DE10019709A1 - Drehmomentübertragungsverbindung - Google Patents

Abstract

Es wird eine Achsgehäuseanordnung mit einer geschwindigkeitsabhängig arbeitenden Drehmomentübertragungseinrichtung bereitgestellt, welche eingesetzt wird, um das Drehmoment von einer Hohlradanordnung auf eine Planetendifferentialanordnung zu übertragen. Die Differentialanordnung stellt eine Drehmomentübertragung proportional zu der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Hohlrad-Unterbaugruppe und der Planetenradsatz-Unterbaugruppe bereit, wobei die Erfindung eine Differentialgehäuseanordnung in zwei Hauptteile unterteilt, und eine geschwindigkeitsabhängig arbeitende Einrichtung zwischen diesen Teilen vorgesehen ist. Die Einrichtung ist vollständig im Innern einer Achsdifferentialgehäuseanordnung untergebracht. Gegebenenfalls kann eine Schlupfbegrenzungseinrichtung für die Differentialzahnräder vorgesehen sein. Die Drehmomentübertragungsverbindungsanordnung vermeidet das Vorsehen eines zentralen Differentials in einem Verteilergetriebe, d.h. einem Interachsdifferential, wodurch sich die Kompliziertheit des Antriebsstranges reduziert und sich auch die Kosten reduzieren lassen, die nämlich dann erforderlich sind, wenn man eine gesonderte Drehmomentübertragungsverbindung in dem Verteilergetriebe oder im Zuge des Antriebsstrangs des Fahrzeugs vorsieht.

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Drehmomentübertragungsverbindung und ins­ besondere einem geschwindigkeitsabhängigen, bedarfsabhängigen, drehmo­ mentübertragenden Differential, vorzugsweise bei einem Fahrzeug mit einem ständigen Vierradantrieb, bei dem die Vorder- und Hinterräder immer miteinander über eine Drehmomentübertragungsverbindung verbunden sind.

Ein auf einen Reifen über eine Antriebswelle wirkendes Drehmoment treibt ein Fahrzeug durch die Reibung zwischen dem Reifen und der Fahrbahnoberfläche an, auf welchem das Fahrzeug fährt. Gegebenenfalls kann ein Schlupf zwischen der Fahrbahnoberfläche und dem Reifen auftreten. Das Schlupfverhältnis hängt von dem Reibungskoeffizienten zwischen dem Reifen und der Fahrbahnoberflä­ che ab. Der Reibungskoeffizient schwankt in Abhängigkeit von dem Zustand der Fahrbahnoberfläche und dem Reifen sowie in Abhängigkeit von der auf den Rei­ fen wirkenden Belastung, in Abhängigkeit von dem auf den Reifen übertragenen Drehmoment, der Antriebsgeschwindigkeit des Fahrzeugs und so weiter.

Bei einem üblichen Fahrzeug mit Zweiradantrieb soll ein großes Drehmoment auf jedes Antriebsrad über ein Getriebe bei Fahrtbeginn des Fahrzeugs übertragen werden, so daß ein großer Schlupf zwischen der Fahrbahnoberfläche und dem Reifen des Rades auftreten könnte. Das über das Getriebe übertragene Drehmo­ ment wird mit steigender Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeugs kleiner, so daß das Schlupfverhältnis kleiner wird.

Wenn das auf den Reifen übertragene Drehmoment so groß wird, daß der Reifen durchrutscht, wird das Drehmoment nicht vollständig zum Antrieb des Fahrzeugs genutzt, so daß Antriebskraft vergeudet wird, sich ungünstige Kraftstoffver­ brauchswerte ergeben, und das Fahrzeug sich in ungünstiger Weise manövrieren läßt.

Wenn die Schwankung des Reibungskoeffizienten groß ist, oder wenn der Rei­ bungskoeffizient sehr klein ist, wie auf einer schlammigen Straße, einer teilweise vereisten Fahrbahn, einer mit Schnee bedeckten Fahrbahn, einer Schotterfahr­ bahn oder dergleichen, nimmt die Bewegungsstabilität des Fahrzeugs ab und der Bremsweg wird beim Blockieren des Rades beim Bremsen größer. Ferner ist es manchmal schwierig, die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs beizubehalten, wenn das Hinterrad blockiert (insbesondere beim Bremsen).

Aus den vorstehend genannten Gründen wurden Fahrzeuge mit Vierradantrieb immer populärer zur Fahrt auf vielen unterschiedlichen Straßen und bei unter­ schiedlichen Straßenverhältnissen. Bei Fahrzeugen mit Vierradantrieb wird die Antriebsleistung einer Brennkraftmaschine bei der Übertragung auf die vier Räder verteilt, um die vorstehend beschriebenen Nachteile und Schwierigkeiten zu überwinden.

