DE3116411A1

DE3116411A1 - "vierradantrieb fuer fahrzeuge"

Info

Publication number: DE3116411A1
Application number: DE19813116411
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: 1981-04-24
Publication date: 1982-03-11
Also published as: US4428452A; FR2481204B1; DE3116411C2; FR2481204A1; GB2074516B; JPS56154328A; GB2074516A

Description

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 Kursstabilität bzw. Fahreigenschaften. 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 Kursstabilität 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 da-

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

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeichnen, nach dem herkömmliche Frontantriebaggregate mit querliegendem Motor ohne wesentliche Änderungen auch in Fahrzeugen mit Vierradantrieb verwendet werden 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 üntersetzungsstufe (Reduktionsstufe), ein erstes Enduntersetzungsgetriebe (Reduktionsgetriebe) zur Aufteilung der Antriebskraft auf die beiden Vorderraäder und ein Achsparallel zu der üntersetzungsstufe angeordnetes Planetengetriebe, über das Planetengetriebe und ein zweites Enduntersetzungsgetriebe (Reduktionsgetriebe) wir die Antriebskraft auf die Hinterräder übertragen. Das angetriebene oder Untersetzungszahnrad der üntersetzungsstufe treibt einen Planetenradträger des Planetenantriebs an, und durch das Sonnenrad des Planetengetriebes wird entweder das erste oder das zweite Enduntersetzungsgetriebe und dementsprechend durch ein Ringzahnrad des Planetengetriebes das zweite oder das erste Enduntersetzungsgetriebe angetrieben.

Der erfindungsgemäße Vierradantrieb ist kompakt aufgebaut, läßt wesentlich mehr Platz für Fahrgäste und Gepäck als

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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:

Fig. 1A,2A,3A schematische Darstellungen von vier und 4A verschiedenen Ausführungsbeispielen

für einen erfindungsgemäßen Vierradantrieb, und

Fig. 1B,2B,3B . je einen detailliert dargestellten und 4B Teilschnitt durch den Frontantriebs-

block des zugehörigen Ausführungsbeispiels 1 bis 4.

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 la verbundenes treibendes Element, ein mit einer in Verlängerung der Motorausgangswelle 1a in dem Gehäuse 6 drehbar gelagerten Getriebeeingangswelle 4a verbundenes angetriebenes Element

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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 mechanisehe Schaltgetriebe 4 fünf Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang, seine Getriebeeingangswelle 4a trägt deshalb in Axialabständen versetzt sechs fest oder integral verbundene Antriebszahnränder 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 dem 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 vorliegende Schaltgetriebe 4 ist voll synchronisiert und besitzt daher drei auf der Ausgangswelle 4b koaxial angeordnete und mit dieser drehbare Synchronkupplungen 10a,

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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 ist selektiv mit ihnen in Eingriff bringbar. Die Synchronkupplung 10c ist mit dem angetriebenen Zahnrad 8e in Eingriff bringbar.

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 8d verkeilte Kupplungsnabe, ein Paar außen-verzahnter und den Axialenden der Kupplungsnabe gegenüberliegender Synchronringe und einen innenverzahnten 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 Axialver-Schiebung des Kupplungsringes der betreffenden Synchronkupplung 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 Umfangsnut 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 Schaltgabei vorgesehen.

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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 Untersetzungszahnrad 12 und ein Planetengetriebe 13 in dem Getriebegehäuse 6 eingeschlossen.

Die rohrförmig ausgebildete Nabe des Untersetzungszahnrades 12 hat seitliche Achsverlängerungen, über die es in geeigneten Lagern im wesentlichen achsparallel zu der Ausgangswelle 4b im Getriebegehäuse 6 gelagert ist. Das Untersetzungszahnrad 12 kämmt mit dem Ausgangszahnrad 11, hat eine größere Zähnezahl als das zuletzt genannte Zahnrad und läuft daher mit einer dem Zähnezahlverhältnis zwischen beiden Zahnrädern entsprechenden geringeren Drehzahl um.

