DE19800328A1 - Kraftübertragungssystem für ein Fahrzeug - Google Patents

Kraftübertragungssystem für ein Fahrzeug

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kraftübertragungssystem für ein Fahrzeug, welches dazu ausgestaltet ist, eine Antriebskraft von einer Eingangswelle über linke und rechte Kupplungen auf Räder zu übertragen, und insbesondere betrifft die Erfindung eine Struktur des Gehäuses desselben.
Das Gehäuse eines Kraftübertragungssystems ist im allgemeinen in einer Trennebene, die durch eine vertikale, die Eingangswelle enthaltende Ebene vorgesehen ist, in zwei Abschnitte unterteilt: ein linkes Gehäuse und ein rechtes Gehäuse.
Wenn jedoch das Gehäusemittel seitlich in zwei Abschnitte unterteilt ist, dann besteht ein Problem darin, daß ein angetriebenes Kegelrad und ein Mitlaufkegelrad, welche in einem zentralen Abschnitt des Gehäusemittels angeordnet sind, das Warten der linken und rechten Kupplungen behindern. Zusätzlich ist die Überprüfung und Regulierung der Kämmzustände des angetriebenen Kegelrads und des Mitlaufkegelrads schwierig.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftüber­ tragungssystem für ein Fahrzeug vorzusehen, in welchem das Warten der Kupplungen leicht durchgeführt werden kann, und bei welchem ferner die Überprüfung und Regulierung der Kämmzustände des angetriebenen Kegelrads und des Mitlaufkegelrads leicht durchgeführt werden können.
Um die vorangehende Aufgabe zu lösen, ist gemäß einem ersten Aspekt und Merkmal der vorliegenden Erfindung ein Kraftübertragungssystem für ein Fahrzeug vorgesehen, welches dazu ausgebildet ist, eine Antriebskraft von einer Eingangswelle, die durch eine Maschine angetrieben ist, auf eine bezüglich einer Fahrzeugkarosserie quer oder seitlich angeordnete Kupp­ lungsantriebswelle durch ein angetriebenes Kegelrad und ein Mitlaufkegelrad zu übertragen, und die Antriebskraft von der Kupplungsantriebswelle durch linke und rechte Kupplungen auf linke und rechte Räder zu übertragen, wobei die Kegelräder in einem Mittengehäuse aufgenommen sind, und wobei die linken und rechten Kupplungen in einem linken Seitengehäuse bzw. einem rechten Seitengehäuse aufgenommen sind, die mit einer linken bzw. einer rechten Seite des Mittengehäuses gekoppelt sind.
Bei einer derartigen Anordnung kann die Wartung der Kupplungen leicht durchgeführt werden, ohne durch die Kegelräder behindert zu werden, indem das linke und das rechte Seitengehäuse von dem Mittengehäuse entfernt wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt und Merkmal der vorliegenden Erfindung, ist zusätzlich zu dem ersten Aspekt das Mittengehäuse längs-zweigeteilt.
Durch eine derartige Anordnung kann die Überprüfung und Regulierung der Kämmzustände des Antriebskegelrads und des Mitlaufkegelrads leicht durch längsweises Auseinandernehmen der Mittengehäuse durchgeführt werden.
Die vorangehenden Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform bei Betrachtung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen augen­ scheinlich.
Die Fig. 1 bis 10 stellen eine bevorzugte beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
Fig. 1 ist die Darstellung einer Gesamtanordnung eines Vierrad­ antriebsfahrzeugs;
Fig. 2 ist eine Draufsicht des gesamten hinteren Differentials;
Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des in Fig. 2 gezeigten Differentials;
Fig. 4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des in Fig. 2 gezeigten Differentials;
Fig. 5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des in Fig. 2 gezeigten Differentials;
Fig. 6 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang einer Linie 6-6 in Fig. 4;
Fig. 7 ist eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen in Fig. 4 gezeigten Teils;
Fig. 8 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie 8-8 in Fig. 3;
Fig. 9 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie 9-9 in Fig. 8; und
Fig. 10 ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen der Fahrzeug­ geschwindigkeit und dem maximal übertragenen Drehmoment der Kupplung darstellt.
Eine bevorzugte beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Wenn man sich der Fig. 1 zuwendet, so umfaßt ein Vierradantriebsfahr­ zeug V eine Maschine E, die an einem vorderen Teil einer Fahrzeug­ karosserie quer angebracht ist, ein Getriebe M, welches mit der Maschine E integral vorgesehen ist, ein vorderes Differential DF, welches das Getriebe M mit Antriebswellen 1 L und 1 R von linken und rechten Vorderrädern WFL bzw. WFR verbindet, ein Übertragungsgehäuse T, welche das vordere Differential DF mit einer Antriebswelle 2 verbindet, und ein hinteres Differential DR, welches die Antriebswelle 2 mit Antriebswellen 3 L und 3 R des linken und des rechten Hinterrads WRL bzw. WRR verbindet. Das hintere Differential DR ist dazu ausgebildet, die Übertragung einer Antriebskraft auf die Antriebswellen 3 L und 3 R der Hinterräder WRL und WRR zu steuern. Wenn die Übertragung der Antriebskraft gestoppt wird, dann wird das Fahrzeug in einen Vorderradantriebszustand gebracht, in welchem lediglich die Vorderräder WFL und WFR angetrieben werden, und wenn die Antriebskraft übertragen wird, dann wird das Fahrzeug in einen Vierradantriebszustand gebracht, in welchem sowohl die Vorderräder WFL und WFR als auch die Hinterräder WRL und WRR angetrieben werden. Ferner ist im Vierradantriebs­ zustand das hintere Differential DR dazu in der Lage, die Verteilung der Antriebskraft auf das linke und das rechte Hinterrad WRL und WRR in jeglichem Verhältnis oder Ausmaß zu steuern.
