DE3116242A1

DE3116242A1 - Vierradantrieb fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE3116242A1
Application number: DE19813116242
Authority: DE
Inventors: Akihiko Yokohama Kanagawa Muraoka; Kunihiko Fujisawa Kanagawa Suzuki
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1980-04-25
Filing date: 1981-04-23
Publication date: 1982-05-06
Also published as: US4417642A; JPS6361210B2; FR2481205B1; JPS56154329A; FR2481205A1; GB2074517A; GB2074517B; DE3116242C2

Description

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft einen Vierradantrieb für ein Radfahrzeug mit mindestens einem Vorderradpaar und mindestens einem Hinterradpaar. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Vierradantrieb der im Oberbegriff von Patentanspruch 1 angegebenen Art.

Bei einem bekannten Fahrzeug mit Vierradantrieb wird die Antriebskraft von einem aus Motor und Kraftübertragungsgetriebe bestehenden und in der Fahrzeuglängsachse von vorn nach hinten verlaufend eingebauten Antriebsaggregat geliefert. Die von dem Motor abgegebene Antriebsleistung wird dabei von einem Kraftübertragungsmechanismus in zwei Teilantriebskräfte zerlegt, von denen die eine Teilkraft über eine vordere Enduntersetzungsgetriebeeinheit an die Triebwellen der Vorderräder und die andere Teilkraft über eine hintere Enduntersetzungsgetriebeeinheit an die Triebwellen der Hinterräder abgegeben werden,

Eine derartige hintereinander liegende Anordnung von Motor und Getriebe erfordert ein verlängertes Fahrgestell und verursacht durch ihre stärkere Fahrgestell- oder Karosserieausladung eine Verschlechterung der Lenkungsstabilität bzw. Fahreigenschaften des Fahrzeugs. Ferner beansprucht das Getriebe bei einer derartigen Hintereinanderanordnung von Motor und Getriebe Platz, der sonst besser für Mitfahrer oder Gepäck ausnutzbar wäre.

In neuerer Zeit werden zunehmend Fahrzeuge mit Frontantrieb und vorn liegendem Motor sowie querliegend angeordneter Motor-Ausgangswelle gebaut, weil sie eine bessere Lenkungsstabilität und mehr Nutzraum bieten. Diese Fahrzeugbauweise hat zum Bau einer besonderen Kraftübertragungsvorrichtung geführt, bei der das Schaltgetriebe mit dem vorderen Enduntersetzungsgetriebe kombiniert ist und die

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daher normalerweise nicht ohne kostspielige Änderungen für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb bei querliegender Motorausgangswelle verwendbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu finden, um herkömmliche Frontantriebsaggregate mit querliegend eingebautem Motor ohne wesentliche Änderungen in einem Fahrzeug mit Vierradantrieb verwenden zu können.

Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist kurzgefaßt im Patentanspruch 1 angegeben.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der erfindungsgemäße Vierradantrieb umfaßt in einem durch ein Gehäuse zusammengefaßten Antriebsblock einen Antriebsmotor mit querliegend zur Fahrzeuglängsachse verlaufender Ausgangswelle, ein Schaltgetriebe mit ebenfalls querliegenden Eingangs- und Ausgangswellen, eine mit der Getriebe-Ausgangswelle verbundene Untersetzungsstufe, ein erstes Enduntersetzungsgetriebe für das Vorderradpaar sowie zwei hintereinander geschaltete Planetengetriebe, von denen das erste durch eine Umschaltkupplung zwischen einer niedrigeren und einer höheren Geschwindigkeit bzw. Drehzahl umschaltbar ist und das zweite Planetengetriebe als Differentialgetriebe zwischen dem angetriebenen Vorderradpaar und dem angetriebenen Hinterradpaar des Fahrzeugs funktioniert.

Ein zweites Enduntersetzungsgetriebe für das Hinterradpaar ist vorzugsweise mit der Hinterachse des Fahrzeugs kombiniert. Es erhält seine Teilantriebskraft vorzugsweise über ein ebenfalls in dem Hauptantriebsblock enthaltenes Winkelgetriebe sowie eine den Hauptantriebsblock mechanisch mit der Hinterachse verbindende Kardanwelle.

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Der erfindungsgemäße Vierradantrieb ist kompakt aufgebaut, läßt wesentlich mehr Platz für Fahrgäste und Gepäck als herkömmliche Ausführungen und kann leicht in einen Antriebsblock für ein Fahrzeug mit Frontantrieb und querliegendem Motor umgerüstet werden.

Nachstehend werden einige die Merkmale der Erfindung aufweisende Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: 10

Fig. 1A, 2A, 3A, schematische Darstellungen von

4A, 5A bzw. 6A sechs verschiedenen Ausführungsbeispielen für einen erfindungsgemäßen Vierradantriebs, und 15

Fig. 1B, 2B, 3B, je einen detailliert dargestell-4B, 5B und 6B ten Teilschnitt durch das zugehörige Ausführungsbeispiel 1 bis 6.
20

Das in Fig. 1A und 1B der Zeichnung dargestellte erste Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Vierradantriebs für ein Radfahrzeug bezieht seine Antriebskraft aus einem Brennkraftmotor 1, der in dem Fahrgestell des Fahrzeugs vorn querliegend und so eingebaut ist, daß seine Ausgangswelle 1a horizontal nach einer Seite herausgeführt ist. Im Fall eines Kolbenmotors 1 ist die Ausgangswelle 1a die Kurbelwelle.

Gemäß Fig. 1A ist an den Brennkraftmotor 1 ein manuell schaltbarer Vorderradantriebsmechanismus 2 angebaut, der in einem Getriebegehäuse 6 eine mechanische Kupplung 3, ein manuell schaltbares Getriebe 4 und ein vorderes Enduntersetzungsgetriebe 5 enthält. Die mechanische Kupplung 3 umfaßt ein mit der Motorausgangswelle 1a verbundenes treibendes Element, ein mit einer in Verlängerung der Mo-

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torausgangswelle 1a in dem Gehäuse 6 drehbar gelagerten Getriebeeingangswelle 4a verbundenes angetriebenes Element und ferner ein Andruckelement, welches auf der Getriebeeingangswelle 4a axial beweglich angeordnet ist, um das angetriebene Element zum Eingriff gegen das treibende Element der Kupplung 3 zu drücken. Wie dem Fachmann bekannt ist, bewirkt eine nicht dargestellte Feder die Verbindung zwischen dem angetriebenen und dem treibenden Element über das Andruckelement.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält das mechanische Schaltgetriebe 4 fünf Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang,* seine Getriebeeingangswelie 4a trägt deshalb in Axialabständen versetzt sechs fest oder integral verbundene AntriebsZahnräder 7a ,.. 7f, von denen die Zahnräder 7a bis 7e dem ersten bis fünften Vorwärtsgang und das sechste Zahnrad 7f dem Rückwärtsgang zugeordnet sind«

Parallel zu der Eingangswelle 4a ist in dem Getriebegehäuse 6 eine querliegende Getriebeausgangswelle 4b drehbar gelagert, auf der koaxial und in Axialabständen sowie unabhängig voneinander insgesamt sechs angetriebene Zahnräder 8a bis 8f frei drehbar gelagert sind. Die Zahnräder 8a bis 8e sind jeweils im ersten bis fünften Vorwärtsgang und das sechste Zahnrad 8f dem Rückwärtsgang zugeordnet. Jedes der fünf angetriebenen Zahnräder 8a bis 8e steht jeweils paarweise im Eingriff mit einem den gleichen Buchstaben tragenden Antriebszahnrad 7a bis 7e der Eingangswelle 4a. Das Rückwärtszahnrad 8f der Ausgangswelle 4b ist dagegen über ein auf einer Zwischenwelle 4c verschiebbares Zwischenrad 9 mit dem Antriebszahnrad 7f für den Rückwärtsgang in Eingriff bringbar. Die Zwischenwelle 4c ist achsparallel zur Eingangswelle 4a des Getriebes am Getriebegehäuse 6 befestigt.