Da eine Drehgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den vorderen Rädern und den hinteren Rädern des Fahrzeugs mit Vierradantrieb infolge der Wendekreisdiffe­ renz zwischen den vorderen und hinteren Rädern beim Durchfahren einer Kurve mit dem Fahrzeug größer wird, wird ein Torsionsmoment (ein bei engen Kurven auftretendes Bremsphänomen) zwischen den Antriebswellen für die Vorder- und Hinterräder erzeugt, wenn eine Kurvenfahrt auf einer Fahrbahn mit einem großen Reibungskoeffizienten erfolgt (wie bei einer Pflasterstraße), wobei das Antriebsrad und die Fahrbahnoberfläche weniger zur Schlupfbildung relativ zueinander nei­ gen. Aus diesem Grunde wurden unterschiedliche Arten von Fahrzeugen mit Vier­ radantrieb entwickelt, um die Verschlechterung der Fahreigenschaften des jewei­ ligen Fahrzeugs infolge des Torsionsmoments zu verhindern, um einen größeren Reifenverschleiß zu verhindern, sowie um eine Verkürzung der Standzeit des Fahrzeugs und so weiter zu verhindern.

Eine Bauart eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb ist ein Fahrzeug mit einem zeit­ weiligen Vierradantrieb, bei dem der Fahrer die Umschaltung von der Vierradan­ triebsbetriebsart auf die Zweiradantriebsbetriebsart vornimmt, wenn er auf einer Fahrbahn mit einem hohen Reibungskoeffizienten, wie einer Pflasterstraße fährt. Eine andere Bauart eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb wird von einem Fahrzeug mit einem ständig arbeitenden Vierradantriebssystem bei einem Fahrzeug mit ei­ nem sogenannten Allradantrieb gebildet, bei dem eine zentrale Differentialeinheit vorgesehen ist, um die Antriebsenergie auf eine Vorderradantriebswelle und eine Hinterradantriebswelle zu verteilen. Eine weitere Bauart eines Fahrzeugs mit Vier­ radantrieb ist ein Fahrzeug mit einem ständigen Vierradantrieb, bei dem die Vor­ derräder oder die Hinterräder immer angetrieben sind, und bei dem die Hinterrä­ der oder die Vorderräder über eine Viskokupplung angetrieben werden, weiche ein Drehmoment durch die Viskosität von Silikonöl oder dergleichen überträgt.

Obgleich ein Fahrzeug mit zeitweiligem Vierradantrieb sich mit relativ geringen Kosten verbunden herstellen läßt, ist es jedoch umständlich, die Umschaltung zwischen dem Zweiradantrieb und dem Vierradantrieb vorzunehmen, und es kann leicht passieren, daß das Fahrzeug sich langsam dreht, wenn der Fahrer fälschli­ cherweise vergißt, die entsprechende geeignete Antriebsart, d. h. Vierradantrieb und Zweiradantrieb, einzustellen. Es ist sehr unwahrscheinlich, daß jeder Fahrer genau das Auftreten eines Schlupfzustandes an den Antriebsrädern vorhersehen kann und dann die entsprechenden Schaltvorgänge ausführt.

Fahrzeuge mit ständig arbeitendem Vierradantrieb, welche mit einer zentralen Differentialeinheit ausgestattet sind, haben eine Vorderrad-Antriebsdifferential­ einheit, welche die Antriebsenergie auf die rechten und linken Vorderräder aufteilt, und eine Hinterrad-Antriebsdifferentialeinheit, welche die Antriebsenergie auf die rechten und linken Hinterräder aufteilt. Diese Fahrzeuge mit ständig arbeitendem Vierradantrieb haben Schwierigkeiten dahingehend, daß keine Antriebsenergie auf irgendeines der verbleibenden drei Räder der vier angetriebenen Räder über­ tragen wird, wenn sich ein Rad durchzudrehen beginnt oder die Reifenhaftung infolge eines Überhängens über die Fahrbahnseite oder des Seitenstreifens, in­ folge des Schlupfens auf einer eisigen Fahrbahn oder dergleichen verloren geht. Aus diesem Grunde ist die zentrale Differentialeinheit mit einer Differentialsper­ reinrichtung versehen. Die Differentialsperreinrichtung kann mechanisch oder elektrisch gesteuert ausgelegt sein. Bei der mechanisch gesteuerten Ausfüh­ rungsform wird eine Differentialdrehung, die bei der zentralen Differentialeinheit auftritt, durch ein manuelles Schalten gestoppt, wenn keine Antriebsenergie auf drei von vier Antriebsrädern übertragen wird, um das Fahrzeug in einen Zustand mit direkt verbundenem Vierradantrieb zu bringen. Bei der elektronisch gesteuer­ ten Bauart werden die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, der Kurvenfahrtwinkel des Fahrzeugs, die Drehzahl der Antriebswelle und so weiter mit Hilfe von Sensoren ermittelt, um die Differentialsperreinrichtung in einen Sperrzustand oder einen un­ gesperrten Zustand mittels einer elektronischen Steuereinrichtung zu bringen.

Was die mechanische Auslegung betrifft, ist es schwierig, einen Zeitpunkt für den Beginn einer Differentialsperrwirkung vorzugeben, der Zeitpunkt läßt sich ferner nicht in Abhängigkeit von dem Bewegungszustand des Fahrzeugs verändern, und insbesondere ist es schwierig, die Differentialsperreinrichtung auf automatische Weise zu betrieben. Was die elektronische Bauart betrifft, ist die Einrichtung zum Steuern der Differentialsperreinrichtung komplizierter ausgelegt und die Herstel­ lungskosten für eine solche Einrichtung sind sehr hoch.