Das zwischen dem vorderen Enduntersetzungsgetriebe 5 und dem Untersetzungszahnrad 12 angeordnete Planetengetriebe 13 umfassen ein außenverzahntes, mit einer Axialbohrung versehenes und im wesentlichen koaxial zu dem Untersetzungs-

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zahnrad 12 gelagertes Sonnenrad 13a, ein das Sonnenrad konzentrisch umgebendes innenverzahntes Ringzahnrad 13b sowie zwei oder mehr in den gegenüberliegenden Verzahnungen der Zahnräder 13a und 13b eingreifende Planetenräder 13c, die durch einen Planetenradträger oder Planetenradkäfig 13d so verbunden sind, daß sie gemeinsam um die gemeinsame Achse von Sonnenrad 13a und Ringzahnrad 13b umlaufen müssen. Das nicht nur innen sondern auch außen verzahnte Ringzahnrad 13b ist mittels geeigneter Lager im Getriebegehäuse 6 geführt.

Eine hülsenförmige Achsverlängerung 14 des Planetenradkäf igs 13d greift über eine Außenverzahnung 14a in eine Innenverzahnung in der Innenwand des UntersetzungsZahnrades 12 ein, so daß beide Elemente 12 und 13d fest gekoppelt um die gleiche Achse umlaufen, wenn die Antriebskraft von dem Ausgangszahnrad 11 auf das Untersetzungszahnrad 12 übertragen wird. Dieses Merkmal ist wichtig, denn auf diese Weise ist das Zahnrad 12 mit dem Käfig 13d lösbar gekoppelt, beide Elemente drehen sich aber wie ein einziges Element um ihre gemeinsame Achse.

Innerhalb des Planetengetriebes 13 wird die über das Untersetzungszahnrad 12 an dem Planetenradkäfig 1 3d ankommende Antriebskraft in zwei Ausgangskomponenten aufgeteilt, von denen die eine über das vordere Enduntersetzungsgetriebe 5 auf zwei Vorderräder 15 und 15' und die andere Komponente über ein hinteres Enduntersetzungsgetriebe 16 auf zwei Hinterräder 17 und 17' des Fahrzeugs übertragen wird.

Das vordere Enduntersetzungsgetriebe 5 enthält ein im wesentlichen konzentrisch zu der gemeinsamen Achse des Sonnenrades und des Ringzahnrades des Planetengetriebes 13 drehbar gelagertes Differentialgehäuse 18, welches über beiderseitige AchsVerlängerungen und geeignete Lager in einem Querachsgehäuse 6c gelagert ist und ferner in sich

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zwei Paar Differential-Kegelräder 19 enthält, die gemäß Fig. 1B auf rechtwinklig zur Rotationsachse des Differentialgehäuses 18 verlaufenden und an diesem Gehäuse befestigten Querachsen 20 drehbar gelagert sind. In Fig. 1B sind nur zwei der vorhandenen vier Kegelräder 19 auf einer Querachse 20 dargestellt. Somit können sich die Kegelräder 19 nicht nur gemeinsam mit dem Differentialgehäuse 18, sondern auch noch senkrecht und dazu um ihre Querachsen 20 drehen. Das Differentialgejiäuse 18 ist mit einer rohrförmigen Axialverlängerung des Planetengetriebe-Sonnenrades 13a verbunden, so daß sich beide Elemente um die gleiche Achse drehen.

Die Differential-Kegelräder 19 stehen im Zahneingriff mit einem Paar seitlichen Kegelrädern 21,21', welche an dem Differentialgehäuse 18 und um dessen Rotationsachse drehbar gelagert sind.und über Verzahnungen mit den inneren Enden von Antriebswellen 22 bzw, 22' stehen, die aus dem Diffe<rentialgehäuse 18 nach beiden Seiten herausgeführt sind. Die mit dem Kegelrad 21 verbundene Antriebswelle 22 ist durch die Axialbohrungen des Sonnenrades 13a, der Verlängerung 14 des Planetenradkäfigs 13d und durch die Axialbohrung des Untersetzungszahnrades 12 hindurchgeführt, und die mit dem Kegelrad 21' verbundene Antriebswelle 22' läuft entgegengesetzt von dem Differentialgehäuse 18 nach außen.

Die seitlichen Antriebswellen 22 und 22' sind Teil des Vorderachsenantriebs und stehen über je ein Doppelgelenk

24 bzw. 24' mit je einer Vorderradantriebswelle 23 bzw,

23' in Verbindung, und jede dieser Vorderradantriebswellen ist wiederum über ein Doppelgelenk 26 bzw. 26' mit der Achse

25 bzw. 25' je eines der beiden Vorderräder 15 oder 15' verbunden.

Das vorstehend beschriebene vordere Enduntersetzungsgetriebe 5 bildet nur eines von vielen möglichen Ausführungsbei-

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spielen und kann selbstverständlich vielfältig abgewandelt werden.