Das erläuterte Schaltgetriebe 4 ist voll synchronisiert

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und besitzt daher drei auf der Ausgangswelle 4b koaxial angeordnete und mit dieser drehbare Synchronkupplungen 10a,10b und 10c, von denen die erste dem ersten und zweiten Gang, die zweite dem dritten und vierten Gang und die dritte dem fünften Gang zugeordnet sind. Die Synchronkupplung 10a befindet sich zwischen den angetriebenen Zahnrädern 8a und 8b und ist mit diesen selektiv in Eingriff bringbar. In ähnlicher Weise befindet sich die zweite Synchronkupplung 10b zwischen den Zahnrädern 8c und 8d und gelangt selektiv mit letzteren in Eingriff. Die Synchronkupplung 10c gelangt mit dem angetriebenen Zahnrad 8e in Wirkverbi ndung.

Wie an sich bekannt und aus Fig. 1B ersichtlich, enthält jede der Synchronkupplungen 10a und 10b im wesentlichen eine außen verzahnte und auf der Ausgangswelle 4b zwischen den Zahnrädern 8a und 8b bzw. 8c und 8b verkeilte Kupplungsnabe, ein Paar außen verzahnter und den Axialenden der Kupplungsnabe gegenüberliegender Synchronringe und einen innen verzahnten Kupplungsring, der mit der Kupplungsnabe kämmt und darauf axial verschiebbar ist. Die Kupplungsringe sind jeweils mit den Zahnrädern 8a,8b oder 8c,8d mitdrehbar. Die Synchronkupplung 10c ist ähnlich aufgebaut, hat aber nur einen mit dem Zahnrad 8e mitdrehbaren Synchronring. Sämtliche Zahnräder 8a bis 8e haben eine ihrem Synchronring zugekehrte Verzahnung, die durch Axialverschiebung des Kupplungsrings der betreffenden Syn-' chronkupplung 10a,10b oder 10c mit dem betreffenden Ring in Eingriff bringbar ist, um so einen synchronisierten Eingriff zwischen der Getriebeausgangswelle 4b und dem von dem Kupplungsring erfaßten Zahnrad herzustellen. Jeder Kupplungsring jeder Synchronkupplung hat eine ümfangsnut für den gleitenden Eingriff einer nicht dargestellten Schaltgabel, die über entsprechende Führungen oder Schienen mit dem hier nicht dargestellten Getriebeschalthebel verbunden sind. Für sämtliche Synchronkupplungen ist eine

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Schaltgabel vorgesehen.

Das angetriebene Rückwärtszahnrad 8f ist Teil des Kupplungsringes der Synchronkupplung 10a für den ersten und zweiten Gang. Das Zwischenrad 9 steht im Eingriff mit einer nicht dargestellten Schaltgabel, die mit einer Schaltgabel für den Kupplungsring der Synchronkupplung 10c für den fünften Gang gekoppelt ist. Sämtliche Getriebewellen 4a bis 4c, sämtliche Zahnräder und Synchronkupplungen befinden sich eingeschlossen in dem Getriebegehäuse 6.

Die vorstehende Beschreibung des Schaltgetriebes 4 in Verbindung mit Fig. 1A und 1B hat nur beispielhaften Charakter/ dieser Teil des Fahrzeugantriebs ist beliebig abwandelbar.

Auf der Ausgangswelle 4b des Schaltgetriebes 4 ist konzentrisch und mitdrehbar ein Ausgangszahnrad 11 befestigt.

Bei dem in Fig. 1A und 1B dargestellten Ausführungsbeispiel ist gemeinsam mit dem Schaltgetriebe 4 und dem vorderen Enduntersetzungsgetriebe 5 noch ein üntersetzungszahnrad 12 in dem Getriebegehäuse 6 eingeschlossen. Die rohrförmige ausgebildete Nabe dieses Untersetzungszahnrades 12 hat seitliche Achsverlängerungen, über die es in geeigneten Lagern im wesentlichen achsparallel zu der Ausgangswelle 4b im Getriebegehäuse 6 gelagert ist und mit deren Ausgangszahnrad 11 kämmt. Da das Untersetzungszahnrad 12 eine größere Zähnezahl als das mit ihm kämmende Ausgangszahnrad 11 hat, muß es mit einer der Zähnezahldifferenz zwischen beiden Zahnrädern entsprechenden Drehzahl rotieren.

Der Vorderradantriebsmechanismus 2 umfaßt ferner im Inne-

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ren seines Getriebegehäuses 6 ein erstes Planetengetriebe 1 3 und ein zweites Planetengetriebe 14, die hintereinander sowie zwischen dem vorderen Flnduntorsctzungsqctriobo 5 und dem Untersetzungszahnrad 12 angeordnet sind. 5

Das an das Untersetzungszahnrad 12 angrenzende erste Planetengetriebe 13 umfaßt ein Sonnenrad 13a, welches eine Axialbohrung besitzt und im wesentlichen koaxial zu dem Untersetzungszahnrad 12 gelagert ist, ein das Sonnenrad 13a konzentrisch umgebendes innenverzahntes Ringzahnrad 13b sowie zwei oder mehr in die gegenüberliegenden Verzahnungen der Zahnränder 13a und 13b eingreifende Planetenräder 13c. Ein Käfig 13d verbindet die Planetenräder 13c so, daß sie gemeinsam um die gemeinsame Achse von Sonnenrad 13a und Ringzahnrad 13b umlaufen müssen.

Das Ringzahnrad 13b ist gemäß Fig, 1B durch geeignete Lager im Gehäuse 6 geführt.

Das zweite Planetengetriebe 14 grenzt gemäß Fig. 1B an das vordere Enduntersetzungsgetriebe 5 an und ist ähnlich wie das erste Planetengetriebe 13 aufgebaut, so daß es hier nur kurz beschrieben wird. Ein Sonnenrad 14a des zweiten Planetengetriebes 14 ist konzentrisch in einem innenverzahnten Ringzahnrad 14b gelagert, und zwei oder mehr Planetenräder 14c greifen in die sich gegenüberliegenden Verzahnungen des Sonnenrades 14a und des Ringzahnrades 14b ein. Das Sonnenrad 14a läuft im wesentlichen konzentrisch zur Achse des Sonnenrades 13a des ersten Planetengetriebes 13 und besitzt ebenfalls eine Äxialbohrung. Die Planetenräder 14c sind durch einen Käfig 14d verbunden und zwangsgeführt. Das über geeignete Lager im Getriebegehäuse 6 drehbar gelagerte Ringzahnrad 14b besitzt außer der Innenverzahnung auch eine Außenverzahnung,

Eine hülsenförmige Achsverlängerung 15 des Sonnenrades

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13a ist außenverzahnt und greift in eine Innenverzahnung in der Innenwand des Untersetzungszahnrades 12 ein, so daß die beiden Zahnräder 12 und 13a gekoppelt und um die gleiche Achse umlaufen, wenn die Antriebskraft vom Ausgangszahnrad 11 auf das Untersetzungszahnrad 12 übertragen wird. Dieses Merkmal ist wichtig, denn auf diese Weise sind die beiden Zahnräder 12 und 13a lösbar miteinander gekoppelt und drehen sich wie ein einziges Element um ihro gemeinsame Achse.

Die beiden Käfige 13d und 14d der beiden Planetengetriebe 13 und 14 sind koaxial miteinander verbunden, um die von dem ersten zum zweiten Käfig übertragene Antriebskraft in zwei Teil-Ausgangskräfte zu unterteilen, von denen die eine über das vordere Enduntersetzungsgetriebe 5 auf Vorderräder 16 und 16' und die andere über ein hinteres Enduntersetzungsgetriebe 17 auf zwei Hinterräder 18 und 18' des Fahrzeugs übertragen wird,

Das vordere Enduntersetzungsgetriebe 5 enthält ein um die gemeinsame Achse von Sonnenrad 14a und Ringzahnrad 14b des zweiten Planetengetriebes 14 drehbares Differentialgehäuse 19, welches über beiderseitige Achsverlängerungen und geeignete Lager in einem Querachsgehäuse 6c gelagert ist und ferner in sich zwei Paar Differential-Kegelräder 20 enthält, die gemäß Fig. 1B auf rechtwinklig zur Rotationsachse des Differentialgehäuses 19 verlaufenden und an diesem Gehäuse 19 befestigten Querachsen 21 drehbar gelagert sind. In Fig. 1B sind nur zwei der vorhandenen vier Kegelräder 20 auf einer Querachse 21 dargestellt. Das Differentialgehäuse 19 ist über eine Verzahnung mit einer Achsverlängerung des Sonnenrades 14a des zweiten Planetengetriebes 14 verbunden, so daß sich beide gemeinsam um die Drehachse des Sonnenrades 15a drehen.