Da die zentrale Differentialeinheit eine Eingangswelle aufweist, welche die von ei­ ner Brennkraftmaschine über ein Getriebe übertragene Antriebsenergie aufnimmt, ferner ein Differentialgehäuse aufweist, welches mit der Eingangswelle verbunden ist, eine treibende Welle aufweist, welche durch das Differentialgehäuse angetrie­ ben wird, Zahnräder aufweist, welche drehbeweglich an der Umfangsfläche der treibenden Welle angebracht sind, ein erstes Nebenrad, welches in Eingriff mit dem Zahnrad ist und mit einer ersten Differentialeinrichtung zum Antreiben der Vorderräder oder der Hinterräder verbunden ist, ein zweites Nebenrad aufweist, welches in Eingriff mit dem Zahnrad ist und mit einer zweiten Differentialeinrich­ tung zum Antreiben der Hinterräder oder der Vorderräder verbunden ist, und die Differentialsperreinrichtung vorgesehen ist, welche mit dem Differentialgehäuse und dem Nebenrad über eine mechanische Arbeitsweise oder eine elektronische Steuerung zusammenarbeitet, sind die Kosten zur Herstellung einer zentralen Differentialeinheit sehr hoch und zudem wird das Gewicht des Fahrzeugs hier­ durch größer.

Es ist auch bekannt, die zuvor beschriebene zentrale Differentialeinheit mit einer Drehmomentübertragungskopplung auszustatten, welche eine Eingangswelle umfaßt, welche mit dem Getriebeantrieb verbunden ist, und ein erstes Differential umfaßt, sowie eine Ausgangswelle, welche in Antriebsverbindung mit einem zweiten Differential sind, eine Ölpumpe, die durch die relative Drehbewegung zwi­ schen der Eingangswelle und der Ausgangswelle angetrieben wird, um einen Öl­ druck entsprechend der Geschwindigkeit der relativen Drehung zu erzeugen, und eine Reibungskupplungseinrichtung umfaßt, welche mit der Eingangswelle und der Ausgangswelle durch den Öldruck zusammenarbeitet, welcher durch die Öl­ pumpe erzeugt wird. Das durch die Drehmomentübertragungsverbindung übertra­ gene Drehmoment ist proportional zur Geschwindigkeit der relativen Drehbewe­ gung. Wenn die Drehgeschwindigkeit der Räder, die durch das erste Differential angetrieben werden, größer als jene der Räder ist, die durch das zweite Differen­ tial angetrieben werden, tritt eine Drehgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den Eingangs- und den Ausgangswellen auf. Die Ölpumpe erzeugt einen Öldruck ent­ sprechend der Drehgeschwindigkeitsdifferenz. Der Öldruck liegt an der Reibungs­ kupplungseinrichtung an, so daß das Drehmoment von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle in Abhängigkeit von der Größe des Öldrucks übertragen wird. Wenn das Drehmoment auf das zweite Differential übertragen wird, wird die Drehgeschwindigkeit der mit dem zweiten Differential antriebsverbundenen Räder größer und nähert sich jener der Räder an, die durch das erste Differential ange­ trieben werden, wodurch die Drehgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den Ein­ gangs- und Ausgangswellen kleiner wird. Kurz gesagt arbeitet die Drehmo­ mentübertragungsverbindung in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeitsdiffe­ renz, welche in Abhängigkeit von den Umgebungsverhältnissen des Fahrzeuges und den Fahrverhältnissen auftritt. In anderen Worten bedeutet dies, daß immer ein vorbestimmter Schlupf zugelassen ist.

Die üblichen Drehmomentübertragungsverbindungsanordnungen jedoch haben den Nachteil hinsichtlich der Anordnung und der Lage im Fahrzeugantriebsstrang. Übliche Drehmomentübertragungsanordnungen sind am Verteilergetriebe oder im Zuge des Antriebsstrangs oder der Antriebswelle eingebaut.

Daher besteht ein Bedürfnis nach einer Drehmomentübertragungsanordnung, welche die Notwendigkeit einer zentralen Differentialeinheit in einem Verteilerge­ triebe, d. h. einem Hinterachsdifferential, vermeidet, wodurch sich die Komplexität des Antriebsstranges reduziert und die Kosten abnehmen, welche bei einer ge­ sonderten Drehmomentübertragungsverbindung in einem Verteilergetriebe oder im Zuge des Antriebsstrangs aufgewandt werden müßten.

Die Erfindung berücksichtigt die vorstehend genannten Umstände und Verhältnis­ se. Die Erfindung zielt daher darauf ab, ein Fahrzeug mit Vierradantrieb bereitzu­ stellen, welches nicht die vorstehend beschriebenen Nachteile und Schwierigkei­ ten hat, und bei dem die Funktionen des Vierradantriebs unter allen Bedingungen befriedigt werden können und dennoch aufgrund der Auslegung man Vereinfa­ chungen erhält und auch günstigere Kosten bei der Herstellung sich ergeben.

