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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft eine Kraftübertragung
für ein
allradgetriebenes Fahrzeug und genauer eine Kraftübertragung
einer Planetengetriebebauart für
ein allradgetriebenes Fahrzeug.
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HINTERGRUND
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6 ist
eine Skizze eines Getriebezugs in einer Kraftübertragung für ein allradgetriebenes Fahrzeug
gemäß dem Stand
der Technik. Diese Kraftübertragung
hat einen ersten Planetengetriebemechanismus 60, d.h. eine
Hilfsgeschwindigkeitsänderungseinheit,
um einen Geschwindigkeitsreduziereffekt auszuüben, und einen zweiten Planetengetriebemechanismus 61,
d.h. ein Mitteldifferential, um eine Mitteldifferentialfunktion
zu implementieren.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER OFFENBARUNG
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Bei
der Forschung zum Erreichen der vorliegenden Erfindung wurde das
folgende Problem in dem Stand der Technik erfasst.
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Bei
der bekannten Übertragung
der oben beschriebenen Bauart sind die zwei von der Übertragung
verlangten Funktionen (nämlich
die Funktion zum Reduzieren der Geschwindigkeit und die Mitteldifferentialfunktion)
durch zwei Planetengetriebemechanismen implementiert. Das Ergebnis
ist sowohl eine komplizierte Konstruktion als auch eine Erhöhung des
Gewichts und der Kosten der Übertragung.
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Entsprechend
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Übertragung
für ein
allradgetriebenes Fahrzeug bereitzustellen, deren Konstruktion vereinfacht
ist.
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Entsprechend
einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Übertragung
für ein
allradgetriebenes Fahrzeug bereitgestellt mit: einer Eingangswelle;
einer ersten Abtriebswelle, die koaxial mit Bezug auf die Eingangswelle
vorgesehen ist; einem Ringrad, das mit der Eingangswelle zusammen dreht;
einem ersten Ritzel, das mit dem Ringrad in Kämmeingriff ist; einem zweiten
Ritzel, das mit dem ersten Ritzel jederzeit in Kämmeingriff ist; einem Träger, der
mit der ersten Abtriebswelle zusammen dreht, um das erste und das
zweite Ritzel axial zu lagern; einem Sonnenrad, das axial auf der
ersten Abtriebswelle bewegt wird, um ausgewählt mit dem ersten Ritzel oder
dem zweiten Ritzel in Kämmeingriff
zu sein; einer Sperr/Entsperreinrichtung zum Sperren des Sonnenrads
gegen eine Bewegung; und einer zweiten Abtriebswelle, die parallel
zur ersten Abtriebswelle vorgesehen ist, um ausgewählt ein
Moment von der ersten Abtriebswelle oder von dem Sonnenrad zu übertragen.
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Gemäß einem
zweiten Gesichtspunkt ist ein auf der ersten Abtriebswelle vorgesehenes
Antriebszahnrad drehbar in Einklang mit oder relativ zu der ersten
Abtriebswelle, und die Übertragung
kann mit einer Synchronisationseinrichtung bereitgestellt sein, um
zu bewirken, dass ein Antriebszahnrad zusammen mit dem Sonnenrad
dreht, oder zusammen mit der ersten Abtriebswelle dreht.
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Gemäß einem
dritten Gesichtspunkt ist eine Übertragung
für ein
allradgetriebenes Fahrzeug bereitgestellt mit:
einem Antriebszahnrad,
um mit dem zweiten Ende des Sonnenrads in Eingriff zu sein, wenn
das erste Ende des Sonnenrads sich in einer Position befindet, in
der es mit dem zweiten Ritzel in Kämmeingriff ist;
einer
auf der ersten Abtriebswelle so montierten Buchse, dass sie in der
Lage ist in einer Drehrichtung mit der ersten Abtriebswelle in Eingriff
zu sein, und entlang der ersten Abtriebswelle dieser entlang axial verschoben
zu werden, wobei die Buchse verschiebbar ist, so dass das Antriebszahnrad
in der Drehrichtung mit der ersten Abtriebswelle in Eingriff sein kann;
einem
angetriebenen Zahnrad, das auf der zweiten Abtriebswelle bereitgestellt
ist, um mit dieser zusammen zu drehen, um von dem Antriebszahnrad
Kraft zu dieser übertragen
aufzuweisen.