Aus dem Differentialgehäuse 19 verlaufen nach beiden Seiten

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und quer zum Fahrzeugchassis ein Paar Antriebswellen 23 und 23', mit deren inneren Enden über eine entsprechende Verzahnung je ein Kegelrad 22 bzw. 22' verbunden ist. Diese Kegelräder 22 und 22' stehen im Zahneingriff mit den vier Differentialkegelrädern 20, Gemäß Fig. 1B erstreckt sich die das Kegelrad 22 tragende Antriebswelle 23 durch die Axialbohrungen der Sonnenräder 13a und 14a, durch die Achsverlängerung 15 des Sonnenrades 13a und ferner durch die Axialbohrung des Untersetzungszahnrades 12, und die das Kegelrad 22' tragende andere Antriebswelle 23' verläuft entgegengesetzt bis zur Außenseite des Differentialgehäuses 19.

Gemäß Fig. 1A sind die äußeren Enden der Antriebswellen 23 und 23' des Vorderradantriebsmechanismus 2 über je

ein Doppelgelenk 25 bzw. 25', eine Vorderradantriebswelle 24 bzw. 24' und ein weiteres Doppelgelenk 27 bzw. 27' mit der Achse 26 bzw. 26' je eines der Vorderräder 16,16' verbunden .
20

Das vorstehend beschriebene vordere Enduntersetzungsgetriebe 5 bildet nur ein Ausführungsbeispiel und kann selbstverständlich mannigfaltig abgewandelt werden.

Bei dem in Fig. 1A und 1B dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung bilden das Sonnenrad 14a des zweiten Planetengetriebes 14 ein Ausgangselement der Kraftübertragung über das vordere Enduntersetzungsgetriebe 5 auf die Vorderräder 16 und 16', und das Ringzahnrad 14b dieses zweiten Planetengetriebes 14 ein Ausgangselement der Kraftübertragung über das hintere Enduntersetzungsgetriebe 17 auf die Hinterräder 18 und 18'.

Für den Hinterradantrieb ist eine Umleitung der Antriebs*- kraft im rechten Winkel zur Rotationsachse des Ringzahnrades 14b über ein Winkelgetriebe 28 erforderlich, wel-

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ches ebenfalls im Getriebegehäuse 6 eingeschlossen ist. Gemäß Fig. 1B kämmt das Ringzahnrad 14b über seine Außenverzahnung mit einem Anschlußzahnrad 29, welches auf einer Achsverlängerung eines achsparallel zu der Rotationsachse des Ringzahnrades 14b in dem Gehäuse 6 gelagerten treibenden Kegelrades 30 befestigt ist. Das treibende Kegelrad 30 greift wiederum in die Verzahnung eines getriebenen Kegelrades 31 ein, welches in dem Gehäuse 6 rechtwinklig zur Achse des erstgenannten Kegelrades 30 und damit in der Längsrichtung des Fahrzeugs drehbar gelagert ist. Im vorliegenden Fall verlaufen die Achsen der Kegelräder 30 und 31 im wesentlichen rechtwinklig zueinander. Der Winkel zwischen den beiden Kegelradachsen muß jedoch nicht unbedingt rechtwinklig sein.

Gemäß Fig. 1A ist das nach hinten durch eine Öffnung in dem Getriebegehäuse 6 nach außen geführte hintere Ende des getriebenen Kegelrades 31 über eine geeignete Kupplung wie ein Kreuzgelenk 32 mit einer zur Hinterachse des Fahrzeugs führenden Kardanwelle 33 verbunden, deren hinteres Ende wiederum über ein Kreuzgelenk 34 mit der Eingangswelle des hinteren Enduntersetzungsgetriebes 17 verbunden ist.

2^r> Goniüß Ficf. 1Λ itjt. ml L dc?m hinteren Ende der Kardanwelle 33 über das Kreuzgelenk 34 ein treibendes Kegelrad 35 verbunden, dessen Rotationsachse in Längsrichtung des Fahrzeugs verläuft. Mit diesem treibenden Kegelrad 35 kämmt ein angetriebenes Ringkegelrad 36. Die Drehachsen der beiden Kegelräder 35 und 36 verlaufen senkrecht zueinander und bilden so ein Winkelgetriebe, bei dem jedoch die Rotationsachse des getriebenen Ringkegelrades

36 nicht die Rotationsachse der Kardanwelle 33 schneidet. Die beiden Kegelräder 35 und 36 sind mittels geeigneter Lager (nicht dargestellt) in einem stationären Gehäuse

37 gelagert.

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Das hier beschriebene hintere Enduntersetzungsgetriebe 17 enthält ähnlich wie das zuvor eingehend beschriebene vordere Enduntersetzungsgetriebe 5 ein Differentialgetriebe und ferner einen drehbaren Zahnradkäfig (nicht dargestellt), der integral oder fest mit dem bereits erwähnten Ringkegelrad 36 verbunden ist, so daß sich dieser Zahnradkäfig mit dem Ringkegelrad um dessen Drehachse relativ zu dem stationären Gehäuse 37 dreht. In diesem Zahnradkäfig sind über nicht dargestellte Querachsen zwei Paar Kegelräder 38 unabhängig voneinander und um rechtwinklig zur Achse des Ringkegelrades 36 verlaufende Achsen drehbar gelagert.

Die Differential-Kegelräder 38 stehen im Eingriff mit zwei seitlichen Kegelrädern 39 und 39', welche mit dem Ringkegelrad 36 eine gemeinsame Drehachse haben und auch von dem zuvor erwähnten drehbaren Zahnradkäfig gehalten sind. Jedes dieser Kegelräder 39 und 39' ist über eine Verzahnung mit dem inneren Ende einer zugeordneten seitlichen Antriebswelle 40 bzw. 40' fest verbunden. Diese Antriebswellen 40, 40' sind durch öffnungen in den entgegengesetzten Seitenwänden des Gehäuses 37 nach außen hindurchgeführt und über je ein Doppelgelenk 42 bzw, 42' mit einer zugeordneten Hinterradantriebswelle 41 bzw, 41' verbunden. Diese quer zur Fahrzeuglängsachse verlaufenden Hinterradantriebswellen sind wiederum über je ein Doppelgelenk 44 bzw. 44' mit der Achse 43 bzw, 43' je eines der Hinterräder 18,18' verbunden,

Das vorstehend in Verbindung mit Fig. 1A beschriebene hintere Enduntersetzungsgetriebe 17 ist wiederum nur als eines von vielen möglichen Ausführungsbeispielen aufzufassen und kann in verschiedener Weise abgewandelt werden.

Das in Fig. 1B dargestellte Getriebegehäuse 6 für den zuvor beschriebenen Vierradantrieb ist in einen die Kupp-

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lung 3 und das Untersetzungszahnrad 12 enthaltenden Kupplungsgehäuse 6a, einen das Schaltgetriebe 4 enthaltenden Getriebegehauseteil 6b und einen das vordere Enduntersetzungsgetriebe 5 mit den beiden Planetengetrieben 13 und 14 enthaltenden Querachsgehäuseteil 6c unterteilt. Davon ist der Querachsgehäuseteil 6c mittels geeigneter Befestigungselemente (nicht dargestellt) vorzugsweise . in der Nähe der Kuppelstelle zwischen dem Zahnrad 12 und

dem Sonnenrad 13a des ersten Planetengetriebes 13 bzw. .dessen Achsverlängerung 15 lösbar mit dem Gehäuseteil ■■-. 6a verbunden.·

Der in Fig. 1A und 1B dargestellte erfindungsgemäße Vierradantrieb enthält ferner eine Umschaltkupplung 45 zur Umschaltung zwischen einer hohen und einer niedrigen Geschwindigkeit, über die das erste Planetengetriebe 13 selektiv entweder mit dem Untersetzungszahnrad 12 oder mit -einem an dem Querachsgehäuseteil 6c des Getriebegehäuses 6 befestigten stationären Element 46 verbindbar

20 ist.