Mit einer elektronischen Steuer/Regel-Einheit U sind ein Vorderraddrehzahl­ sensor S1 zum Erfassen einer Vorderraddrehzahl, beruhend auf einer Umdrehungsgeschwindigkeit der Antriebswelle 2, ein Paar von Hinterrad­ drehzahlsensoren S2, S2 zum Erfassen von Drehzahlen der Hinterräder, beruhend auf Umdrehungsgeschwindigkeiten der linken und der rechten Antriebswelle 3 L und 3 R der Hinterräder WRL und WRR, ein Lenkwinkelsensor S3 zum Erfassen eines Lenkwinkels eines Lenkrads 4, ein Gierraten- oder Giergeschwindigkeitssensor S4 zum Erfassen einer Gierrate oder Gierge­ schwindigkeit der Fahrzeugkarosserie, ein Querbeschleunigungssensor S5 zum Erfassen einer Querbeschleunigung der Fahrzeugkarosserie und ein Differentialsperrschalter S6 zum Sperren des hinteren Differentials DR verbunden. Die elektronische Steuer/Regel-Einheit U steuert/regelt linke und rechte Kupplungen CL und CR (welche nachfolgend beschrieben werden), welche im hinteren Differential DR angeordnet sind, beruhend auf Signalen von den Sensoren S1 bis S5 und dem Differentialsperrschalter S6.
Die Struktur des hinteren Differentials DR wird mit Bezug auf die Fig. 2 bis 9 beschrieben. Das hintere Differential DR weist eine in Querrichtung im wesentlichen symmetrische Struktur auf, und daher wird hinsichtlich der in Querrichtung symmetrischen Abschnitte einer (der linke) von linkem und rechtem Teil beschrieben und die doppelte Beschreibung des anderen Teils ist weggelassen.
Das hintere Differential DR umfaßt ein Gehäuse, welches in ein vorderes Mittengehäuse 11, ein hinteres Mittengehäuse 12, das mit einer hinteren Oberfläche des vorderen Mittengehäuses 11 durch eine Mehrzahl von Bolzen 14 (siehe Fig. 8) verbunden ist, ein linkes Seitengehäuse 13 L, das mit linken Seiten der Mittengehäuse 11 und 12 durch eine Mehrzahl von Bolzen 15 verbunden ist, und ein rechtes Seitengehäuse 13 R unterteilt ist, das mit den rechten Seiten der Mittengehäuse 11 und 12 durch eine Mehrzahl von Bolzen 15 verbunden ist.
Eine Eingangswelle 18 ist in dem vorderen Mittengehäuse 13 durch ein Paar von sich verjüngend ausgebildeten Wälzkörperlagern oder Walzenlagern 16 und 17 getragen, und ist an ihrem vorderen Ende mit einem hinteren Ende der Antriebswelle 2 (siehe Fig. 1) durch eine Kopplung 19 gekoppelt. Der Vorderraddrehzahlsensor S1, welcher einem an der Eingangswelle 18 festgelegten Rotor 20 zum Erfassen einer Drehzahl der Eingangswelle 18 gegenüberliegend angeordnet ist, ist an dem vorderen Mittengehäuse 11 durch einen Bolzen 21 festgelegt. Eine hohle Kupplungsantriebswelle 23 ist an ihren entgegengesetzten Enden in dem vorderen Mittengehäuse 11 und dem hinteren Mittengehäuse 12 durch ein Paar von Kugellagern 22, 22 getragen, und ein angetriebenes Kegelrad (Antriebskegelrad) 26, das integral an einem hinteren Ende der Eingangswelle 18 ausgebildet ist, ist in Kämmeingriff mit einem Mitlaufkegelrad (Abtriebskegelrad) 25, das an der Kupplungsantriebswelle 23 durch einen Bolzen 24 festgelegt ist. Die Eingangswelle 18 und die Kupplungsantriebswelle 23 liegen in bezüglich einander versetzten Orten und sind nicht in der gleichen Ebene. Daher werden das Mitlaufkegelrad 25 und das Antriebskegelrad 26, welche von einem Hypoidtyp sind, verwendet.
Eine linke Ausgangswelle 29 L ist koaxial innerhalb der Kupplungsantriebs­ welle 23 durch ein Kugellager 27 getragen, welches am linken Seiten­ gehäuse 13 L angebracht ist, sowie durch ein Nadellager 28, welches an einem linken Ende der Kupplungsantriebswelle 23 angebracht ist. Ein rechtes Ende der linken Antriebswelle 3 L (siehe Fig. 1) ist mit einem linken Ende der linken Ausgangswelle 29 L, das aus dem linken Seitengehäuse 13 L hervorsteht, durch eine Kopplung 30 gekoppelt. Der Hinterraddrehzahlsen­ sor S2, welcher einem an der linken Ausgangswelle 29 L festgelegten Rotor 31 zum Erfassen einer Umdrehungsgeschwindigkeit der linken Ausgangs­ welle 29 L gegenüberliegt, ist an dem linken Seitengehäuse 13 L durch einen Bolzen 32 festgelegt.
