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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verteilergetriebe für einen
Allradantrieb, das unterschiedliche Vorder- und Hinterachsen-Übersetzungsverhältnisse
enthält.
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Fahrzeuge
mit Vierradantrieb (4WD) stellen eine Zugkraft bereit, die in Fahrzeugen
mit Zweiradantrieb (2WD) oftmals nicht erzielt werden kann, indem
Leistung an beide Fahrzeugachsen geliefert wird. Die zusätzliche
Zugkraft, die durch den Vierradantrieb bereitgestellt wird, wird
von der im Gegensatz zu nur zwei Rädern zusätzlichen Komplexität des Antriebsstrangs
oder Kraftübertragung
begleitet, die erforderlich ist, um die Leistung für alle vier
Räder zu
steuern bzw. an diese abzugeben. Es ist bezeichnend, dass ein Vierradantrieb
kein Zentraldifferential aufweist, das einen festen, an jede Achse
abgegebenen Drehmomentbruchteil aufrechterhalten würde, sondern
vielmehr die gleiche Drehzahl an jeder Achse ungeachtet der Drehmomentaufteilung aufrechterhält. Die
Leistungsabgabe zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern des
Fahrzeugs wird typischerweise durch einen Verteilergetriebemechanismus
gehandhabt, der gewöhnlich
entweder eine mechanisch gesteuerte Kupplung oder eine elektronisch
gesteuerte Kupplung aufweist, um zwischen Hinterradantrieb und Vierradantrieb
umzuschalten.
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In
Allradantriebssystemen (AWD-Systemen) stehen die Vorder- und Hinterachsen
in kontinuierlichem Antriebseingriff mit dem Verteilergetriebe,
aber das System enthält
ein Zentraldifferential, um ein festes Dreh momentverhältnis zwischen
der Vorderachse und der Hinterachse aufrechtzuerhalten.
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Zusätzlich zur
Steuerung der Übertragung
von Drehmoment zwischen den Vorder- und Hinterachsen eines Fahrzeugs
kann das Verteilergetriebe auch einen Planetenradsatz oder einen
Satz von Vorgelegewellenzahnrädern
umfassen, die ein Übersetzungsverhältnis ins
Langsame (Underdrive) oder ein Übersetzungsverhältnis ins
Schnelle (Overdrive) bereitstellen. Statt ein neues Fünfgang-
oder Sechsganggetriebe herzustellen, kann darüber hinaus ein bereits vorhandenes
Vierganggetriebe mit einem Verteilergetriebe verwendet werden, um
zusätzliche
Drehzahlverhältnisse
bereitzustellen, wie etwa zum Herausziehen von Baumstümpfen (extremes Übersetzungsverhältnis ins
Langsame) oder in einem Zustand eines Übersetzungsverhältnisses
ins Schnelle im höchsten
Gang.
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Verteilergetriebe
für Allradantriebe
enthalten typischerweise einen Planetenradsatz, um die Funktion des
Zentraldifferentials zu erfüllen,
das eine konstante Drehmomentaufteilung zwischen der Vorderachse
und der Hinterachse unabhängig
von der Raddrehzahl oder dem Radschlupf aufrechterhält. Das
Fahrzeug ist ebenfalls typischerweise mit identischen Vorder- und
Hinterachsen-Übersetzungsverhältnissen
und identischen Vorder- und Hinterrad-Rollradien ausgestattet, um
die Leistung (die mit dem Drehmoment in Beziehung stehenden Verluste),
die in dem Zentraldifferential zirkuliert, zu minimieren. Das typische
Verteilergetriebe für einen
Allradantrieb stellt nur ein direktes Drehmomentverhältnis oder
ein Drehmomentverhältnis
von 1:1 für
die Achsen bereit und enthält
keine das Übersetzungsverhältnis verändernden
Kupplungen, da es nur eine Betriebsart gibt. Manche Verteilergetriebe
für Allradantriebe
stellen eine Reibungskupplung über
das Zentraldifferential hinweg bereit, um das Drehmomentverhältnis von
vorne nach hinten dynamisch zu verändern.