Die Erfindung stellt eine Achsgehäuseanordnung für eine geschwindigkeitsab­ hängig arbeitende Einrichtung bereit, welche zur Übertragung eines Drehmoments von einem Hohlrad auf ein Planetendifferentialgehäuse eingesetzt wird. Die erfin­ dungsgemäße Differentialanordnung stellt eine Drehmomentübertragung propor­ tional zur Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Hohlrad-Unterbaugruppe und einer Planetenradsatz-Unterbaugruppe bereit, wobei bei der Erfindung eine Diffe­ rentialgehäuseanordnung in zwei Hauptstücke unterteilt wird und eine geschwin­ digkeitsabhängig arbeitende Einrichtung zwischen den jeweiligen Stücken bzw. Teilen vorgesehen ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die gesamte Einrichtung im Innern einer Achsdifferentialanordnung untergebracht. Eine gege­ benenfalls vorgesehene Schlupfbegrenzungseinrichtung kann für die Differential­ räder vorhanden sein.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezug­ nahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb mit einer Drehmomentübertragungsverbindungsanordnung nach der Er­ findung;

Fig. 2 eine teilweise auseinandergezogene Ansicht zur Verdeutlichung der Hohlradanordnung, der Lageranordnung und der Differentialanord­ nung nach der Erfindung, wobei die geschwindigkeitsabhängig ar­ beitende Drehmomentkopplungseinrichtung weggelassen ist;

Fig. 3 eine Ansicht einer Drehmomentübertragungskopplung- und Diffe­ rentialanordnung nach Fig. 2 im eingebauten Zustand mit einem Pumpsystem und einer Kupplungspackung, welche zwischen der Hohlrad-Unterbaugruppe und der Differential-Unterbaugruppe ange­ ordnet ist;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Achsdifferentialgehäuses, welches die Drehmomentübertragungsverbindungsanordnung nach der Erfin­ dung aufnimmt;

Fig. 5 eine Seitenansicht des Achsdifferentials und der Drehmomentüber­ tragungsverbindungsanordnung nach Fig. 4;

Fig. 6 eine linke Seitenansicht der Differential- und Drehmomentübertra­ gungsverbindungsanordnung nach Fig. 5;

Fig. 7 eine Schnittansicht der Differential- und Drehmomentübertragungs­ verbindungsanordnung gemäß der Schnittlinie VII-VII in Fig. 6;

Fig. 8 eine Schnittansicht der Differential- und Drehmomentübertragungs­ verbindungsanordnung längs der Schnittlinie VIII-VIII in Fig. 6;

Fig. 9 eine linke Seitenansicht der Differential- und Drehmomentübertra­ gungsverbindungsanordnung nach Fig. 5, wobei die Komponenten der Pumpenbetätigungseinrichtung in gebrochener Linie dargestellt sind; und

Fig. 10 bis 13 auseinandergezogene Ansichten der Hauptkomponenten einer be­ vorzugten Ausführungsform nach der Erfindung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 weist ein Fahrzeug mit einem Vierradantrieb nach der Erfindung eine Brennkraftmaschine 110, ein Getriebe 130, welches durch die Brennkraftmaschine 110 über eine Kupplung 120 angetrieben wird, um die Dreh­ zahl der Ausgangsdrehbewegung der Brennkraftmaschine 110 zu verändern. Ein Verteilergetriebe 150 verteilt die Drehmomentübertragung zwischen einer ersten Differentialeinrichtung 140, welche das Vorderradsystem oder das Hinterradsy­ stem antreibt, und einer zweiten Differentialeinrichtung 170, welche das Hinter­ radsystem oder das Vorderradsystem antreibt.

Eine Drehmomentübertragungsverbindung 200 ist zwischen einem Hohlrad und einem Planetendifferentialgehäuse vorgesehen. Die Drehmomentübertragungs­ verbindung 200 weist eine Ölpumpe auf, welche durch die relative Drehbewegung zwischen der Hohlrad-Unterbaugruppe und einer Planetenradsatz-Unterbaugrup­ pe angetrieben wird, um einen Öldruck entsprechend der Geschwindigkeit der re­ lativen Drehbewegung zu erzeugen. Eine Reibungskupplungseinrichtung arbeitet mit der Hohlrad-Unterbaugruppe und der Differentialzahnradsatz-Unterbaugruppe zusammen, und zwar mittels des Öldrucks, welcher durch die Ölpumpe erzeugt wird. Die Drehmomentübertragungsverbindung hat somit eine Eigenschaft dahin­ gehend, daß durch das durch die Verbindung übertragene Drehmoment propor­ tional zur Geschwindigkeit der relativen Drehbewegung ist.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 weist die Drehmomentübertragungs­ verbindung 200 eine Hohlrad-Unterbaugruppe 210, eine Differential-Unterbau­ gruppe 220 und eine Lager-Unterbaugruppe 230 (siehe Fig. 2) auf. Die Hohlra­ dunterbaugruppe 210 umfaßt ein Hohlrad 212, welches fest mit einem Seitenge­ häuseteil 214 mittels Befestigungseinrichtungen 216 verbunden ist. Während Fig. 3 Befestigungsmittel 216 in Form von Schrauben zeigt, welche das Hohlrad 210 an dem Seitengehäuseteil 214 festlegen, können natürlich auch zahlreiche andere Befestigungsmittel im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden. Die Diffe­ rential-Unterbaugruppe 220 weist ein Differentialgehäuse 222, eine Welle 223, welche durch das hintere Differentialgehäuse 222 angetrieben wird, treibende Zahnräder 224a, 224b, welche drehbeweglich an der Umfangsfläche der Welle 223 angeordnet sind, und Nebenräder 226a, 226b auf, welche mit den treibenden Zahnrädern 224 in Eingriff sind. Die Nebenräder 226a, 226b treiben die rechten und linken Achsen (in Fig. 3 nicht gezeigt) an.

