DE3723597A1

DE3723597A1 - Kraftuebertragungssystem fuer ein fahrzeug mit vierradantrieb

Info

Publication number: DE3723597A1
Application number: DE19873723597
Authority: DE
Inventors: Rempei Matsumoto
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1986-07-18
Filing date: 1987-07-16
Publication date: 1988-02-04
Also published as: US4819506A; DE3723597C2

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

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.