Die linke elektromagnetische Kupplung CL, welche in dem linken Seiten­ gehäuse 13 L aufgenommen ist, umfaßt ein äußeres Kupplungselement 36, das durch Nutverzahnung oder Axialverzahnung mit dem linken Ende der Kupplungsantriebswelle 23 verbunden ist, ein inneres Kupplungselement 37, das durch Nutverzahnung oder Axialverzahnung mit einem rechten Ende der linken Ausgangswelle 29 L verbunden ist, eine Mehrzahl von Kupplungs­ scheiben 38, welche axial verschiebbar, jedoch nicht drehbar, an einem Innenumfang des äußeren Kupplungselements 36 getragen sind, eine Mehrzahl von Kupplungsplatten 39, welche axial verschiebbar, jedoch nicht drehbar an dem Außenumfang des inneren Kupplungselements 37 getragen sind und alternierend den Kupplungsscheiben 38 überlagert, d. h. zwischen diesen angeordnet sind, und einen Kupplungskolben 40, welcher axial verschiebbar an dem Außenumfang, d. h. einer Außenumfangsfläche, des inneren Kupplungselements 37 getragen ist, um die Kupplungsscheiben 38 und die Kupplungsplatten 39 in engen Kontakt miteinander zu bringen.
Ein Kugelnockenmechanismus 44 ist an dem Außenumfang der linken Ausgangswelle 29 L vorgesehen und umfaßt ein stationäres Nockenelement 41, ein bewegbares Nockenelement 42 und eine Mehrzahl von Kugeln 43. Eine linke Seite des stationären Nockenelements 41 liegt einer rechten Seite des Kugellagers 27 gegenüber, wobei ein Axiallager 45 zwischen diesen angeordnet ist, und eine rechte Seite des bewegbaren Nockenelements 42 liegt einer linken Seite des inneren Kupplungselements 37 gegenüber, wobei eine Feder 46 zwischen diesen angeordnet ist, sowie einer linken Seite des Kupplungskolbens 40, wobei ein kleiner Zwischenraum zwischen diesen gebildet ist. Eine Außenumfangsfläche des stationären Nockenelements 41 ist bei 48 durch Axialverzahnung oder Nutverzahnung mit einer Innen­ umfangsfläche eines Spulengehäuses 47 verbunden, welches nachfolgend beschrieben wird, und eine Innenumfangsfläche des bewegbaren Nocken­ elements 42 ist durch Nutverzahnung oder Axialverzahnung bei 49 mit einer Außenumfangsfläche der linken Ausgangswelle 29 L verbunden.
Wie man in Fig. 6 in Verbindung mit den anderen Figuren leicht erkennen kann, sind dreieckige Nockennuten 41 1 und 42 1 mit vorbestimmtem Abstand in gegenüberliegenden Oberflächen der Nockenelemente 41 und 42 des Kugelnockenmechanismus 44 ausgebildet, und die Kugeln 43 sind zwischen den sich einander gegenüberliegenden Nockennuten 41 1 und 42 1 angeordnet.
Wie man in Fig. 7 erkennt, ist ein Solenoid 50 radial außerhalb des Kugelnockenmechanismus 44 angeordnet und umfaßt eine ringförmige Spule 52, welche mit isolierendem Material 51 bedeckt ist, sowie ein ringförmiges Spulengehäuse 47, welches eine Innenumfangsfläche, eine Außenumfangsfläche und eine rechte Seite der Spule 52 bedeckt, und einen ringförmigen Anker 54, welcher an einer rechten Seite des Spulengehäuses 47 angeordnet ist. Die Spule 52 ist an dem linken Seitengehäuse 13 L durch ein nicht gezeigtes Mittel festgelegt, und das Spulengehäuse 47 ist zur Drehung um die linke Ausgangswelle 29 L durch den Kugelnockenmecha­ nismus 44 getragen. Ein Außenumfang des Ankers 54 ist durch Nutver­ zahnung oder Axialverzahnung bei 55 mit dem äußeren Kupplungselement 36 gekoppelt, und eine rechte Seite des Ankers 54 liegt der linken Seite des Kupplungskolbens 40 unter Zwischenlagerung einer Belleville-Feder 56 ge­ genüber.
Ein linkes Ende (ein dem Anker 54 entgegengesetztes Ende) des Spulenge­ häuses 47 steht nach links um einen Abstand L über das linke Ende der Spule 52 hervor, wodurch ein geschlossener magnetischer Kreislauf, welcher durch die fette Linie gezeigt ist, leicht gebildet werden kann, um die magnetische Flußdichte zum Vergrößern der anziehenden Kraft des Ankers 54 zu erhöhen, im Vergleich zu dem Fall, in dem das linke Ende des Spulengehäuses 47 an einem Ort rechts vom linken Ende der Spule 52 endet. Zwischenräume α, α sind zwischen der Spule 52, welche am linken Seitengehäuse 13 L festgelegt ist, und dem Spulengehäuse 47, welches bezüglich der Spule 52 gedreht wird, gebildet; durch Minimierung der Größe der Zwischenräume α, α kann jedoch die magnetische Flußdichte weiter erhöht werden. Ferner kann durch Ausgestaltung der Spule 52, des Spu­ lengehäuses 47 und des Ankers 54 aus Materialien mit relativ hoher magnetischer Permeabilität, wie z. B. Silicium, einem Permalloymaterial o. dgl., der magnetisch geschlossene Kreislauf vollständig geschlossen werden, um jegliche Flußleckage zu irgendeinem anderen Element zu vermeiden.
