DE4128606C2 - Vierrad-Antriebskraft- Übertragungsvorrichtung für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Vierrad-Antriebssystem für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2.

Ein derartiges Antriebssystem ist mit der DE 39 14 695 A1 bekannt geworden. Dieses bekannte Antriebssystem ist so ausgelegt, daß die Vorderräder permanent angetrieben werden, während die Hinterräder nicht permanent angetrieben werden. Der Motor ist vorne quer eingebaut und die Kraft wird über eine Trans- axle-Einheit, welches die Funktion eines Getriebes, eines Vorderachsen-Differentials und eines Übertragungsgehäuses einschließt, übertragen. Das Vorderachsen-Differential liefert den Ausgleich aufgrund von Unterschieden der Raddrehzahlen der Vorderachse, während die Funktion des Übertragungsgehäuses darin besteht, das Antriebsmoment auf die Vorderachse und die Hinterachse aufzuteilen und zu übertragen.

Die Transachsen-Einheit ist mit einem Hinterachsdifferential gekoppelt, welches konventionell aufgebaut ist, und durch welches die Kraft auf die Hinterräder übertragen wird. Die Übertragung vom Differential zu einem der Hinterräder erfolgt über eine variable Kupplung, deren Funktion darin besteht, einen begrenzten Schlupf aufgrund von Veränderungen der Drehzahl der Hinterachswellen zu ermöglichen, um das Verwindungsmoment im Antriebszug des Fahrzeugs zu reduzieren.

Die EP-0 365 824 A1 zeigt ein weiteres Allrad-Antriebssystem, bei welchem ein vorne quer eingebauter Motor verwendet wird. Auch in diesem Fall werden die Vorderräder permanent angetrieben, und es ist eine variable Kupplung in der Hinterachsantriebseinrichtung installiert.

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Vierrad-Antriebssystem bereitzustellen, welches kompakt und kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der Ansprüche 1 und 2 gelöst.

Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die querliegende Arbeitseinheit bzw. Antriebseinheit weist eine Brennkraftmaschine und ein Getriebe auf.

Die erste Differentialeinheit ist eine Getriebeanordnung, die zwischen den linken und rechten Antriebsrädern angeordnet ist, um zu ermöglichen, daß ein Rad schneller als das andere drehen kann. Die erste Differentialeinheit ist mit einem Antriebsteil des Getriebeantriebs verbunden. Die erste Differentialeinheit nimmt direkt ein Antriebsmoment von der Antriebseinheit auf. Die erste Differentialeinheit weist ein Differentialgehäuse und erste und zweite Antriebsräder auf.

Die Winkelantriebseinheit ist eine Einrichtung zum Ändern der Richtung des Drehmomentübertragungsweges. Die Winkelantriebsein­ heit weist ein Eingangsteil, das auf einer Eingangsachse dreh­ beweglich ist und ein Ausgangsteil auf, welches auf einer Antriebsachse drehbeweglich ist, welche nicht parallel zu der Eingangsachse ist. Das Eingangsteil der Winkelantriebseinheit ist mit dem Differentialgehäuse der ersten Differentialeinheit verbunden und das Abtriebsteil der Winkelantriebseinheit ist mit der Gelenkwelle verbunden. Die Winkelantriebseinheit nimmt eine Eingangsdrehbewegung von dem Differentialgehäuse der ersten Differentialeinheit auf und gibt eine abtriebsseitige Drehbewe­ gung an die Gelenkwelle ab. Daher wird das Drehmoment von der Antriebseinheit über das Differentialgehäuse der ersten Diffe­ rentialeinheit auf die Winkelantriebseinheit übertragen. Die Winkelantriebseinheit überträgt das Drehmoment von dem Eingangs­ teil der Winkelantriebseinheit auf das Abtriebsteil der Winkel­ antriebseinheit. Beispielsweise weist die Winkelantriebseinheit eine Winkelgetriebeeinheit auf.

Die zweite Differentialanordnung ist zwischen den ersten und zweiten permanenten (regelmäßig arbeitenden) angeschlossenen Antriebsrädern des Fahrzeugs angeordnet. Beispielsweise sind die ersten und zweiten, permanent angetriebenen Antriebsräder die linken und rechten Hinterräder des Fahrzeugs. Die permanent angetriebenen Antriebsräder sind immer in Antriebsverbindung mit der Antriebseinheit.

Das erste, seitliche (linke) permanent angetriebene Antriebsrad ist mit einem ersten (linken) Abtriebsrad der zweiten Differen­ tialanordnung über eine erste (linke) permanent angetriebene Antriebsachswelle verbunden. Das zweite (rechte) permanent an­ getriebene Antriebsrad ist über ein zweites (rechtes) Abtriebs­ rad der Differentialanordndung über eine zweite (rechte) per­ manent angetriebene Antriebsachswelle verbunden.

