DE3219216A1

DE3219216A1 - Kraftuebertragungseinheit fuer fahrzeug-vierradantriebe

Info

Publication number: DE3219216A1
Application number: DE19823219216
Authority: DE
Inventors: Kunihiko Yokohama Kanagawa Suzuki
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1981-07-15
Filing date: 1982-05-21
Publication date: 1983-02-10
Also published as: US4459874A; GB2105273A; FR2509672A1; JPS629056B2; GB2105273B; JPS5812830A; DE3219216C2

Description

TER MEER . MÜLLER · STEINMEIS^ER Nissan

BESCHREIBUNG

Die Erfindung befaßt sich mit Vierradantrieben für Kraftfahrzeuge mit wenigstens zwei vorderen und zwei hinteren Straßenrädern. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einer Kraftübertragungseinheit für derartige Vierradantriebe gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Die Erfindung ist darauf gerichtet, eine kostengünstig herzustellende Kraftübertragungseinheit für Vierradantriebe mit Geländegang zu schaffen.

Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Eine erfindungsgemäße Kraftübertragungseinheit für Vierradantriebe von Fahrzeugen, bei denen die Ausgangswelle der Antriebsmaschine bisher zur Fahrzeuglängsrichtung verläuft, umfaßt ein Schaltgetriebe, dessen Eingangs- und Ausgangswellen parallel zu der Drehachse der Ausgangswelle der Antriebsmaschine ausgerichtet sind. Ein durch die Getriebe-Ausgangswelle angetriebenes Zwischenzahnrad weist eine zu den Eingangs- und Ausgangswellen des Getriebes parallele Drehachse auf. Eine erste Radantriebseinheit umfaßt eine Einrichtung zur Aufteilung der auf das Zwischenzahnrad übertragenen Antriebsleistung in zwei Komponenten und ein Differentialgetriebe zur Übertragung einer der beiden Komponenten auf ein erstes Straßenrad-Paar. Eine zweite Radantriebseinheit umfaßt ein 90 ° - Umlenkgetriebe, das mit der oben erwähnten Einrichtung zur Aufteilung der Antriebsleistung verbindbar ist und die andere Komponente der

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Antriebsleistung in Fahrzeug-Längsrichtung überträgt. Die Einrichtung zur Aufteilung der Antriebsleistung ist zwischen dem Zwischenzahnrad und der zweiten Radantriebseinheit angeordnet und bildet ein Langsam-Schnell-Umschaltgetriebe (Geländegang) zur selektiven Übertragung der Antriebsleistung von dem Zwischenzahnrad auf das Differentialgetriebe mit zwei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen. Die erfindungsgemäße Kraftübertragungseinheit umfaßt ferner eine Antriebslinie zur übertragung der zweiten Komponente der Antriebsleistung von dem Umlenkgetriebe auf ein zweites Straßenrad-Paar.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt einen Schnitt durch eine Kraftübertragungseinheit gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die erfindungsgeinäße Kraftübertragungseinheit wird zusammen mit einer Antriebseinheit verwendet, die üblicherweise durch eine in der Zeichnung schematisch dargestellte und mit 1 bezeichnete Brennkraftmaschine gebildet ist. Eine Ausgangswelle 1a der Brennkraftmaschine ist beispielsweise bei einer üblichen Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge durch deren Kurbelwelle gebildet. Die erfindungsgemäße Kraftübertragungseinheit ist für Fahrzeuge mit quer liegendem Motor vorgesehen. Somit ist die Brennkraftmaschine 1 derart in der nicht gezeigten Karosserie eines Radfahrzeugs angebracht, daß ihre Ausgangswelle 1a in Querrichtung der Fahrzeugkarosserie verläuft.

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Ferner soll angenommen werden, daß die erfindungsgemäße Kraftübertragungseinheit in einem Fahrzeug mit Frontmotor verwendet wird, d.h., die Brennkraftmaschine 1 befindet sich in einem vorderen Bereich der Fahrzeugkarosserie. Die Kraftübertragungseinheit eines derartigen Vierradantriebs umfaßt eine Kupplung 2 und ein Schaltgetriebe In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kupplung 2 durch eine mechanische Reibungskupplung gebildet, und das Schaltgetriebe 3 ist von Hand schaltbar. Die erfindungsgemäße Kraftübertragungseinheit umfaßt zusätzlich zu dem Schaltgetriebe 3 eine Vorrad-Antriebseinheit 4 und eine Hinterrad-Antriebseinheit 5, die zusammen mit dem Schaltgetriebe 3 in einem gemeinsamen Gehäuse 6 untergebracht sind.

Das Schaltgetriebe 3 umfaßt eine Eingangswelle 7 und eine Ausgangswelle 8. Die Eingangswelle 7 ist mit entgegengesetzten Enden in Lagern 9, 9' in dem Gehäuse 6 gelagert und erstreckt sich in einer Linie mit der Drehachse der Ausgangswelle 1a der Brennkraftmaschine 1. Die Getriebe-Ausgangswelle 8 ist ebenfalls mit ihren Enden in Lagern 10, 10' in dem Gehäude 6 gelagert und erstreckt sich parallel zu der Eingangswelle 7. Mit Hilfe der Kupplung kann die Eingangswelle 7 des Schaltgetriebes 3 wahlweise mit der Ausgangswelle 1a der Brennkraftmaschine 1 verbunden oder von dieser getrennt werden.

