe 25 und die Zahnräder 33 und 34 übertragen.
Das Drehmoment wird weiterhin auf die Hinterräder
über die hintere Antriebswelle 19, die Antriebswelle 20
sowie das hintere Differenzial 21 übertragen.
Die Wirkungsweise des vorstehend beschriebenen Systems
wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2a bis 2e und
Fig. 3 näher erläutert.
Wenn der Wählhebel 38 sich in der Position I befindet,
stehen die Zahnräder 30 b 1 und 30 b 3 nicht mit den Zähnen
der Verzahnungen 30 a 1 und 30 a 3 der Wählbuchse 30 a in Eingriff,
wie es Fig. 2a zeigt, so daß das Drehmoment nicht
auf die Hinterräder übertragen wird. Somit wird das Ausgangsdrehmoment
T des Getriebes 4 vollständig als vorderes
Drehmoment TF (TF = T) auf die Vorderräder übertragen.
Dementsprechend wird ein Zweirad-Antrieb ausgebildet, was
eine Fahrstabilität bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit ergibt.
Da in dieser Position das Zahnrad 29 b 1 mit den Zähnen
der Innenverzahnung 29 a 1 und das Zahnrad 29 b 3 mit den
Zähnen der Innenverzahnung 29 a 2 kämmen, arbeitet die erste
Umschaltkupplung 29 in der Weise, daß sie das Gehäuse
28 a der Fluidkupplung 28 direkt mit der Nabe 28 b verbindet
und das Sonnenrad 25 b mit dem Hohlrad 25 c verbindet,
so daß der Differential-Mechanismus gesperrt wird.
Dementsprechend sind die Fluidkupplung 28 und das zweite
Planetengetriebe 25 unwirksam.
Wenn der Wählhebel 38 sich in der Position II befindet,
sind die Wählbuchsen 29 a und 30 a in der Position gemäß
Fig. 2b. Infolgedessen wird das vordere Drehmoment TF auf
die vordere Antriebswelle 14 übertragen, und zwar über
die Ausgangswelle 5, den Träger 27, die Planetenräder
25 a, das Hohlrad 25 c, das Gehäuse 28 a, das Zahnrad 29 b 1,
die Innenverzahnung 29 a 1 und 29 a 3 sowie das Zahnrad
29 b 5. Das hintere Drehmoment TR wird auf die hintere Antriebswelle
19 übertragen, und zwar über den Träger 27,
die Planetenräder 24 a und das Sonnenrad 24 b des ersten
Planetengetriebes 24, die Zahnräder 31 und 32, das Zahnrad
30 b 1, die Innenverzahnungen 30 a 1 und 30 a 2 sowie das
Zahnrad 30 b 2.
Die Differenz zwischen den Drehzahlen der Vorderräder und
der Hinterräder wird absorbiert, wenn die Planetenräder
25 a um das Sonnenrad 25 b und auf dem Hohlrad 25 c herumlaufen.
Somit arbeitet das Planetengetriebe 25 als zentrales
Differential. Dementsprechend wird eine kontinuierliche
Vierrad-Annriebsbetriebsart mit der zentralen Differentialfunktion
ausgebildet. Da das Drehmoment auf die
Vorderräder und die Hinterräder über das Sonnenrad 24 b
bzw. das Hohlrad 25 c übertragen wird, wird das Drehmoment
verteilt in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den
Übersetzungsverhältnissen des Sonnenrades 24 b und des
Hohlrades 25 c, wobei der Durchmesser des Hohlrades größer
ist als der des Sonnenrades. Somit ist das vordere Drehmoment
TF für die Vorderräder größer als das Drehmoment TR
für die Hinterräder, und es gilt TF ≦λτ TR.
Wenn die Vorderräder, auf die ein größeres Drehmoment übertragen
wird, durchrutschen oder Schlupf haben, dreht sich
das betriebsmäßig mit den Vorderrädern verbundene Gehäuse
28 a schneller als die Nabe 28 b. Die Differenz der Drehzahlen
zwischen den innerern Platten 28 e und den äußeren Platten
28 d erzeugt ein Kupplungsdrehmoment TC, welches auf
die Seite geringerer Drehzahl übertragen wird, also auf
die inneren Platten 28 e. Somit wird das hintere Drehmoment
groß und nimmt einen Wert (TR + TC) an, und das vordere
Drehmoment TF wird zeitweilig reduziert auf einen
Wert von T - (TR + TC), so daß das Fahrzeug durch das
größere hintere Drehmoment leicht aus dem blockierten
Zustand herauskommen kann.