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In
der Übertragung
ist das Sonnenrad mit dem zweiten Ritzel und dem Antriebszahnrad
in Kämmeingriff,
wenn die Übertragung
sich in einer hohen Position befindet, wobei ein Moment über das Antriebszahnrad über das
Sonnenrad übertragen wird,
und dann zur zweiten Abtriebswelle; und das Sonnenrad ist mit dem
ersten Ritzel in Kämmeingriff und
ist durch die Bremse fixiert, wenn die Übertragung sich an einer niedrigen
Position befindet, und das Antriebszahnrad mit der ersten Abtriebswelle
in der Drehrichtung in Eingriff ist, wobei ein Moment über die
erste Abtriebswelle zu dem Antriebszahnrad übertragen wird, und dann zu
der zweiten Abtriebswelle.
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Außerdem ist
das Antriebszahnrad in der Drehrichtung mit der ersten Abtriebswelle
in Eingriff, wenn die Übertragung
sich in der hohen Position befindet, wobei die erste und zweite
Abtriebswelle direkt in einem verbundenen Zustand angeordnet sein
können.
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BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In
Bezug auf den Betrieb der Übertragung wird
ein Moment von der ersten Abtriebswelle über den Träger übertragen. Das Sonnenrad wird
andererseits auf die andere Seite verschoben, um mit dem zweiten
Ritzel in Kämmeingriff
zu sein, so dass ein Moment über
das Sonnenrad zu der zweiten Abtriebswelle übertragen wird. Dies führt die
hohe Position ein.
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Außerdem wird
ein Moment über
den Träger zu
der ersten Abtriebswelle übertragen.
Andererseits wird das Sonnenrad auf eine Seite geschoben, um mit
dem ersten Ritzel in Eingriff zu sein, und ist durch die Bremseinrichtung
gesperrt, so dass ein Moment über
die erste Abtriebswelle auf die zweite Abtriebswelle übertragen
wird. Dies führt
die niedrige Position ein.
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Ein
Unterschied zwischen der Drehzahl der vorderen und rückwärtigen Achsen,
die mit der ersten bzw. zweiten Abtriebswelle verbunden sind, wird durch
einen einzelnen Planetengetriebemechanismus aufgenommen (d.h. absorbiert),
der ein Ringrad, einen Träger,
erste und zweite Ritzel und ein Sonnenrad umfasst.
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Außerdem ist
das Antriebszahnrad gemäß der vorliegenden
Erfindung mit der ersten Abtriebswelle mit Bezug auf die Drehrichtung
in Eingriff, d.h. durch eine Buchse, sogar in der hohen Position.
Dies ermöglicht
es, eine Übertragung
bereitzustellen, in der die ersten und zweiten Abtriebswellen in
einem direkt verbundenen Zustand angeordnet werden können.
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Gemäß der Übertragung
der vorliegenden Erfindung können
beide Geschwindigkeitsreduktions- und Mitteldifferentialfunktionen
durch einen einzelnen Planetengetriebemechanismus implementiert werden,
wie oben beschrieben wurde. Mit anderen Worten stellt die vorliegende
Erfindung eine Übertragung
bereit, deren Konstruktion einfach leichtgewichtig und kostengünstig ist.
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Andere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
offensichtlich werden, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen zu
sehen ist, in denen gleiche Bezugszeichen durch die gesamten Figuren
die gleichen oder ähnliche
Teile bezeichnen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1A und 1B sind
Getriebezugskizzen einer Übertragung
für ein
allradgetriebenes Fahrzeug gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, in der 1A einen
Betriebszustand der Übertragung
in der hohen Position und 1B den Betriebszustand
der Übertragung
in der niedrigen Position darstellt;
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2A und 2B sind
Skizzen, die den Momentenfluss eines Planetengetriebemechanismus
in der Übertragung
dieser Ausführungsform
in der hohen bzw. niedrigen Position zeigen;
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3A und 3B sind
Diagramme, die den Betriebszustand des Planetengetriebemechanismus
in der Übertragung
in der hohen bzw. niedrigen Position darstellen;
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4 ist
ein Diagramm, das die ideale Form der Kämmeingriffabschnitte darstellt,
die in den ersten und zweiten Ritzeln und dem Sonnenrad der Übertragung
gemäß dieser
Ausführungsform
ausgebildet sind;
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5 ist
eine Skizze eines Getriebezugs, die die grundlegenden Komponenten
einer Übertragung gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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6 ist
eine Skizze eines Getriebezugs, die eine Übertragung für ein allradgetriebenes
Fahrzeug gemäß dem Stand
der Technik zeigt.