Von dem Schaltgetriebe 3 soll angenommen werden, daß es sich um ein Getriebe mit vier Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang handelt, das somit fünf mit der Eingangswelle 7 drehbaren EingangsZahnräder umfaßt. Die Eingangszahnräder sind im einzelnen durch erste bis vierte Vorwärtszahnräder 11 bis 14 und ein Rückwärtszahnrad 15 gebildet. Andererseits sind auf der Getriebe-Ausgangswelle

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8 vier unabhängig voneinander auf der Ausgangswelle 8 drehbare angetriebene Zahnräder 16 bis 19 für den ersten bis vierten Vorvärtsgang angebracht. Die angetriebenen Zahnräder 16 bis 19 auf der Ausgangswelle 8 kämmen jeweils mit dem entsprechenden der Vorwärtszahnräder 11 bis 14 auf der Eingangswelle 7. Das Schaltgetriebe 3 umfaßt ferner eine Rückwärts-Welle 20, auf der ein freilaufendes Rückwärts-Zahnrad 21 drehbar ist. Das Rückwärts-Zahnrad 21 ist axial auf der Welle 20 in eine Position verschiebar, in der es mit dem Rückwärts-Zahnrad 15 auf der Eingangszeile 7 kämmt, wie in der Zeichnung durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Die Rückwärts-Welle 20 ist ebenfalls parallel zu der Eingangswelle 7 ausgerichtet und mit ihren entgegengesetzten Enden in dem Gehäuse 6 befestigt.

Das Schaltgetriebe 3 umfaßt ferner eine Synchron-Kupplungseinrichtung 22 zur Auswahl des ersten oder zweiten Ganges und einer Synchron-Kupplungseinrichtung 23 zur Auswahl des dritten oder vierten Ganges. Beide Kupplungseinrichtungen 22,23 sind mit der Getriebe-Ausgangswelle drehbar. Die Synchron-Kupplungseinrichtung 22 ist zwischen den angetriebenen Zahnrädern 16,17 für den ersten und zweiten Gang angeordnet und selektiv mit einem dieser Zahnräder in Eingriff bringbar. In entsprechender Weise ist die Synchron-Kupplungseinrichtung 23 zwischen den angetriebenen Zahnrädern 18,19 für den dritten und vierten Gang angebracht und selektiv mit einem der Zahnräder 18, 19 in Eingriff bringbar. Auf der Getriebe-Ausgangswelle ist ferner ein Ausgangszahnrad 24 derart befestigt, daß es zusammen mit der Ausgangswelle 8 drehbar ist.

Die erfindungsgemäße Kraftübertragungseinheit umfaßt ferner ein Zwischenzahnrad 25, das in einem Getriebezug zwischen dem Schaltgetriebe 3 und der Vorderrad-Antriebseinheit

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angeordnet ist. Das Zwischenzahnrad 25 kämmt mit dem oben erwähnten Getriebe-Ausgangszahnrad 24 und ist in Bezug auf das Gehäuse 6 um einen parallel zu der Drehachse der Getriebe-Ausgangswelle 8 aüsgerichtete Achse drehbar. Das Zwischenzahnrad 25 ist mit einem Lagerzapfen in einem Lager 26 in dem Gehäude 6 gelagert.

Die Vorderrad-Antriebseinheit 4 umfaßt eine fest mit dem Zwischenzahnrad 25 verbundene und parallel zu dessen Drehachse verlaufende Hohlwelle 27. Die Hohlwelle 27 ist mit einem Längsabschnitt in einem Lager 28 in dem Gehäude 6 gelagert und somit zusammen mit dem Zwischenzahnrad 25 um dessen Drehachse drehbar.

Die Hohlwelle 27 weist einen innen geriffelten inneren Umfangsabschnitt 27a auf, der an das dem Zwischenzahnrad 25 gegenüberliegenden Ende der Hohlwelle angrenzt. Die Vorderrad-Antriebseinheit 4 umfaßt ferner zwei Ausgangswellen 29, 29', die mit ihren in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie äußeren Enden in Lagern 30, 30' in dem Gehäuse 6 gelagert sind. Die Drehachsen der Ausgangswellen 29, 29' fallen teilweise mit der Drehachse des Zwischenzahnrades 25 zusammen und verlaufen somit parallel zu den Eingangs- und Ausgangswellen 7,8 des Schaltgetriebes 3.

Die Ausgangswellen 29, 29* erstrecken sich in Querrichtung der Fahrzeugkarosserie von einem Vorderrad-Differentialgetriebe 31 aus in entgegengesetzte Richtungen, Das Differentialgetriebe 31 umfaßt einen Differentialkorb 32, dessen Drehachse in einer Linie mit der Drehachse der Ausgangswellen29, 29' ausgerichtet ist. Der Differentialkorb 32 ist mit zwei gegenüberliegenden axialen Lagerzapfen in Lagern 33 bzw. 33' in dem Gehäuse 6 gelagert und nimmt zwei Ausgleichs-Kegelräder 34 auf, die drehbar auf einer gemeinsamen Ausgleichswelle 35 montiert sind. Die Ausgleichswelle 35 ist fest in dem Differentialkorb 32 befestigt und verläuft rechtwinklig zu dessen Drehachse. Die einzelnen Ausgleichs-Kegel-