Ein Zwischenraum β ist zwischen einer Außenumfangsfläche des beweg­ baren Nockenelements 42 und der Innenumfangsfläche des Spulengehäuses 47 gebildet, und ein Zwischenraum γ ist zwischen einer Innenumfangsfläche des stationären Nockenelements 41 und der Außenumfangsfläche der linken Ausgangswelle 29 L gebildet. Diese Zwischenräume β und γ ermöglichen, daß die Größe des aus dem geschlossenen magnetischen Kreislauf durch das stationäre und das bewegbare Nockenelement 41 und 42 zur linken Ausgangswelle 29 L herausfließenden magnetischen Flusses minimiert wird, wodurch die Anziehkraft des Ankers 54 vergrößert wird und der Verbrauch elektrischer Energie durch die Spule 52 gesenkt wird.
Wie man in den Fig. 8 und 9 erkennt, umfaßt eine in einem Innenraum des vorderen Mittengehäuses 11 und des hinteren Mittengehäuses 12 aufgenommene Ölpumpe 61 eine Trochoidpumpe und umfaßt ein Pumpen­ gehäuse 63, welches an einer Innenoberfläche des vorderen Mittengehäuses 11 durch Bolzen 62, 62 festgelegt ist, eine Pumpenabdeckung 65, welche mit dem Pumpengehäuse 63 durch Bolzen 64 gekoppelt ist, einen mit Innenverzahnung versehenen äußeren Rotor 66, der drehbar im Pumpenge­ häuse 63 und der Pumpenabdeckung 65 aufgenommen ist, und einen mit Außenverzahnung versehenen inneren Rotor 67, welcher an einem Außenumfang der Kupplungsantriebswelle 23 festgelegt ist und mit dem äußeren Rotor 66 kämmt.
Schmieröl ist in einem Raum zwischen dem vorderen und dem hinteren Mittengehäuse 11 und 12 gespeichert. Ein Ölfilter 70 ist in einem Öl­ durchlaß 69 angebracht, der sich von einer Einlaßöffnung 68 nach unten erstreckt, die unter dem Pumpengehäuse 63 und der Pumpenabdeckung 65 ausgebildet ist, und ist in das Öl eingetaucht. Eine Abgabeöffnung 71 ist oberhalb oder im oberen Bereich des Pumpengehäuses 63 und der Pumpenabdeckung 65 zur Verbindung mit einem in der Kupplungsantriebs­ welle 23 ausgebildeten Öldurchlaß 23 2 durch eine Ölbohrung 23 1 ausgebil­ det, die radial in der Kupplungsantriebswelle 23 vorgesehen ist. Der Innenraum in dem vorderen und dem hinteren Mittengehäuse 11 und 12 steht mit einem Innenraum des linken und des rechten Seitengehäuses 13 L und 13 R durch eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen 11 1 und 12 1 in Verbindung.
Ein rechtes Ende eines Öldurchlasses 29 1, der axial in der linken Ausgangs­ welle 29 L ausgebildet ist, steht mit einem linken Ende des Öldurchlasses 23 2 in Verbindung, der in der Kupplungsantriebswelle 23 ausgebildet ist.
Ölöffnungen oder Bohrungen 29 2 und 29 3, welche sich radial von dem Öldurchlaß 29 1 erstrecken, sind in der linken Ausgangswelle 29 L ausgebil­ det. Eine Ölbohrung 29 2 liegt einer Ölbohrung 37 1 gegenüber, die in dem inneren Kupplungselement 37 ausgebildet ist, und die andere Bohrung 29 3 liegt dem Axiallager 45 gegenüber, das zwischen dem Kugellager 27 und dem Kugelnockenmechanismus 44 angeordnet ist.
Der Betrieb der erfindungsgemäßen Ausgestaltungsform mit dem vor­ angehend beschriebenen Aufbau wird nachfolgend beschrieben.
Beim Starten des Fahrzeugs wird eine Antriebskraft von der Maschine E zunächst auf das linke und das rechte Vorderrad WFL und WFR durch das Getriebe M, das vordere Differential DF und die Antriebswellen 1 L und 1 R übertragen. Die Antriebskraft von der Maschine E wird ebenso durch die Antriebswelle 2 auf das hintere Differential DR übertragen, um die Eingangs­ welle 18, das Antriebskegelrad 26, das Mitlauf- oder Abtriebskegelrad 25 und die Kupplungsantriebswelle 23 zu drehen. Die linke und die rechte elektromagnetische Kupplung CL und CR sind jedoch jeweils in ihrem nicht eingerückten Zustand, und daher werden die Hinterräder WRL und WRR nicht angetrieben. Zu dieser Zeit werden die Drehzahlen der Vorderräder durch den Vorderraddrehzahlsensor S1 erfaßt, der an der Eingangswelle 18 des hinteren Differentials DR angebracht ist, und die Drehzahlen der Hinterräder werden durch die Hinterraddrehzahlsensoren S2, S2 erfaßt, die an der linken und der rechten Ausgangswelle 29 L und 29 R des hinteren Differentials DR angebracht sind. Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Antriebskraft auf die Vorder­ räder WFL und WFR übertragen worden ist, wird immer noch keine Antriebs­ kraft auf die Hinterräder WRL und WRR übertragen, beruhend auf der Tatsache, daß die linke und die rechte elektromagnetische Kupplung CL und CR in ihren ausgerückten Zuständen sind. Daher wird zwischen den Vorderrädern WFL und WFR und den Hinterrädern WRL und WRR eine Differenzrotation erzeugt. Wenn die Differenzrotation zwischen den Vorderrädern WFL, WFR und den Hinterrädern WRL und WRR erfaßt wird, dann werden die linke und die rechte elektromagnetische Kupplung CL und CR in ihre eingerückten Zustände beruhend auf einem Signal von der elek­ tromagnetischen Steuer/Regel-Einheit U gebracht, wodurch ermöglicht wird, daß die Drehung der Kupplungsantriebswelle 23 auf die Hinterräder WRL und WRR durch die linke und die rechte Ausgangswelle 29 L und 29 R und die linke und die rechte Antriebswelle 3 L und 3 R übertragen wird. Auf diese Art und Weise wird das Fahrzeug V in den Vierradantriebszustand gebracht.