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BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNGSFORM
DER ERFINDUNG
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun beschrieben.
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In
einer ersten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist eine erste Abtriebswelle mit der Hinterradseite
verbunden und eine zweite Abtriebswelle mit der Vorderradseite verbunden.
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In
dieser Ausführungsform
ist die axiale Länge
eines ersten Ritzels größer gemacht
als die eines zweiten Ritzels, das erste Ritzel weist Zähne auf,
um bei beiden seiner axialen Enden in Kämmeingriff zu kommen, wobei
die Zähne
bei beiden Enden voneinander beabstandet vorgesehen sind. Das erste
Ende (auf der Seite einer Hauptübertragung)
des ersten Ritzels ist in der Lage mit einem Sonnenrad in Kämmeingriff
zu sein, und das zweite Ende des ersten Ritzels ist zu jeder Zeit
mit dem zweiten Ritzel in Kämmeingriff.
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In
einer anderen Ausführungsform
ist die axiale Länge
des zweiten Ritzels größer gemacht
als die des ersten Ritzels, und das zweite Ritzel weist Zähne auf,
um bei beiden seiner axialen Enden in Kämmeingriff zu sein, und die
Zähne bei
beiden Enden sind voneinander beabstandet. Das zweite Ende des zweiten
Ritzels ist in der Lage mit dem Sonnenrad in Eingriff zu sein, und
das erste Ende des zweiten Ritzels ist zu jeder Zeit mit dem ersten
Ritzel in Kämmeingriff.
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In
den bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind die Kämmeingriffsabschnitte des Sonnenrads
und die des ersten und des zweiten Ritzels abgeschrägt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Um
die bevorzugten voranstehend ausgeführten Ausführungsformen weiter klarzustellen,
werden diese Ausführungsformen
mit Bezug auf die Zeichnungen in genaueren Details beschrieben.
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1A und 1B sind
Getriebezugskizzen einer Übertragung
für ein
allradgetriebenes Fahrzeug gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, in der 1A den
Betriebszustand der Übertragung
in der hohen Position darstellt und 2B den
Betriebszustand der Übertragung
in der niederen Position darstellt.
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Wie
aus 1A und 1B ersichtlich
ist, ist eine erste Abtriebswelle 2 koaxial mit Bezug auf
eine Eingangswelle 1 vorgesehen, auf die ein Moment einer Übertragung
(Hauptübertragung)
angewendet wird, und eine zweite Abtriebswelle 9 ist parallel
zu der ersten Abtriebswelle 2 vorgesehen. Ein Ringrad r1,
das mit der Eingangswelle 1 zusammen dreht (d.h. in Einklang
dreht) ist radial innerhalb der ersten Abtriebswelle 2 vorgesehen.
Ein erstes Ende des ersten Ritzels p1 ist mit dem Ringrad r1 in
Kämmeingriff.
Das erste Ritzel p1 erstreckt sich axial von der ersten Abtriebswelle 2 zu
der anderen Seite und weist bei beiden seiner axialen Enden Zähne auf,
die voneinander in der axialen Richtung beabstandet sind. Ein zweites
Ritzel p2 ist zu jeder Zeit in Kämmeingriff
mit einem zweiten Ende des ersten Ritzels p1. Das erste Ritzel p1
ist ausgebildet, eine axiale Länge
aufzuweisen, die größer ist
als die des zweiten Ritzels p2. Ein Träger c1 ist an einem ersten Ende
des zweiten Ritzels p2 gesichert, um mit diesem zusammen zu drehen.
Die ersten und zweiten Ritzel p1, p2 sind axial durch den Träger c1 gelagert und
in der Lage relativ zu dem Träger
c1 frei zu drehen. Ein Sonnenrad s1 ist auf der ersten Abtriebswelle 2 innerhalb
des ersten und zweiten Ritzels p1, p2 vorgesehen. Das Sonnenrad
s1 erstreckt sich entlang der ersten Abtriebswelle 2 in
der axialen Richtung. Durch das Durchführen eines Vorgangs, das Sonnenrad
s1 entlang der ersten Abtriebswelle 2 gleiten zu lassen,
gerät das
Sonnenrad s1 ausgewählt
in Kämmeingriff
mit dem ersten Ende des ersten Ritzels p1 oder mit dem zweiten Ritzel
p2. Das Ringrad r1, das erste und zweite Ritzel p1, p2, das Sonnenrad
s1 und der Träger
c1 stellen einen einzelnen Planetengetriebemechanismus (d.h. einen
einzelnen Planetengetriebesatz) 3 dar.