Die Umschaltkupplung 4 5 besitzt axial hintereinanderliegend angeorndete erste, zweite und dritte KupplungsZahnkränze 47-,-4.8 und-49 > von denen der erste Zahnkranz 47 auf der -.Innenverzahnung 12a des Untersetzungszahnrades 12 be-,■festigt ist und sich somit gemeinsam mit diesem Zahnrad 1-2 und dem Sonnenrad 13ä des ersten Planetengetriebes ; - 1.3'-bewegt.-Der zweite Kupplungszahnkranz 48 befindet .·-■-■■ si-cfe fest oder integral auf einer fest oder integral mit ; dem--Ringzahnrad 30b des ersten Planetengetriebes 13 ver- < .bundenen Verbindungshülse 50, so daß sich dieser zweite ■,■K-ijptAl^ang.sz-ahnkr.nni'. 48 gleichachsig mLt dem Ringzahnrad .-:-.-.· -;= jib dr.elien.muß. Die Verbindungshülse 50 umgibt koaxial

.; die AchSV^rlängerung 15 des Sonnenrades 13a. Der dritte ..;.· Kupplung-szahnkranz 49 befindet sich fest bzw, integral auf dem fest mit dem Getriebegehäuse 6 verbundenen sta-

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tionären Element 46. Auf diese Weise sind der erste, zweite und dritte Kupplungszahnkranz 47,48 und 49 in Axialabständen voneinander angeordnet und haben im wesentlichen gleiche Durchmesser.
5

Außerdem gehört zu der Umschaltkupplung 45 für hohe oder niedrige Geschwindigkeit ein Kupplungsring 51, der über seine Innenverzahnung ständig im Eingriff mit dem zweiten Kupplungszahnkranz 48 steht und darauf axial und so verschiebbar ist, daß er selektiv zwischen einer ersten Axialposition, in der er den zweiten mit dem ersten Kupplungszahnkranz 47 verbindet, und einer zweiten Axialposition _f in welcher er den zweiten mit dem dritten Kupplungszahnkranz 49 verbindet, umschaltbar ist. Die erste Axialposition ist in Fig. 1A dargestellt. In eine äußere Umfangsnut des Kupplungsringes 51 greift eine nicht dargestellte Schaltgabel gleitend ein, die über ein nicht dargestelltes geeignetes Gestänge mit einem manuell oder in anderer Weise betätigbaren Betätigungselement in ¥©rbin»

20 dung steht.

Der erste Kupplungszahnkranz 47 steht mit dem Sonnenrad 13a und der zweite Kupplungszahnkranz 48 mit dem Ringzahnrad 13b des ersten Planetengetriebes 13 in Verbindung, und der Käfig 13d ist wiederum fest oder integral mit dem Käfig 14d des anderen Planetcngetriebes 14 verbunden, so daß sich beide Käfige 13d und 14d gemeinsam um die Achse der Antriebswelle 23 drehen. Andererseits ist das Sonnenrad 14a des zweiten Planetengetriebes 14 fest oder integral über seine Achsverlängerung mit dem Differentialgehäuse 19 des vorderen Enduntersetzungsgetriebes 5 verbunden, folglich drehen sich beide um die gleiche Achse. Die Außenverzahnung des Ringzahnrades 14b kämmt mit dem Anschlußzahnrad 29 des zuvor beschriebenen Winkelgetriebes 28.

Nachstehend wird die Funktion des in Fig. 1A und 1B dar-

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gestellten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Vierradantriebs näher erläutert. Wenn der Brennkraftmotor

I läuft, überträgt er seine Antriebskraft über seine Ausgangswelle 1a über die geschlossene Kupplung 3 auf die Eingangswelle 4a des Schaltgetriebes 4, welches zuvor über seinen nicht dargestellten Schalthebel in Verbindung mit den Schaltgabeln und über eine der Synchronkupplungen 10a,10b oder 10c bei getrennter Kupplung auf einen gewünschten Gang für Vorwärtsfahrt geschaltet wurde. Dadurch wird jetzt das Drehmoment der Eingangswelle 4a über das über die betreffende Synchronkupplung 10 ... angeschlossene angetriebene Zahnrad 8a bis 8e auf die Ausgangswelle 4b übertragen. Falls andererseits der Rückwärtsgang eingeschaltet ist, dann wurde das Zwischenrad 9 auf der Zwischenwelle 4c in Eingriff mit den Zahnrädern 7f und 8f auf den Wellen 4a bzw, 4b gebracht.

Das so auf die eine oder andere Weise auf die Getriebeausgangswelle 4b übertragene Motordrehmoment gelangt über das auf der Ausgangswelle 4b befestigte Ausgangszahnrad

II auf das Untersetzungszahnrad 12, wobei eine Drehzahlreduzierung entsprechend dem Zähnezahlverhältnis der beiden Zahnräder 11 und 12 stattfindet. Durch das Untersetzungszahnrad 12 wird über die Achsverlängerung 15 das Sonnenrad 13a des ersten Planetengetriebes 13 rotierend angetrieben.

Wenn zu diesem Zeitpunkt die Umschaltkupplung 45 gemäß Fig. 1A geschaltet ist, dann verbindet deren Kupplungsring 51 den ersten mit dem zweiten Kupplungszahnkranz 47,48. Folglich ist jetzt das Ringzahnrad 13b mit dem Sonnenrad 13a zwangsgekoppelt, und das gesamte Planetengetriebe 13 dreht sich um die gemeinsame Achse seiner Räder 13a,13b wie eine Einheit. Folglich wird das vom Untersetzungszahnrad 12 kommende Drehmoment ohne Drehzahländerung auf den Kegelradkäfig 13d übertragen, der,

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wie beschrieben, mit dem anderen Kegelradkäfig 14d des zweiten Planetengetriebes 14 verbunden ist und sich mit ihm um die gemeinsame Achse des zweiten Planetengetriebes 14 dreht,
5

Wenn dagegen der Kupplungsring 51 der Umschaltkupplung 45 den zweiten Kupplungszahnkranz 48 mit dem dritten Kupplungszahnkranz 49 verbindet, dann ist der Käfig 13a des ersten Planetengetriebes 13 über die Elemente 48,51,49 und 46 fest mit dem Getriebegehäuse 6 verbunden und bildet so ein Abstützelement innerhalb des ersten Planetengetriebes 13. Wenn mit η die Zähnezahl des Sonnen-

rades 13a und mit n, die Zähnezahl des Ringzahnrades 13b bezeichnet wird, dann läuft in dieser Getriebestellung der Kegelradkäfig 1 3d und damit auch der Kegelradkäfig 14d des zweiten Planetengetriebes 14 mit einer Drehzahl urn, die gegenüber der Drehzahl des Untersetzungszahnrades 12 um ein Verhältnis η /(n + n, ) reduziert ist,

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In der ersten Axialstellung des Kupplungsringes 51 wird also die Drehzahl des Untersetzungszahnrades 12 direkt, in dessen zweiter Axialstellung jedoch reduziert auf den Kegelradkäfig 14d des zweiten Planetengetriebes 14 übertragen. In diesem Fall funktioniert das Planetengetriebe 14 wie ein Differentialgetriebe, denn es spaltet das ihm zugeführte Antriebsdrehmoment in zwei das Sonnenrad 14a bzw. Ringzahnrad 14b antreibende Ausgangskomponenten auf. Das Sonnenrad 14a treibt die Vorderräder 16,16' und das Ringzahnrad 14b, die Hinterräder 18,18' an,

Die vom Käfig 14d auf das Sonnenrad 14a des Planetengetriebes 14 übertragene Tcil-Antriebskraft wird über das Differentialgehäuse 19 des vorderen Enduntersetzungsgetriebes 5 übertragen und durch die weiter unten beschriebenen Elemente 20,21 und 22 des vorderen Enduntersetzungsgetriebes in zwei Ausgangskomponenten aufgeteilt, die wie-

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derum über die weiter vorn beschriebenen Elemente 23,23', 25,25',24,24',27,27' und 26,26' auf die beiden Vorderräder 16 und 16' übertragen werden.