Nachfolgend wird der Betrieb der elektromagnetischen Kupplungen CL und CR beispielsweise anhand der in Fig. 4 gezeigten linken elektromagneti­ schen Kupplung CL beschrieben. Wenn der Solenoid 50 in seinem nicht erregten Zustand ist, dann ist die Anziehkraft des Ankers 54 auf das Spulengehäuse 47 freigegeben worden, und daher können sich das Spulengehäuse 47 und der Anker 54 bezüglich einander drehen. In diesem Zustand sind die Kupplungsantriebswelle 23, das äußere Kupplungselement 36, die Kupplungsscheiben 38 und der Anker 54 in ihren integrierten oder miteinander verbundenen Zuständen und die linke Ausgangswelle 29 L, das innere Kupplungselement 37, der Kupplungskolben 40, der Kugelnockenme­ chanismus 44 und das Spulengehäuse 47 sind ebenso in ihren integrierten oder miteinander verbundenen Zuständen. Daher ist durch das Schlupfen zwischen dem Anker 54 und dem Kupplungsgehäuse 47 die Kraftüber­ tragung von der Kupplungsantriebswelle 23 auf die linke Ausgangswelle 29 L gestoppt worden.
Wenn die Spule 52 des Solenoiden 50 durch einen Befehl von der elek­ tronischen Steuer/Regel-Einheit U erregt wird, dann wird der Anker 54 durch das Spulengehäuse 47 angezogen und somit mit diesem verbunden bzw. integriert. Als Ergebnis daraus wird die Drehung der Kupplungs­ antriebswelle 23 durch das äußere Kupplungselement 36, den Anker 54 und das Spulengehäuse 47 auf das stationäre Nockenelement 41 des Kugel­ nockenmechanismus 44 übertragen, wodurch die Relativdrehung, welche durch Pfeile A und B in Fig. 6 gezeigt ist, zwischen dem stationären Nocken­ element 41, das mit der Kupplungsantriebswelle 23 integriert bzw. verbunden ist, und dem bewegbaren Nockenelement 42 erzeugt wird, das mit der Ausgangswelle 29 L integriert oder verbunden ist. Wenn das stationäre Nockenelement 41 und das bewegbare Nockenelement 42 bezüglich einander gedreht worden sind, dann wird das bewegbare Nockenelement 42 nach rechts von dem stationären Nockenelement 41 weg gegen die Vorspann kraft der Feder 46 durch eine durch die Nockennuten 41 1 und 42 1 von den Kugeln 23 aufgenommene Reaktionskraft bewegt und schiebt den Kupplungskolben 40 nach rechts, um die Kupplungsscheiben 38 und die Kupplungsplatten 39 in Eingriff miteinander zu bringen.
Somit wird das äußere Kupplungselement 36 direkt mit dem Kupplungs­ element 37 durch die Kupplungsscheiben 38 und die Kupplungsplatten 39 gekoppelt, und die linke elektromagnetische Kupplung CL wird in den eingerückten Zustand gebracht, wodurch ermöglicht wird, daß die Drehung der Kupplungsantriebswelle 23 auf die linke Ausgangswelle 29 L übertragen wird. Wenn die linke und die rechte elektromagnetische Kupplung CL und CR in der vorangehend beschriebenen Art und Weise in ihre eingerückten Zustände gebracht worden sind, dann werden das linke und das rechte Hinterrad WRL und WRR angetrieben. In dieser Art und Weise wird das Fahrzeug V in den Vierradantriebszustand gebracht.
Das hintere Differential DR kann eine Differenz zwischen den Eingriffskräften der linken und der rechten elektromagnetischen Kupplung CL und CR durch Steuern/Regeln eines Wertes des den Spulen 52, 52 des linken und des rechten Solenoiden 50, 50 zugeführten elektrischen Stroms erzeugen, so daß das Drehmoment in beliebiger Weise auf das linke und das rechte Hinterrad WRL, WRR übertragen werden kann, wodurch die Lenkcharakteristik des Fahrzeugs gesteuert bzw. geregelt oder kontrolliert werden kann. Eine Referenzgierrate oder Referenzgiergeschwindigkeit wird beruhend auf einem durch den Lenkwinkelsensor S3 erfaßten Lenkwinkel, einer Fahrzeug­ geschwindigkeit, die beruhend auf Ausgaben von dem Vorderraddrehzahl­ sensor S1 und den Hinterraddrehzahlsensoren S2 berechnet wird, und einer Querbeschleunigung berechnet, welche beispielsweise während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs V durch den Querbeschleunigungssensor S5 erfaßt wird. Diese Referenzgiergeschwindigkeit wird mit einer Ist-Gierge­ schwindigkeit, die durch den Giergeschwindigkeitssensor S4 erfaßt wird, verglichen. Wenn beruhend auf dem Vergleich das Fahrzeug eine Über­ steuerungstendenz oder eine Untersteuerungstendenz aufweist, dann kann eine Steuerung/Regelung zum Beseitigen der Übersteuerungstendenz oder der Untersteuerungstendenz durchgeführt werden.