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räder 34 können somit einerseits zusammen mit dem Differentialkorb 32 und der Ausgleichswelle 35 um die Drehachse des Differentialkorbes 32 umlaufen und außerdem unabhängig voneinander um die Mittelachse der Ausgleichswelle 35, d.h. um eine senkrecht zu der Drehachse des Differentialkorbes 32 verlaufende Achse routieren. Die Ausgleichs-Kegelräder 34 sind zwischen zwei Ausgangs-Kegelrädern 36, 36' des Differentialgetriebes angeordnet und kämmen mit diesem. Die Ausgangs-Kegelräder 36, 36" sind innerhalb des Differentialkorbes 32 jeweils fest mit den inneren Enden der in Querrichtung der Fahrzeugkarosserie in den Differentialkorb 32 lagernden Ausgangswellen 29, 29' verbunden oder auf diese aufgekeilt und zusammen mit diesen um die Drehachse des Differentialkorbes 32 drehbar. Die eine Ausgangswelle 29 erstreckt sich von dem Differentialkorb 32 aus teilweise durch die Hohlwelle 27 und eine Axialbohrung in dem Zwischenrad 25 nach außen. Die andere Ausgangswelle 29' erstreckt sich von dem Differentialkorb 32 aus in entgegengesetzter Richtung zu der Ausgangswelle 29 nach außen. Die Ausgangswellen 29, 29' sind Teil einer Vorderachskonstruktion und stehen an ihren jeweiligen äußeren Enden mit nicht gezeigten Vorderrad-Antriebswellen in Verbindung. Die Vorderrad-Antriebswellen erstrecken sich ebenfalls in Querrichtung der Fahrzeugkarosserie und sind an ihren äußeren Enden in nicht gezeigter Weise über geeignete Verbindungseinrichtungen wie Universialgelenke mit den Radachsen der Vorderräder verbunden. Der Differentialkorb 32 des oben beschriebenen Differentialgetriebes weist an einem seiner axialen Lagerzapfen einen hohlen axialen Vorsprung 32a, der sich in Richtung auf die axial von dem Zwischenzahnrad 25 ausgehende Hohlwelle erstreckt.

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Die Vorderrad-Antriebseinheit 4 umfaßt ferner ein Verteilergetriebe zur Aufteilung der von dem Zwischenzahnrad 25 aufgenommenen Antriebsleistung in zwei Komponenten, von denen eine auf das Vorderrad-Differentialgetriebe 31 und die andere zu der Hinterrad-Antriebseinheit 5 übertragen wird. Bei der erfindungsgemäßen Kraftübertragung stellt das Verteilergetriebe außerdem ein übersetzungsgetriebe dar, das die übertragung der Antriebsleistung von dem Zwischenzahnrad 25 auf den Differentialkorb 32 des Vorderrad-Differentialgetriebes 31 mit zwei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen gestattet. Somit ist das in der Vorderrad-Antriebseinheit vorgesehene Verteilergetriebe durch ein Langsam-Schnell-Umschaltgetriebe 37 gebildet, das ein treibendes Teil 38 mit einem außen geriffelten ringförmigen Abschnitt 38a und einem hohlen axialen Vorsprung 38b aufweist. Der geriffelte ringförmige Abschnitt 38a umgibt koaxial einen Längsabschnitt der Ausgangswelle und schließt axial an den außen geriffelten Lagerzapfen des Differentialkorbes 3 2 an. Der hohle axiale Vorsprung 38b erstreckt sich von dem ringförmigen Abschnitt 38a aus koaxial zu der Ausgangswelle 29 und steht mit einem außen geriffelten freien Endabschnitt mit dem zuvor erwähnten geriffelten inneren Umfangsabschnitt 27a der Hohlwelle 27 in Eingriff. Auf diese Weise ist das treibende Teil 38 gemeinsam mit dem Zwischenzahnrad 25 um die Drehachse der Ausgangswelle 29 drehbar. Der axiale Vorsprung 38b des treibenden Teils 38 ist in einem Lager 39 in dem Gehäuse 6 gelagert. Das Langsam-Schnell-Umschaltgetriebe umfaßt ferner erste und zweite Stirnräder 40, 41, die koaxial zu der Ausgangswelle 29 zu beiden Seiten des ringförmigen Abschnitts 38a des treibenden Teils angeordnet sind. Das erste Stirnrad 40 ist koaxial auf

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dem hohlen axialen Vorsprung 38b des treibenden Teils 38 drehbar und weist einen außen geriffelten ringförmigen Abschnitt oder Kupplungsabschnitt 40a auf, der sich axial an eine Seitenfläche des ringförmigen Abschnittes 38a des treibenden Teils 38 anschließt. Das zweite Stirnrad 41 ist mit einem innen geriffelten inneren Umfang sabschnitt auf den zuvor erwähnten, außen, geriffelten axialen Vorsprung 32a des Differenzialkorbes 32 aufgekeilt und umfaßt einen außen geriffelten ringförmigen Abschnitt oder Kupplungsabschnitt 41a, der sich axial an die andere Seitenfläche des ringförmigen Abschnitts 38a des treibenden Teils 38 anschließt. Auf den außen geriffelten ringförmigen Abschnitt 38a des treibenden Teils 38 ist ein mit Innenriffelung versehenes, ringförmiges Kupplungselement 42 aufgekeilt. Das Kupplungselement 42 ist axial auf der Außenriffeiung des ringförmigen Abschnitts 38a des treibenden Teils 38 beweglich und selektiv mit der Außenriffeiung des ringförmigen Abschnitts 40a des ersten Stirnrades 40 oder der Außenrif feiung des ringförmigen Abschnitts 41a des zweiten Stirnrades 41 in Eingriff bringbar.