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Die
US 5,911,644 A offenbart
ein Verteilergetriebe für
ein Fahrzeug mit Vorder- und Hinterachsen. Das Verteilergetriebe
umfasst einen Planetenradsatz, wobei ein erstes Element des Planetenradsatzes
in kontinuierliche Verbindung mit der Hinterachse steht und in kontinuierliche
Verbindung mit der Vorderachse gebracht werden kann. Die
US 4,349,091 A betrifft
eine Klauenkupplung eines Getriebes.
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Die
vorliegende Erfindung soll einen Antiebsstrang und ein kostengunstiges
Verteilergetriebe bereit stellen, das drei unterschiedliche Achsantriebs-Übersetzungsverhältnisse
mit einem einfachen oder einem zusammengesetzten Planetenradsatz
und einer, zwei oder drei Klauenkupplungen liefert.
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Dies
wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 9 und 16 erreicht.
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Im
Besonderen stellt die Erfindung ein Verteilergetriebe für ein Fahrzeug
mit Vorder- und Hinterachsen bereit. Das Verteilergetriebe umfasst
einen Planetenradsatz mit einem ersten, einem zweiten und einem
dritten Element. Das erste Element steht in kontinuierlicher Verbindung
mit der Vorderachse und das zweite Element steht in kontinuierlicher
Verbindung mit der Hinterachse. Eine Antriebswelle kann wahlweise
mit dem ersten, dem zweiten oder dem dritten Element in Verbindung
gebracht werden. Das Verteilergetriebe stellt einen Hinterradantrieb
bereit, wenn das zweite Element mit der Antriebswelle in Verbindung
steht, einen Allradantrieb, wenn das dritte Element mit der Antriebswelle
in Verbindung steht, und einen Vorderradantrieb, wenn das erste Element
mit der Antriebswelle in Verbindung steht. Es ist wichtig, die Hohlrad-,
Träger-
und Sonnenradelemente des Planetenradsatzes derart zu wählen, dass
der Betrag des Drehmoments des dritten Elements gleich der Summe
der Beträge
der Drehmomente des ersten und des zweiten Elements ist.
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Wenn
der Planetenradsatz ein einfacher Planetenradsatz ist, kann das
erste Element entweder das Hohlrad oder das Sonnenrad sein, das
zweite Element wird das Sonnenrad oder das Hohlrad sein, je nach dem,
welches nicht als das erste Element verwendet wurde, und das dritte
Ele ment muss der Träger
sein. Die Verbindungen des Sonnenrades und des Hohlrades mit den
Vorder- und Hinterachsen kann vertauscht sein, um eine unterschiedliche
Drehmomentaufteilung zwischen den beiden Achsen bereit zu stellen.
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Das
Vorderachsen-Übersetzungsverhältnis unterscheidet
sich von dem Hinterachsen-Übersetzungsverhältnis.
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Wenn
der Planetenradsatz ein zusammengesetzter Planetenradsatz ist, ist
das erste Element entweder der Träger oder das Sonnenrad, das
zweite Element ist das Sonnenrad oder der Träger, je nach dem, welches nicht
als das erste Element verwendet wurde, und das dritte Element muss
das Hohlrad sein. Die Verbindungen des Trägers und des Sonnenrades mit
den Vorder- und Hinterachsen können
vertauscht sein, um eine unterschiedliche Drehmomentaufteilung zwischen
den beiden Achsen bereitzustellen.
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Die
Verbindungen der Antriebswelle können
durch eine Dreiwege-Klauenkupplung, eine einzelne und eine Zweiwege-Klauenkupplung
oder drei einzelne Klauenkupplungen bereitgestellt werden.
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Bei
einem Allradantrieb mit einem einfachen Planetenradsatz erfolgt
der Antrieb auf den Träger,
und mit einem zusammengesetzten Planetenradsatz erfolgt der Antrieb
auf das Hohlrad. Dementsprechend ist für einen einfachen Planetenradsatz
der Betrag des Drehmomentes des Trägers gleich der Summe der Beträge der Drehmomente
des Sonnenrades und des Hohlrades. Für einen zusammengesetzten Planetenradsatz
ist der Betrag des Drehmomentes des Hohlrades gleich der Summe der
Beträge
der Drehmomente des Trägers und
des Sonnenrades. Mit anderen Worten ist in einem Hebeldiagramm,
das den jeweiligen Planetenradsatz darstellt, das dritte Element
immer zwischen dem ersten und dem zweiten Element angeordnet.