Bei dem in Fig. 1A und 1B dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Teil der Antriebskraft von dem Sonnenrad 13a des Planetengetriebes 13 über das vordere Enduntersetzungsgetriebe 5 auf die Vorderräder 15 und 15' und der andere Teil der Antriebskraft von dem Ringzahnrad 13b unter rechtwinkliger Kraftumlenkung durch ein Winkelgetriebe 27 und weiter über das außerhalb und hinter dem Getriebegehäuse 6 liegende hintere Enduntersetzungsgetriebe 16 auf die Hinterräder 17 und 17' übertragen.

Das in einer hinteren Ausbuchtung des Getriebegehäuses 6 untergebrachte Winkelgetriebe 27 umfaßt ein mit dem Ring-■ zahnrad 13b kämmendes und achsparallel zu diesem Zahnrad gelagertes Anschlußzahnrad 28, welches fest mit einem treibenden Kegelrad 29 verbunden. ist, das seinerseits in die Verzahnung eines getriebenen Kegelrades 30 eingreift, welches im Gehäuse 6 rechtwinklig zu dem treibenden Kegelrad 29 in Richtung der Fahrzeuglängsachse gelagert ist. Im vorliegenden Ausführungsfall stehen die Achsen der Kegelräder 29 und 30 im wesentlichen senkrecht zueinander; sie können sich jedoch auch unter einem anderen Winkel sehnei-5 den.

Eine Verlängerung des getriebenen Kegelrades 30 ist durch die Wandung des Getriebegehäuses 6 nach außen und hinten hindurchgeführt und dort über eine geeignete Kupplung wie ein Kreuzgelenk 31 mit einer zur Hinterachse des Fahrzeugs führenden Kardanwelle 32 verbunden, deren hinteres Ende wiederum über ein Kreuzgelenk 33 mit der Eingangswelle des hinteren Enduntersetzungsgetriebes 16 verbunden ist.

Gemäß Fig. 1A ist mit dem hinteren Ende der Kardanwelle 32 über das Kreuzgelenk 33 ein treibendes Kegelrad 34 ver-

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bunden, dessen Rotationsachse parallel zur Fahrzeugslängsachse verläuft. Mit diesem treibenden Kegelrad 34 ist ein angetriebenes Ringkegelrad 35 verbunden. Die Drehachsen dieser beiden Kegelräder 34 und 35 verlaufen senkrecht zueinander und bilden so ein Winkelgetriebe, bei dem jedoch die Rotationsachse des getriebenen Ringkegelrades 35 nicht die Rotationsachse der Kardanwelle 32 schneidet. Beide Kegelräder 34 und 35 sind mittels geeigneter Lager (nicht dargestellt) in einem stationären Gehäuse 36 gelagert.

Das hier beschriebene hintere Enduntersetzungsgetriebe 16 enthält ähnlich wie das vorher beschriebene vordere Enduntersetzungsgetriebe 5 ein Differentialgetriebe mit einem fest oder integral mit dem Ringkegelrad 35 verbundenen Zahnradgehäuse, welches sich mit dem Ringkegelrad um die gleiche Drehachse relativ zu dem stationären Gehäuse 36 dreht. In dem Zahnradgehäuse sind über nicht dargestellte Querachsen zwei Paar Kegelräder 37 unabhängig voneinander und um rechtwinklig zur Ringkegelradachse verlaufende Achsen drehbar gelagert.

Die Differential-Kegelräder 37 stehen im Eingriff mit zwei seitlichen Kegelrädern 38 und 38', die in dem zuvor erwähnten drehbaren Zahnradgehäuse koaxial zu der Ringkegelrad-Drehachse gehalten sind und jeweils über eine Verzahnung mit dem inneren Ende einer von zwei seitlichen Antriebswellen 39 bzw. 39' fest verbunden sind. Diese Antriebswellen 39 und 39' sind durch öffnungen in den gegenüberliegenden Seitenwänden des Gehäuses 36 nach außen geführt und über je ein Doppelgelenk 41 bzw. 41' mit einer zugeordneten Hinterradantriebswelle 40 bzw. 40' verbunden. Diese quer zur Fahrzeuglängsachse verlaufenden Hinterradantriebswellen sind wiederum über je ein Doppelgelenk 43 bzw. 43' mit der Achse 42 bzw. 42' je eines der Hinterräder 17 bzw. 17*

35 verbunden.