Die erste Differentialeinheit ist zwischen ersten und zweiten nichtpermanent angetriebenen (zusätzlichen) Antriebsrädern des Fahrzeugs vorgesehen. Beispielsweise sind die ersten und zwei­ ten, nicht permanent angetriebenen Antriebsräder die linken und rechten Vorderräder. Das erste, seitliche, nichtpermanent an­ getriebene Antriebsrad (das linke Vorderrad beispielsweise) ist mit einem ersten Abtriebsrad der ersten Differentialeinheit über die erste, nichtpermanent angetriebene Antriebsachswelle verbun­ den. Das zweite, nichtpermanent angetriebene Antriebsrad (das rechte Vorderrad beispielsweise) ist mit einem zweiten Abtriebs­ rad der ersten Differentialeinheit über die zweite, abtriebssei­ tige, nichtpermanent angetriebene Antriebsachswellenanordnung verbunden.

Die zweite, antriebsseitige, nichtpermanent angetriebene Antriebsachswellenanordnung weist eine (innenliegende) Eingangs­ welle auf, die mit dem zweiten Abtriebsrad der ersten Differen­ tialeinheit verbunden ist, weist ferner eine (außenliegende) Abtriebswelle auf, die mit dem zweiten, abtriebsseitigen, nicht­ permanent angetriebenen Antriebsrad (dem rechten Vorderrad bei­ spielsweise) verbunden ist und eine Kupplungseinheit zum Verbin­ den der Eingangs- und Ausgangswellenanordnung und zum Verändern des dazwischen übertragenen Drehmoments auf. Vorzugsweise ist die Kupplungseinheit eine Öffnungs-Kupplungseinheit, und die Winkelantriebseinheit ist zwischen der ersten Differentialein­ heit und der Kupplungseinheit angeordnet.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung er­ geben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung einer Vierrad-Kraftübertragungseinrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Verteilergetriebes gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung, und

Fig. 3 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Charakteristika der Öffnungskupplung, welche bei der bevorzugten Aus­ führungsform nach der Erfindung eingesetzt wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung ist in den Fig. 1 und 2 gezeigt.

Fig. 1 zeigt einen Vierradantrieb (4WD) für ein Fahrzeug, basie­ rend auf einer Auslegung des Fahrzeugs mit einer vorneliegenden Brennkraftmaschine und vorderen Antriebsrädern (FF). Die Kraf­ tübertragungseinrichtung bei diesem Beispiel hat einen permanen­ ten Antriebsweg zu den linken und rechten Hinterrädern 8L und 8R und einen nichtpermanenten Antriebsweg zu den linken und rechten Vorderrädern 11L und 11R, welche derart eingerichtet sind, daß sich ein auf die Vorderräder 11L und 11R übertragenes Drehmoment variieren läßt. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind die Hinterräder 8L und 8R die permanent angetriebenen (regelmäßig arbeitenden Haupt-) Antriebsräder und die Vorderräder 11L und 11R sind die nichtpermanent angetriebenen (zusätzlichen) Antriebsräder. Daher befindet sich das Vierrad-Antriebssystem in dem Antriebszustand zum Antreiben der beiden Hinterräder, wenn die Antriebsverbindung zwischen Hauptantrieb und dem Vorder­ rädern 11L und 11R vollständig unterbrochen ist.

Ein erstes wesentliches Teil der Kraftübertragungseinrichtung, die in Fig. 1 gezeigt ist, ist eine querliegende Antriebseinheit (oder eine leistungsliefernde Einheit) 20, welche eine Brenn­ kraftmaschine 1 und ein Getriebe 2 aufweist. Die Brennkraft­ maschine 1 ist quer am Fahrzeug angeordnet. Bei dieser bevorzug­ ten Ausführungsform ist die Brennkraftmaschine 1 im vorderen Bereich des Fahrzeugs angeordnet.