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Die
Erfindung stellt auch einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug, das Vorder-
und Hinterachsen mit unterschiedlichen Achsen-Übersetzungsverhältnissen
aufweist, sowie ein Verteilergetriebe bereit. Das Verteilergetriebe
umfasst einen Planetenradsatz mit einem ersten, einem zweiten und
einem dritten Element. Das erste Element steht in kontinuierlicher
Verbindung mit der Vorderachse und das zweite Element steht in kontinuierlicher
Verbindung mit der Hinterachse. Eine Antriebswelle steht wahlweise
mit dem ersten, dem zweiten oder dem dritten Element in Verbindung.
Das Verteilergetriebe stellt einen Hinterachsantrieb bereit, wenn
das zweite Element mit der Antriebswelle in Verbindung steht, einen
Allradantrieb wenn das dritte Element mit der Antriebswelle in Verbindung
steht, und einen Vorderradantrieb, wenn das erste Element mit der
Antriebswelle in Verbindung steht.
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Die
Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen
beschrieben, in diesen zeigt:
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1 ein
Hebeldiagramm eines Verteilergetriebes bei einem erfindungsgemäßen Fahrzeug;
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2 eine
Ansicht im Teillängsschnitt
eines erfindungsgemäßen Verteilergetriebes;
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3 ein
Hebeldiagramm eines einfachen Planetenradsatzes, der 1 entspricht;
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4 einen
zusammengesetzten Planetenradsatz zur Verwendung in dem Verteilergetriebe
von 1 gemäß einer
alternativen Ausführungsform
der Erfindung; und
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5 ein
Hebeldiagramm eines Verteilergetriebes, das 2 entspricht.
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In 1 ist
ein Hebeldiagramm gezeigt, das ein Fahrzeug 10 veranschaulicht,
das ein Verteilergetriebe 12 enthält, um Drehmoment von einem
Antrieb 14 aufzunehmen und das Drehmoment auf die Vorder-
und Hinterachsen 16, 18 des Fahrzeugs 10 zu
verteilen. Die Vorder- und Hinterachsen weisen vorzugsweise unterschiedliche
Achsen-Übersetzungsverhältnisse
auf. Das "Achsen-Übersetzungsverhältnis" ist die Beziehung zwischen
der Antriebswelle des Fahrzeugs (oder der treibenden Welle) und
seiner Radachse. Beispielsweise bedeutet ein Achsen-Übersetzungsverhältnis von
4:1 oder 4,0, dass die Antriebswelle für jede Drehung der Achse viermal
umläuft.
Je höher
das Achsen-Übersetzungsverhältnis ist,
desto mehr Kraft kann auf die Antriebsräder aufgebracht werden, etwa
für solche
Aufgaben wie das Schleppen eine Steigung hinauf oder das Herausziehen
eines Bootes aus dem Wasser. Mit der vorliegenden Erfindung kann
beispielsweise die Vorderachse ein Übersetzungsverhältnis von
3,42 aufweisen und die Hinterachse kann ein Verhältnis von 4,10 aufweisen. Jedoch
wäre die
hierin beschriebene Erfindung auch auf ein Fahrzeug mit identischen
Vorder- und Hinterachsen-Übersetzungsverhältnissen
anwendbar. Das Verteilergetriebe 12 umfasst den Planetenradsatz 20,
der ein einfacher Planetenradsatz mit einem ersten, einem zweiten
und einem dritten Element ist. Das erste Element ist ein Hohlrad 22,
das zweite Element ist ein Sonnenrad 24 und das dritte
Element ist ein Träger 26.
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Das
Hohlrad 22, das Sonnenrad 24 und der Träger 26 können wahlweise
mit dem Antrieb 14 jeweils über die Kupplungen 28, 30, 32 in
Verbindung gebracht werden. Die Kupplungen 28, 30, 32 können als
eine einzige Dreiwege-Klauenkupplung, drei einzelne Klauenkupplungen
oder eine einzelne Klauenkupplung und eine doppelte Klauenkupplung
ausgeführt
sein. Klauenkupplungsmuster zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung
sind beispielsweise in U.S. Patent Nummer 4,349,091 gezeigt, dessen
Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme vollständig mit
eingeschlossen ist.