Wenn der Wählhebel 38 in die Position III geschaltet wird,
wie es Fig. 2c zeigt, so werden das Gehäuse 28 a und die
Nabe 28 b der Fluidkupplung 28 durch den jeweiligen Eingriff
der Zahnräder 29 b 1 und 29 b 4 mit den Innenverzahnungen
29 a 1 und 29 a 2 gekoppelt, so daß die Kupplung als Differential-
Mechanismus verriegelt wird. In dem zweiten
Planetengetriebe 25 wird, da das Sonnenrad 25 b und das
Hohlrad 25 c gekoppelt sind, das Drehmoment gleichmäßig auf
die Vorderräder und die Hinterräder verteilt, was einen
Vierradantrieb ergibt, wobei TF = TR gilt. Da das Zahnrad
30 b 1 gegenüber der Innenverzahnung 30 a 1 ausgedrückt ist
und das Zahnrad 30 b 3 mit der Innenverzahnung 30 a 3 inEingriff
steht, wird das Drehmoment TR auf die hintere Antriebswelle
19 über die Zahnräder 33 und 34 übertragen. Somit
werden das Fahrverhalten auf unebenen Straßen und ein
stabiles Fahrverhalten auf Straßen mit geringem Reibungskoeffizienten
verbessert.
Wenn der Wählhebel 38 in die Position IV weitergeschaltet
wird, wird die Fluidkupplung 28 wieder wirksam, da die Innenverzahnugg
29 a 1 weder mit den Zahnrädern 28 b 1 noch mit
den Zahnrädern 29 b 2 in Eingriff steht, wie es Fig. 2 zeigt.
Das vordere Drehmoment TF wird auf die vordere Antriebswelle
14 übertragen durch das Sonnenrad 25 b des zweiten Planetengetriebes
25, die Nabe 28 b, das Zahnrad 29 b 4, die Innenverzahnungen
29 a 2 und 29 a 3 sowie das Zahnrad 29 b 5. Das
hintere Drehmoment TR wird auf die hintere Antriebswelle
19 übertragen über das Hohlrad 25 c, die Hohwelle 25 b, die
Zahnräder 33 und 34, das Zahnrad 30 b 3, die Innenverzahnungen
30 a 3 und 30 a 2 sowie das Zahnrad 30 b 2.
Da das Sonnenrad 25 b kleiner ist als das Hohlrad 25 c, ist
das vordere Drehmoment TF kleiner als das hintere Drehmoment
TR, und es gilt TF ≦ωτ TR, so daß die Kraftübertragung
bei der Kurvenfahrt sowie die Starteigenschaften verbessert
werden. Wenn die Hinterräder in dem vorliegenden Zustand
durchrutschen oder Schlupf haben, so wird das vordere Drehmoment
vergrößert, wie es im Falle der Position II oben
beschrieben ist.
Wenn der Wählhebel 38 in die Position V geschaltet wird,
bewegt sich die Stange 37 in die Position gemäß Fig. 2e.
Da das Zahnrad 29 b 5 und die Innenverzahnung 29 a 3 der Wählbuchse
29 a ausgedrückt sind, wird kein Drehmoment auf die
Vorderräder übertragen. Infolgedessen wird das gesamte
Drehmoment T auf die hintere Antriebswelle 19 übertragen,
und zwar über das Hohlrad 25 d, die Hohlwelle 25 d, die Zahnräder
33 und 45, das Zahnrad 30 b 3, die Innenverzahnungen
30 a 3 und 30 a 2 sowie das Zahnrad 30 b 2. Dementsprechend wird
die Kraftübertragung bei der Kurvenfahrt des Fahrzeuges
verbessert.
Fig. 2 zeigt eine tabellenartige Zusammenstellung der Kupplungszustände
und der Drehmomentverteilungen.