Ein zweites, wesentliches Teil der Kraftübertragungseinrichtung ist eine vordere (erste) Differentialeinheit 3. Die vordere Differentialeinheit 3 ist antriebsverbunden mit einem Endunter­ setzungsteilelement (oder einem Abtriebsteil) 2a des Getriebes 2. Daher wird ein Drehmoment von der Brennkraftmaschine 1 über das Getriebe 2 auf das vordere Differential 3 übertragen. Die vordere Differentialeinheit 2 hat ein vorderes Differential­ gehäuse 3a und linke und rechte vordere Abtriebsräder 3L und 3R. Das vordere Differentialgehäuse 3a ist über Zahnradeinrichtungen mit dem Getriebe 2 verbunden. Das vordere Differentialgehäuse 3a wird durch das Abtriebsdrehmoment des Getriebes 2 angetrieben. Das vordere Differentialgehäuse 3a ist auf einer Achse dreh­ beweglich, welche in Querrichtung des Fahrzeugs verläuft. Die Achse des Abtriebsteils 2a des Getriebes 2 ist parallel zur Achse des vorderen Differentialgehäuses 2a. Das Getriebe 2 und die vordere Differentialeinheit 3 sind in einem Kupplungs- und Differentialgehäuse 12 entsprechend Fig. 2 untergebracht. Ein drittes, wesentliches Teil der Kraftübertragungseinrichtung ist eine winklig angeordnete (oder Winkel-) Antriebseinheit 4 zum Ändern der Richtung der Antriebskraftübertragung. Die Winkel­ antriebseinheit 4 ist mit dem vorderen Differentialgehäuse 3a der vorderen Differentialeinheit 3 antriebsverbunden. Die Winkelantriebseinheit 4 hat eine hohle Eingangswelle 4a und eine Abtriebswelle 4b. Die Eingangswelle 4a ist koaxial zu der vor­ deren Differentialeinheit 3 angeordnet. Die Achse der Eingangs­ welle 4a liegt auf der Linie zu der Achse des vorderen Differen­ tialgehäuses 3a. Die gemeinsame Achse der vorderen Differential­ einheit 3 und der Eingangswelle 4a der Winkelantriebseinheit 4 ist im wesentlichen parallel zu der Fahrzeugquerachse "y"-Achse (d. h. der Nickachse) des Fahrzeugs. Die Eingangswelle 4a ist mit dem vorderen Differentialgehäuse 3a derart antriebsverbunden, daß die Eingangswelle 4a und das vordere Differentialgehäuse 3a sich zusammen drehen. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist die hohle Eingangswelle mittels einer Keilverbindung mit dem vorderen Differentialgehäuse 3a verbunden. Die Winkelantrieb­ seinheit 4 ist auf einer Seite der vorderen Differentialeinheit 3 angeordnet. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform liegt die Winkelantriebseinheit 4 auf der rechten Seite der vorderen Dif­ ferentialeinheit 3. Die Achse der Abtriebswelle 4b der Winkel­ antriebseinheit 4 ist weder parallel zu der Achse der Eingangs­ welle 4a noch stimmt sie mit dieser überein. Die Achse der Antriebswelle 4b ist im wesentlichen parallel zur Längsachse "x" (Roll-) Achse des Fahrzeugs. Die Winkelantriebseinheit 4 bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist eine Winkelgetriebeein­ heit (oder eine winklig angeordnete Getriebeeinheit) für die Übertragungsbewegung zwischen den beiden Drehwellen, die nicht parallel sind. Ein Eingangszahnrad 4c ist fest mit der Eingangs­ welle 4a verbunden. Das Zahnrad 4c ist koaxial zu der vorderen Differentialeinheit 3. Ein Abtriebszahnrad 4d ist einteilig mit der Abtriebswelle 4b ausgebildet. Das Zahnrad 4c und das Abtriebszahnrad 4d sind in direktem Kontakt und in direktem Eingriff. Ein Antriebsdrehmoment wird von dem Getriebe 2 über das vordere Differentialgehäuse 3a auf die Winkelantriebseinheit 4 übertragen. In der Winkelantriebseinheit 4 wird ein Drehmoment von der Eingangswelle 4a auf die Abtriebswelle 4b derart über­ tragen, daß der Weg des Drehmomentflusses derart gewählt ist, daß er einen rechten Winkel einschließt.

Ein viertes, wesentliches Teil der Kraftübertragungseinrichtung ist eine Gelenkwelle 5 (auch als eine Antriebswelle bekannt). Die Gelenkwelle 5 erstreckt sich zu der Rückseite des Fahrzeuges im wesentlichen längs der Längsachse des Fahrzeuges. Das vordere Ende der Gelenkwelle 5 ist mit der Abtriebswelle 4b und der Winkelantriebseinheit 4 verbunden. Die Gelenkwelle 5 wird durch die Abtriebswelle 4b der Winkelantriebseinheit angetrieben.

Ein fünftes wesentliches Teil der Kraftübertragungseinrichtung ist eine hintere (zweite) Differentialanordnung 6, die mit dem hinteren Ende der Gelenkwelle 5 verbunden ist. Die hintere Dif­ ferentialanordnung 6 hat ein hinteres Differentialgehäuse 6a und linke und rechte hintere Abtriebsräder 6L und 6R. Die hintere Differentialeinheit 6 umfaßt ferner ein Antriebsritzel 6b, das am hinteren Ende der Gelenkwelle 5 vorgesehen ist und ein Hohl­ rad 6c, welches fest mit dem hinteren Differentialgehäuse 6a verbunden ist. Die hintere Differentialanordnung 6 verteilt ein über die Gelenkwelle 5 übertragenes Drehmoment zwischen den linken und rechten Hinterrädern 8L und 8R.