Zwischen der Hohlrad-Unterbaugruppe 210 und der Differential-Unterbaugruppe 220 ist eine Lageranordnung 230 vorgesehen, welche eine relative Verdrehung zwischen der Hohlrad-Unterbaugruppe 210 und der Differential-Unterbaugruppe 220 gestattet.

Ferner ist zwischen der Hohlrad-Unterbaugruppe 210 und der Differential- Unterbaugruppe 220 eine geschwindigkeitsabhängig arbeitende Drehmo­ mentübertragungsverbindungsanordnung vorgesehen, welche insgesamt mit 240 bezeichnet ist. Die geschwindigkeitsabhängig arbeitende Drehmomentübertra­ gungsverbindungsanordnung 240 umfaßt bei einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung eine Fluidpumpe 250 und eine Kupplungspackung 260. Die Fluidpumpe 250 gemäß der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform ist eine Gerotor-Pumpe mit automatischer Umkehr, aber nur einer Durchströmung in einer Richtung. Die näheren Auslegungseinzelheiten der Fluidpumpe 250 und der Kupplungspackung 260 werden nachstehend beschrieben.

Bei der Anordnung nach den Fig. 2 und 3 ist eine Drehmomentübertragungs­ verbindungsanordnung innerhalb der Achsdifferentialgehäuseanordnung vorge­ sehen. Wenn daher die Drehgeschwindigkeit der Räder, die durch das erste Diffe­ rential 140 angetrieben werden, größer als jene der Räder ist, die durch das zweite Differential 170 angetrieben werden, tritt eine Drehgeschwindigkeitsdiffe­ renz auf. In diesem Fall erzeugt die Pumpe 250 einen Öldruck entsprechend der Drehgeschwindigkeitsdifferenz. Der Öldruck liegt an der Reibungskupplungsein­ richtung 260 an, so daß das Drehmoment in geeigneter Weise zwischen dem er­ sten Differential 140 und dem zweiten Differential 170 in Abhängigkeit von der Größe des Öldrucks aufgeteilt wird. Wenn das Drehmoment auf das zweite Diffe­ rential 170 übertragen wird, wird die Drehgeschwindigkeit der Räder, die antriebs­ verbunden mit dem zweiten Differential 170 sind, größer und nähert sich jener Drehzahl jener Räder an, die durch das erste Differential 140 angetrieben werden, wodurch die Drehgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrä­ dern kleiner wird.

Wenn das Fahrzeug langsamer wird, ist der Absolutwert der Drehgeschwindigkeit, die auf das erste Differential 140 übertragen wird, klein, und somit ist die Drehge­ schwindigkeit der Hohlrad-Unterbaugruppe 210 daher ebenfalls klein. Selbst wenn die Drehgeschwindigkeit der Differential-Unterbaugruppe 220 und der Ausgangs­ welle Null ist oder sehr klein ist, ist der Absolutwert der Drehgeschwindigkeitsdiffe­ renz zwischen den Unterbaugruppen 210, 220 klein. Ferner ist im allgemeinen der Anstieg des Öldrucks, der durch die Ölpumpe erzeugt wird, bei einer niedrigen Drehgeschwindigkeit im allgemeinen aufgrund des inneren Pumpenleckens ge­ ring. Aus diesem Grunde ist das durch die Reibungskupplungseinrichtung 260 übertragene Drehmoment sehr klein, so daß die Hohlrad-Unterbaugruppe und die Differential-Unterbaugruppe relativ zueinander schlupfen können. Folglich wird ein Drehmoment verursacht zwischen den Antriebswellen der Vorderräder und der Hinterräder bei einer geringfügigen Kurvenfahrt des Fahrzeugs durch die Rei­ bungskupplungseinrichtung 260 aufgenommen, um ein Bremsphänomen bei en­ gen Kurven zu verhindern.

Wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt, und wenn die Drehge­ schwindigkeit der Räder, die durch das zweite Differential 170 angetrieben wer­ den, noch etwas niedriger als jene der Räder ist, die durch das erste Differential 140 angetrieben werden, ist es sicher, daß der Absolutwert der Drehgeschwindig­ keitsdifferenz zwischen der Hohlrad-Unterbaugruppe 210 und der Differential- Unterbaugruppe 220 größer wird, da der Absolutwert der Drehgeschwindigkeit, die auf das erste Differential 140 übertragen wird, im Verhältnis zu der Antriebs­ geschwindigkeit des Fahrzeugs groß ist. Folglich ist das durch die Reibungs­ kupplungseinrichtung 260 übertragene Drehmoment ebenfalls groß und entspricht dem Absolutwert der Drehgeschwindigkeitsdifferenz zwischen der Hohlrad- Unterbaugruppe 210 und der Differential-Unterbaugruppe 220 sowie deren Wel­ len, so daß diese Wellen einen Drehmomentübertragungszustand ähnlich einem Direktverbindungsantriebszustand beibehalten. Folglich wird bei einer schnellen Fahrt des Fahrzeugs das Drehmoment der Brennkraftmaschine auf die Vorderrä­ der und die Hinterräder übertragen, während zugleich das Drehmoment nahezu mit einem Verhältnis 50 : 50 zwischen diesen aufgeteilt wird, so daß man eine gute Laufstabilität des Fahrzeugs erhält und sich günstige Kraftstoffverbrauchswerte ergeben.