Der von dem Käfig 14d auf das Ringzahnrad 14b des zweiten Planetengetriebes 14 übertragene andere Teil der Antriebskraft wird von dem Anschlußzahnrad 29 auf das Winkelgetriebe 28 übertragen und in die Längsrichtung des Fahrzeugs umgelenkt. Von dem getriebenen Kegelrad 31 des Winkelgetriebes 38 wird die Antriebskraft über die weiter oben beschriebenen Elemente 32,33 und 34 bis in das angetriebene Ringkegelrad 36 des hinteren Enduntersetzungsgetriebes 17 übertragen, siehe Fig, 1A. Innerhalb dieses hinteren Enduntersetzungsgetriebes 17 wird die Antriebskraft wiederum in zwei Ausgangskomponenten aufgeteilt, und außerdem findet darin eine Drehzahlreduzierung statt. Die beiden Teilkomponenten der Antriebskraft werden jeweils über die weiter oben ausführlich beschriebenen Elemente 40 bzw. 40",42 bzw. 42',41, bzw. 41',44 bzw, 44' und 43,bzw, 43' auf die beiden Hinterräder 18 bzw, 18' übertragen.

Das in Fig. 2A und 2B dargestellte zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung stimmt in vielen Einzelheiten mit dem zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel überein, hat jedoch abweichend davon eine Sperrkupplung 52, mittels der das Sonnenrad 14a mit dem Planetenradkäfig 14d des zweiten Planetengetriebes 14 verriegelbar ist, um dadurch auf Wunsch die Differentialgetriebe-Funktion des zweiten Planetengetriebes aufzuheben.

Hierzu gehören ein koaxial auf der bereits erwähnten rohrförmigen Achsverlängerung des Sonnenrades 14a drehbar gelagertes, außen verzahntes Kupplungsrad 53 und ein gemeinsam mit dem Käfig 14d um die Achse des Sonnenrades 14a drehbar gelagertes zweites außenverzahntes Kupplungsrad 54.

Beide Kupplungsräder 53 und 54 sind in einem Axialabstand

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nebeneinander angeordnet und haben gleiche Außendurchmes¹-ser. Ferner gehört zu der Sperrkupplung 52 ein innenverzahnter Kupplungsring 55, der gemäß Fig. 2B sich im ständigen Zahneingriff mit der Außenverzahnung des ersten Kupplungsrades 53 befindet und durch eine Axialverschie⁴-bund in oder außer Eingriff mit dem zweiten Kupplungsrad 54 gebracht werden kann. Der Kupplungsring 55 besitzt außen eine Ringnut für den gleitenden Eingriff einer nicht dargestellten Betätigungsgabel, mittels der die Sperrkupplung über ein nicht dargestelltes Betätigungsgestänge oder dgl. mechanisch oder in anderer Weise betätigbar ist.

Die übrigen Einzelheiten des Vierradantrieb-AüsführungS-beispiels von Fig. 2A und 2B sind denen des in Verbindung mit Fig. 1A und 1B beschriebenen Ausführungsbeispiels so ähnlich, daß sie an dieser Stelle nicht noch einmal beschrieben werden müssen.

Wenn sich der Kupplungsring 55 in der in Fig. 2B dargestellten Mittelstellung befindet, dann ist die Sperrkupplung 52 ausgekuppelt und das Sonnenrad 40a kann sich unabhängig von dem Kegelradkäfig 14d drehen. Dann verhält sich das zweite Planetengetriebe 14 genau wie beim ersten Ausführunysbeispiel in Fig. 1A und 1B und bildet ein Drehzahlunterschiede zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern zulassendes Differentialgetriebe.

Wenn dagegen der axial verschobene Kupplungsring 55 die ersten und zweiten Kupplungsrader 53 und 54 überbrückt, dann ist durch die Sperrkupplung 52 der Planetenradkafig 14d fest mit dem Sonnenrad 14a verbunden, Sonnenrad 14a und Käfig 14d drehen sich jetzt wie ein Block, und das Planetengetriebe 14 kann nicht mehr als Differentialgetriebe wirken. Diese Stellung der Sperrkupplung 52 Wird beispielsweise gewählt, wenn das Fahrzeug im Gelände oder auf vereisten Straßen bewegt wird, wo einzelne Räder

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zum Durchdrehen neigen. In der Sperrstellung der Sperrkupplung 52 werden die Ausgangskomponenten der über das Untersetzungszahnrad 12 auf die Planetengetriebe 13 und 14 übertragenen Antriebskraft einerseits über das vordere Untersetzungsgetriebe 5 auf die Vorderräder 16,16' und in gleicher Weise über das Regelgetriebe 28, die Kardanwelle 33 und das hintere Enduntersetzungsgetriebe 17 auf die Hinterräder 18,18' übertragen,

Bei den vorstehend in Verbindung mit den Figuren 1A und 1B, 2A und 2B beschriebenen ersten beiden Ausführungsbeispielen der Erfindung bildete das Sonnenrad 13a ein Antriebseingangselement und der Planetenradkäfig 13d ein Antriebs-Ausgangselement des ersten Planetengetriebes 13.

Bei der nachstehend in Verbindung mit Fig. 3A und 3B beschriebenen Abwandlung eines erfindungsgemäßen Vierradantriebs bildet dagegen der Käfig 13d das Eingangselement und das Sonnenrad 13a das Ausgangselement.

Gemäß Fig. 3A und 3B greift eine mit dem Planetenradkäfig 13d des ersten Planetenradgetriebes 13 verbundene rohrförmige Axialverlängerung 56 mit ihrer Außenverzahnung 56a in die Innenverzahnung 12a des UntersetzungsZahnrades 12 ein. Ferner ist der erste Kupplungszahnkranz 47 für die erste Geschwindigkeit der Umschaltkupplung 56 fest oder integral mit dieser Axialverlängerung 56 des Käfigs 13d verbunden, beide drehen sich gemeinsam um die Mittelachse des Käfigs 13d. Der zweite Kupplungszahnkranz 48 der Umschaltkupplung 45 ist über die Verbindungshülse 50 fest oder integral mit dem Ringzahnrad 30b verbunden, beide drehen sich gemeinsam, wie bei den beiden zuerst beschriebenen Ausführungsbeispielen.

Ferner ist bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 das Sonnenrad 13a des ersten Planetengetriebes 13 zu gemeinsamer und gleichachsiger Drehung mit dem Planetenradkäfig

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14d des anderen Planetengetriebes 14 verbunden, und das Sonnenrad 14a 1st über eine rohrförtnigc Axia !.Verlängerung mit dem Differentialgehäuse 19 des vorderen Enduntersetzungsgetriebes 5 verbunden, so daß sich auch die Elemente 19 und 14a gemeinsam um die gleiche Achse drehen. Die Außenverzahnung des Ringzahnrades 14b kämmt mit dem Anschlußzahnrad 29 des Winkelgetriebes 28 und treibt somit das Winkelgetriebe-Kegelrad 30 an, wenn das Ringzahnrad 14b durch den Planetenradkäfig 14d angetrieben wird. Die Antriebswelle 23 mit dem Kegelrad 22 des vorderen Enduntersetzungsgetriebes 5 erstreckt sich durch die Axialbohrung der rohrförmigen Achsverlängerung des Sonnenrades 14a und durch die Axialbohrung der rohrförmigen Verlängerung 56 des Planetenradkäfigs 13d und ferner durch die Axialbohrung in dom Unternotzungszahnrad 12, siehe Fig. 3B.

Die übrigen Einzelheiten des Ausführungsbeispiels von Fig. 3A und 3B stimmen weitgehend mit dem zuvor in Ver-⁴· bindung mit Fig. 1A und 1B beschriebenen Ausführungsbeispiel überein, auf das hiermit verwiesen wird.

Im Betrieb wird die Antriebskraft vom Ausgangszahnrad

11 des Schaltgetriebes 4 über das Untersetzungszahnrad

12 auf den Planetenradkäfig 13d des ersten Planetengetriebes 13 übertragen, der sich wie beschrieben um die gemeinsame Drehachse des Sonnenrades 13a und Ringzahnrades 13b dieses Planetengetriebes 13 dreht. Wenn jetzt in der Umschaltkupplung 4 5 zur Umschaltung zwischen der hohen oder niedrigen Geschwindigkeit bzw. Drehzahl der Kupplungsring 51 in seiner ersten Axialposition sowohl in den ersten als auch in den zweiten Kupplungszahnkranz und 48 eingreift, wie in Fig. 3A dargestellt, dann wird die vom Untersetzungszahnrad 12 kommende Antriebskraft nicht nur wie zuvor beschrieben auf den Käfig 13d, sondem außerdem über den Zahnkranz 47, den Kupplungsrings 51, den zweiten Zahnkranz 48 und die Verbindungshülse

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50 auf das Ringzahnrad 13b des ersten Planetengetriebes 13 übertragen, so daß sich diese beiden Elemente 13d und 13b mit gleicher Drehzahl um ihre gemeinsame Achse drehen und somit das gesamte Planetengetriebe 13 wie ein Block umläuft. Dadurch wird die Antriebskraft von dem Untersetzungszahnrad 12 direkt auf den Planetenradkäfig 14d des zweiten Planetengetriebes 14 übertragen.