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Das vorstehend in Verbindung mit Fig. 1A beschriebene hintere Enduntersetzungsgetriebe 17 ist wiederum nur als eine von vielen möglichen Ausführungen aufzufassen und kann in verschiedener Weise abgewandelt werden. 5

Das für den Vierradantrieb vorgesehene und in Fig. 1B dargestellte Getriebegehäuse 6 ist in einen die Kupplung 3 und das Untersetzungszahnrad 12 enthaltenden Kupplungsgehäuseteil 6a, einen das Schaltgetriebe 4 enthaltenden Getriebegehäuseteil 6b und einen das vordere Enduntersetzungsgetriebe 5 mit dem Planetengetriebe 13 enthaltenden Querachsgehäuseteil 6c unterteilt. Davon ist das Gehäuseteil 6c mittels geeigneter Befestigungselemente (nicht dargestellt) vorzugsweise in der Nähe der Koppelstelle zwisehen dem Zahnrad 12 und dem Planetenradträger 1 3d des Planetengetriebes 13 oder, genauer gesagt, der Achsverlängerung 14 des Planetenradträgers 13b lösbar mit den anderen Gehäuseteilen 6a und 6b verbunden.

Nachstehend wird die Funktion des in Fig. 1A und 1B dargestellten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Vierradantriebes näher erläutert. Wenn der Brennkraftmotor 1 läuft, wird seine Antriebskraft über seine Ausgangswelle 1a und die geschlossene Kupplung 3 auf die Eingangswelle 4a des Schaltgetriebes 4 übertragen, welches zuvor über seinen nicht dargestellten Schalthebel in Verbindung ßit den Schaltgabeln und über eine der Synchronkupplungen 10a, 10b oder 10d 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 ... 8e auf die Ausgangswelle 4b übertragen. Falls dagegen der Rückwärtsgang eingeschaltet wurde, dann ist jetzt das Zwischenrad 9 auf der Zwischenwelle 4c im Eingriff mit den Zahnrädern 7f und 8f auf den Wellen 4a bzw, 4b,

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Das so auf die eine oder andere Weise auf die Getriebeausgangswelle 4b übertragene Motordrehmoment gelangt über das auf der Ausgangswelle 4b befestigte Ausgangszahnrad 11 zum Untersetzungszahnrad 12, wobei eine dem Zähnezahlverhältnis zwischen den beiden Zahnrädern 11 und 12 entsprechende Drehzahlreduzierung stattfindet. Von dem Untersetzungszahnrad 12 gelangt die Antriebskraft wiederum über die Achsverlängerung 14 auf den damit verbundenen Planetenradkäfig bzw. Planetenradträger 13d. An dieser Stelle wird die Antriebskraft auf zwei Ausgangskomponenten aufgeteilt, von denen die eine das Sonnenrad 13a und die andere das Ringzahnrad 13b antreibt. Das Planetengetriebe 13 wirkt damit wie ein Differentialgetriebe/ welches Drehzahlunterschiede zwischen dem die Vorderräder 15 und 15' antreibenden Sonnenrad 13a einerseits und dem die Hinterräder und 17' antreibenden Ringzahnrad 13d andererseits ausgleicht.

Die zwischen dem Sonnenrad 13a des Planetengetriebes 13 einerseits und den Vorderrädern 15 und 15' andererseits liegenden Kraftübertragungselemente sowie die zwischen dem Ringzahnrad 13b des Planetengetriebes 13 einerseits und den dadurch angetriebenen Hinterrädern 17 und 17' andererseits angeordneten Kraftübertragungselemente sind bereits weiter vorn ausführlich beschrieben worden. Auf die betreffenden Beschreibungsteile wird hiermit verwiesen. An dieser Stelle sei erwähnt, daß sowohl in dem vorderen Enduntersetzungsgetriebe 5 als auch in dem hinteren Enduntersetzungsgetriebe 16 jeweils die von dem Sonnenrad 13a des Planetengetriebes 13 kommende Ausgangskraftkomponente und die von dem Ringzahnrad 13b des Planetengetriebes kommende andere Ausgangskraftkomponente jeweils noch einmal in zwei Ausgangskomponenten aufgeteilt wird, von denen jeweils eine in das linke und die andere in das rechte Vorderrad bzw.

35 Hinterrad übertragen wird.

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Das in Fig. 2Α und 2B dargestellte zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von dem zuvor in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel durch eine zusätzliche Sperrkupplung 44, mit der das Sonnenrad 13a fest mit dem Planetenradträger 13d des Planetengetriebes 13 verbindbar und somit die Differentialgetriebewirkung des Planetengetriebes aufhebbar ist.