Im folgenden wird auf Fig. 4 Bezug genommen, die eine Übertragungseinrichtung
einer zweiten Ausführungsform der Erfindung
zeigt, die im wesentlichen den gleichen Aufbau hat
wie die erste Ausführungsform, abgesehen von der Anordnung
der Fluidkupplung 28. Dementsprechend sind die gleichen
Teile wie bei der ersten Ausführungsform auch mit
den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet.
Die Fluidkupplung 28 bei der zweiten Ausführungsform ist
auf der hinteren Antriebswelle 19 an der Außenseite der
zweiten Umschaltkupplung 30 angeordnet. Die inneren Platten
28 e sind direkt an der hinteren Antriebswelle 19 befestigt,
die als Nabe 28 b der Ausführungsform gemäß Fig. 1
dient. Das Gehäuse 28 a mit äußeren Platten 28 c ist integral
mit einem Zahnrad 36 ausgebildet, das mit einem Zahnrad
35 kämmt, welches fest auf der vorderen Antriebswelle
14 montiert ist. Infolgedessen ist das Hohlrad 25 c des
zweiten Planetengetriebes 25 direkt mit den Zahnrädern
29 b 1 und 29 b 2 verbunden, und das Sonnenrad 25 b ist mit den
Zahnrädern 29 b 3 und 29 b 4 über eine Hohlwelle 25 e verbunden.
Das Drehmoment wird auf die Vorderräder und die Hinterräder
in gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform
übertragen. Die Wirkungsweise des Systems gemäß der zweiten
Ausführungsform ergibt sich aus der tabellenförmigen Zusammenstellung
der Betriebszustände gemäß Fig. 5, wobei
die Positionen der Wählbuchsen 29 a und 30 a der ersten und
zweiten Umschaltkupplungen 29 und 30 in den Positionen I
bis V die gleichen sind wie in Fig. 2a bis 2e.
In der Position I des Wählhebels 38 befindet sich die Stange
37 in ihrer ganz linken Position, so daß die Innenverzahnungen
29 a 1, 29 a 2 und 29 a 3 mit den Zahnrädern 29 b 1,
29 b 3 bzw. 29 b 5 in der ersten Umschaltkupplung 29 in Eingriff
stehen, und die Innenverzahnung 30 a 2 steht mit dem
Zahnrad 30 b 2 in der zweiten Umschaltkupplung 30 in Eingriff.
Dementsprechend sind das Hohlrad 25 c und das Sonnenrad
25 b gekoppelt, so daß das zweite Planetengetriebe 25
verblockt ist, da weder die Zahnräder 30 b 1 noch die Zahnräder
30 b 3 mit der Wählbuchse 30 a in Eingriff stehen,
wird kein Drehmoment auf die Hinterräder übertragen.
Somit wird das Drehmoment T nur auf die vordere Antriebswelle
14 übertragen, und zwar über das zweite Planetengetriebe
25 und die erste Umschaltkupplung 29, und es gilt
TF = T. Wenn die Vorderräder durchdrehen oder Schlupf haben
und dadurch bewirken, daß sich die vordere Antriebswelle
14 mit hoher Drehzahl im Leerlauf dreht, wird die Fluidkupplung
28 in der Weise, daß sie einen Teil des vorderen
Drehmomentes an die hintere Antriebswelle 19 abgibt, und
zwar in Abhängigkeit von der Differenz der Geschwindigkeiten
oder Drehzahlen zwischen dem Gehäuse 28 a und der hinteren
Antriebswelle 19. Somit befindet sich das Fahrzeug
vorübergehend im Vierrad-Antriebszustand, so daß das Durchdrehen
der Vorderräder gestoppt wird.