Das Langsam-Schnell-Umschaltgetriebe 37 umfaßt ferner erste und zweite Reduzierzahnräder, die zusammen auf einer gemeinsamen Reduziergetriebewelle 4 3 drehbar sind. Die Reduziergetriebewelle 43 ist mit beiden Enden in dem Gehäuse 6 befestigt und mit ihrer Mittelachse parallel zu der Drehachse des oben beschriebenen treibenden Teils 38 ausgerichtet. Im dargestellten Beispiel sind die ersten und zweiten Reduzierzahnräder zusammen durch ein einstöckiges Reduktionselement 44 gebildet, das auf der Reduziergetriebewelle 43 drehbar ist und erste und zweite, in axialem Abstand zueinanderliegende Zahnradabschnitte 44a, 44b umfaßt. Die ersten xmä zweiten Zahnradabschnitte 44a, 44b des Redxiktions- elements 44 kämmen jeweils mit den ersten und zweiten

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Stirnrädern 40,41. Bei einem derart aufgebauten Umschaltgetriebe sollen N und N_ die jeweiligen Anzahlen der Zähne der ersten und zweiten Stirnräder 40,41 bezeichnen, während die ersten und zweiten Zahnradabschnitte 44a, 44b des Reduktionselements 44 n₁ bzw. n~ Zähne aufweisen sollen. Ferner soll angenommen werden, daß die Anzahl n. der Zähne des ersten Zahnrades 44a des Reduktionselements 44 genau mit der Anzahl N₁ der Zähne des ersten Stirnrades 40 übereinstimmt und größer als die Anzahl n_ der Zähne des zweiten Zahnradantriebs 44b des Reduktionselements 44 ist. Ferner soll die Anzahl N„ der Zähne des zweiten Stirnrades 41 größer als die Anzahl n~ der Zähne des zweiten Zahnradabschnittes 44b des Reduktionselements

15 44 sein.

Die Hinterrad-Antriebseinheit 5 umfaßt eine Übertragungswelle 45, eine Zweirad/Vierrad-Umschaltkupplung 46 und ein 90 °-Umlenkgetriebe 47. Die Übertragungswelle 45 ist mit ihren entgegengesetzten Enden in Lagern 48, 48' in dem Gehäuse 6 gelagert und um eine parallel zu der Reduziergetriebewelle 43 verlaufende Achse drehbar. Das 90 °-Umlenkgetriebe 47 ist über eine Hinterrad-Antriebslinie mit den Radachsen nicht gezeigter Hinterräder verbunden und die Zweirad/Vierrad-Umschaltkupplung 46 dient dazu, eine Antriebsverbindung zwischen der Langsam-Schnell-Umschalteinrichtung 37 und der Hinterrad-Antriebslinie herzustellen oder zu unterbrechen. Zu diesem Zweck ist die Zweirad/Vierrad-Umschaltkupplung 46 im wesentlichen aus drei Kupplungselementen aufgebaut. Bei den Kupplungselementen handelt es sich um ein erstes Kupplungselement, das mit der Hinterrad-Antriebslinie in Antriebsverbindung steht und beispielsweise zusammen mit der Hinterrad-Übertragungswelle 45 drehbar ist, ein

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zweites, zusammen mit dem Reduktionselement 44 oder allgemeiner mit dem Zwischenzahnrad 25 drehbares Kupplungselement und ein drittes Kupplungselement, das mit einem der ersten und zweiten Kupplungselemente drehbar und selektiv mit dem jeweils anderen der ersten und zweiten Kupplungselemente in oder außer Eingriff gebracht werden kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das erste Kupplungselement durch ein mit Außenriff elung versehenes ringförmiges Kupplungselement 4 gebildet, das auf einem Endabschnitt der Übertragungswelle 45 befestigt oder auf diesen aufgekeilt ist und somit zusammen mit der Übertragungswelle 45 drehbar ist. Das zweite Kupplungselement ist durch ein koaxial auf der Übertragungswelle 45 drehbares und mit dem ersten Zahnradabschnitt 44a des Reduktionselements 44 kämmendes Kupplungszahnrad 50 gebildet. Das Kupplungszahnrad weist einen außen geriffelten ringförmigen Abschnitt 50a auf, der sich axial an das Kupplungselement 4 9 anschließt. Die Umschaltkupplung 46 umfaßt ferner ein innen geriffeltes, ringförmiges Kupplungselement 51, das auf das Kupplungselement 49 aufgekeilt ist. Das Kupplungselement 51 bildet das oben erwähnte dritte Kupplungselement und ist axial auf der Außenriffeiung des ringförmigen Kupplungselements 4 9 verschiebbar und mit der Außenriffeiung des ringförmigen Abschnitts 50a des Kupplungszahnrades 50 in oder außer Eingriff bringbar.