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Eine
Bremse (Sperr/Entsperreinrichtung oder -einheit) 4 ist
auf der Außenseite
des Sonnenrads s1 in einem seiner mittleren Abschnitte vorgesehen.
Wenn das erste Ende des Sonnenrads s1 sich in einer Position befindet,
bei der es mit dem ersten Ritzel p1 in Kämmeingriff ist, ist die Bremse 4 in
der Lage das zweite Ende des Sonnenrads s1 an dem Gehäuse zu befestigen.
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Ein
Antriebszahnrad 6 ist auf einem zweiten Ende der ersten
Abtriebswelle 2 montiert, um so in der Lage zu sein, ausgewählt relativ
zu oder in Einklang mit der ersten Abtriebswelle 2 zu drehen.
Das Antriebszahnrad 6 weist ein einstückiges Ringrad 6a (als
Einrichtung zum Synchronisieren mit dem Sonnenrad s1) auf. Wenn
das Sonnenrad s1 sich in einer Position befindet, bei der es mit
dem zweiten Ritzel p2 in Kämmeingriff
ist, kommt das Antriebszahnrad 6 mit dem zweiten Ende des
Sonnenrads s1 über
das Ringrad 6a in Kämmeingriff
(Synchronisation). Eine Buchse (Synchronisationsvorrichtung) 5 ist
auf dem zweiten Ende der Abtriebswelle 2 so montiert, um
in der Lage zu sein, mit der ersten Abtriebswelle 2 in
der Drehrichtung in Eingriff zu sein und sich in der axialen Richtung
der ersten Abtriebswelle 2 zu verschieben. Wenn das Sonnenrad
s1 sich in einer Position befindet, bei der es mit dem ersten Ritzel
p1 in Kämmeingriff
ist, wird die Buchse 5 verschoben, um mit dem antreibenden
Zahnrad 6 mit der ersten Abtriebswelle 2 in der
Drehrichtung in Eingriff zu sein, wie aus 1B ersichtlich
ist.
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Ein
angetriebenes Zahnrad 7 ist fest auf der zweiten Abtriebswelle 9 gesichert,
um so zusammen mit der zweiten Abtriebswelle 9 zu drehen.
Eine Kette 8 wird zwischen dem Antriebszahnrad 6 und
dem angetriebenen Zahnrad 7 aufgewickelt und gestreckt.
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Der
Betrieb der im obigen ausgeführten Übertragung
wird nun beschrieben.
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Die
Pfeile in 1A und 1B bezeichnen
den Momentenfluss. Außerdem
bezeichnen 2A und 3A den
Betriebszustand des Planetengetriebemechanismus in der hohen Position,
und 2B und 3B bezeichnen
den Betriebszustand des Planetengetriebemechanismus in der niedrigen
Position.
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[Hohe Position]
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Der
Betrieb der Übertragung
in der hohen Position wird zuerst beschrieben.
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Wie
aus 1A, 2A und 3A ersichtlich ist, welche die hohe Position
anzeigen, wurde das Sonnenrad s1 in 1A nach
rechts verschoben, das erste Ende des Sonnenrads s1 ist mit dem
zweiten Ritzel p2 in Eingriff, und das zweite Ende des Sonnenrads
s1 ist mit dem antreibenden Zahnrad 6 in Kämmeingriff.
Die Bremse 4 befindet sich in der gelösten Position. Entsprechend
wird ein von der Übertragung übertragenes
Moment zu „Abtrieb
1" übertragen,
nämlich über die
Eingangswelle 1, Ringrad r1, erstes Ritzel p1 und Träger c1 zur
ersten Abtriebswelle 2, und zu „Abtrieb 2", nämlich über die
Eingangswelle 1, Ringrad r1, erstes Ritzel p1, zweites Ritzel
p2, Sonnenrad s1, Antriebszahnrad 6, Kette 8 und
angetriebenes Zahnrad 7 zu der zweiten Abtriebswelle 9.
Es sollte angemerkt werden, dass das Reduktionsverhältnis in
der hohen Position eins beträgt.