Insbesondere wenn das Fahrzeug die Übersteuerungstendenz aufweist, dann kann ein Giermoment erzeugt werden, welches verursacht, daß die Fahrzeugkarosserie bei Betrachtung während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs nach außen gedreht wird, um die Übersteuerungstendenz durch Erhöhen der Eingriffskraft der elektromagnetischen Kupplung CL oder CR an der Innenseite während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs und durch Verringern der Eingriffskraft der elektromagnetischen Kupplung CL oder CR an der Außenseite während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs zu beseitigen. Wenn das Fahrzeug die Untersteuerungstendenz aufweist, dann kann ein Giermoment erzeugt werden, welches verursacht, daß bei Betrachtung während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs die Fahrzeugkarosserie nach innen gedreht wird, um die Untersteuerungstendenz durch Verringern der Eingriffskraft der elektromagnetischen Kupplung CL oder CR an der Innenseite während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs und durch Vergrößern der Eingriffskraft der elektromagnetischen Kupplung CL oder CR an der Au­ ßenseite während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs zu beseitigen.
Wenn ein Fahrer den Differentialsperrschalter S6 betätigt, dann werden die linke und die rechte elektromagnetische Kupplung CL und CR in ihre eingerückten Zustände durch das maximal übertragene Drehmoment gebracht. Auf diese Art und Weise wird das Fahrzeug V in einen Vierrad­ antriebszustand und einen Differentialsperrzustand gebracht, in welchem das linke und das rechte Hinterrad WRL und WRR integral oder fest mitein­ ander gekoppelt sind, was dazu beitragen kann, die Vortriebskraft zu vergrößern, wenn das Fahrzeug auf einem schlüpfrigen Untergrund fährt.
Auf diese Art und Weise kann leicht und vermittels einer einfachen Struktur zwischen dem Vierradantriebszustand und dem Frontantriebszustand umgeschaltet werden, bei welcher Struktur lediglich die beiden elek­ tromagnetischen Kupplungen CL und CR bei dem hinteren Differential DR vorgesehen sind. Ferner kann jede beliebige Antriebskraftverteilung auf das linke und das rechte Hinterrad WRL und WRR vorgesehen werden, und ein Differentialsperrmechanismus kann vorgesehen werden.
Die geeignete Größe des maximalen übertragenen Drehmoments, welches durch das hintere Differential DR auf die Hinterräder WRL und WRR übertragen wird, verändert sich in Abhängigkeit vom Reibungskoeffizienten einer Straßenoberfläche. Es ist wünschenswert, daß bei einer Straßenoberfläche mit geringerem Reibungskoeffizienten das maximal übertragene Drehmo­ ment verringert wird und daß bei einer Straßenoberfläche mit größerem Reibungskoeffizienten das maximal übertragene Drehmoment vergrößert wird. Wenn das maximal übertragene Drehmoment gemäß dem folgenden Ausdruck eingestellt wird:
Drehmoment = Gewicht der oder an der Hinterradachse × Reibungskoeffizient der Straßenoberfläche × Reifenradi­ us,
dann kann ein maximal übertragenes Drehmoment erhalten werden, das für den Reibungskoeffizienten einer Straßenoberfläche geeignet ist.
Wenn das maximal übertragene Drehmoment auf einen größeren Wert eingestellt wird, so daß es für eine Straßenoberfläche mit höherem Reibungskoeffizienten, wie z. B. eine Asphalt-bedeckte Straße, geeignet ist, dann ist die erforderliche Kapazität oder Drehmomentübertragungskapazität der elektromagnetischen Kupplungen CL und CR erhöht, wodurch die Größe der elektromagnetischen Kupplungen CL und CR vergrößert wird. Ein maximales übertragenes Drehmoment, das für irgendeine von verschiedenen Straßenoberflächen mit verschiedenen Reibungskoeffizienten geeignet ist, kann jedoch durch Beschränken der Eingriffskraft der elektromagnetischen Kupplungen CL und CR auf einer Straßenoberfläche mit geringerem Reibungskoeffizienten, wie z. B. einer schneebedeckten Straße, erhalten werden. Wenn das maximal übertragene Drehmoment auf einen kleineren Wert gesetzt wird, so daß es für eine Straße mit geringerem Reibungs­ koeffizienten geeignet ist, dann kann die Größe der elektromagnetischen Kupplungen CL und CR verringert werden, und daher kann die Größe des hinteren Differentials DR verringert werden. Auf einer Straße mit höherem Reibungskoeffizienten kann jedoch in einigen Fällen das maximal über­ tragene Drehmoment nicht ausreichend sein.