Zu der Sperrkupplung gehört gemäß Fig. 2B ein koaxial und mitdrehbar auf einer hülsenförmigen Axialverlängerung des Sonnenrades 13a befestigtes außenverzahntes erstes Kupplungszahnrad 45 und ein mitdrehbar mit dem Planetenradträger 13d verbundenes und gleichzeitig koaxial um die Sonnenradachse umlaufendes zweites Kupplungszahnrad 46, Beide KupplungsZahnräder 45 und 46 haben gleiche Außendurchmesser, befinden sich jedoch seitlich in einem Abstand nebeneinander. Ein innenverzahnter Kupplungsring 47 steht im ständigen Zahneingriff mit einem der beiden Kupplungszahnräder 45 oder 46, in Fig. 2B mit dem ersten Kupplungszahnrad 45, und ist durch eine Axialbewegung in oder außer Eingriff mit dem anderen Kupplungszahnrad 46 bringbar. 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 Umschaltelement in Verbindung steht.

Der übrige Aufbau des in Fig. 2A und 2B dargestellten Vierradantriebs ist dem zuvor in Verbindung mit Fig. 1A und 1b beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel so weit ähnlich, daß weitere Erläuterungen hierzu überflüssig sind. Es wird auf die vorstehende Beschreibung zu Fig. 1A und 1B verwiesen.

Wenn im Betrieb die Sperrkupplung 44 gemäß Fig. 1A geschaltet ist, greift ihr Kupplungsring 47 nur in das erste

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Kupplungszahnrad 45 ein, folglich kann sich das Sonnenrad 13a unabhängig und selbständig gegenüber dem Planetenradträger 13d des Planetengetriebes 13 um deren gemeinsame Achse verdrehen. Folglich verhält sich in diesem Schaltzustand das Planetengetriebe 13 genau wie das in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1A und 1B_f es bildet ein Drehzahlunterschiede zwischen den Vorderrädern und Hinterrädern ausgleichendes Differentialgetriebe,

Wenn dagegen im eingekuppelten Zustand der Sperrkupplung 44 der jetzt axial verschobene Kupplungsring 47 die beiden KupplungsZahnräder 45 und 46 überbrückt, dann ist damit das Sonnenrad 13a fest mit dem Planetenradträger 13d verbunden, beide Elemente 13a und 13d laufen wie ein Block um ihre gemeinsame Achse um, das Planetengetriebe 13 ist damit blockiert und kann nicht mehr wie ein Differentialgetriebe wirken. In der Praxis wird die Sperrkupplung 44 eingerückt, wenn das Fahrzeug beispielsweise auf eine vereiste oder stark verschmutzte Strecke gerät, auf der einzelne Räder sonst durchdrehen würden. Durch das gesperrte Planetengetriebe 13 wird jedoch ohne Rücksicht auf die Straßenverhältnisse stets eine Ausgangskomponente der Antriebskraft über das vordere Enduntersetzungsgetriebe 5 auf die Vorderräder 15 und eine Ausgangskomponente der Antriebskraft über das Winkelgetriebe 27, die Kardanwelle 32 und das hintere Enduntersetzungsgetriebe 16 auf die Hinterräder 17 und 17' übertragen.

Bei dem zuvor in Verbindung mit Fig. 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Antriebskraft von dem Planetengetriebe 13 über dessen Sonnenrad 13a auf die Vorderräder 15 und 15', und über dessen Ringzahnrad 13b auf die Hintt»rrcicU?r 17 und 17' üburtrayon. Bei dem nachstehend in Verbindung mit Fig. 3A und 3B beschriebenen dritten AusfühmngabeiispiQl eines erfindungsgeinäßen Vierradantriebs sind die Verhältnisse genau umgekehrt, hier werden nämlich

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die Vorderräder 15 und 15' über das Ringzahnrad 13b und die Hinterräder 17 und 17' über das Sonnenrad 13a des Plane tengetriebes 13 angetrieben.