Das Umlenkgetriebe 4 7 ist im wesentlichen durch ein treibendes Kegelrad 52 und ein angetriebenes Kegelrad 53 gebildet. Das treibende Kegelrad 52 ist mit einer Innenriffelung auf den außen geriffelten axialen Endabschnitt der Übertragungswelle 45 aufgekeilt und somit zusammen mit der Übertragungswelle 45 drehbar. Das ange triebene Kegelrad 53 kämmt mit dem treibenden Kegelrad

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und weist einen rückwärtigen axialen Vorsprung 53a auf, der in Lagern 54, 54' in obm Gehäuse 6 gelagert ist. Die Drehachse des angetriebenen Kegelrades 53 verläuft rechtwinklig zu der Drehachse des treibenden Kegelrades 52, d.h. in Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie. Der axiale Vorsprung 53a des angetriebenen Kegelrades 53 ragt durch eine in einem rückseitigen Fortsat2 des Gehäuses 6 ausgesparte öffnung aus dem Gehäuse 6 heraus und ist an seinem rückwärtigen Ende mit einer nicht gezeigten Kardanwelle verbunden, die sich von dem angetriebenen Kegelrad 53 aus in Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie nach rückwärts erstreckt.

Die Kardanwelle ist Teil der Hinterrad-Antriebslinie und ist an ihrem rückwärtigen Ende mit einem nicht gezeigten Endreduzier- und Differentialgetriebe für die Hinterräder verbunden, bei dem zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen das gleiche übersetzungsverhältnis besteht wie bei dem Differentialgetriebe 31 der Vorderrad-Antriebseinheit 4. Zwei Ausgangswellen gehen ähnlich wie die Ausgangswellen 29, 29' des Vorderrad-Differentialgetriebes in Querrichtung der Fahrzeugkarosserie von dem Hinterrad-Differentialgetriebe aus. Diese Ausgangswellen stehen an ihren äußeren Enden mit Hinterrad-Antriebswellen in Verbindung. Die Hinterrad-Antriebswellen erstrecken sich ebenfalls in Querrichtung der Fahrzeugkarosserie und sind an ihren äußeren Enden durch geeignete Kupplungseinrichtungen mit den Radachsen der Hinterräder verbunden.

Im folgenden soll die Wirkungsweise des mit einer erfindungsgemäßen Kraftübertragungseinheit versehenen Vierradantriebs erläutert werden.

Wenn die Brennkraftmaschine 1 in Betrieb und die Kupplung eingekuppelt ist,wird die von der Ausgangswelle 1a der

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Brennkraftmaschine 1 abgegebene Antriebsleistung über die Kupplung 2 auf die Eingangswelle 7 des Schaltgetriebes 3 übertragen. Wenn unter dieser Bedingung eines der angetriebenen Zahnräder 16 bis 19 auf der Getriebe-Ausgangswelle 8 über eine der zugeordneten Synchron-Kupplungseinrichtungen 22 oder 23 mit der Ausgangswelle 8 gekoppelt ist oder wenn das freilaufende Rückwärts-Zahnrad 21 mit dem Rückwärts-Zahnrad 15 und der Synchron-Kupplungseinrichtung 22 kämmt, wird die Antriebsleistung von der Eingangswelle 7 über das ausgewählte Paar der auf den Wellen 7,8 angeordneten Zahnräder oder über die Zahnräder 15, 21 auf die Getriebe-Ausgangswelle 8 übertragen. Infolgedessen rotiert die Ausgangswelle 8 mit einer Drehzahl, die zu der Drehzahl der Eingangswelle 7 in dem ausgewählten übersetzungsverhältnis steht. Die Drehung der Getriebe-Ausgangswelle 8 überträgt sich über das auf dieser Welle befestigte Ausgangs-Zahnrad 24 auf das Zwischenzahnrad 25, das ständig mit dem Ausgangs-Zahnrad 24 kämmt. Von dem Zwischenzahnrad 25 aus überträgt sich die Drehung über die Hohlwelle 27 auf das treibende Element 38 des Langsam-Schnell-Umschaltgetriebes 37, da der geriffelte Endabschnitt 27a der Hohlwelle 27 und der axiale Vorsprung 38b des treibenden Elements 38 miteinander in Eingriff stehen.

Auf diese Weise werden der ringförmige Abschnitt 38a des treibenden Teils 38 und das auf den ringförmigen Abschnitt 38a aufgekeilte ringförmige Kupplungselement 42 angetrieben, so daß sie gemeinsam um die Drehachse der Ausgangswelle des Differenzialgetriebes 31 routieren.

Wenn unter dieser Bedingung das ringförmige Kupplungselement 42 des Umschaltgetriebes 37 in der axialen Position

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gehalten wird, in der es mit dem ringförmigen Abschnitt 40a des ersten Stirnrades 40 in Eingriff steht, so besteht über dieses Kupplungselement 42 eine Antriebsverbindung zwischen dem treibenden Teil 38 und dem ersten Stirnrad 40. Unter dieser Bedingung wird die über das Zwischenzahnrad 25 auf das treibende Teil 38 übertragene Antriebsleistung über das Kupplungselement 42 und das erste Stirnrad 40 auf den ersten Zahnradabschnitt 44a und damit auch auf den zweiten Zahnradabschnitt 44b des Reduktionselements 4 4 übertragen, das auf diese Weise zu einer Drehung auf der Reduziergetriebewelle 4 3 angetrieben wird. Das Reduktionselement 44 treibt mit dem zweiten Zahnradabschnitt 44b seinerseits das zweite Stirnrad 41 an, so daß dieses ebenfalls um die Drehache der Differential-Ausgangswelle 29 rotiert. Aufgrund des Eingriffs zwischen dem zweiten Stirnrad 41 und dem geriffelten axialen Vorsprung 32a des Differentialkorbes 32 wird somit der Differentialkorb 32 des Differentialgetriebes 31 um seine senkrecht zu der Ausgleichswelle 35 verlaufende Drehachse in Drehung versetzt. Die Drehzeit des auf diese Weise durch das treibende Element 38, das Kupplungselement 42, das erste Stirnrad 40, das Reduktionselement 44 und das zweite Stirnrad 41 angetriebenen Differentialkorbes ist durch die Drehzahl des treibenden Teils 38 und die durch die jeweiligen Anzahlen der Zähne der Stirnräder 40,41 und der Zahnradabschnitte 44a, 44b des Reduktionselements 44 festgelegt. Bei der zuvor erwähnten Ausführungsform des Umschaltgetriebes 37, bei der die Anzahl N₁ der Zähne des ersten Stirnrades 40 exakt oder annähernd gleich der Anzahl n. der Zähne des ersten Zahnradabschnittes 44a des Reduktionselements 44 ist, stimmt die Drehzahl des Reduktionselements 44 genau oder ungefähr mit der Drehzahl des ersten Stirnrades 40 und damit des treibenden Teils 38 überein.