Da das zweite Differential 170 immer mit dem ersten Differential 140 über die Drehmomentübertragungsverbindung 240 verbunden ist, ist es nicht erforderlich, ein umständliches Schalten zwischen einem Zweiradantrieb und einem Vierrad­ antrieb wie beim Stand der Technik bei einem Fahrzeug mit einem zeitweiligen Vierradantrieb vorzunehmen.

Wenn das antreibende Rad während der Fahrt des Fahrzeugs etwas schlupft, welches nach der Erfindung ausgelegt ist, wird die Drehgeschwindigkeitsdifferenz zwischen der Hohlrad-Unterbaugruppe 210 und der Differential-Unterbaugruppe 220 der Drehmomentübertragungsverbindung sofort größer, so daß auch der Öl­ druck entsprechend der Drehgeschwindigkeitsdifferenz größer wird. Folglich wirkt die Reibungskupplungseinrichtung 216 sofort, um ein Ansteigen der Drehge­ schwindigkeitsdifferenz zwischen der Hohlrad-Unterbaugruppe 210 und der Diffe­ rential-Unterbaugruppe 220 zu verhindern, so daß das durchrutschende Antriebs­ rad von einem Abrutschen zur Seite hin abgehalten wird. Ein übergroßes Drehmoment wird auf die anderen, nicht schlupfenden Antriebsräder an Stelle auf das schlupfende Antriebsrad übertragen, so daß das Drehmoment der Brenn­ kraftmaschine, weiches über das Getriebe übertragen wird, bei der Übertragung auf das erste und das zweite Differential 140, 170 aufgeteilt wird. Somit erhält man geeignete Antriebskräfte auf automatische Weise und auf konstante Weise bei den Vorderrädern und den hinteren Antriebsrädern. Insbesondere erhält man ein schnelles Ansprechvermögen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 13 wird eine bevorzugte Ausführungs­ form nach der Erfindung nachstehend näher beschrieben. Fig. 4 ist eine per­ spektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung im zusammengebauten Zustand, und Fig. 4 zeigt ein Differentialgehäuse 222, wel­ ches in einem äußeren Gehäuse 215 angeordnet ist, welches fest mit dem Sei­ tengehäuse 214 verbunden ist. Die Schrauböffnungen 214a gehen sowohl durch das Seitengehäuseteil 214 als auch durch einen Flansch 215a, welcher am ande­ ren Gehäuseteil 215 ausgebildet ist. Öffnungen 214b sind zur Aufnahme von Schrauben 216 vorgesehen, um ein Hohlrad (nicht gezeigt) an dem Seitengehäu­ se 214 und dem äußeren Gehäuse 215 anzubringen. Fig. 5 ist eine Seitenan­ sicht des drehmomentübertragenden Differentials nach Fig. 4.

Fig. 6 ist eine linke Seitenansicht des drehmomentübertragenden Differentials nach Fig. 5 zur Verdeutlichung des Seitengehäuses 214 und der Schrauben 216, welche in den Schrauböffnungen 214b angebracht sind.

Fig. 7 ist eine Schnittansicht des drehmomentübertragenden Differentials längs der Schnittlinie VII-VII in Fig. 6, und Fig. 8 ist eine Schnittansicht des drehmo­ mentübertragenden Differentials längs der Schnittlinie VIII-VIII in Fig. 6. Fig. 9 ist eine linke Seitenansicht der Differential- und Drehmomentübertragungsverbin­ dungsanordnung nach Fig. 5, wobei die Komponenten der Pumpenbetätigungs­ einrichtung in gebrochenen Linien dargestellt sind.

Die Fig. 6 bis 8 zeigen die Komponenten der Drehmomentübertragungsver­ bindungseinrichtung, welche zwischen der Hohlrad-Unterbaugruppe 210 und der Differential-Unterbaugruppe 220 angeordnet ist. Das Hohlrad 212 ist in den Fig. 4 bis 8 weggelassen. Die Differentialanordnung, welche in einer Quer­ schnittsansicht gezeigt ist, umfaßt das Differentialgehäuse 222, treibende Zahnrä­ der 224a, 22b und Nebenräder 226a, 226b, wobei die treibenden Zahnräder 224a, 224b, an der Welle 223 angebracht sind.