Erste und zweite, seitliche, permanent angetriebene Abtriebs­ antriebsachswellen 7L und 7R sind jeweils mit den Abtriebsrädern 6L und 6R der hinteren Differentialanordnung 6 verbunden. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind die ersten und zweiten, abtriebsseitigen, permanenten Antriebsachsen 7L und 7R die lin­ ken und rechten Hinterachswellen. Die linken und rechten Hinter­ räder 8L und 8R sind jeweils mit den außenliegenden Enden der linken und rechten Achswellen 7L und 7R verbunden. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind die Hinterräder 8L und 8R immer mit der Arbeitseinheit 20 über das vordere Differentialgehäuse 3a, die Winkelantriebseinheit 4, die Gelenkwelle 5, die hintere Differentialanordnung 6 und die hinteren Achswellen 7L und 7R antriebsverbunden. In diesem Sinne sind die Hinterräder 8L und 8R beispielsweise die permanent angetriebenen Räder.

Das Vierrad-Antriebssystem weist ferner eine erste, seitliche, abtriebsseitige, nichtpermanent angetriebene Antriebsachswelle 9L und eine zweite, seitliche, abtriebsseitige, nichtpermanent angetriebene Antriebsachswellenanordnung 9R auf. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist die erste Querseite die linke Seite, die zweite Querseite ist die rechte Seite und die Vorder­ räder 11L und 11R sind nichtpermanent angetriebene Antriebs­ räder. Daher ist die erste, abtriebsseitige und nichtpermanent angetriebene Antriebsachswelle 9L eine linke vordere Achswelle und die zweite, abtriebsseitige, nichtpermanent angetriebene Achswellenanordnung eine rechte Vorderachswellenanordnung. Das linke Vorderrad 11L ist antriebsverbunden mit dem linken Abtriebszahnrad der vorderen (ersten) Differentialeinheit 3 über die linke vordere Achswelle 9L. Die rechte, vordere Achswellen­ anordnung (zweite, abtriebsseitige, nichtpermanent angetriebene Achswellenanordnung) 9R ist eine Achswellenanordnung, welche das rechte Vorderrad 11R mit dem rechten abtriebsseitigen Zahnrad 3R mit der vorderen Differentialeinheit 3 verbindet. Die rechte Vorderachswellenanordnung 9R weist eine Eingangswelle 9Ra, eine Abtriebswelle 9Rb und eine Kupplungseinheit 10 auf. Die Ein­ gangswelle 9Ra liegt auf der innenliegenden Seite der Kupplungs­ einheit 10 und ist antriebsverbunden mit dem rechten Abtriebs­ zahnrad 3R der vorderen Differentialeinheit 3. Die Abtriebswelle 9Rb liegt außenliegend von der Kupplungseinheit 10 und ist antriebsverbunden mit dem rechten Vorderrad 11R. Die Kupplungs­ einheit 10 verbindet die Abtriebswelle 9Rb mit der Eingangswelle 9Ra und verändert ein zwischem demselben übertragenes Antriebs­ drehmoment. Die Eingangswelle 9Ra, die Kupplungseinheit 10, die Abtriebswelle 9Rb sind innenseitig miteinander verbunden und dienen als eine Halbachswelle für das rechte Vorderrad 11R. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind die Winkelantriebseinheit 4 und die Kupplungseinheit 10 beide in einem Verteilergetriebegehäuse 13 untergebracht.

Die Kupplungseinheit 10 ist in der zweiten, seitlichen, abtriebsseitigen Achswellenanordnung zum Antreiben des zweiten Abtriebsrades vorgesehen. Die zweite Seite ist die linke oder rechte Seite, auf der die Kupplungseinheit 10 angeordnet ist, und die erste Seite ist die gegenüberliegende Seite. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Kupplungseinheit 10 auf der rechten Seite der vorderen (ersten) Differentialeinheit 3 an­ geordnet, daher ist die zweite Seite die rechte Seite. Die Winkelantriebseinheit 4 ist zwischen der vorderen Differential­ einheit 3 und der Kupplungseinheit 10 angeordnet, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Die Achsen des vorderen Differentialgehäuses 3a, das Hohlrad 4c, die Eingangs- und Abtriebswellen 9Ra und 9Rb und die Kupplungseinheit 10 sind alle fluchtgerecht zueinander ausgerichtet. Die Eingangswelle 9Ra der rechten, vorderen Achs­ wellenanordnung 9R ist koaxial in der hohl ausgebildeten Ein­ gangswelle 4a der Winkelantriebseinheit aufgenommen. Das Hohlrad 4c der Winkelantriebseinheit 4 ist zwischen der vorderen Dif­ ferentialeinheit 3 und der Kupplungseinheit 10 vorgesehen.

Die Kupplungseinheit 10 der ersten bevorzugten Ausführungsform ist eine Kupplungsöffnungseinheit. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist die Öffnungskupplungseinheit 10 in einer hohlen Anordnung eingeschlossen, die die hohle Eingangswelle 4a und das Hohlrad 4c der Winkelantriebseinheit 4 aufweist. Diese hohle Anordnung ist mit Hilfe von Lagern auf den linken und rechten Seiten des Hohlrades 4c drehbeweglich gelagert. Daher weist die Winkel­ antriebseinheit 4 ein erstes Lager, welches innenseitig von dem Hohlrad 4c zwischen der hohlen Anordnung und dem Verteiler­ getriebegehäuse 13 vorgesehen ist und zur Lagerung der hohlen Anordnung dient, und ein zweites Lager auf, das auf der außen­ liegenden Seite des Hohlrades 4c zwischen der hohlen Anordnung und dem Verteilergetriebegehäuse 13 angeordnet ist.