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Somit ist die Drehzahl des Differentialkorbes 32 durch die Drehzahl des treibenden Teils 38 und durch das Zahnverhältnis zwischen dem zweiten Stirnrad 41 und dem zweiten Zahnradabschnitt 44b des Reduktionselements 44 bestimmt. Da in diesem Fall die Anzahl n₂ der Zähne des Zahnradabschnittes 44b kleiner als die Anzahl N₂ der Zähne des zweiten Stirnrades 41 ist, wie weiter oben ausgeführt wurde, ist die Drehzahl des Differentialkorbes 32 proportional zu der und kleiner als die Drehzahl des Reduktionselements 44 und somit des treibenden Teils und des Zwischenzahnrades 25.

Wenn das andererseits das ringförmige Kupplungselement 42 des Umschaltgetriebes 37 in der axialen Position gehalten wird, in der es mit dem ringförmigen Abschnitt 41a des zweiten Stirnrades 41 in Eingriff steht, steht das treibende Teil 38 über das Kupplungselement direkt mit dem zweiten Stirnrad 41 in Antriebsverbindung. Unter dieser Bedingung wird die über das Zwischenzahnrad 25 auf das treibende Teil 38 übertragene Antriebsleistung durch das Kupplungselement 42 und das zweite Stirnrad 41 auf den Differentialkorb 32 des Differentialgetriebes 31 weitergeleitet. Somit rotieren in diesem Fall das treibende Teil 38, das Kupplungselement 42, das zweite Stirnrad 41 und der Differentialkorb 32 als eine Einheit um die miteinander ausgerichteten Drehachsen der Differential-Ausgangswellen 29, 29'. Der Differentialkorb 32 des Differentialgetriebes rotiert um seine senkrecht zu der Ausgleichswelle 35 verlaufende Achse mit einer Drehzahl, die mit der Drehzahl des treibenden Teils 38 und folglich mit der Drehzahl des Zwischenzahnrades 25 übereinstimmt. Auf diese Weise kann die Antriebsleistung mit zwei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen von dem Zwischenzahnrad 45 auf den Differentialkorb 32 des Vorderrad-Differentialgetriebes 31 übertragen

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werden, und das übersetzungsverhältnis hängt von der axialen Position des Kupplungselements 42 auf dem ringförmigen Abschnitt 38a des treibenden Teils 38 ab.

Wenn sich das Langsam-Schnell-Umschaltgetriebe 37 in dem Zustand befindet, in dem das ringförmige Kupplungselement 42 mit dem ersten Stirnrad 40 in Eingriff steht, wird die auf das erste Stirnrad 40 übertragene Antriebsleistung nicht nur über die ersten und zweiten Zahnradabschnitte 44a, 44b des Reduktionselements 44 und über das zweite Stirnrad 41 auf den Differentialkorb 32 abgegeben, sondern außerdem über den ersten Zahnradabschnitt 44a des Reduktionselements 44 zu der Hinterrad-Antriebseinheit 5 weitergeleitet. Wenn sich andererseits das Umschaltgetriebe 37 in dem Zustand befindet, in dem das Kupplungselement 42 mit dem zweiten Stirnrad 41 in Eingriff steht, wird die auf das zweite Stirnrad 41 übertragene Antriebsleistung einerseits über das Kupplungselement 42 und das zweite Stirnrad 41 auf den Differentialkorb übertragen und andererseits über den zweiten Zahnrad-Abschnitt 44b auf das Reduktionselement 44 und über dessen ersten Zahnrad-Abschnitt 4 4a auf die Hinterrad-Antriebseinheit 5 übertragen. Auf diese Weise dienen das Reduktionselement 44 und das Kupplungselement 4 2 des Umschaltge- triebes 37 nicht nur zur Reduktion der Drehzahl bei der übertragung der Antriebsleistung von dem treibenden Teil 38 auf den Differentialkorb 32, sondern auch als Verzweigungselement, über das ein Anteil der an dem treibenden Teil 38 anliegenden Antriebsleistung auf die Hinterrad-Antriebseinheit 5 übertragen wird. In dem Differentialgetriebe 31 treibt der durch das zweite Stirnrad 41 angetriebene Differentialkorb 32 die Ausgleichs-Kegelräder an, so daß diese zusammen mit dem Differentialkorb 32 um eine Querachse der Ausgleichswelle 35 umlaufen. Die Ausgleichs-Kegelräder 34 treiben ihrerseits die Ausgangs-

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Kegelräder 36, 36' des Differentialgetriebes an, so daß diese in Bezug auf den Differentialkorb 32 um eine senkrecht zu der Mittelachse der Ausgleichswelle 35 verlaufende Achse rotieren. Auf diese Weise wird die an das Differentialgetriebe 31 der Vorderrad-Antriebseinheit '4 abgegebene Antriebsleistung erneut in zwei Ausgangskomponenten aufgeteilt, von denen jede über eine der Ausgangswellen 29,29' und über eine der Vorderrad-Antriebswellen auf die Vorderräde des Fahrzeugs übertragen wird.