Wenn dagegen der Kupplungsring 51 der Umschaltkupplung 45 in seiner zweiten Axialposition den zweiten mit dem dritten Kupplungszahnkranz 48,49 verbindet, dann koppelt er das Ringzahnrad 13b des ersten Planetengetriebes 13 über die Elemente 48,51,49 und 46 mit dem Querachsgehäuseteil 6c, es dient folglich als Abstützelement des Planetengetriebes 13. In diesem Zustand wird die Antriebskraft von dem mit dem Käfig 13d rotierenden Untersetzungszahnrad auf das Sonnenrad 13a und folglich auf den Planetenradkäf ig 14d des zweiten Planetengetriebes mit einer erhöhten Drehzahl übertragen. Das Verhältnis der Drehzahlerhöhung beträgt (n + n, )/n , wobei η und n, jeweils die Zähnea jo a a ο

zahl von 13a bzw. 13b ist, wie vorstehend bereits erläutert.

Somit wird in der ersten Axialstellung des Kupplungsringes 51 die Antriebskraft von dem Untersetzungszahnrad 12 auf den Käfig 14b des zweiten Planetengetriebes 14 direkt, und in der zweiten Axialstellung des Kupplungsringes 51 mit erhöhter Drehzahl übertragen,

Die zuvor in Verbindung mit Fig. 3 beschriebene Ausführung kann zusätzlich wie das in Verbindung mit Fig. 2 erläuterte Ausführungsbeispiel mit einer Sperrkupplung 52 versehen sein,

in sämtlichen zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Antriebskraft von dem Sonnenrad 14a des zweiten

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Planetengetriebes 14 auf die Vorderräder 16,16' und von dem Ringzahnrad 14b auf die Hinterräder 18,18' übertragen. Bei dem nachstehend in Verbindung mit Fig. 4 beschriebenen vierten Ausführungsbeispiel sind diese Verhältnisse umgekehrt, die Vorderräder werden über das Ringzahnrad 14b und die Hinterräder über das Sonnenrad 14a angetrieben.

Bei dem in Fig, 4A und 4B dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine rohrförmige Axialverlängerung des Planetenradkäfigs 13d des ersten Planetengetriebes 13 durch die Axialbohrung des Sonnenrades 14a des zweiten Planetengetriebes 14 hindurchgeführt und das Sonnenrad 14a auf dieser Axialverlängerung von 13d drehbar gelagert. Auf einer Axialverlängerung des Sonnenrcides 14a ist koaxial zu dem Sonnenrad ein außenverzahntes Verteilerzahnrad 57 so gelagert, daß es sich in Achsrichtung zwischen deni beiden Planetengetrieben 13 und 14 befindet und beiderseits über geeignete Lager im Querachsgehäuseteil 6c gelagert ist.

Das Verteilerzahnrad 57 kämmt ständig mit dem Anschlußzahnrad 29 des Winkelgetriebes 28. Der Planetenradkäfig 14d ist fest mit der Axialverlängerung des Planetenradkäf igs 13d des anderen Planetengetriebes 13 verbunden. Ferner ist bei dieser Ausführung das Ringzahnrad 14b nur innenverzahnt und ist koaxial und mitdrehbar mit dem Differentialgehäuse 19 des vorderen Enduntersetzungsgetriebes 5 über eine Verbindungstrommel 58 verbunden, die sich koaxial auf einem Axialabschnitt der Antriebswelle 23 dreht. Die Antriebswelle 23 selbst ist durch diese Trommel 58, den Käfig 13d, das Sonnenrad 13a und das Untersetzungszahnrad 12 hindurchgoführt.

Weitere Einzelheiten des Ausführungsbeispiels von Fig. 4A und 4B brauchen nicht erläutert zu werden, da sie weitgehend der in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Ausführung ähnlich sind.

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Im Betrieb des Ausführungsbeispiels von Fig. 4 wird die Drehung des Getriebe-Ausgangszahnrades 11 über das Untersetzungszahnrad 12 je nach der Axialstellung des Kupplungsringes 51 gegenüber den drei Kupplungszahnrkänzen ¹S 47,48,49 der Umschaltkupplung 4 5 mit oder ohne Drehzahlreduzierung auf den Planetenradkäfig 13d des ersten Planetengetriebes 13 und damit auch auf den damit verbundenen Planetenradkäfig 14d des zweiten Planetengetriebes 14 übertragen. Die auf diese Weise auf den Käfig 14d übertragene Antriebskraft wird dann in zwei Ausgangskomponenten aufgeteilt, von denen die eine das Sonnenrad 14a und die andere das Ringzahnrad 14b um die gemeinsame Achse rotierend antreibt. Das zweite Planetengetriebe 14 bildet somit ein Differentialgetriebe, welches automatisch Dreh— zahlunterschiede zwischen dem Sonnenrad 14a und dem Ringzahnrad 14b ausgleicht.

Die von 14b auf den Käfig 14d des zweiten Planetengetriebes 14 übertragene Kraftkomponente wird über die Verbindungstrommel 58 auf das Differentialgehäuse 19 und weiter über die Querachsen 21 und die Kegelräder 20 des Untersetzungsgetriebes 5 auf die seitlichen Kegelräder 22 und 22' des Gehäuses 19 übertragen. Das vordere End¹-untersetzungsgetriebe 5 teilt die vom Ringzahnrad 14b kommende Antriebskraft in zwei Ausgangskomponenten auf, die jeweils über die Achsen 26 bzw. 26' und die bereits vorn beschriebenen Elemente 23,23',25 ,25',24,24' und 27, 27' auf die beiden Vorderräder 16 und 16' verteilt werden,

Andererseits wird die von dem Sonnenrad 14a des zweiten Planetengetriebes 14 abgegebene Ausgangskomponente der Antriebskraft über das Verteilerzahnrad 57, Anschlußzahnrad 29, Kegelrad 30, Kegelrad 31, Kreuzgelenk 32, die Kardanwelle 33 und das Kreuzgelenk 34 auf das hintere Enduntersetzungsgetriebe 17 übertragen, siehe Fig. 4A, In diesem hinteren Enduntersetzungsgetriebe wird die An-

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triebskraft wieder in zwei Ausgangskomponenten aufgeteilt, welche jeweils über dia Achsen 43 und 43' sowie über die bereits mehrfach beschriebenen Elemente 18,18', 42,42',41,4V und 44,44' auf die beiden Hinterräder 18 bzw. 18' verteilt werden.

Das nachstehend in Verbindung mit Fig. 5A und 5B beschriebene fünfte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Abwandlung gegenüber dem Ausführungsbeispiel von Fig. in der Hinsicht, daß es wie das Ausführungsbeispiel von Fig. 2 eine Sperrkupplung 52 enthält.

Die Sperrkupplung 52 des Ausführungsbeispiels von Fig. 5A und 5b umfaßt je ein außenverzahntes erstes und zweites Kupplungsrad 53,54, von denen das erste Kupplungszahnrad 53 koaxial und mitdrehbar auf der Achsverlängerung des mit dem Sonnenrad 14a verbundenen Verteilerzahnrades 57 befestigt ist. Das zweite Kupplungszahnrad 54 ist integral oder in anderer Weise fest und koaxial mitdrehbar auf der rohrförmigen Achsverlangerung des Planetenradkäfigs 13d des ersten Planetengetriebes 13 befestigt und dreht sich somit auch mit dem anderen Käfig 14d des zweiten Planetengetriebes 14. Beide Kupplungsräder 53 und 54 haben im wesentlichen gleiche Durchmesser und befinden sich in einem Axialabstand voneinander. Ein innenverzahnter Kupplungsring 55 der Sperrkupplung 52 steht mit einem der beiden Kupplungsräder, hier mit dem Kupplungsrad 53 im ständigen Eingriff und ist durch Axialverschiebung in oder außer Eingriff mit dem anderen Kupplungsrad 54 bringbar. Wie bereits in Verbindung mit Fig. 2A und 2B beschrieben, wird dieser Kupplungsring 55 manuell oder in anderer Weise über ein geeignetes mechanisches Gestänge und eine hier nicht dargestellte Betätigungsgabel, die in eine ümfangsnut des Kupplungsringes 55 gleitend eingreift, axial verschoben.