Gemäß Fig. 3A und 3B ist auf einer Achsverlängerung 14 des Planetenradträgers 13d des Planetenradgetriebes 13 mittels einer Verzahnung ein Verteilerzahnrad 48 mitdrehbar und so befestigt, daß es in das Anschlußzahnrad 28 des Winkelgetriebes 27 eingreift. Achsverlängerungen des VerteilerZahnrades 48 laufen in an dem Querachsgehäuseteil 6c abgestützten Lagern. Das Ringzahnrad 13b des Planetengetriebes 13 ist innenverzahnt und über eine Verbindungshülse 49 koaxial mitdrehbar mit dem Differentialgehäuse 18 verbunden. Die Achsverlängerung 14 des Planetenradträgers 1 3d ist lösbar und mitdrehbar mit dem Untersetzungszahnrad verbunden.

Die übrigen Einzelheiten des in Fig. 3A und 3B dargestellten dritten Ausführungsbeispiels sind dem zuvor in Verbindung mit Fig. 1A und 1B beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel so weit ähnlich, daß sich eine Wiederholung dieses Beschreibungsteils an dieser Stelle erübrigt.

Im Betrieb der Ausführung von Fig. 3 wird die Antriebskraft über die Untersetzungsstufe 11,12 und die Achsverlängerung 14 auf den Planetenradträger 13d übertragen und an dieser Stelle in zwei Ausgangskomponenten unterteilt, von denen die eine das Sonnenrad 13a und die andere das Ringzahnrad 13b um die gleiche Achse rotierend antreibt. Damit bildet das Planetengetriebe 13 ein automatisch Drehzahlunterschiede zwischen Sonnenrad 13a und Ringzahnrad 13d ausgleichendes Differentialgetriebe.

Die von dem Planetenradträger 13d auf das Ringzahnrad 13b des Planetengetriebes 13 übertragene Ausgangskomponente der Antriebskraft wird über die Verbindungshülse 49 auf das

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Differentialgehäuse 18 weitergeleitet und gelangt von dort über die Querachsen 20 auf die Kegelräder 19 des vorderen Enduntersetzungsgetriebes 5, In dem Enduntersetzungsgetriebe 5 wird die Antriebskraftkomponente wiederum in zwei Ausgangskomponenten unterteilt, welche über die Antriebswellen 22 und 22'/ Doppelgelenke 24 und 24' und ferner über die Antriebswellen 23 und 23', Doppelgelenke 26 bzw. 26' und Achsen 25,25' schließlich auf die beiden Vorderräder 15 und 15' übertragen werden,

Andererseits wird die auf das Sonnenrad 13a des Planetengetriebes 13 übertragene Ausgangskomponente der Antriebskraft über das Zahnradpaar 48/28 auf das Winkelgetriebe 27 übertragen, durch dessen Kegelräder 29,30 rechtwinklig in Richtung der Fahrzeuglängsachse umgelenkt und danach über das Kreuzgelenk 31, die Kardanwelle 32 und das Kreuzgelenk 33 auf das hintere Enduntersetzungsgetriebe 16 übertragen. Hier wird die von dem Sonnenrad 13a des Planetengetriebes 13 stammende Antriebskomponente wiederum in zwei Ausgangskomponenten aufgeteilt, welche jeweils über die bereits beschriebenen Doppelgelenke 41 bzw, 41', Antriebswellen 40 bzw, 40', Doppelgelenke 43 bzw. 43' und Achsen 42 bzw. 42' auf die Hinterräder 17 und 17' übertragen werden.

Das nachstehend in Verbindung mit Fig. 4A und 4B beschriebene vierte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Abwandlung des zuvor beschriebenen dritten Ausführungsbeispiels, welches gegenüber der in Fig, 3 dargestellten Ausführung eine Sperrkupplung 50 enthält, welche ähnliche Aufgaben wie die zuvor in Verbindung mit Fig. 2 beschriebene Sperrkupplung 44 hat.

Die in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 4A und 4B enthaltene Sperrkupplung 50 umfaßt zwei außenverzahnte Kupplungszahnräder 51 und 52, von denen das erste Zahnrad 51 gleichachsig mitdrehbar mit einer Axialverlänaeruna des

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mit dem Sonnenrad 13a des Planetengetriebes 13 verbundenen Verteilerzahnrad 48 und das zweite Kupplungsrad 52 fest oder integral mit der Achsverlängerung 14 des Plane— tenradträger 13d verbunden ist. Mit dem einen oder anderen der beiden in einem Abstand nebeneinander angeordneten und gleiche Außendurchmesser aufweisenden KupplungsZahnräder 51 oder 52 (im vorliegenden Fall ist es 51) steht ein axial verschiebbarer und innenverzahnter Kupplungsring 53 in ständigem Eingriff, der bei Bedarf auch mit der Verzahnung des zweiten KupplungsZahnrades 52 in Eingriff bringbar ist. In eine äußere ümfangsnut des Kupplungsringes 53 greift eine nicht dargestellte Schaltgabel gleitend ein, die über ein nicht dargestelltes geeignetes Gestänge mit einem manuellen oder in anderer Weise betätigbaren Schaltelement in Verbindung steht.