Wenn der Wählhebel 38 sich in der Position II gemäß Fig. 2b
befindet, stehen weder das Zahnrad 29 b 3 noch das Zahnrad
29 b 4, die beide mit dem Sonnenrad 25 b des zweiten Planetengetriebes
25 verbunden sind, mit der Wählbuchse 29 a in
Eingriff. Somit wird das vordere Drehmoment TF auf die
vordere Antriebswelle 14 übertragen, und zwar über das
Hohlrad 25 c, das Zahnrad 29 a 1, die Innenverzahnungen 29 a 1
und 29 a 3 sowie das Zahnrad 29 b 5. Das hintere Drehmoment
TF wird auf die hintere Antriebswelle 19 übertragen, und
zwar über die Planetenräder 24 a, das Sonnenrad 24 b des ersten
Planetengetriebes 24, die Zahnräder 31 und 32, das
Zahnrad 30 b 1, die Innenverzahnungen 30 a 1 und 30 a 2 sowie
das Zahnrad 30 b 2. Da das Hohlrad 25 c größer ist als das
Sonnenrad 24 b, ist das vordere Drehmoment TF größer als
das hintere Drehmoment TR, und es gilt TF ≦λτ TR. Die Fluidkupplung
28 arbeitet in gleicher Weise wie vorher.
In der Position III des Wählhebels 38 sind die Hohlwelle
25 d und die Hohlwelle 25 e direkt verbunden durch den Eingriff
der Zahnräder 29 b 1 und 29 b 4 mit den Innenverzahnungen
29 a 1 bzw. 29 a 3, so daß dadurch das Sonnenrad 25 b mit dem
Hohlrad 25 c gekoppelt ist. Somit sind die vorderen und
hinteren Drehmomente gleich groß, und es gilt TF = TR. Da
das Zahnrad 30 b 3 mit der Innenverzahnung 30 a 3 in Eingriff
steht, wird das hintere Drehmoment TR auf die hintere Antriebswelle
19 übertragen, und zwar über das zweite Planetengetriebe
25, die Hohlwelle 25 e, die Zahnräder 33 und
34, das Zahnrad 30 b 3, die Innenverzahnungen 30 a 3 und 30 a 2
sowie das Zahnrad 30 b 2. Während eines solchen Zustandes
ist die Drehzahl des Gehäuses 28 a der Fluidkupplung 28,
die sich über die Zahnräder 35 und 36 mit der vorderen Antriebswelle
14 dreht, ebenso groß wie die der hinteren Antriebswelle
19. Infolgedessen ist die Fluidkupplung 28
unwirksam.
In der Position IV des Wählhebels 38 wird das vordere Drehmoment
TF auf die vordere Antriebswelle 14 übertragen, und
zwar über das Sonnenrad 25 b und das Zahnrad 29 b 4, und das
hintere Drehmoment TR wird auf die hintere Antriebswelle 19
übertragen, und zwar über das Hohlrad 25 c, die Zahnräder
33 und 34 sowie die Umschaltkupplung 30. Das vordere Drehmoment
TF ist kleiner als das hintere Drehmoment TR, und es
gilt TF ≦ωτ TR wegen des Übersetzungsverhältnisses zwischen
dem Sonnenrad 25 b und dem Hohlrad 25 c.
Wenn der Wählhebel 38 in die Position V geschaltet wird,
wird das Zahnrad 29 b 5 aus der Wählbuchse 29 a ausgerückt.
Der Eingriff des Zahnrades 29 b 2 mit der Innenverzahnung
29 a 1 und der Eingriff des Zahnrades 29 b 3 mit der Innenverzahnung
29 a 2 koppeln das Sonnenrad 25 b und das Hohlrad 25 c,
so daß das zweite Planetengetriebe 25 verblockt wird. Infolgedessen
wird das gesamte Drehmoment T als hinteres Drehmoment
TR auf die Hinterräder übertragen, und es gilt
TR = T.
Im folgenden wird auf Fig. 6 Bezug genommen, die eine dritte
Ausführungsform der Erfindung zeigt, und zwar in Anwendung
auf ein Kraftfahrzeug mit einem quer angeordneten Motor.
Eine Eingangswelle 41, durch welche ein Drehmoment T eines
Getriebes übertragen wird, ist mit einem Zahnrad 45 versehen,
das darauf fest montiert ist. Das Zahnrad 45 steht in kämmendem
Eingriff mit einem Zahnrad 46, welches wiederum mit
einem Zahnrad 47 kämmt, das auf einer Übertragungswelle 44
montiert ist, die in einem Getriebegehäuse mit Lagern gelagert
ist. Erste und zweite Planetengetriebe 49 und 50
sind auf der Übertragungswelle 44 montiert und in einem
Gehäuse 52 untergebracht. Das erste Planetengetriebe 49
weist Planetenräder 49 a, ein Sonnenrad 49 b und ein Hohlrad
49 c integral mit dem Gehäuse 52 auf. Das zweite Planetengetriebe
50 weist Planetenräder 50 a, ein Sonnenrad 50 b
und ein Hohlrad 50 c auf, das integral mit dem Gehäuse 52
ausgebildet ist. Ein gemeinsamer Träger 51 für die beiden
Planetengetriebe 49 und 50 ist auf der Übertragungswelle
44 fest montiert.