Andererseits wird die Antriebsleistung entweder durch das erste Stirnrad 40 auf den ersten Zahnradabschnitt 44a.des Reduktionselements 44 oder über das zweite Stirnrad 41 auf den zweiten Zahnradabschnitt 44b des Reduktionselements 44 übertragen und über den ersten Zahnradabschnitt 44a dieses Reduktionselements an das auf das Übertragungswelle angebrachte Kupplungszahnrad 50 weitergegeben. Wenn in diesem Fall das Kupplungselement 51 der Zweirad/Vierrad-Umschaltkupplung 46 in der axialen Position gehalten wird, in der es mit dem geriffelten ringförmigen Abschnitt 50a des Kupplungszahnrades 50 in Eingriff steht, wird die dem Kupplungszahnrad 50 durch das Reduktionselement 44 mitgeteilte Antriebsleistung über das Kupplungselement 51 und das ringförmige Kupplungselement 49 auf die Übertragungswelle 49 übertragen, wodurch diese in Drehung um ihre Mittelachse versetzt wird. Das mit der Übertragungswelle 45 verbundene treibende Kegelrad 52 des 90 °-Umlenkgetriebes 47 dreht sich mit der Übertragungswelle 45 und treibt das angetriebene Kegelrad 53 an, so daß dieses um seine in Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie verlaufende Achse rotiert. Auf diese Weise wird die auf das treibende Teil 38 übertragene Antriebsleistung nicht nur auf das Vorderrad-Differentialgetriebe 31, sondern außerdem über die Zweirad/ Vierrad-Umschaltkupplung 46 und die treibenden und angetriebenen Kegelräder 52,53 des Umlenkgetriebes 4 7 auf die

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Kardanwelle übertragen. Durch die Kardanwelle wird die Antriebsleistung an das Hinterrad-Differentialgetriebe abgegeben und erneut in zwei Komponenten aufgeteilt, die auf die beiden Hinterrad-Antriebswellen wirken. Mit Hilfe dieser Komponenten der Antriebsleistung werden die Antriebswellen für die Hinterräder des Fahrzeugs um ihre jeweiligen Drehachsen in Drehung versetzt. Auf diese Weise werden sowohl die beiden Vorderräder als auch die beiden Hinterräder des Fahrzeugs angetrieben, so daß ein Vierrad-Antriebszustand des Zustande vorliegt. Wenn jedoch das Kupplungselement 51 der Zweirad/Vierrad-Umschaltkupplung 46 der Hinterrad-Antriebseinheit 5 in der axialen Position gehalten wird, in der es nicht mit dem ringförmigen Abschnitt 50a des Kupplungszahnrades 50 in Eingriff steht, ist die Übertragungswelle 45 von dem Reduktionselement 44 abgekuppelt und die an dem Kupplungszahnrad 50 anliegende Antriebsleistung wird nicht auf das Kupplungselement 49 und folglich auch nicht auf die Übertragungswelle 45 weitergegeben. Das Kupplungselement 49 und die Übertragungswelle 45 sind somit zusammen mit dem treibenden Kegelrad 42 frei drehbar. In diesem Fall werden nur die Vorderräder des Fahrzeugs angetrieben, so daß ein Zweirad-Antriebszustand vorliegt.

Während in der obigen Beschreibung die erfindungsgemäße Kraftübertragungseinheit anhand eines Kraftfahrzeugs mit Frontmotor beschrieben wurde, kann die erfindungsgemäße Kraftübertragungseinheit auch in Fahrzeugen verwendet werden, bei denen die Antriebsmaschine in einem mittleren oder im rückwärtigen Bereich der Fahrzeugkarosserie angebracht ist.

Ein besonderer Vorteil der oben beschriebenen Kraftüber-

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tragungseinheit gemäß der Erfindung besteht darin, daß diese Kraftübertragungseinheit in einfacher Weise durch geringfügige Veränderung einer herkömmlichen Kraftübertragungseinheit für Fahrzeuge mit Zweirad-Antrieb hergestellt werden kann, indem diese Zweirad-Kraftübertragungseinheit zusätzlich mit einem Langsam-Schnell-Umschaltgetriebe versehen wird, das mit dem bestehenden Differentialgetriebe kombiniert wird. Dies führt zu einer erheblichen Senkung der Herstellungskosten für Kraftübertragungseinheiten mit zuschaltbarem Vierrad-Antrieb und Geländegang.