In der Nähe des Nebenrads 226a ist eine innere Kupplungshülse 242 angeordnet, welche eine Außenkeileinrichtung 242a hat. Eine Kupplungspackung ist zwischen der Hohlrad-Unterbaugruppe 210 und der Differential-Unterbaugruppe 220 ange­ ordnet. Die Kupplungspackung wird von Kupplungsplatten 244 und 245 gebildet, welche abwechselnd zwischen der inneren Kupplungshülse 242 und dem äußeren Gehäuse 215 angeordnet sind. Die Kupplungsplatten 244 passen zu Keileinrich­ tungen 215b, welche an der Kupplungshülse 242 ausgebildet sind, und die Kupp­ lungsplatten 245 passen zu Keileinrichtungen 215b, welche auf der inneren Flä­ che des äußeren Gehäuses 215 ausgebildet sind. Die Kupplungsplatten 244 sind in Reibschlußeingriff mit den Kupplungsplatten 245, um eine Drehmomentübertra­ gungsverbindungsanordnung zwischen der Hohlrad-Unterbaugruppe 210 und der Differential-Unterbaugruppe 220 zu bilden. Das Drehmoment wird von dem Hohl­ rad auf das äußere Gehäuse 215 und dann auf die Kupplungsplatten 245 übertra­ gen. Die Kupplungsplatten 245 übertragen das Drehmoment auf die Kupplungs­ platten 245, welche ihrerseits das Drehmoment auf die Kupplungshülse 242 über­ tragen. Die Kupplungshülse 242 überträgt dann das Drehmoment auf das Diffe­ rentialgehäuse 222.

Eine geschwindigkeitsabhängig arbeitende Fluidpumpenanordnung 250 beauf­ schlagt die Kupplungspackung, um den Reibschlußeingriff zwischen den Kupp­ lungsplatten 244, 245 zu verstärken. Die geschwindigkeitsabhängig arbeitende Fluidpumpenanordnung 250 weist ein äußeres Ringteil 252, einen äußeren Rotor 254 und einen inneren Rotor 256 auf. Der innere Rotor 256 ist passend zu der Kupplungshülse 242 ausgelegt, und das äußere Ringteil 252 ist passend zu der Hohlrad-Unterbaugruppe 210 vermittels eines Bolzens 253 ausgelegt.

Wie in Fig. 10 gezeigt ist, hat der innere Rotor 256 einen Zahn weniger als der äußere Rotor 254, und wenn der innere Rotor 256 angetrieben wird, treibt er den äußeren Rotor 254 an, welcher sich innerhalb des äußeren Ringteils 252 frei dre­ hen kann, so daß man eine Reihe von Fluidtaschen mit kleiner werdendem und größer werdendem Volumen erhält, wodurch der Fluiddruck erzeugt wird.

Außerhalb der Pumpe selbst ist der innere Rotor 256 in passender Weise mit der Kupplungshülse 242 verbunden, und die Kupplungshülse 242 ist in Kämmeingriff mit den Kupplungsplatten 244. Wenn eine relative Bewegung zwischen der Hohl­ rad-Unterbaugruppe 210 und der Differential-Unterbaugruppe 220 auftritt, setzt die Kupplungshülse 242 den inneren Rotor 256 der Pumpe 250 zur Erzeugung ei­ nes Fluiddrucks in Drehung.

Die nach der Erfindung vorgesehen Drehmomentübertragungsverbindung weist die Hohlrad-Unterbaugruppe 210, die Differential-Unterbaugruppe 220, die Rei­ bungskupplungseinrichtung 260 und die Ölpumpe 250 zum Ineingriffbringen der Kupplungseinrichtung in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeitsdifferenz zwi­ schen der Hohlrad-Unterbaugruppe 210 und der Differential-Unterbaugruppe 220 auf. Daher ist die drehmomentübertragende Verbindung im Vergleich zu einer üb­ lichen zentralen Differentialeinheit bei einem Fahrzeug mit ständigem Vierradan­ trieb verbessert, die Kosten für die Bereitstellung der drehmomentübertragenden Verbindung sind geringer, und das Gewicht des Fahrzeugs mit Vierradantrieb läßt sich bei der erfindungsgemäßen Auslegung reduzieren.

Wenn das Vorderradsystem des Fahrzeugs mit Vierradantrieb nach der Erfindung durch die erste Differentialeinrichtung angetrieben wird, wird ein Drehmoment auf die Hinterräder an der Seite der zweiten Differentialeinrichtung so lange übertra­ gen, bis die Vorderräder nicht durch ein scharfes Bremsen des Fahrzeugs bloc­ kiert werden. Daher erhält man einen Antiblockiereffekt. In anderen Worten be­ deutet dies, daß das Drehmoment auf die Hinterräder von den Vorderrädern durch die Drehmomentübertragungsverbindung übertragen wird. Hierdurch wird verhin­ dert, daß an den Hinterrädern ein frühzeitiges Blockieren auftritt, welches leicht dann auftreten kann, wenn ein Bremsen auf einer Fahrbahn mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten, wie auf einer eisigen Fahrbahn, vorgenommen wird.

Wie zuvor beschrieben, erfüllt das Fahrzeug mit Vierradantrieb nach der Erfindung die Funktionen eines Vierradantriebs auf zufriedenstellende Weise, obgleich man eine kompakter ausgelegte, gewichtsmäßig leichtere Drehmomentübertragungs­ verbindung hat, welche keine elektronische Steuerung benötigt, welche mit hohen Kosten verbunden wäre. Die Auslegung nach der Erfindung ist relativ einfach, so daß sich die Herstellungskosten für die Drehmomentübertragungsverbindung senken lassen. Natürlich kann eine elektronische Steuereinrichtung in Verbindung mit der hierin beschriebenen drehmomentübertragenden Differentialanordnung eingesetzt werden, wobei dann die Fluidpumpe an Stelle einer elektronischen Steuereinrichtung oder eine andere geeignete Steuereinrichtung zur Steuerung der Kupplungseinrichtung oder zur Steuerung einer Drehmomentübertragungsein­ richtung entfallen kann.