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Wenn
die Kupplung 30 in Eingriff steht, steht der Antrieb 14 über das
Sonnenrad 24 mit der Hinterachse 18 in Verbindung,
um eine Betriebsart eines Hinterradantriebes mit niedriger Übersetzung
bereitzustellen. Wenn die Kupplung 28 in Eingriff steht,
steht der Antrieb 14 über
das Hohlrad 22 mit der Vorderachse 16 in Verbindung,
um einen Betriebsart eines Vorderradantriebes mit hoher Übersetzung
bereitzustellen. Wenn die Kupplung 32 in Eingriff steht,
steht der Antrieb 14 mit dem Träger 26 in Verbindung
und das Fahrzeug befindet sich in einer Allradantriebsbetriebsart,
bei der Drehmoment zwischen der Vorderachse und der Hinterachse 16, 18 aufgeteilt
wird.
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Dementsprechend
stellt die Erfindung drei effektive Achsen-Übersetzungsverhältnisse
mit nur einem einzigen zentralen Planetenradsatz-Differential und einer, zwei oder drei
Klauenkupplungen bereit.
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Das
Zähneverhältnis von
Hohlrad zu Sonnenrad des Planetenradsatzes kombiniert mit den Achsen-Übersetzungsverhältnissen
wird die Drehmomentaufteilung von vorne nach hinten und das effektive
Achsen-Übersetzungsverhältnis bei
Allradantrieb bestimmen, wie es in den folgenden Formeln definiert
ist:
wobei:
Ring
das Hohlrad ist,
Sonne das Sonnenrad ist,
Vorderachsü. v. das
Vorderachsen-Übersetzungsverhältnis ist,
Hinterachsü. v. das
Hinterachsen-Übersetzungsverhältnis ist
und
Kettenü.
v. das Ketten-Übersetzungsverhältnis ist.
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In
den obigen Formeln beziehen sich die Ausdrücke "Ring" (Hohlrad)
und "Sonne" (Sonnenrad) auf die
Zähnezahlen
des Hohlrades und des Sonnenrades. Für den Fachmann sollte klar
sein, dass auch der Rollradius des Reifens dazu verwendet werden
kann, das effektive Achsen-Übersetzungsverhältnis von
vorne nach hinten zu verändern.
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In 2 ist
eine Ansicht im Teillängsschnitt
des Verteilergetriebes 12 gezeigt, das eine Mittellinie 13 aufweist,
um die die Bauelemente rotieren. Wie es veranschaulicht ist, kann
die Antriebswelle 14 selektiv mit dem Sonnenrad 24 oder
dem Träger 26 über die
Zweiwege-Klauenkupplung 30, 32 in Verbindung gebracht werden.
Die Zweiwege-Klauenkupplung umfasst Synchronisiereinrichtungen 50, 52 mit
einem vorstehenden Kerbverzahnungselement 54, Sperrringen 56, 58 und
Kegelkupplungen, 60, 62.
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Die
Kerbverzahnungen der Hülse 64 der
Klauenkupplung 30, 32 können mit den Zähnen 66 des
Nabenelements 68, das mit dem Sonnenrad 24 in
Verbindung steht, in Eingriff gebracht werden, wenn die Klauenkupplung 30, 32 nach
links, wie in 2 betrachtet, bewegt wird. Das
Sonnenrad 24 ist mit der Welle 35 über eine
Kerbverzahnung verbunden, wobei die Welle 35 mit der Hinterachse
verbunden ist. Alternativ können
die Kerbverzahnungen der Hülse 64 und
der Klauenkupplung 30, 32 mit den Zähnen 70 in
Eingriff gebracht werden, die mit dem Träger 26 über das
Bauteil 74 in Verbindung stehen, wenn die Klauenkupplung 30, 32 nach
rechts, wie in 2 betrachtet, bewegt wird.
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Die
einzelne Klauenkupplung 28 kann in Eingriff gebracht werden,
um wahlweise das Hohlrad 22 mit der Antriebswelle 14 in
Verbindung zu bringen. Die Klauenkupplung 28 umfasst ein
hervorstehendes Kerbverzahnungselement 78, einen Sperrring 80 und
eine Kegelkupplung 82. Die Kerbverzahnungen der Hülse 84 können mit
den Zähnen 86 des
Elements in Eingriff gelangen, welches mit dem Hohlrad 22 über das
Bauteil 90 in Verbindung steht. Wenn die Klauenkupplung
nach rechts, wie in 2 betrachtet, bewegt wird, kann dementsprechend
die Antriebswelle 14 mit dem Hohlrad 22 in Eingriff
gebracht werden. Das Hohlrad 22 ist an dem Kettenrad 31 befestigt,
das Drehmoment auf die Vorderachse über die Übertragungskette 33 überträgt. Das
Verteilergetriebe 12 umfasst auch das Verteilergetriebegehäuse 39.