Sonst ist das in Fig. 4A und 4B dargestellte Ausführungsbeispiel dem zuvor in Verbindung mit Fig. 3A und 3B beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel weitgehend identisch, so daß dessen übrige Einzelheiten hier nicht noch einmal erläutert werden.

Wenn im Betrieb die Sperrkupplung 50 ausgekuppelt und dabei, wie in Fig. 4B dargestellt, der Kupplungsring 53 nur in das erste Kupplurgszahnrad 51 eingreift, können sich das Sonnenrad 13a urd der Planetenradträger 13d des Planetengetriebes 13 unabhängig voneinander um ihre gemeinsame Achse drehen. Dann bildet das Planetengetriebe 13 ein automatisch Drehzahlunterschiede zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern ausgleichendes Diffenrentialgetriebe.

Wenn dagegen iie Sperrkupplung 50 eingerückt ist und dementsprechend ihr Kupplungsring 53 die beiden Kupplungszahnräder 51 and 52 überbrückt, dann sind das Sonnenrad 13a und der PLanetenradträger 13d des Planetengetriebes 13 fest miteiaander verbunden und laufen wie ein Block um,

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der durch die Sperrkupplung 50 mit dem Verteilerzahnrad 48 verbunden ist. Jetzt ist das Differentialgetriebe, welches das Planetengetriebe 13 bildet, gesperrt. Die Sperrkupplung 50 wird beispielsweise dann eingerückt, wenn das Fahrzeug vereiste oder stark verschmutzte Strecken befährt, wo einzelne Räder sonst durchdrehen würden, über die eingerückte Sperrkupplung 50 wird die vom Untersetzungszahnrad 12 auf das Planetengetriebe 13 übertragene Antriebskraft im wesentlichen gleichförmig in zwei Ausgangskomponenten aufgeteilt un verhindert, daß die ganze Kraft nur auf einen Radsatz geht, während der andere Radsatz durchdreht. Die eine feste Ausgangskomponente der Ausgangskraft wird von dem Planetenradträger 13d auf das festgelegte Sonnenrad 13a und von dort über das vordere Enduntersetzungsgetriebe 5 auf die Vorderräder 15 und 15' übertragen, während die andere feste Ausgangskomponente der Antriebskraft von dem Planetenradträger 13d auf das festgelegte Ringzahnrad 13b und von dort über das Winkelgetriebe 27, die Kardanwelle 32 und das hintere Enduntersetzungsgetriebe 16 auf die Hinterräder 17 und übertragen wird.

Zusammengefaßt ergeben sich aus den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen für einen erfindungsgemäßen Vierradantrieb unter anderem folgende Vorteile:

a) Die Getriebe-Ausgangswelle 4b eines mit querliegend zur Fahrzeuglängsachse eingebauter Ausgangswelle 1a seines Motors 1 in das Fahrzeug eingebauten Frontantriebsblocks ist über ein als sperrbares Differentialgetriebe wirkendes Planetengetriebe 13 mit einem vorderen Enduntersetzungsgetriebe 5 und einem hinteren Enduntersetzungsgetriebe 16 verbunden. Dieser erfindungsgemäße Vierradantrieb kann kompakt gebaut werden und läßt wesentlich mehr Platz für Fahrgäste und Gepäck als herkömmliche Ausführungen.

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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 abgenommen und dabei die Achsverlängerung 14 des Planetenradträgers 1 3d des Plane tenge tr iebes 13 entfernt wird. Statt dessen wird dann ein anderes Gehäuseteil an das Kupplungsgehäuseteil 6a angebaut/ welches das vordere Enduntersetzungsgetriebe 5 enthält, dessen Differentialgehäuse 18 dann durch eine Teilverzahnung oder dergleichen mit der Axialbohrung des Untersetzungszahnrades 12 verbunden ist. Aus Gründen der Platzersparnis sollte auch in diesem Fall die Antriebswelle 22 durch die Zentralbohrungen in dem Zahnrad 12 und dem Sonnenrad 13a des Planetengetriebes 13 hindurchgeführt

15 sein.