Eine auf der Übertragungswelle 44 angeordnete Fluidkupplung
55 weist eine Nabe 55 b mit innneren Platten 55 d und
ein Gehäuse 55 a mit äußeren Platten 55 c auf. Die Nabe 55 b
ist mit dem Sonnenrad 50 b des zweiten Planetengetriebes
50 verbunden, und das Gehäuse 55 a ist mit dem Gehäuse 52
der beiden Planetengetriebe 49 und 50 verbunden.
Eine erste Umschaltkupplung 53 hat eine Wählbuchse 53 a
mit Innenverzahnungen 53 a 1, 53 a 2 und 53 a 3 sowie Zahnräder
53 b 1, 53 b 2 und 53 b 3. Das Zahnrad 53 b 3 ist mit dem Gehäuse
52 verbunden, und das Zahnrad 53 b 2 mit dem Sonnenrad
49 b des ersten Planetengetriebes 49 verbunden. Das Zahnrad
53 b 1 ist integral mit einem Zahnrad 56 ausgebildet, das
mit einem Zahnrad 47 kämmt, das an einem Gehäuse eines
vorderen Differentials 48 befestigt ist. Das vordere Differential
48 hat Vorderachsen 42 a und 42 b, um das vordere
Drehmoment TF auf die rechten und linken Vorderräder zu
übertragen, und es gilt TFL + TFR = TF.
Eine zweite Umschaltkupplung 54 ist an die Fluidkupplung
55 angrenzend auf der Übertragungswelle 44 vorgesehen.
Die zweite Umschaltkupplung 54 weist eine Wählbuchse 54 a
und fünf Zahnräder 54 b 1 bis 54 b 5 auf. Die Zahnräder 54 b 1
und 54 b 2 sind integral mit dem Gehäuse 55 a der Fluidkupplung
55 ausgebildet, und die Zahnräder 54 b 3 und 54 b 4 sind
auf die Verlängerung der Nabe 55 b fest montiert. Das Zahnrad
54 b 5 ist an einem Kegelzahnrad 58 a befestigt, das mit
einem Kegelzahnrad 58 b kämmt, welches auf einer hinteren
Antriebswelle 43 ausgebildet ist, die mit einer Antriebswelle
zur Übertragung des hinteren Drehmomentes TR auf
die Hinterräder verbunden ist.
Die Wählbuchsen 53 a und 54 a der Umschaltkupplungen 53 und
54 werden durch die Betätigung des Wählhebels 60 bewegt.
Der Wählhebel 60 ist mit einer Stange 59 mit Gabeln 59 a
und 59 b verbunden, die jeweils mit den Wählbuchsen 53 a
und 54 a in Eingriff stehen. Der Wählhebel 60 wird in Abhängigkeit
von den Fahrzuständen selektiv in die Positionen I
bis V geschaltet.
Das Drehmoment T von der Ausgangswelle 41 wird über die
Zahnräder 45, 46 und 47 und die Übertragungswelle 44 auf
die ersten und zweiten Planetengetriebe 49 und 50 übertragen,
wo das Drehmoment auf die ersten und zweiten Umschaltkupplungen
53 und 54 für die Vorderräder bzw. die Hinterräder
verteilt wird.
Die Wirkungsweise des Kraftübertragungssystems gemäß dieser
dritten Ausführungsform wird nachstehend unter Bezugnahme
auf die Fig. 7a bis 7e und Fig. 8 beschrieben.