Die Öffnungskupplungseinheit 10 hat einen Rotor 10a und ein Nockengehäuse 10b. Der Rotor 10a ist mit der Eingangswelle 9Ra antriebsverbunden. Das Nockengehäuse 10b ist mit der Abtriebs­ welle 9Rb antriebsverbunden. Der Rotor 10a ist in einem Hohlraum des Gehäuses 10b drehbeweglich aufgenommen. Der Rotor 10a und das Gehäuse 10b sind koaxial zueinander angeordnet. Das Gehäuse 10b hat eine innenseitige Nockenfläche, die radial nach innen weist. Der Rotor 10a hat eine Mehrzahl von Radialbohrungen, welche radial verlaufen, und die sich in Richtung zu der Nock­ enfläche des Gehäuses 10b öffnen. Die Radialbohrungen sind auf einem Kreis in regelmäßigen Winkelintervallen angeordnet. Jede Radialbohrung des Rotors 10a hat einen radialen Antriebskolben 10c, welcher gleitbeweglich darin aufgenommen ist. Jeder Antriebskolben 10c hat einen Schaft, der gleitbeweglich in der zugeordneten Radialbohrung des Rotors 10a aufgenommen ist, ein vorderes Ende, das aus der Bohrung vorsteht und gegen eine Nock­ enfläche des Gehäuses 10b anliegt und ein Bodenteil, welches eine Zylinderkammer 10d mit den Boden- und Seitenwänden der Bohrung bildet. Wenn der Rotor 10a sich relativ zum Gehäuse 10b dreht, bewegt sich jeder Kolben 10c längs einer radialen Rich­ tung des Rotors 10a hin- und hergehend, während das vordere Ende 10c auf der Nockenfläche eine Gleitbewegung ausführt. Jeder Kolben 10c vergrößert und verkleinert das Volumen der zugeord­ neten Zylinderkammer 10d bei dieser hin- und hergehenden Bewe­ gung. Jede Zylinderkammer 10d ist mit einer Sammelkammer 10e über einen Kanal verbunden, welcher eine Öffnung 10f zur Dros­ selung eines Fluidstromes hat. Die Drosselkupplungseinheit bzw. Öffnungskupplungseinheit 10 bei diesem Beispiel umfaßt eine Einrichtung 10e zum Ändern der Öffnungsflächen der Öffnungen 10f und eine Betätigungseinrichtung 10h zum Beaufschlagen der Ein­ richtung 10e.

Eine Steuereinrichtung 10i ist mit der Betätigungseinrichtung 10h verbunden und derart ausgelegt, daß die Drosselöffnung nach Maßgabe der Signale gesteuert wird, die von einer Gruppe von Sensoren 10j zum Erfassen der Betriebsbedingungen des Fahrzeugs abgegeben werden. Die Steuereinheit 10i verändert die Öffnungs­ flächen der Drosselöffnungen 10f nach Maßgabe der Signale, die von der Sensorgruppe 10j zugeführt werden.

Verschiedene Drosselkupplungseinheiten sind im Stand der Technik bekannt. Einige Beispiele zeigen die US-PSen 49 21 085, 49 57 473 und 49 58 711. Nähere Erläuterungen und Darstellungen in diesen Druckschriften im Hinblick auf die Drosselkupplungen sind durch diese Bezugnahme Gegenstand der Offenbarung der vor­ liegenden Anmeldung.

Das Vierrad-Antriebssystem gemäß der bevorzugten Ausführungsform steuert die Antriebskraftverteilung auf die nachstehend beschriebene Weise:

• 1) Wenn die Vorder- und Hinterradgeschwindigkeitsdifferenz gleich Null ist:
  Wenn das Fahrzeug eine Bewegung mit einer konstanten Geschwindigkeit auf einer Fahrbahn mit einem hohen Reibungsbeiwert µ beispielsweise ausführt, tritt keine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den vorderen und hinte­ ren Rädern auf. In diesem Fall ist keine relative Drehbewe­ gung zwischen den Eingangs- und Ausgangswellen 9Ra und 9Rb der rechten Vorderachswellenanordnung 9R vorhanden. Die Eingangswelle 9Ra dreht sich zusammen mit dem vorderen Dif­ ferentialgehäuse 3a, welche durch das abschließende Unter­ setzungsrad 2a des Getriebes 2 angetrieben wird. Ein Geschwindigkeitserhöhungsverhältnis der Winkelantriebsein­ heit 4 ist gleich dem Geschwindigkeits-Untersetzungsver­ hältnis der hinteren Differentialanordnung 6 gewählt. Daher drehen sich das vordere Differentialgehäuse 3a und die Hinterräder 8L und 8R mit derselben Geschwindigkeit. Eine Drehgeschwindigkeitsdifferenz zwischen der linken, vorderen Achswelle 9L und der Eingangswelle 9Ra der rechten Achswel­ lenanordnung 9R wird durch die Drehbewegung der Ritzelräder 3b der vorderen Differentialeinheit 3 ausgeglichen. Ande­ rerseits drehen sich die Abtriebswelle 9Rb und das rechte Vorderrad 11R zusammen.
• Bei der Drosselkupplungseinheit 10 drehen sich daher der Rotor 10a und das Gehäuse 10b zusammen ohne eine relative Verdrehung zwischen denselben, so daß die Volumina der Zylinderkammern 10d unverändert bleiben. In diesem Zustand überträgt die Drosselkupplungseinheit 10 kein Antriebsdreh­ moment. Eine Antriebskraft von der Brennkraftmaschine 1 wird auf die Hinterräder 8L und 8R über das Getriebe 2 - das vordere Differentialgehäuse 3a - die Winkelantriebsein­ heit 4 - die Gelenkwelle 5 - die hintere Differentialanord­ nung - die linken und rechten Achswellen 7L und 7R übertra­ gen. Keine Brennkraftmaschinenantriebskraft wird auf die Vorderräder 11L und 11R übertragen.
• 2) Wenn die Geschwindigkeitsdifferenz der Vorder- und Hinter­ räder zunimmt:
  Die Drehgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern steigt bei einem Antriebsradschlupf beim An­ fahren oder starken Beschleunigen oder auf einer schlüpfri­ gen Fahrbahnoberfläche oder einer Oberfläche mit niedrigem Reibungsbeiwert an. In diesem Fall drehen sich die Ein­ gangs- und Ausgangswellen 9Ra und 9Rb der rechten Vorder­ achswellenanordnung 9R relativ zueinander und die Drossel­ kupplungseinheit 10 erzeugt ein Übertragungsmoment entspre­ chend der Drehgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den Ein­ gangs- und Abtriebswellen 9Ra und 9Rb. Die Relativdrehung zwischen den Eingangs- und Abtriebswellen 9Ra und 9Rb bewirkt eine Relativdrehung zwischen dem Rotor 10a und dem Gehäuse 10b der Drosselkupplungseinheit 10 und der hin- und hergehenden Bewegung der Antriebskolben 10c. Während eines Zentripedalhubs in Richtung auf die Mittelachse des Rotors versucht jeder Antriebskolben 10c das Volumen der zugeord­ neten Zylinderkammer 10d zu verkleinern, und andererseits drosselt die zugeordnete Öffnung 10f den abgehenden Fluid­ strom von der Zylinderkammer 10d. Als Folge hiervon steigt der Fluiddruck in der Zylinderkammer 10d an, und jeder Kolben 10c wird radial durch eine Hydraulikkraft nach außen gedrückt, die man durch Multiplizieren des Fluiddrucks in der Zylinderkammer 10d mit einer Druckwirkfläche des Kol­ bens 10c erhält. Diese in den jeweiligen Kolben 10c gegen die Nockenfläche drückende Kraft wird in ein Drehmoment umgewandelt, das über die Drosselkupplungseinheit 10 über­ tragen wird. Daher wird ein Drehmoment von dem vorderen Differentialgehäuse 3a über die Drosselkupplungseinheit 10 auf die rechten Vorderräder 11R übertragen.
• Im allgemeinen hat ein Differentialgetriebe die Funktion, ein Übertragungsdrehmoment gleich zu verteilen. Daher über­ trägt die vordere Differentialeinheit 3 eine gleiche Dreh­ momentgröße auf die linke Vorderachswelle 9L, während das rechte Vorderrad 11R über die Kupplungseinheit 10 angetrie­ ben wird. Das Antriebsmoment der Brennkraftmaschine 1 wird auf die linken und rechten Vorderräder 11L und 11R über das Getriebe 2, die linken und rechten Abtriebsräder 3L und 3R der vorderen Differentialeinheit 3 und die linken und rech­ ten Vorderachswellen 9L und 9R übertragen. Die Größe der auf das jeweilige Vorderrad übertragenen Antriebskraft entspricht dem Drehmoment, das über die Drosselkupplungs­ einheit 10 übertragen wird.
• Die Drosselkupplungseinheit 10 gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform ändert ein hierüber übertragenes Übertra­ gungsdrehmoment, entsprechend Fig. 3. Die Steigung einer in Fig. 3 gezeigten Trennlinie wird größer, wenn die Drossel­ öffnung kleiner wird, und sie wird geringer, wenn die Dros­ selöffnung größer wird. Das auf die Vorderräder übertragene Antriebsmoment wird stufenweise nach Maßgabe der vorderen und hinteren Radgeschwindigkeitsdifferenz erhöht, wenn der Öffnungsgrad der Drosselöffnung 10f klein ist. Wenn man daher die Öffnung der Drosselöffnungen 10f nach Maßgabe der Betriebsbedingungen des Fahrzeugs steuert, kann dieses Vierrad-Antriebssystem die Antriebskraftverteilung in geeigneter Weise von dem Zweirad-Antriebszustand, bei dem das Verteilungsverhältnis des den Vorderrädern zugeordneten und den Hinterrädern zugeordneten Verhältnisses 0 : 100 ist, auf den Vierrad-Antriebszustand steuern, bei dem das Ver­ hältnis 50 : 50 ist. Dieses Vierrad-Antriebssystem kann die Sicherheit und die Fahreigenschaften des Fahrzeuges auf glatten und rauhen Fahrbahnen dadurch verbessern, daß die Öffnung der Drosselöffnungen 10f verkleinert wird, um den Versuch der Umschaltung auf den Vierrad-Antriebszustand zu verstärken. Dieses System kann erwünschte Kurvenfahreigen­ schaften dadurch sicherstellen, daß die Öffnung der Dros­ selöffnungen vergrößert wird, um die Neigung zum Zweirad- Antriebszustand zu verstärken und ein unerwünschtes Bremsen beim engen Kurvenfahren zu verhindern.
• Bei dem derart ausgelegten Vierrad-Antriebssystem ist die Winkelantriebseinheit 4 zwischen der vorderen Differential­ einheit 3 und der Kupplungseinheit 10 vorgesehen, und die Drosselkupplung wird als eine Einrichtung zum Steuern der Drehmomentverteilung genutzt. Daher ist die Übertragungs­ einrichtung äußerst kompakt ausgelegt und hat ein geringes Gewicht. Insbesondere ist die Drosselkupplung äußerst zweckmäßig im Hinblick auf die Herabsetzung von Größe und Gewicht im Vergleich zu einer Mehrscheibenkupplung, welche mit einem Hydraulikdruck beaufschlagt wird. Bei der vor­ liegenden Erfindung können Kupplungs- und Differential­ gehäuse und vordere Differentiale für Fahrzeuge mit Vorder­ radantrieb eingesetzt werden, wobei nur geringfügige Modi­ fikationen bei dem Vierrad betriebenen (4WD-Fahrzeug) vor­ genommen zu werden brauchen. Bei der vorliegenden Erfindung kann die Antriebseinheit am hinteren Teil des Fahrzeugs vorgesehen werden, und die Kraftübertragungseinrichtung kann derart beschaffen und ausgelegt sein, daß die Vorder­ räder, die permanent angetriebenen Räder sind. Es ist mög­ lich, feste Drosselöffnungen an Stelle von variablen Öff­ nungen 10f bei der dargestellten bevorzugten Ausführungs­ form vorzusehen.

