DE3036445C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe für Kraftfahrzeuge mit Vierradantrieb zur Drehmomentübertragung zwischen dem Übersetzungsgetriebe und der Vorder- sowie Hinterachse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Getriebe zu schaffen, welches zwischen einer direkten Drehmomentübertragung und einer Drehmomentübertragung mit Drehzahluntersetzung umgeschaltet werden kann und es ermöglicht, im erstgenannten, normalen Fall den drehzahluntersetzenden Teil des Getriebes belastungsfrei zu halten, die Möglichkeit eines Umschaltens zwischen Vierradantrieb und Zweiradantrieb, also zwischen dem Antrieb der Vorder- und der Hinterachse sowie dem Antrieb nur einer dieser Kraftfahrzeugachsen, während der Fahrt vorzusehen und einen Parkmechanismus zu gewährleisten, wobei derjenige eines automatischen Übersetzungsgetriebes nur geringfügig geändert zu werden braucht.

Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Getriebes sind in den restlichen Ansprüchen gekennzeichnet.

Die durch die Erfindung vermittelten Vorteile ergeben sich aus der angegebenen Aufgabenstellung. Die Möglichkeit, den drehzahluntersetzenden Teil des Getriebes im Falle der direkten Drehmomentübertragung zwischen Übersetzungsgetriebe und Vorder- sowie Hinterachse des mit dem Getriebe versehenen Kraftfahrzeuges bzw. einer dieser beiden Kraftfahrzeugachsen belastungsfrei zu halten, wobei die Kraftfahrzeugmotorleistung direkt auf die Ausgangswellen bzw. eine der Ausgangswellen des Getriebes übertragen wird, erlaubt es, die Funktionsdauer des drehzahluntersetzenden Teils des Getriebes zu verlängern. Das Umschalten zwischen Vierradantrieb und Zweiradantrieb während der Fahrt ist bei den bisher bekannten Kraftfahrzeugen mit Vierradantrieb nur schwer möglich, wenn überhaupt. Soll das erfindungemäße Getriebe einem automatischen Übersetzungsgetriebe nachgeschaltet werden, dann sind zur Gewährleistung der Parksperre nur geringfügige Änderungen am Parkmechanismus des automatischen Übersetzungsgetriebes erforderlich und muß kein Parkmechanismus vollkommen neuer Konstruktion vorgesehen werden.

Nachstehend ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigen, jeweils schematisch:

Fig. 1 einen Längsschnitt, und

Fig. 2 das Antriebssystem eines Kraftfahrzeuges mit Vierradantrieb, welches das Getriebe gemäß Fig. 1 enthält.

Das Getriebe gemäß Fig. 1 ist an ein automatisches Übersetzungsgetriebe 1 angeschlossen und weist eine Eingangswelle 2 auf, welche als Ausgangswelle des automatischen Übersetzungsgetriebes 1 dient und mit einem Regelventil 3 versehen ist. Es ist ein Planetenradsatz 4 vorgesehen, dessen Sonnenrad 41 auf die Eingangswelle 2 aufgekeilt ist, mit welchem ein Ritzel bzw. Planetenrad 42 kämmt. Das Planetenrad 42 steht weiterhin mit dem Hohlrad 43 des Planetenradsatzes 4 in Eingriff und ist am Planetenradträger 44 des Planetenradsatzes 4 drehbar gelagert, welcher an eine erste Ausgangswelle 11 des Getriebes angeschlossen ist.

Eine Reibungsbremse 5 dient dazu, das Hohlrad 43 an einem Getriebegehäuseteil 18 festzulegen. Die Reibungsbremse 5 ist mit einem hydraulischen Servomotor 50 versehen, welcher aus einem im Getriebegehäuseteil 18 ausgebildeten Zylinder 18 A sowie einem darin axial verschieblich gelagerten Kolben 51 besteht. Zur gegenseitigen Verbindung und Trennung des Sonnenrades 41 und des Planetenradträgers 44 voneinander ist eine Reibungskupplung 7 vorgesehen, welche von einem hydraulischen Servomotor 70 betätigbar ist, der aus einem mit dem Planetenradträger 44 verbundenen Zylinder 71 und einem darin axial verschieblich gelagerten Kolben 72 besteht. Eine weitere, zweite Reibungskupplung 8 dient dazu, die Ausgangswelle 11 mit einer Hülse 9 zu verbinden und ist mit einem hydraulischen Servomotor 80 versehen, welcher aus einem mit der in Getriebegehäuseteilen 19 und 20 drehbar gelagerten Hülse 9 verschweißten Zylinder 81 sowie einem darin axial verschieblich gelagerten Kolben 82 besteht.

Die Hülse 9 ist mittels eines Verbindungsmechanismusses 14 mit einer zweiten Ausgangswelle 17 des Getriebes verbunden, welcher sich aus einem auf die Hülse 9 aufgekeilten Kettenzahnrad 12, einem auf die zweite Ausgangswelle 17 aufgekeilten Kettenzahnrad 15 und einer die beiden Kettenzahnräder 12 und 15 umschlingenden Kette 16 zusammensetzt.