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Die übrigen Einzelheiten des Ausführungsbeispiels von Fig. 5 entsprechen weitgehend dem Ausführungsbeispiel von Fig. 4 und werden daher nicht noch einmal erläutert.

Wenn die Sperrkupplung 52 in Fig. 5A und 5B offen und ihr Kupplungsring 55 nur mit dem ersten Kupplungsrad im Eingriff steht (wie in Fig. 5B dargestellt), dann kann sich der Planetenradkäfig 14d unabhängig von dem Sonnenrad 14a des zweiten Planetengetriebes 14 um die gemeinsame Drehachse von 14a und 14b drehen, und dann funktioniert dieses Planetengetriebe 14 wie sein Gegenstück in Fig. 4A und 4B, es bildet ein Drehzahlunterschiede zwischen den Vorderrädern und Hinterrädern zulassendes Differentialgetriebe.

Wenn dagegen der Kupplungsring 55 nach Axialverschiebung die beiden Kupplungsräder 53 und 54 fest miteinander verbindet, ist die Sperrkupplung 52 geschlossen und der Planetenradkäfig 14d fest mit dem Sonnenrad 14a und gleichzeitig mit dem Verteilerzahnrad 57 verbunden, Sonnenrad 14a und Käfig 14d rotieren gemeinsam wie ein Block, und das Planetengetriebe 14 ist jetzt kein Differentialgetriebe mehr.

Das nachstehend in Verbindung mit Fig. 6A und 6B beschriebene sechste Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels von Fig. 4, es enthält wie das Ausführungsbeispiel von Fig. 3 eine Umschaltkupplung 45 für eine höhere oder niedrigere Geschwindigkeit bzw. Drehzahl in Verbindung mit dem ersten Planetengetriebe 13, Der Aufbau und die Einzelteile dieser Umschaltkupplung 45 und ihre Verbindung mit den Elementen 13a,13b und 13d des ersten Planetengetriebes 13 ist bereits eingehend in Verbindung mit Fig. 3A und 3B beschrieben worden. Es wird auf diesen Beschreibungsteil verwiesen.

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In Fig. 6A und 6B ist ferner das Sonnenrad 13a des ersten Planetengetriebes 13 über eine rohrförmige Axialverlängerung mitdrehbar mit dem Planetenradkäfig 14d des zweiten Planetengetriebes 14, während das Sonnenrad 14a des zweiten Planetengetriebes 14 koaxial auf einer Axialverlängerung des Sonnenrades 13a drehbar gelagert und ferner fest mit dem bereits in Verbindung mit Fig. 4 beschriebenen Verteilerzahnrad 57 verbunden ist, welches sich in Axialrichtung zwischen den beiden Planetengetrieben 13 und 14 befindet. Das Verteilerzahnrad 57 kämmt ständig mit dem Anschlußzahnrad 29 des Winkelgetriebes 28. Das Ringzahnrad 14b des Planetengetriebes 14 ist nur innenverzahnt und koaxial sowie mitdrehbar über die Verbindungströmmel 58 mit dem drehbaren Differentialgehäuse 19 des vorderen End-Untersetzungsgetriebes 5 verbunden.

Die übrigen Einzelheiten der Umschaltkupplung 45 und der Planetengetriebe 13 und 14 entspricht weitgehend der zuvor in Verbindung mit Fig, 4 beschriebenen Ausführung, so daß weitere Einzelheiten hier nicht noch einmal erläutert werden müssen.

Im Betrieb wird die Antriebskraft von dem Getriebe-Ausgangszahnrad 11 über das Untersetzungszahnrad 12 auf den Planetenradkäfig 13d übertragen. Wenn bei diesen Bedingungen der Kupplungsring 51 der Umschaltkupplung 45 für die niedrigere oder höhere Geschwindigkeit bzw. Drehzahl in seiner ersten Axialposition steht, wo er gemäß Fig. 3A den ersten und zweiten Kupplungszahnkranz 47 und 4 8 überbrückt, dann wird die Antriebskraft von dem Untersetzungszahnrad 12 nicht nur wie oben erläutert auf den Pla·*- netenradkäfig 13d, sondern gleichzeitig über die bereits erläuterten Elemente 47,51,48 und 50 auf das Ringzahnrad 13b des ersten Planetengetriebes 13 übertragen. Damit sind der Käfig 13d und das Ringzahnrad 13b zum Umlauf mit glei'-cher Drehzahl um die gemeinsame Achse der Zahnräder 13a

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und 13b gezwungen, und das erste Planetengetriebe 13 dreht sich wie ein einziger Block, In diesem Zustand wird die Antriebskraft von dem Untersetzungszahnrad 12 ohne Drehzahlverminderung durch eine Drehung des Sonnenrades 13a von dem Sonnenrad 13a direkt auf den Planetenradkäfig 14d des zweiten Planetengetriebes 14 übertragen.

Wenn dagegen der Kupplungsring 51 der Umschaltkupplung 45 in seiner zweiten Axialstellung eine Verbindung zwisehen dem zweiten und dritten Kupplungszahnkranz 48 und 49 herstellt, dann ist das Ringzahnrad 13b des ersten Planetengetriebes 13 über die erläuterten Elemente 48,51, 49 und 46 fest mit dem Getriebegehäuse 6 verbunden und dient als Abstützelement des ersten Planetengetriebes 13.

Folglich läuft jetzt das Sonnenrad 13a und der mit ihm verbundene Planetenradkäfig 14d des zweiten Planetengetriebes 14 gegenüber dem über das Untersetzungszahnrad 12 angetriebenen P1 anetenradkäfig 13d mit einer erhöhten Drehzahl um, die durch das bereits in Verbindung mit Fig. 3 erläuterte Verhältnis (n + n, )/n bestimmt ist.

a ο a

η und η, sind die Zähnezahlen des Sonnenrades 13a bzw. a D

Ringzahnrades 13d.

Abhängig von der ersten oder zweiten Axialstellung des Kupplungsringes 51 wird hierbei die Antriebskraft von dem Untersetzungszahnrad 12 auf den Planetenradkäfig 14d des zweiten Planetengetriebes 14 entweder ohne oder mit einer Drehzahlerhöhung übertragen. Hinter dem Planetenradkäfig 14d wird die Antriebskraft in zwei Ausgangskomponenten für den Antrieb des Sonnenrades 14a und den Antrieb dos Rinqzahnrndos 14b aufgeteilt, das zweite Planetengetriebe 14 bildet so ein Differentialgetriebe, welches automatisch Drehzahlunterschiede zwischen Sonnenrad

14a und Ringzahnrad 14b ausgleicht. 35

Der von dem Planetenradkäfig 13d auf das Ringzahnrad 13b

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übertragene Teil der Antriebskraft geht über das vordere Enduntersetzungsgetriebe 5 auf die Vorderräder 16,16', und die vom Käfig 13d auf das Sonnenrad 13a übertragene Antriebskraftkomponente geht über die bereits erwähnten Getriebeelemente 57,28,33 und 17 auf die Hinterräder 18 und 18'.

Selbstverständlich kann auch das vorstehend in Verbindung mit Fig. 6 beschriebene Ausführungsbeispiel so abgewandelt werden, daß es wie die in Verbindung mit Fig. 5 beschriebene Ausführung eine Sperrkupplung 52 enthält.