Durch Einstellen des maximal übertragenen Drehmoments, welches auf die Hinterräder WRL und WRR durch das hintere Differential DR übertragen wird, derart, daß das maximal übertragene Drehmoment einen maximalen Wert annimmt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer ist, und das maximal übertragene Drehmoment mit Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird, wie in Fig. 10 gezeigt, können die Größen der elek­ tromagnetischen Kupplungen CL und CR, des angetriebenen Kegelrads 26 und des Mitlaufkegelrads 25 verringert werden, und die Haltbarkeit derselben kann erhöht werden. Die Leistung der Maschine E, welche durch das hintere Differential DR auf die Hinterräder WRL und WRR übertragen wird, ist proportional zum Produkt des maximal übertragenen Drehmoments mit der Fahrzeuggeschwindigkeit. Wenn jedoch das maximal übertragene Drehmoment mit der Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit abnimmt, dann ist es möglich, zu verhindern, daß die auf die Hinterräder WRL und WRR übertragene Leistung gemäß der Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit zu­ nimmt. Somit ist es, selbst wenn die Größen der elektromagnetischen Kupplungen CL und CR, des angetriebenen Kegelrads 26 und des Mit­ laufkegelrads 25 verringert werden, möglich, eine Verringerung der Haltbarkeit aufgrund der Übertragung einer größeren Leistung, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher ist, zu vermeiden.
Wenn nun die Kupplungsantriebswelle 23 des hinteren Differentials DR gedreht wird, dann werden der innere Rotor 67 und der äußere Rotor 66 der Ölpumpe 61, die in dem vorderen und dem hinteren Mittengehäuse 11 und 12 angeordnet ist, gedreht, wodurch verursacht wird, daß in dem vorderen und dem hinteren Mittengehäuse 11 und 12 gespeichertes Öl von dem Ölfilter 70 über den Öldurchlaß 69 in die Einlaßöffnung 68 gezogen wird und von der Ausgabeöffnung 71 über die Ölbohrung oder Öffnung 23 1 in den in der Kupplungsantriebswelle 23 gebildeten Öldurchlaß 23 2 geleitet wird. Das aus dem Öldurchlaß 23 2 in der Kupplungsantriebswelle 23 in die Öldurchlässe 29 1, 29 1 in der linken und der rechten Ausgangswelle 29 L und 29 R strömende Öl fließt durch die Ölöffnungen oder Bohrungen 29 2 und 29 3, welche sich radial von den Öldurchlässen 29 1, 29 1 weg erstrecken, zur Außenseite der Kupplungsantriebswelle 23. Ein Teil dieses Öls läuft durch die Ölbohrungen oder Öffnungen 37 1, welche in dem inneren Kupplungs­ element 37 gebildet sind, um die Kupplungsscheiben 38 und die Kupp­ lungsplatten 39 zu schmieren und ein weiterer Teil des Öl schmiert die Kugellager 27, 27, die Nadellager 28, 28, die Kugelnockenmechanismen 44, 44, die Axiallager 45, 45 usw. Nach der Durchführung des Schmiervor­ gangs wird das Öl aus dem linken und dem rechten Seitengehäuse 13 R und 13 L durch die Durchgangsöffnungen 11 1 und 12 1 in das vordere und das hintere Mittengehäuse 11 und 12 zurückgeführt.
Da die Ölpumpe 61 an dem Ort angeordnet ist, in welchem sie zwischen der linken und der rechten elektromagnetischen Kupplung CL und CR sand­ wichartig angeordnet ist, wie vorangehend beschrieben, kann die Länge der Öldurchlässe zum Zuführen des Öls von der Ölpumpe 61 zu den elek­ tromagnetischen Kupplungen CL und CR minimiert werden. Ferner sind die Öldurchlässe 23 2 und 29 1, 29 1 derart ausgebildet, daß sie sich durch das Innere der Kupplungsantriebswelle und der linken und der rechten Aus­ gangswelle 29 L und 29 R erstrecken, welche in Serie miteinander verbunden sind, so daß eine spezielle Leitung oder ein Leitungssystem nicht erforder­ lich ist und ferner der Strömungswiderstand für das Öl gesenkt wird.
Wenn das angetriebene Kegelrad 26 und das Mitlaufkegelrad 25 innerhalb des vorderen und des hinteren Mittengehäuses 11 und 12 angeordnet sind, dann wird ein Totraum erzeugt, der an zwei Seiten durch die Kegelräder 25 und 26 umgeben ist, eine Größenzunahme des vorderen und des hinteren Mittengehäuses 11 und 12 kann jedoch durch Anordnen der Ölpumpe 61 unter Verwendung des Totraums verhindert werden. Da insbesondere die Ölpumpe 61 die Trochoidpumpe umfaßt, deren innerer Rotor 67 an der Kupplungsantriebswelle 23 festgelegt ist, kann die Anordnung oder die Ausgestaltung der Ölpumpe 61 in dem oder für den Totraum vereinfacht werden. Ferner öffnet sich der Öldurchlaß 69, der mit der Einlaßöffnung 68 der Ölpumpe 61 verbunden ist, direkt in die Böden oder Unterseiten des vorderen und des hinteren Mittengehäuses 11 und 12, und daher ist es möglich, effektiv das Einschließen von Luft während des Neigens des Fahrzeugs V zu verhindern. Ferner weisen das Mitlaufkegelrad 25 und die Ölpumpe 61, welche im Innenraum in dem vorderen und dem hinteren Mittengehäuse angeordnet sind, eine Funktion einer Ablenkplatte auf, und daher ist es möglich, die Erzeugung von Wellen an der Öloberfläche zu verhindern, um dadurch den Einschluß von Luft effektiv zu verhindern.