Obgleich voranstehend bevorzugte Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert worden sind, ist die Erfindung natürlich nicht auf die dort beschriebenen Einzelheiten beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall tref­ fen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Claims (10)

1. Drehmomentübertragungsverbindung für eine Achse eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb, welche folgendes aufweist:
ein zweiteiliges Differentialgehäuse (214, 215), welches ein erstes Teil und ein zweites Teil hat;
ein Hohlrad (212), welches fest mit dem ersten Teil verbunden ist und ein Eingangsdrehmoment überträgt;
wenigstens eine treibende Radanordnung (224a, 224b) und eine Nebenradanordnung (226a, 226b), welche fest mit dem zweiten Teil ver­ bunden sind und ein Ausgangsdrehmoment aufnehmen,
eine mehrere Scheiben (244, 245) umfassende Kupplungseinrich­ tung (216), welche derart beschaffen und ausgelegt ist, daß sie ein Drehmoment von dem ersten Teil auf das zweite Teil überträgt, wenn die mehrere Scheiben umfassende Kupplungseinrichtung (216) in ihrer einge­ rückten Position ist, wobei ein erster Satz von Kupplungsplatten (244) fest mit dem ersten Teil verbunden ist, und ein zweiter Satz von Kupplungs­ platten (245) fest mit dem zweiten Teil verbunden ist; und
ein geschwindigkeitsabhängig arbeitendes Pumpenbetätigungssy­ stem (250), welches auf die relative Drehbewegung zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil anspricht, um hierdurch die mehrere Scheiben umfassende Kupplungseinrichtung (216) zu beaufschlagen,
wobei sowohl das geschwindigkeitsabhängig arbeitende Pumpen­ beaufschlagungssystem (250) als auch die Kupplungseinrichtung (216) in dem Differentialgehäuse angeordnet sind, welches eine Differentialanord­ nung umgibt.

2. Drehmomentübertragungsverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Hohlrad-Eingangsteil (212) fest mit einer äußeren Diffe­ rentialgehäuseanordnung (214) verbunden ist, welche wenigstens einen Teil des zweiten Teils des zweiteiligen Differentials (140) umschließt.

3. Drehmomentübertragungsverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialgehäuse-Ausgangsteil (215) wenig­ stens eine treibende Zahnradanordnung und eine Nebenzahnradanord­ nung antreibt.

4. Drehmomentübertragungsverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine Lageranordnung (230) vorge­ sehen ist, welche eine relative Drehbewegung zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil bereitstellt.

5. Drehmomentübertragungsverbindung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teil des zweiteiligen Differentialgehäuses (140) von einem schalförmigen Teil gebildet wird.

6. Drehmomentübertragungsverbindung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung (216) koaxial bezüglich einer Drehachse des Ausgangsteils angeordnet ist.

7. Drehmomentübertragungsverbindung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das geschwindigkeitsabhängig arbeitende Pumpenbetätigungssystem (250) eine Gerotor-Pumpe aufweist, welche unter Druck stehendes Fluid an die Reibungskupplungseinrichtung (216) abgibt.

8. Drehmomentübertragungsverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens eine Antriebsrad- und Nebenradanordnung eine Planetendifferentialanordnung aufweist, welche selektiv ein Drehmoment auf ein Paar von koaxial angeordneten Achsen überträgt, wobei die Gero­ tor-Pumpe koaxial bezüglich diesen Achsen angeordnet ist.

9. Drehmomentübertragungsverbindung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung (216) wenigstens eine Eingangskupplungsplatte (244) aufweist, welche drehfest bezüglich des ersten Teils vorgesehen ist, und wenigstens eine Ausgangs­ reibungsplatte (245) aufweist, welche drehfest bezüglich des zweiten Teils vorgesehen ist, wobei die Eingangsreibungsplatte (244) derart beschaffen und ausgelegt ist, daß sie die Ausgangsreibungsplatte (245) kontaktiert, wenn eine Beaufschlagung durch das geschwindigkeitsabhängig arbeiten­ de Pumpenbetätigungssystem (250) erfolgt.

10. Drehmomentübertragungsverbindung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das geschwindigkeitsabhängig arbeitende Pumpenbetätigungssystem (250) folgendes aufweist:
ein erstes sich drehendes Teil (252), welches sich zusammen mit dem ersten Teil dreht; und
ein zweites, sich drehendes Teil (254), welches an dem zweiten Teil vorgesehen ist, welches dem ersten sich drehenden Teil zugewandt ist, so daß es sich zusammen mit dem zweiten Teil dreht;
wobei der Druck eines eingeschlossenen Öls durch die relative Drehbewegung zwischen dem ersten sich drehenden Teil (252) und dem zweiten sich drehenden Teil (254) während der relativen Drehbewegung größer wird, so daß das Öl der Kupplungseinrichtung (216) zugeführt wird.