Der in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erläuterte erfindungsgemäße Vierradantrieb für Radfahrzeuge hat unter anderem folgende Vorteile:

a) die Ausgangswelle 1a eines Motors 1 und die Äusgangswelle 4b eines mit dem Motor kombinierten Schaltgetriebes 4 sind querliegend in ein Fahrzeug mit Vier'raäantrieb eingebaut. Die Antriebskraft wird je über ein vor* deres und ein hinteres Enduntersetzungsgetriebe 5 bzw. 17 sowie über eine hintereinander liegende Anordnung von zwei Planetengetrieben 13 und 14, von denen das eine zwischen zwei verschiedenen Geschwindigkeiten oder Drehzahlen umschaltbar und das andere als Differentialgetriebe wirkt, auf die Vorder- und Hinterräder übertragen. Dieser erfindungsgemäße Vierradantrieb kann kompakt gebaut werden und läßt wesentlich mehr Platz für Fahrgäste und Gepäck als herkömmliche Ausführungen.

b) Der erfindungsgemäße Vierradantrieb kann leicht für ein Fahrzeug mit Zweirad- oder Vorderradantrieb umgerüstet werden, indem das Querachsgehäuseteil 6c von den restlichen Getriebegehäuseteilen 6a und 6b abgetrennt und bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 ,2 4 oder* 5 die Achsverlängerung 15 des Sonnenrades 13a des ersten Plane-

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tengetriebes 13 oder bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 3 oder Fig. 6 die Axialverlängerung 56 des PIanetenradkäfigs 13d von der AchsVerlängerung des Untersetzungszahnrades 12 entfernt wird. Stattdessen wird dann ein anderes Gehäuseteil an den Kupplungsgehäuseteil 6a angebaut, welches das vordere Enduntersetzungsgetriebe enthält, dessen Differentialgehäuse 19 dann durch eine Kei!verzahnung oder dgl. mit der Axialverlängerung des Untersetzungszahnrades 12 verbunden wird. Aus Gründen der Platzersparnis sollte auch in diesem Fall die Antriebswelle 23 durch die Zentralbohrungen des Zahnrades 12 sowie der Sonnenräder 13a und 14a der beiden Planetengetriebe 1 3 und 14 hindurchgeführt sein.

Abweichend von der vorstehenden Beschreibung kann ein erfindungsgemäßer Vierradantrieb statt eines Fünfgang-Schalt getriebes mit Rückwärtsgang auch ein anderes manuell betätigbares Schaltgetriebe oder eine Getriebeautomatik oder eine stufenlose Kraftübertragung enthalten. Ferner kann statt eines Brennkraftmotors auch eine andere Antriebsquelle in dem Fahrzeug eingebaut sein. Auch ist es durchaus möglich, den Antrieb oder Motor im hinteren Teil des Fahrzeugs anzuordnen.

Leerseite

Claims

PAT E N TA N WA LTE

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Beim Europäischen Patentamt zugelassene Veitrotci Prof. Representatives before the European Patent Office - Mandatalres agrees pres !Office europeen des brevet»

Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-lng. H. Steinmeister

Dipl.-lng. F. E. Müller _. ,

Triftstrasse 4, S.ekerwall 7,

D-8000 MÜNCHEN 22 D-4800 BIELEFELD 1

1-0508-024 St/Gdt/ri

23. April 1981

NISSAN MOTOR COMPANY, LTD. No. 2, Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa-ken, Japan

VIERRADANTRIEB FÜR FAHRZEUGE

PRIORITÄT: 25. April 1980, Japan, No. 55733/1980

PATENTANSPRÜCHE

Q₁ Vierradantrieb für ein Fahrzeug mit mindestens je nem Vorderrad- und Hinterradpaar, mit

- einem Antriebsmotor, dessen Ausgangswelle im wesentlichen achsparallel zu der Eingangswelle und der Ausgangswelle eines Schaltgetriebes, in welchem über auf diesen beiden Getriebewellen angeordnete Zahnräder verschiedene Drehzahlverhältnisse zwischen den beiden Getriebewelleal· herstellbar sind, angeordnet ist,

- einer mit der Getriebe-Ausgangswelle verbundenen Üntersetzungsstufe und

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- je einem ersten und zweiten Enduntersetzungsgetriebe für das Vorderradpaar bzw. Hinterradpaar, mit Zahnrädern zum Aufteilen der Antriebskraft in jeweils zwei Ausgangskomponente, dadurch gekennzeichnet, daß - die Ausgangswelle (1a) des Antriebsmotors (1) querliegend zu der Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet ist,

- ferner ein erstes und ein zweites Planetengetriebe (13, 14) mit je einem außenverzahnten Sonnenrad (13a,14a), einem koaxial zu diesem gelagerten und außen verzahnten Ringzahnrad (13b,14b), mindestens je zwei im Eingriff mit dem betreffenden Sonnenrad und Ringzahnrad stehenden Planetenrädern (13c,14c) und je einem im wesentlichen achsparallel zu dem Sonnenrad gelagerten und die Planetenräder in gemeinsamer Drehung um das Sonnenrad verbindenden Planetenradkäfig (13d,14d) vorhanden sind, von denen entweder das Sonnenrad oder der Planetenradkäfig des ersten Planetengetriebes (13) mit dem Untersetzungszahnrad (12) der Untersetzungsstufe (11,12) im Treibeingriff steht und dementsprechend das andere Element (Käfig oder Sonnenrad) mit dem Planetenradkäfig des zweiten Planetengetriebes (14) mitdrehbar verbunden ist, und bei denen ferner das Sonnenrad oder das Ringzahnrad des zweiten Planetengetriebes mit dem ersten Enduntersetzungsgetriebe (5) in Treibverbindung steht und dementsprechend das jeweils andere Element (Ringzahnrad oder Sonnenrad) des zweiten Planetengetriebes mit dem zweiten Enduntersetzungsgetriebe (17) in Treibverbindung stehen, und daß ferner

- eine Umschaltkupplung (45) zum Wählen einer niedrigeren oder höheren Geschwindigkeit bzw« Drehzahl vorhanden ist, über die das Ringzahnrad (13b) des ersten Planetengetriebes (13) wahlweise mit dem Untersetzungszahnrad (12) oder mit einem im Fahrzeug stationär angebrachten Element (46; 6) koppolbar ist.
2. Vierradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Sperrkupplung (52) wahl-

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weise der Planetenradkäfig (14d) fest mit dem Sonnenrad (14a) des zweiten Planetengetriebes verbindbar ist.
3. Vierradantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch <i e kennzeichnet, daß die gemeinsame Rotationsachse der Sonnenräder (13a,14a) und der Ringzahnräder (13b,14b) der beiden Planetengetriebe mit der im wesentlichen parallel zu den Getriebeeingangs*- und -ausgangswellen (4a,4b) verlaufenden Rotationsachse des angetriebenen Untersetzungszahnrades (12) der Untersetzungsstufe (11,12) übereinstimmt.
4. Vierradantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Enduntersetzungsgetriebe

(5) näher an dem Schaltgetriebe (4) angeordnet ist als das zweite Enduntersetzungsgetriebe (17) und mit zwei Antriebswellen (23,23') verbunden ist, von denen die eine (23) näher an dem Getriebe liegt als die andere und durch konzentrisch zu der gemeinsamen Achse der Planetenräder verlaufende Zentralbohrungen der beiden Sonnenräder (13a,14a) und des Untersetzungszahnrades (12) hindurchgeführt ist,
5. Vierradantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennzeichnet, daß das Sonnenrad (13a) oder der Planetenradkäfig (13d) des ersten Planetengetriebes lösbar mit dem Untersetzungszahnrad (12) der Untersetzungsstufe (11,12) verbunden ist.
6. Vierradantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, g e kennzeichnet durch ein Getriebegehäuse (6), welches in ein die Untersetzungsstufe (11,12) enthaltendes erstes Gehäuseteil (6a) und ein lösbar mit dem ersten Gehäuseteil verbundenes, die beiden Planetengetriebe (13,14) in sich enthaltendes zweites Gehäuseteil (6c) unterteilt ist.

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7. Vierradantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennzone zwischen den beiden Gehäuseteilen (6a,6c) sich in der Nähe der lösbaren Verbindungsstelle zwischen dem Sonnenrad (13a) bzw. Planetenradkäfig (13d) des ersten Planetengetriebes und dem Untersetzungszahnrad (12) befindet.
8. Vierradantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Rotationsachse der Planeten- radkäfige (13d,14d) der beiden Planetengetriebe im wesentlichen mit der Rotationsachse des UntersetzungsZahnrades (12) übereinstimmt.