Wenn der Wählhebel 60 sich in der Position I gemäß Fig. 7a
befindet, so stehen die Innenverzahnungen 53 a 1 und 53 a 3
mit den Zahnrädern 53 b 1 bzw. 53 b 3 in Eingriff. Somit wird
das vordere Drehmoment TF zum Differential 48 übertragen,
und zwar über die Übertragungswelle 44, den Träger 51, die
Planetenräder 49 a, das Hohlrad 49 c, das Gehäuse 52, das
Zahnrad 52 b 3, die Innenverzahnungen 53 a 3 und 53 a 1, das
Zahnrad 53 b 1 sowie die Zahnräder 56 und 57. Das Zahnrad
54 b 5 ist von der Wählbuchse 54 a ausgerückt, so daß kein
Drehmoment auf die Hinterräder übertragen wird. Somit wird
das gesamte Drehmoment T auf die Vorderräder übertragen,
und es gilt TFL + TFR = T.
Da andererseits das Zahnrad 54 b 1 mit der Innenverzahnung
54 a 1 in Eingriff steht und das Zahnrad 54 b 3 mit der Innenverzahnung
54 a 2 in Eingriff steht, sind das Gehäuse 55 a
und die Nabe 55 b gekoppelt, so daß eine relative Drehung
von ihnen verhindert wird, so daß die Fluidkupplung 55 dadurch
unwirksam gemacht wird. Die ersten und zweiten Planetengetriebe
49 und 50 sind ebenfalls verblockt.
Wenn der Wählhebel 60 in die Position II geschaltet wird,
wird das vordere Drehmoment TF auf das Differential 58
übertragen, und zwar über die Planetenräder 49 a, das Hohlrad
49 c, das Gehäuse 52, das Zahnrad 53 b 3, die Innenverzahnungen
53 a 3 und 53 a 1 sowie das Zahnrad 53 b 1. Andererseits
wird das hintere Drehmoment TR auf die hintere Antriebswelle
43 übertragen, und zwar über die Planetenräder
50 a, das Zahnrad 54 b 3, die Innenverzahnungen 54 a 2 und 54 a 3,
das Zahnrad 54 b 5 sowie die Kegelzahnräder 58 a und 58 b. In
Abhängigkeit von der Differenz zwischen den Übersetzungsverhältnissen
des Hohlrades 49 c und des Sonnenrades 50 b
ist das vordere Drehmoment TF größer als das hintere Drehmoment
TR, und es gilt TF ≦λτ TR. Während eines solchen Zustandes
ist die Fluidkupplung 55 wirksam.
In der Position III des Wählhebels 60 sind die Wählbuchsen
53 a und 54 a weiterbewegt, wie es Fig. 7c zeigt. Die Innenverzahnungen
54 a 1, 54 a 2 und 54 a 3 stehen mit den Zahnrädern
54 b 2, 54 b 3 bzw. 54 b 5 in Eingriff, so daß die Fluidkupplung
55 und die ersten und zweiten Planetengetriebe
49 und 50 geblockt sind. Somit sind das vordere Differential
48 und die hintere Antriebswelle 43 direkt verbunden,
so daß das Drehmoment T gleichmäßig auf die Vorderräder
und die Hinterräder verteilt wird, und es gilt TF = TR.
In Fig. 7d ist der Wählhebel 60 in die Position IV gesetzt
so daß der Eingriff der Innenverzahnung 54 a 2 mit dem Zahnrad
54 b 3 gelöst ist, so daß die Fluidkupplung 55 dadurch
wirksam gemacht wird. Das vordere Drehmoment TF wird auf
die Vorderräder übertragen, und zwar über den Träger 51,
die Planetenräder 49 a, das Sonnenrad 49 b, das Zahnrad
53 b 2, die Innenverzahnungen 53 a 2 und 53 a 1 sowie das Zahnrad
53 b 1.
Andererseits wird das hintere Drehmoment TR auf die hintere
Antriebswelle 43 übertragen, und zwar über den Träger 51,
die Planetenräder 50 a, das Hohlrad 50 c, das Gehäuse 52,
das Zahnrad 54 b 2, die Innenverzahnungen 54 a 1 und 54 a 3 sowie
das Zahnrad 54 b 5. Da das Hohlrad 50 c größer ist als
das Sonnenrad 49 b, ist das hintere Drehmoment TR größer
als das vordere Drehmoment TF, und es gilt TF ≦ωτ TR. Die
Fluidkupplung 55 ist während dieses Zustandes wirksam.