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Die
Anordnung von Vorderradantrieb mit hoher Übersetzung und Hinterradanordnung
mit niedriger Übersetzung
ist für
einen Klein-Lastkraftwagen
oder Lieferwagen ideal. Im Zweiradantrieb wird das Verteilergetriebe
das Fahrzeug für
das wirtschaftliche Übersetzungsverhältnis in
den Vorderradantrieb und für
das "Schleppen" oder das Leistungsübersetzungsverhältnis in
den Hinterradantrieb bringen. Bei einem unbeladenen Pick-up wird
der Großteil
des Fahrzeuggewichtes auf den Vorderrädern liegen, und er wird die
maximale Kraftstoffwirtschaftlichkeit mit maximaler Traktion in
der Betriebsart eines Vorderradantriebes mit hoher Übersetzung
erreichen. Voll beladen wird in dem gleichen Pick-up der Großteil des
Fahrzeuggewichtes auf den Hinterrädern liegen, und er wird die
verbesserte Leistung der Betriebsart eines Hinterradantriebes mit
niedriger Übersetzung
benötigen.
Die Betriebsart mit Allradantrieb wird für Oberflächen mit niedrigem Reibungskoeffizienten
(Matsch oder Schnee) erforderlich sein, wenn die Zugkraft durch
den niedrigen Reibungskoeffizienten und nicht durch das Achsen-Übersetzungsverhältnis und
die Drehmomentaufteilung von vorne nach hinten begrenzt sein wird.
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Das
System weist dadurch keinen zusätzlichen
Verlustmechanismus auf (in Bezug auf ein herkömmliches Allradantriebssystem
mit identischen Achsen-Übersetzungsverhältnissen),
dass nun Leistung (Drehmoment und Drehzahl) durch das Zentraldifferential
zirkuliert, selbst wenn die Vorder- und Hinterachsen mit der gleichen
Drehzahl umlaufen. Dies würde
in dem Planetenradsatz eine geringe Menge von mit dem Drehmoment
in Beziehung stehenden Verlusten bewirken, wenn in der Betriebsart
mit Allradantrieb gefahren wird. Die Größe dieser Verluste liegt im
Bereich von 0,1% bis 0,2%, wenn ein Hinterachsen-Übersetzungsverhältnis vom 1,3-fachen des Vorderachsen-Drehmomentverhältnisses
mit einem Zentraldifferential aus einem einfachen Planetenradsatz
mit einem Übersetzungsverhältnis von
Hohlrad zu Sonnenrad von 2:1 verwendet wird.
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Diese
kinematische Anordnung wird aufgrund des hohen Niveaus an Drehmoment,
das in das Verteilergetriebe hineingeht, mit Klauenkupplungen gut
arbeiten. Wenn es erwünscht
ist, Reibungskupplungen zu verwenden, könnte das Schalten zwischen
niedrig und hoch dynamisch vorgenommen werden, aber es würde beträchtliche
Kosten mit sich bringen, die Kupplungen groß genug einzurichten, damit
sie das Eingangsdrehmoment für
das Verteilergetriebe transportieren können. Es gäbe auch einen Nachteil von
erhöhten
Umlaufverlusten der offenen Kupplungen.
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Der
Hauptvorteil dieser Anordnung sind die verringerten Kosten. Ein
Dreigang-Verteilergetriebe wird mit einem einzigen einfachen Planetenradsatz
(mit niedriger Drehmomentkapazität)
und einer Dreiwege-Klauenkupplung erzielt. Diese Anordnung zieht
auch aus der Tatsache Nutzen, dass ein Fahrzeug mit Allradantrieb ein
Vorder- und Hinterachsen-Übersetzungsverhältnis benötigt, und
legt einfach fest, dass vielmehr das Vorderachsen-Übersetzungsverhältnis multipliziert
mit dem Ketten-Übersetzungsverhältnis und
das Hinterachsen-Übersetzungsverhältnis die
Extreme der gewünschten
hohen und niedrigen Übersetzungsverhältnisse sind,
anstelle dass zwei identische Achsen-Übersetzungsverhältnisse
bereitgestellt werden, und dass die beiden zusätzlichen Übersetzungsverhältnisse
(direkt, zusätzliches
Verhältnis
1 und zusätzliches
Verhältnis
2) in dem Verteilergetriebe erhalten werden.