Außerdem
kann das Antriebszahnrad 6 mit der ersten Abtriebswelle 2 relativ
zu den Drehrichtungen durch die Buchse 5 in Eingriff sein,
wobei die ersten und zweiten Abtriebswellen 2, 9 direkt
zwischenverbunden sein können,
sogar wenn die Übertragung sich
in der hohen Position befindet.
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[Niedrige Position]
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Der
Betrieb der Übertragung
in der niedrigen Position wird als nächstes beschrieben.
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Wie
aus 1B, 2B und 3B ersichtlich ist, die für die niedrige
Position bezeichnend sind, wurde das Sonnenrad s1 in 1B nach links verschoben, das erste Ende
des Sonnenrads s1 ist mit dem ersten Ende des ersten Ritzels p1
in Eingriff, und das zweite Ende des Sonnenrads s1 ist durch die
Bremse 4 an den Kasten gesperrt. Entsprechend wird ein
von der Übertragung übertragenes
Moment zu „Abtrieb
1" übertragen,
nämlich über die
Eingangswelle 1, Ringrad r1, erstes Ritzel p1 und Träger c1 zur
ersten Abtriebswelle 2, und zu „Abtrieb 2", nämlich über die Eingangswelle 1,
Ringrad r1, erstes Ritzel p1, Träger c1,
erste Abtriebswelle 2, Buchse 5, Antriebszahnrad 6,
Kette 8 und angetriebenes Zahnrad 7 zur zweiten Abtriebswelle 9.
Das Reduktionsverhältnis
in der niedrigen Position beträgt
1 + Zs/Zr, wobei Zs die Anzahl der Zähne des Sonnenrads s1 darstellt,
und Zr die Anzahl der Zähne
des Ringrads r1 darstellt.
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4 ist
eine Skizze, welche die ideale Form der Kämmeingriffsabschnitte der ersten
und zweiten Ritzel p1, p2 und des Sonnenrads s1 zeigt. Mit Bezug auf 3A, 3B kommen
die ersten und zweiten Ritzel p1, p2 ausgewählt mit dem Sonnenrad s1 bei
einem Kämmeingriffsabschnitt
M in Kämmeingriff, wenn
das Sonnenrad s1 verschoben wird. Der Kämmeingriffsabschnitt M dieser
Ritzel und der Kämmeingriffsabschnitt
M des Sonnenrads s1, das mit beiden dieser Ritzel in Kämmeingriff
ist, ist bevorzugt abgeschrägt,
um so aus einer Vielzahl von konischen Flächen zusammengesetzt zu sein,
die zu dem fernen Ende konvergieren, wie aus 4 ersichtlich
ist.
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Eine
zweite Ausführungsform
der Erfindung wird nun beschrieben. Im Prinzip werden nur die Unterschiede
zwischen dieser Ausführungsform
mit der ersten Ausführungsform
behandelt, die voranstehend dargelegt wurde. Bezug sollte auf die
vorangehende Ausführungsform
gemacht werden, um die Bauteile und Funktionen zu verstehen, die
beiden Ausführungsformen
gemeinsam sind.
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5 ist
eine Getriebezugskizze, die die grundlegenden Bauteile einer Übertragung
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt. In dieser Ausführungsform
weist das zweite Ritzel p2 eine axiale Länge auf, die größer ist als
die des ersten Ritzels p1, und weist Zähne bei beiden seiner axialen
Enden auf, die voneinander in der axialen Richtung beabstandet sind.
Das zweite Ende des zweiten Ritzels p2 ist in der Lage mit dem Sonnenrad
s1 in Kämmeingriff
zu sein, und das erste Ende des zweiten Ritzels p2 erstreckt sich
in 5 nach links (d.h. zur Seite der Hauptübertragung).
Das erste Ritzel p1 und das erste Ende des zweiten Ritzels p2 sind
jederzeit auf der Seite der Hauptübertragung in Kämmeingriff.
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Die
vorliegende Erfindung ist darin vorteilhaft, dass sie eine Übertragung
einer vereinfachten Konstruktion, leichten Gewichts und zu niedrigen Kosten
bereitstellt.
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Da
viele offensichtlich breit unterschiedliche Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung gemacht werden können,
ohne von ihrem Bereich abzuweichen, ist zu verstehen, dass die Erfindung
nicht auf die bestimmten, beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist,
sondern nur beschränkt
ist, wie sie in den angehängten
Ansprüchen
definiert ist.