Abweichend von der vorstehenden Beschreibung kann ein erfindungsgemäßer Vierradantrieb statt eines Fünf-Gang-Schaltgetriebes mit Rückwärtsgang auch ein anderes manuell betätigbares Schaltgetriebe oder eine Getriebeautomatik oder eine stufenlose Kraftübertragung enthalten. Ferner kann statt eines Brennkraftmotors auch eine andere Antriebskraftquelle in dem Fahrzeug vorhanden sein. Der Antrieb oder Motor kann auch im hinteren Teil des Fahr-

25 zeugs angeordnet werden.

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rseite

Claims

PAT E N TA N WA LTE

TER IVtEER-MULLER-STEINMEISTER

Beim Europäischen Patentamt zugelassene Vertreter — Professional Representatives before the European Patent Office Mandatalrea agrees pres !'Office european des brevets

Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-lng. H. Steinmeister DipK-lng. P. E. Müller <5i«knrwail 7

Triftstrasse A, fatekerwall 7.

D-8000 MÜNCHEN 22 D-4800 BIELEFELD 1

1-0507-023 24. April 1981

St/Gt/ri

Nissan Motor Company, Ltd. No. 2, Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa-ken, Japan

VIERRADANTRIEB FÜR FAHRZEUGE

PRIORITÄT: 25. April 1980, Japan, No. 55732/1980

PATENTANSPRÜCHE

1 .J Vierradantrieb für ein Fahrzeug mit mindestens je einem 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 Drehzählverhältnisse zwischen den beiden Getriebewellen herstellbar sind, angeordnet ist,

- einer mit der Getriebe-Ausgangswelle verbundenen Untersetzungstufe 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 Ausgangskomponenten ,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Ausgangswelle (1a) des Antriebsmotors (1) querlie— gend zu der Fahrzeuglängsachse angeordnet und ferner

- ein Planetengetriebe (13) mit einem drehbar gelagerten Sonnenrad (13a), einem das Sonnenrad koaxial umgebenden, außen verzahnten und um die gleiche Achse wie das Sonnenrad drehbaren Ringzahnrad (13b), mindestens zwei im Eingriff mit dem Sonnenrad und dem Ringzahnrad befindlichen Planetenrädern (13c) und einem die Planetenräder verbindenden und zur Umdrehung um die gemeinsame Achse von Sonnenrad und Ringzahnrad haltenden Planetenradträger (13d) vorhanden ist, dessen Sonnenrad und Ringzahnrad jeweils mit dem einen bzw. dem anderen der beiden Enduntersetzungsgetriebe (5 bzw. 16) im treibenden Eingriff stehen und dessen Planetenradträger (13d) sich im Treibeingriff mit dem Untersetzungszahnrad (12) der Untersetzungsstufe befindet.
2. Vierradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenrad (13a) und der Planetenradträger (13d) des Planetengetriebes (13) durch eine mit diesen beiden Getriebeelementen in Eingriff bringbare Sperrkupplung (44) miteinander koppelbar sind (z.B. Fig. 2A).
3. Vierradantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Achse des Son- nenrades, Ringzahnrades und des Planetenradträgers (13a, 13b,13d) des Planetengetriebes im wesentlichen mit der im wesentlichen parallel zu den Getriebeeingangs- und Getriebeausgangswellen (4a,4b) verlaufenden Rotationsachse des Untersetzungszahnrades (12) übereinstimmt.
4. Vierradantrieb nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η -

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zeichnet, daß das erste Enduntersetzungsgetriebe (5) näher an dem Schaltgetriebe (4) angeordnet ist als das zweite Enduntersetzungsgetriebe (16) und mit zwei Antriebswellen (22,22*) verbunden ist, von denen die eine (22) näher an dem Getriebe liegt als die andere und durch konzentrisch zu der Planetengetriebeachse verlaufende Axialbohrungen des Sonnenrades (13a) und des Untersetzungszahnrades (12) hindurchgeführt ist.
5, Vierradantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kenn ze ichne t, daß der Planetenradträger (13d) lösbar mit dem Untersetzungszahnrad (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 sowie das Planetengetriebe (13) in sich enthaltendes zweites Gehäuseteil (6c) unterteilt ist.
7. Vierradantrieb nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η ze lehnet, daß die Trennzone zwischen den beiden Gehäuseteilen sich in der Nähe der lösbaren Verbindungsstelle zwischen dem Untersetzungszahnrad (12) und dem Planetenradträger (13) befindet.