Claims (11)

1. Vierrad-Antriebssystem für ein Fahrzeug, mit:
einer vorne querliegenden Krafterzeugungseinheit, welche eine Brennkraftmaschine und ein Getriebe aufweist;
einer Differentialeinheit für die Vorderräder, die mit einem Abtriebsteil dieses Getriebes verbunden ist;
einer zur Hinterachse führenden Antriebswelle;
einer Winkelantriebseinheit zum Antrieb der Antriebswelle;
einer Hinterachs-Differentialanordnung;
einer ersten Antriebswelle, um das erste Vorderrad mit der Vorderachs-Differentialeinheit zu verbinden;
dadurch gekennzeichnet,
daß eine zweite Antriebswelle vorgesehen ist, um das zweite Vorderrad mit der Vorderachs-Differentialeinheit zu verbinden, wobei eine Kupplungseinheit zwischen diesem Vorderrad und dieser Differentialeinheit angeordnet ist, um das Antriebsdrehmoment für die Vorderachse zu variieren,
daß diese Kupplungseinheit eine Drosselkupplungseinheit ist,
daß diese Winkelantriebseinheit zwischen dem Vorderachsdifferential und der Kupplungseinheit angeordnet ist, und
daß diese Winkelantriebseinheit und diese Kupplungseinheit eine bauliche Einheit bilden.

2. Vierrad-Antriebssystem für ein Fahrzeug, mit:
einer hinten querliegenden Krafterzeugungseinheit, welche eine Brennkraftmaschine und ein Getriebe aufweist;
einer Differentialeinheit für die Hinterachse, die mit einem Abtriebsteil dieses Getriebes verbunden ist;
einer zur Vorderachse führenden Antriebswelle;
einer Winkelantriebseinheit zum Antrieb der Antriebswelle;
einer Vorderachs-Differentialanordnung;
einer ersten Antriebswelle, um das erste Hinterrad mit der Hinterachs-Differentialeinheit zu verbinden;
dadurch gekennzeichnet,
daß eine zweite Antriebswelle vorgesehen ist, um das zweite Hinterrad mit der Hinterachs-Differentialeinheit zu verbinden, wobei eine Kupplungseinheit zwischen diesem Hinterrad und dieser Differentialeinheit angeordnet ist, um das Antriebsdrehmoment für die Hinterachse zu variieren,
daß diese Kupplungseinheit eine Drosselkupplungseinheit ist,
daß diese Winkelantriebseinheit zwischen dem Hinterachsdifferential und der Kupplungseinheit angeordnet ist, und
daß diese Winkelantriebseinheit und diese Kupplungseinheit eine bauliche Einheit bilden.