Der Zylinder 71 des hydraulischen Servomotors 70 der ersten Reibungskupplung 7 ist am Außenumfang mit einem Zahnkranz 73 versehen, in welchen eine Parksperrklinke 74 eingreift, wenn der Schalthebel des automatischen Übersetzungsgetriebes 1 in die Parkstellung gebracht wird, so daß die erste Ausgangswelle 11 dann blockiert ist.

Das automatische Übersetzungsgetriebe 1 weist eine Ölwanne 90 auf. Zur Steuerung der Ölströme zu den hydraulischen Servomotoren 70, 80 und 50 der Reibungskupplung 7 bzw. 8 bzw. der Reibungsbremse 5 und davon weg dient ein hydraulisches Steuersystem 91 mit Ölwanne 92. Die hydraulischen Servomotoren 70, 80 und 50 werden mittels des hydraulischen Steuersystems 91 durch eine Leitung 95 hindurch von der Ölwanne 90 her mit Drucköl beaufschlagt, welche am Gehäuse 93 des automatischen Übersetzungsgetriebes 1 und an einem Getriebegehäuseteil 94 abgebracht ist.

Gemäß Fig. 2 wird das Getriebe A gemäß Fig. 1 an das dem jeweiligen Kraftfahrzeugmotor E nachgeschaltete, automatische Übersetzungsgetriebe T angeschlossen und mit der ersten Ausgangswelle 11 mit der Antriebswelle C für die Hinterachse sowie mit der zweiten Ausgangswelle 17 mit der Antriebswelle B für die Vorderachse des jeweiligen Kraftfahrzeugs verbunden.

Bei normalem Betrieb beaufschlagt das hydraulische Steuersystem 91 den Servomotor 70 mit Drucköl, um die Reibungskupplung 7 einzurücken, während die Servomotoren 50 und 80 an den jeweiligen Rücklauf angeschlossen sind, um die Reibungsbremse 5 und die Reibungskupplung 8 gelöst bzw. ausgerückt zu halten. Damit sind das Sonnenrad 41 und der Planetenradträger 44 des Planetenradsatzes 4 miteinander verbunden, um Drehmoment von der Eingangswelle 2 zur ersten Ausgangswelle 11 für den Hinterachsantrieb mit dem Übersetzungsverhältnis = 1 zu übertragen und die beiden Hinterräder des jeweiligen Kraftfahrzeugs entsprechend anzutreiben. Dabei wird die Leistung der Eingangswelle 2 über die Reibungskupplung 7 und den Planetenradträger 44 auf die erste Ausgangswelle 11 unter Umgehung des Sonnenrads 41, des Planetenrads 42 und des Hohlrads 43 übertragen, so daß deren Verzahnungen nicht mit den andernfalls auftretenden Belastungen beaufschlagt werden und ihre Funktionsdauer daher verlängert ist.

Wird im Laufe dieser Betriebsweise ein Vierradantrieb gewünscht, dann muß ein nicht dargestelltes Servosteuerventil mittels eines in der Nähe des Fahrersitzes des jeweiligen Kraftfahrzeugs angeordneten Hebels oder Schalters betätigt werden, um den Servomotor 80 allmählich mit Drucköl bzw. Öldruck zu beaufschlagen und die Reibungskupplung 8 sanft einzurücken, so daß die erste Ausgangswelle 11 und die Hülse 9 miteinander verbunden werden. Dieses hat zur Folge, daß die Leistung der Eingangswelle 2 nicht nur zur ersten Ausgangswelle 11 für den Hinterachsantrieb übertragen wird, sondern auch zur zweiten Ausgangswelle 17 für den Vorderachsantrieb, und zwar über den Verbindungsmechanismus 14, so daß sowohl die Hinterräder über die Antriebswelle C als auch die Vorderräder des jeweiligen Kraftfahrzeugs über die Antriebswelle B mit dem Übersetzungsverhältnis = 1 angetrieben werden.

Falls während dieser Betriebsweise ein größeres Ausgangsdrehmoment erforderlich werden sollte, beispielsweise zum Hochfahren eines steilen Hanges, dann wird das Servosteuerventil betätigt, um den Servomotor 50 allmählich mit Drucköl bzw. Öldruck zu beaufschlagen und gleichzeitig den Servomotor 70 in geeigneter zeitlicher Abstimmung zu entleeren, so daß die Reibungsbremse 5 allmählich wirksam und die Reibungskupplung 7 sanft ausgerückt wird. Dieses hat zur Folge, daß das Sonnenrad 41 und der Planetenradträger 44 voneinander getrennt werden und das Hohlrad 43 blockiert wird, so daß Leistung von der Eingangswelle 2 zu den beiden Ausgangswellen 11 und 17 bei einer Drehzahluntersetzung durch das Sonnenrad 41, das Planetenrad 42 und den Planetenradträger 44 übertragen wird und ein Vierradantrieb mit größerem Drehmoment erfolgt.