In der Position V gemäß Fig. 7e stehen weder das Zahnrad
53 b 2 noch das Zahnrad 53 b 3 mit der Wählbuchse 53 a in Eingriff,
so daß kein Drehmoment auf die Vorderräder übertragen
wird. Die Zahnräder 54 b 2, 54 b 4 und 54 b 5 stehen mit
den Innenverzahnungen 54 a 1, 54 a 2 bzw. 54 a 3 in Eingriff, so
daß die Fluidkupplung 55 und das zweite Planetengetriebe
50 verblockt sind. Somit wird das Drehmoment T vollständig
auf die Hinterräder übertragen, und es gilt TR = T.
Das Kraftübertragungssystem gemäß der vierten Ausführungsform
ist in Fig. 9a bis 9c dargestellt und im wesentlichen
so aufgebaut, wie die dritte Ausführungsform. Die zweite
Umschaltkupplung 54 hat jedoch nur drei Zahnräder 54 b 6,
54 b 7 und 54 b 8. Somit ist der Wählhebel 60 inder Lage,
drei Positionen I bis III zu wählen. Die Position der
Wählbuchsen 53 a für die Position I bis II gemäß
Fig. 9a bis 9c entsprechen den Positionen II, III und IV
in den Fig. 7b, 7c bzw. 7d. Die Wirkungsweise ist somit die
gleiche wie bei dem System der dritten Ausführungsform,
abgesehen von dem Umstand, daß bei diesem speziellen System
die Position nicht gewählt werden können, wo das vordere
Drehmoment TF oder das hintere Drehmoment TR einen Wert
Null haben.
Auch wenn bei den oben beschriebenen Ausführungsformen die
ersten und zweiten Umschaltkupplungen von Hand betätigt
werden, ist es selbstverständlich auch möglich, diese
elektrisch oder pneumatisch zu steuern.
Gemäß der Erfindung wird somit ein Kraft- bzw. Drehmoment-
Verteilungssystem angegeben, bei dem das Verteilungsverhältnis
des Drehmomentes auf die Vorderräder und die
Hinterräder in Abhängigkeit von den Fahrzeugständen oder
nach Belieben des Fahrers gewählt werden können. Da eine
Fluidkupplung verwendet wird, kann das Durchdrehen der
Räder in wirksamer Weise verhindert werden.
Claims (3)
1. Kraftübertraungssystem für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb
gekennzeichnet durch
- - ein Getriebe (4) zur Übertragung der Kraft eines Motors (1);
- - erste und zweite Planetengetriebe (24, 25; 49, 50), die betriebsmäßig mit einer Ausgangswelle (5) des Getriebes (4) verbunden sind;
- - erste und zweite Kraftübertragungssysteme (16, 18; 48, 58 a, 58 b), die betriebsmäßig mit den Planetengetrieben (24, 25; 49, 50) verbunden sind, um die Kraft des Motors (1) auf die Vorderräder bzw. die Hinterräder zu übertragen;
- - eine Fluidkupplung (28, 55), die in einem der Kraftübertragungssysteme vorgesehen ist, um die Kraft in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den Drehzahlen ihres Eingangsteiles (28 d, 55 d) und ihres Ausgangsteiles (28 e, 55 e) zu übertragen; und
- - erste und zweite Umschaltkupplungen (29, 30; 53, 54), die in den Kraftübertragungssystemen vorgesehen sind und die jeweils Kupplungen aufweisen, um das entsprechende Planetengetriebe (24, 25; 49, 50) selektiv unwirksam zu machen und die Drehmomente zu ändern, die auf die Vorderräder und die Hinterräder übertragen werden, wobei mindestens eine der Kupplungen (29, 30; 53, 54) vorgesehen ist, um die Fluidkupplung (28, 55) wirksam zu machen.
2. System nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Umschaltkupplungen (29, 30; 53, 54) als Zahnrad-
Einrückeinrichtungen ausgebildet sind.
3. System nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Umschaltkupplungen (29, 30; 53, 54) zum Verblocken
der Eingangsteile (28 d, 55 d) und Ausgangsteile (28 e, 55 e)
der Fluidkupplung (28, 55) ausgebildet sind.
Applications Claiming Priority (4)
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