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Die
Anordnung kann alternativ ausgeführt
werden, indem die Vorderachse mit dem Sonnenrad verbunden wird,
wobei in diesem Fall die obigen Gleichungen, die mit der Drehmomentaufteilung
und dem effektiven Achsen-Übersetzungsverhältnis des
Allradantriebs in Beziehung stehen, dennoch verwendet werden können, es
aber notwendig ist, die Zähnezahl
des Sonnenrades und die Zähnezahl
des Hohlrades zu vertauschen. Die Anordnung kann auch mit einem
zusammengesetzten Planetenradsatz ausgeführt werden, wenn es notwendig
ist, ein Übersetzungsverhältnis von
Hohlrad zu Sonnenrad von weniger als 1,5:1 zu erhalten. In dieser
Situation können
die Vorder- und Hinterachsen mit entweder dem Sonnenrad oder dem
Träger
in Verbindung stehen, und der Eingang des Allradantriebs muss mit
dem Hohlrad in Verbindung stehen. Wenn die Hinterachse mit dem Sonnenrad
in Verbindung steht, sind die Gleichungen, die die Drehmomentaufteilung
und das Netto-Achsen-Übersetzungsverhältnis bei
Allradantrieb steuern, wie folgt:
wobei:
Ring
das Hohlrad ist,
Sonne das Sonnenrad ist,
Vorderachsü. v. das
Vorderachsen-Übersetzungsverhältnis ist,
Hinterachsü. v. das
Hinterachsen-Übersetzungsverhältnis ist
und
Kettenü.
v. das Ketten-Übersetzungsverhältnis ist.
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In
den obigen Gleichungen beziehen sich die Ausdrücke "Ring" (Hohlrad)
und "Sonne" (Sonnenrad) auf
die Zähnezahl
des Hohlrades und die Zähnezahl
des Sonnenrades. Es ist anzumerken, dass das effektive Achsen-Übersetzungsverhältnis bei
Allradantrieb immer zwischen dem Vorderachsen-Übersetzungsverhältnis und
dem Hinterachsen-Übersetzungsverhältnis liegt.
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3 veranschaulicht
ein Hebeldiagramm des Planetenradsatzes 20 von 1,
wobei der Antrieb 14 in der Betriebsart mit Allradantrieb
mit dem Träger 26 in
Verbindung steht. 4 zeigt ein Hebeldiagramm eines
zusammengesetzten Planetenradsatzes 40, der einen Träger 42,
ein Hohlrad 44 und ein Sonnenrad 46 umfasst. Der
zusammengesetzte Planetenradsatz 40 von 3 kann
den einfachen Planetenradsatz 20 bei der Ausführungsform
von 1 ersetzen. Wie es in 4 veranschaulicht
ist, steht der Antrieb 14 in der Betriebsart mit Allradantrieb
mit dem Hohlrad 44 in Verbindung. Bei dem einfachen Planetenradsatz
von 3 sind das Sonnenrad und das Hohlrad vertauschbar,
und bei dem zusammengesetzten Planetenradsatz von 4 sind
die Verbindungen des Trägers 42 und
des Sonnenrades 46 mit den Vorder- und Hinterachsen vertauschbar.
Die Gemeinsamkeit zwischen diesen Planetenradsätzen ist, dass der Antrieb
in der Betriebsart mit Allradantrieb mit dem mittleren Element in
dem Hebeldiagramm in Verbindung steht. In dem einfachen Planetenradsatz
von 3 geht der Antrieb 14 auf den Träger 26,
der sich zwischen dem Sonnenrad 24 und dem Hohlrad 22 befindet. Ähnlich steht
bei dem zusammengesetzten Planetenradsatz 40 von 4 in
der Betriebsart mit Allradantrieb der Antrieb 14 mit dem
Hohlrad 44 in Verbindung, das sich, wie es in dem Hebeldiagramm gezeigt
ist, zwischen dem Träger 42 und
dem Sonnenrad 46 befindet.