Die folgende Tabelle veranschaulicht die Zustände der Reibungsbremse 5 und der beiden Reibungskupplungen 7 sowie 8 für jede der drei geschilderten Betriebsweisen des Getriebes gemäß Fig. 1, wobei der eingerückte Zustand mit dem Symbol "O" und der ausgerückte Zustand mit dem Symbol "X" angegeben ist und das Symbol "λ" das Sonnenrad/Hohlrad-Zähnezahlverhältnis bedeutet, welches im angegebenen Fall mit λ = 0,5 angenommen ist:

Tabelle

Beim erfindungsgemäßen Getriebe mit einem Planetenradsatz und von hydraulischen Servomotoren betätigten Naßreibungselementen können letztere sanft und mit genauem Timing ein- und ausgerückt werden, so daß während der Fahrt des jeweiligen, mit dem Getriebe versehenen Kraftfahrzeugs sowohl zwischen Zweirad- und Vierradantrieb umgeschaltet als auch eine Drehzahländerung durch das Getriebe selbst vorgenommen werden kann.

Weiterhin wird die Leistung der Eingangswelle während des normalen, direkten Zweirad- bzw. Vierradantriebs unmittelbar an die Ausgangswelle bzw. Ausgangswellen abgegeben, also ohne Leistungsübertragung durch den Planetenradsatz, so daß dieser von unnötigen Belastungen freigehalten bleibt.

Da weiterhin der Planetenradträger des Planetenradsatzes mit einer Ausgangswelle und dem Zylinder eines hydraulischen Servomotors zur lösbaren Kupplung des Planetenradträgers mit dem Sonnenrad verbunden ist, welcher auf der Seite für den Anschluß an das Übersetzungsgetriebe angeordnet ist, kann das Getriebe an dem dem Übersetzungsgetriebe benachbarten Ende mit einem Parkzahnkranz versehen werden, so daß der Parkmechanismus eines automatischen Übersetzungsgetriebes nur geringfügig geändert zu werden braucht und kein Parkmechanismus völlig neuer Konstruktion erforderlich ist.

Claims (6)

1. Getriebe für Kraftfahrzeuge mit Vierradantrieb zur Drehmomentübertragung zwischen dem Übersetzungsgetriebe und der Vorder- sowie Hinterachse, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, mit der Vorder- oder Hinterachse verbindbare Ausgangswelle (11) koaxial zu der mit dem Übersetzungsgetriebe (1) verbindbaren Eingangswelle (2) angeordnet und durch einen Verbindungsmechanismus (14) mit der zweiten, mit der Hinter- bzw. Vorderachse verbindbaren Ausgangswelle (17) verbunden ist, und daß zwischen der Eingangswelle (2) sowie der ersten Ausgangswelle (11) ein Planetenradsatz (4) mit an die Eingangswelle (2) angeschlossenem Sonnenrad (41) und an die erste Ausgangswelle (11) angeschlossenem Planetenradträger (44) vorgesehen ist, wobei das Hohlrad (43) des Planetenradsatzes (4) mittels einer Reibungsbremse (5) gegen Drehen festlegbar ist und das Sonnenrad (41) sowie der Planetenradträger (44) des Planetenradsatzes (4) mittels einer Reibungskupplung (7) miteinander verbindbar sind.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungsbremse (5) zur Festlegung des Hohlrads (43) am Getriebegehäuse (18) zwischen Hohlrad (43) und Getriebegehäuse (18) angeordnet ist.

3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine zweite Reibungskupplung (8), welche zwischen der ersten Ausgangswelle (11) und dem Verbindungsmechanismus (14) angeordnet und zur Abschaltung des Hinter- bzw. Vorderachsantriebs ausrückbar ist.

4. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsmechanismus (14) eine auf der ersten Ausgangswelle (11) drehbar gelagerte Hülse (9) und Verbindungsglieder (12, 15, 16) zwischen der Hülse (9) sowie der zweiten Ausgangswelle (17) aufweist, und daß die zweite Reibungskupplung (8) zwischen der ersten Ausgangswelle (11) und der Hülse (9) vorgesehen ist.

5. Getriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Reibungskupplung (7) zwischen dem Planetenradsatz (4) und der Übersetzungsgetriebeanschlußseite angeordnet und mit einem hydraulischen Servomotor (70) bestehend aus einem ringförmigen Zylinder (71) sowie einem darin axial verschiebbaren Kolben (72) zum Ein- und Ausrücken von Reibelementen versehen ist.

6. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (71) am Außenumfang mit einem Zahnkranz (73) versehen ist, mit welchem eine Parksperrklinke (74) in Eingriff bringbar ist.