Da das Gehäuse des hinteren Differentials DR in vier Teile unterteilt ist: das vordere Mittengehäuse 11, das hintere Mittengehäuse 12 und das linke und das rechte Seitengehäuse 13 L und 13 R, kann eine Überprüfung und Regulierung der Kämmzustände des angetriebenen Kegelrads 26 und des Mitlaufkegelrads 25, welche in dem vorderen und dem hinteren Mitten­ gehäuse 11 und 12 zusammengesetzt sind, leicht durch Entfernen des linken und des rechten Seitengehäuses 13 L und 13 R und durch Trennen des hinteren Mittengehäuses 12 vom vorderen Mittengehäuse 11 durchgeführt werden. Ferner kann die Wartung der elektromagnetischen Kupplungen CL und CR, welche in dem linken und dem rechten Seitengehäuse 13 L und 13 R angeordnet sind, leicht dadurch durchgeführt werden, daß lediglich das linke und das rechte Seitengehäuse 13 L und 13 R entfernt werden. Ferner kann die Struktur einer zum Herstellen der Gehäusemittel bei einem Gießvorgang verwendeten Form im Vergleich zu einem Gehäuse, bei dem das Gehäuse­ mittel in zwei Teile unterteilt ist, vereinfacht werden
Obgleich die Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben worden ist, ist es selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die vorangehend beschriebene Ausgestaltungsform beschränkt ist und daß viele Modifikationen durchgeführt werden können, ohne vom Sinn und Umfang der in den Ansprüchen definierten Erfindung abzuweichen.
Beispielsweise können anstelle der Ausgestaltung der linken und rechten Kupplungen CL und CR als elektromagnetische Kupplungen diese als hydraulische Kupplungen ausgestaltet werden. Das angetriebene Kegelrad 26 und das Mitlaufkegelrad 25 sind nicht auf den Hypoidtyp beschränkt, bei welchem ihre Achsen sich nicht schneiden; sie können herkömmliche Kegelräder sein mit sich schneidenden Achsen. Das Kraftübertragungs­ system oder Leistungsübertragungssystem der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die Verwendung für ein Frontmotorfahrzeug beschränkt, sondern ist ferner auf ein Fahrzeug mit hinten liegender Maschine und ein Fahrzeug mit Mittelmotor anwendbar. Somit sind die Antriebsräder nicht auf die Vorderräder WFL und WFR beschränkt und können ebenso die Hinterräder WRL und WRR sein.
Ein Kraftübertragungssystem weist eine Eingangswelle (18), ein angetriebe­ nes Kegelrad (26), ein Mitlaufkegelrad (25) und eine Kupplungsantriebswelle (23) auf, die in längsgeteilten Mittengehäusen (11, 12) aufgenommen sind.
Linke und rechte elektromagnetische Kupplungen (CL, CR), welche mit der Kupplungsantriebswelle (23) verbunden sind, sind in linken und rechten Seitengehäusen (13 L, 13 R) aufgenommen, die mit den Mittengehäusen (11, 12) verbunden sind, so daß eine Antriebskraft von der Eingangswelle (18) auf linke und rechte Räder durch ein Paar von Kegelrädern (25, 26) und linke und rechte Kupplungen (CL, CR) übertragen wird. Die Wartung der Kupplungen (CL, CR) kann leicht durchgeführt werden, und die Überprüfung und Regulierung der Kämmzustände der Kegelräder (25, 26) können leicht durchgeführt werden.

Claims (6)

1. Kraftübertragungssystem für ein Fahrzeug, welches dazu ausgebildet ist, eine Antriebskraft von einer Eingangswelle (18), welche durch eine Maschine (M) angetrieben ist, auf eine Kupplungsantriebswelle (23), welche bezüglich einer Fahrzeugkarosserie quer angeordnet ist, durch ein angetriebenes Kegelrad (26) und ein Mitlaufkegelrad (25) zu übertragen, und die Antriebskraft von der Kupplungsantriebswelle (23) auf ein linkes und ein rechtes Rad (WRL, WRR) durch linke und rechte Kupplungen (CL, CR) zu übertragen, worin das angetriebene Kegelrad (26) und das Mitlaufkegelrad (25) in einem Mittengehäuse (11, 12) aufgenommen sind und worin die linken und rechten Kupplungen (CL, CR) in einem linken Seitengehäuse (13 L) bzw. einem rechten Seitengehäuse (13 R) aufgenommen sind, die mit einer linken bzw. einer rechten Seite des Mittengehäuses (11, 12) gekoppelt sind.
2. Kraftübertragungssystem für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittengehäuse (11, 12) längs-zweigeteilt ist.
3. Kraftübertragungssystem für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die linken und die rechten Kupplungen (CL, CR) elektromagne­ tische Kupplungen (CL, CR) umfassen.
4. Kraftübertragungssystem für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die linken und rechten Kupplungen (CL, CR) hydraulische Kupp­ lungen umfassen.
5. Kraftübertragungssystem für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das angetriebene Kegelrad (26) und das Mitlaufkegelrad (25) Hypoid-Typ-Kegelräder umfassen, welche jeweils Achsen aufweisen, die einander nicht schneiden.
6. Kraftübertragungssystem für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das angetriebene Kegelrad (26) und das Mitlaufkegelrad (25) einander schneidende Achsen aufweisen.
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