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

ι 1. kraftübertragungseinheit für Vierradantriebe für KTfaftfahrzeuge mit einer Antriebsmaschine mit querliegender Ausgangswelle und wenigstens zwei Straßenrad-Paaren, mit einem Schaltgetriebe mit parallel zu der Drehachse der Ausgangswelle der Antriebsmaschine angeordneten Eingangs-und Ausgangswelle, einer ersten Radantriebseinheit mit einer Einrichtung zur Aufteilung der Antriebsleistung in zwei Komponenten und einem Differentialgetriebe zur übertragung einer Komponente der Antriebsleistung auf das erste Straßenrad-Paar, einer zweiten Radantriebseinheit zur Umlenkung der zweiten Komponente der Antriebsleistung in Fahrzeug-Längsrichtung und einer Antriebslinie zur Übertragung dieser Komponente von der zweiten Radantriebseinheit· zu dem zweiten Straßenrad-Paar, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Aufteilung der Antriebsleistung ein Langsam-schnell-Umschaltgetriebe (37) bildet, durch das die Antriebsleistung von einem durch die Ausgangswelle (8) des Schaltgetriebes (3) angetriebenen, um eine zu der Ausgangswelle (8) parallele Achse drehbaren Zwischenzahnrad (25) selektiv mit zwei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen auf das Differentialgetriebe (31) übertragbar ist, und daß die zweite Radantriebseinheit einen mit dem Langsam-Schnell-Umschaltgetriebe (37) verbindbaren Übertragungsmechanismus (45,49,51,52,53) umfaßt.
2. Kraftübertragungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Langsam-Schnellümschaltgetriebe (37) ein erstes, unabhängig von dem Zwischenzahnrad (25) drehbares Zahnrad (40), ein zweites, mit dem Differentialgetriebe (31) in Antriebsverbindung stehendes Zahnrad (42) , ein mit dem Zwischenzahnrad (25)

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drehbares und selektiv mit dem ersten Zahnrad (40) und mit dem zweiten Zahnrad (41) in Eingriff bringbares Kupplungselement (42) , ein erstes, mit dem ersten Zahnrad

(40) kämmendes und mit der zweiten Radantriebseinheit (5) in Antriebsverbindung stehendes Reduzierzahnrad (44a) und ein zweites Reduzierzahnrad (44b) umfaßt, das mit dem ersten Reduzierzahnrad (44a) drehbar ist und mit dem zweiten Zahnrad (41) kämmt.
3. Kraftübertragungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennze ichnet, daß die Drehachsen des ersten Zahnrades (40) und des zweiten Zahnrades (41) in einer Linie mit der Drehachse des Zwischenzahnrades (25) ausgerichtet sind und daß das Kupplungselement (42) zur Verbindung mit dem ersten oder zweiten Zahnrad (40,41) in Richtung dieser Drehachse verschiebbar ist.
4. Kraftübertragungseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Reduzierzahnräder (44a, 44b) zusammen um in einer Linie ausgerichtete Achsen drehbar sind, die parallel zu den Drehachsen der ersten und zweiten Zahnräder (40,41) verlaufen.
5. Kraftübertragungseinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Zahnrad (41) eine größere Anzahl von Zähnen als das zweite Reduzierzahnrad (44b) aufweist.
6. Kraftübertragungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsmechanismus ein treibendes Kegelrad (52) mit in Fahrzeug-Querrichtung verlaufender Drehachse und ein angetriebenes Kegelrad (53) umfaßt, dessen Drehachse in Fahrzeug-Längsrichtung verläuft und das mit dem treibenden Kegelrad (52) kämmt.

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7. Kraftübertragungseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Radantriebseinheit (5) eine Zweirad/Vierrad-Umschaltkupplung (46) umfaßt, die zwischen der Einrichtung zur Aufteilung der Antriebsleistung und der Antriebslinie zum Antrieb des

zweiten Straßenrad-Paares angeordnet ist und die Antriebsverbindung zwischen der Einrichtung zur Aufteilung der Antriebsleistung und der Antriebslinie selektiv verstellt oder unterbricht.
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8. Kraftübertragungseinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennze ichnet, daß der Übertragungsmechanismus ein treibendes, um eine zu den Achsen der Reduzierzahnräder (44a, 44b) parallele Achse drehbares Kegelrad (52) und ein angetriebenes, um eine in Fahrzeug-Längsrichtung verlaufende Achse drehbares Kegelrad (53) umfaßt, das mit dem treibenden Kegelrad (52) kämmt und daß die zweite Radantriebseinheit (5) eine Zweirad/Vierrad-Umschaltkupplung (46) umfaßt, die ein erstes, mit dem treibenden Kegelrad (52) drehbares Kupplungselement (49) , ein zweites, mit dem ersten oder zweiten Reduzierzahnrad (44a,44b) kämmendes Kupplungselement (50) und ein drittes Kupplungselement (51) umfaßt, das auf dem ersten oder zweiten Kupplungselement (49,50) verschiebbar und mit dem jeweils anderen der Kupplungselemente (49,50) selektiv in oder außer Eingriff bringbar ist.

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PATENTANWÄLTE — EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

Dipl.-Chem. Or. N. ter Meer Dipl.-Ing. M. Steinmeister SiA⁹SSe ί ^MÜIIer Artur-LaOebeck-Strasse *

D-8000 MÜNCHEN 22 D-4800 BIELEFELD 1

G 81-486-092
St/Wi/la

NISSAN MOTOR COMPANY, LIMITED No. 2, Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama City, Japan

KRAFTÜBERTRAGUNGSEINHEIT FÜR FAHRZEUGVIERRADANTRIEBE

PRIORITÄT: 15. Juli 1981, Japan, Nr. 110436/81