3. Vierrad-Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Drosselkupplungseinheit (10) ein Drehgehäuse (10b), welches an der Innenseite eine Nockenfläche hat, die radial nach innen weist, einen Rotor (10a), der drehbeweglich im Gehäuse (10b) aufgenommen ist, von der Mehrzahl von Radialkolben (10c), die jeweils einen Schaft haben, der gleitbeweglich in einer Radialbohrung aufgenommen ist, die im Rotor (10a) ausgebildet ist, ein oberes Ende, das an der Nockenfläche des Gehäuseteils (10b) anliegt, und ein Bodenteil aufweist, welches eine Fluidkammer (10d) in der Radialbohrung des Rotors (10a) begrenzt, aufweist und eine Fluidstromregeleinrichtung (10e) zum Regeln eines abgehenden Fluidstroms von den jeweiligen Fluidkammern (10d) aufweist, wobei die Fluidregeleinrichtung eine Drosselöffnung (10f) aufweist.

4. Vierrad-Antriebssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterräder permanent angetrieben werden und daß die Vorderräder nicht permanent angetrieben werden.

5. Vierrad-Antriebssystem gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderräder permanent angetrieben werden und daß die Hinterräder nicht permanent angetrieben werden.

6. Vierrad-Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Winkelantriebseinheit (4) ein Abtriebs­ zahnrad (4d) aufweist, welches sich auf einer Achse dreht, die in einer Längsachse des Fahrzeugs verläuft, und die mit der Gelenkwelle (5) verbunden ist und ein Eingangszahnrad (4c) aufweist, welches in direktem Kontakt und Eingriff mit dem Abtriebszahnrad (4d) ist, wobei das Eingangszahnrad (4c) mit dem Differentialgehäuse (3a) der ersten Differen­ tialeinheit (3) derart verbunden ist, daß das Eingangszahn­ rad (4c) durch das Differentialgehäuse (3a) der ersten Differentialeinheit (3) angetrieben wird, und wobei das Eingangszahnrad (4c) der Winkelantriebseinheit (4) auf einer Achse drehbeweglich ist, die in einer Linie zu einer Achse des Differentialgehäuses (3a) der ersten Differen­ tialeinheit (3) verläuft.

7. Vierrad-Antriebssystem nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Eingangswelle der zweiten, abtriebssei­ tigen, nichtpermanent angetriebenen Antriebsachsanordnungen (7R) auf einer innenliegenden Seite der Kupplungseinheit (10) angeordnet ist, und mit dem Rotor (10a) der Kupplungs­ einheit (10) derart verbunden ist, daß die Abtriebswelle der zweiten, abtriebsseitigen, nichtpermanent angetriebenen Antriebsachsanordnung (9R) auf einer außenliegenden Seite der Kupplungseinheit (10) angeordnet und mit dem Drehgehäu­ se (10b) der Kupplungseinheit (10) verbunden ist.

8. Vierrad-Antriebssystem nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Eingangsteil (4a) der Winkelantriebsein­ heit (4) eine Hohlwelle ist, in welcher die Eingangswelle der zweiten, abtriebsseitigen, nichtpermanent angetriebenen Antriebsachsenanordnung (9R) koaxial angeordnet ist, und daß das Eingangszahnrad (4c) der Winkelantriebseinheit (4) auf dem Eingangsteil (4a) und der Winkelantriebseinheit (4) derart fest angebracht ist, daß sich eine hohle Anordnung bildet, welche die Kupplungseinheit (10) umgibt.

9. Vierrad-Antriebssystem nach Anspruch 8, ferner dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (10e) zum Steuern eines Öffnungsgrades der Drosselöffnung (10f) vor­ gesehen ist, welche ein elektrisches Steuersignal an die Fluidströmungsregeleinrichtung (10e) der Drosselkupplungs­ einheit (10) anlegt.

10. Vierrad-Antriebssystem nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Winkelantriebseinheit (4) ein erstes Lager zum drehbeweglichen Lagern der hohlen Anordnung der Winkelantriebseinheit (4) auf einer ersten Seite des Ein­ gangszahnrades (4e) der Winkelantriebseinheit (4) und ein zweites Lager zum drehbaren Lagern der hohlen Anordnung der Winkelantriebseinheit (4) auf der zweiten Seite des Ein­ gangszahnrades (4c) der Winkelantriebseinheit (4) aufweist, die der ersten Seite gegenüberliegt.

11. Vierrad-Antriebssystem nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Getriebe (2) und die erste Differential­ einheit (3) in einem Verteilergetriebegehäuse, und die Winkelantriebseinheit (4) und die Drosselkupplungseinheit (10) in einem Getriebegehäuse (3a) untergebracht sind.