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Eine
weitere Möglichkeit,
diese Gemeinsamkeit zwischen dem einfachen und dem zusammengesetzten
Planetenradsatz zu definieren, ist, dass in der Betriebsart mit
Allradantrieb der Betrag des Drehmomentes des dritten Elementes
gleich der Summe der Beträge
der Drehmomente des ersten und des zweiten Elementes ist. Dementsprechend
ist bei dem einfachen Planetenradsatz von 3 der Betrag
des Drehmomentes des Trägers 26 (des
dritten Elementes) gleich dem Betrag des Drehmomentes des Sonnenrades 24 (des
zweiten Elementes) plus dem Betrag des Drehmomentes des Hohlrades 22 (des
ersten Elementes). Ähnlich
ist der Betrag des Drehmomentes des Hohlrades 44 (des dritten
Elementes) des zusammengesetzten Planetenradsatzes von 4 in
der Betriebsart mit Allradantrieb gleich dem Betrag des Drehmomentes
des Trägers 42 (des
zweiten Elementes) plus dem Betrag des Drehmomentes des Sonnenrades 46 (des
ersten Elementes). Wenn beispielsweise das Drehmoment des Hohlrades 44 1,0
ist und das Drehmoment des Sonnenrades 46 0,7 ist, muss
dann das Drehmoment des Trägers 42 0,3
sein, wie es in 4 veranschaulicht ist. Die repräsentative
Formel ist wie folgt: |T3.|
= |T1.| + |T2.|
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In
der obigen Formel ist |T3.| der Betrag des
Drehmomentes des dritten Elementes, |T1.|
ist der Betrag des Drehmomentes des ersten Elementes und |T2.| ist der Betrag des Drehmomentes des zweiten
Elementes.
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5 veranschaulicht
ein Hebeldiagramm eines Fahrzeugs 10', das ähnlich wie das von 1 ist, wobei
gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche Bauteile von 1 beziehen.
Jedoch ist in 5 die Übertragungskette 33 hinzugefügt (die
auch in 2 gezeigt ist), die zwischen
das Hohlrad 22 und die Vorderachse 16 geschaltet
ist. Die Übertragungskette 33 ändert das
gesamte vordere Übersetzungsverhältnis, welches
eine Kombination des Ketten-Übersetzungsverhältnisses
und des Vorderachsen-Übersetzungsverhältnisses
ist.
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Zusammengefasst
ist ein Verteilergetriebe für
ein Fahrzeug mit Vorder- und Hinterachsen vorgesehen. Das Verteilergetriebe
umfasst einen Planetenradsatz mit einem ersten, einem zweiten und
einem dritten Element. Das erste Element steht in kontinuierlicher
Verbindung mit der Vorderachse, und das zweite Element steht in
kontinuierlicher Verbindung mit der Hinterachse. Eine Antriebswelle
kann wahlweise mit dem ersten, dem zweiten oder dem dritten Element
in Verbindung gebracht werden. Das Verteilergetriebe stellt einen
Hinterachsantrieb bereit, wenn das zweite Element mit der Antriebswelle
in Verbindung steht, einen Allradantrieb, wenn das dritte Element
mit der Antriebswelle in Verbindung steht, und einen Vorderachs antrieb,
wenn das erste Element mit der Antriebswelle in Verbindung steht.
Es ist wichtig, dass die speziellen Elemente des Planetenradsatzes
derart gewählt
sind, dass der Betrag des Drehmomentes des dritten Elementes gleich
der Summe der Beträge
der Drehmomente des ersten und des zweiten Elementes ist. Wenn das
Vorderachsen-Übersetzungsverhältnis multipliziert
mit dem Ketten-Übersetzungsverhältnis verschieden
ist von dem Hinterachsen-Übersetzungsverhältnis werden
drei unterschiedliche Antriebsübersetzungsverhältnisse
verfügbar sein,
wenn das Vorderachsen-Übersetzungsverhältnis multipliziert
mit dem Ketten-Übersetzungsverhältnis identisch
ist mit dem Hinterachsen-Übersetzungsverhältnis, werden
der Vorderradantrieb, der Allradantrieb und der Hinterradantrieb
alle mit dem gleichen Antriebsübersetzungsverhältnis erzielt.
