DE3513456A1 - Vierradantriebssystem - Google Patents

Description

Patentanwälte

Dipl.-Ing. HfW-EiCKMANN, Dwl.vPhys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A-Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. LisKA, Dipl.-Phys. Kr. J. Prechtel

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Vierradantriebssy stein

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Vierradantriebssystem für ein Fahrzeug, insbesondere auf ein System der Art, in dem die Antriebskraft von einem Mehrganggetriebe über einen Differentialmechanismus auf ein erstes Paar von Achsen und über das Gehäuse des Differentialmechanismus und einen Übertragungsmechanismus auf ein zweites Paar von Achsen übertragen wird.

Ein System dieser Art ist in der bereits veröffentlichen Gebrauchsmusterschrift Nr. 55-83119 offenbart, welches System einen Differentialmechanismus, der ein Differentialgehäuse aufweist, das ein Eingangszahnrad, welches mit einem Ausgangszahnrad auf einer Ausgangswelle eines Mehrganggetriebes verbunden ist, ortsfest hält, ein erstes Paar von Achsen, die mit dem Differentialmechanismus verbunden sind und sich parallel zu der Ausgangswelle erstrecken, sowie einen Übertragungsmechanismus, der eine Übertragungswelle aufweist, die sich parallel zu dem ersten Paar von Achsen zum Übertragen der Antriebskraft von dem Differentialgehäuse zu einer Antriebswelle und dann zu dem zweiten Paar von Achsen erstreckt, enthält. In diesem System kämmt das Eingangszahnrad, das ortsfest auf dem Differentialgehäuse angeordnet ist, mit dem Ausgangszahnrad auf der Ausgangswelle des Getriebes, während ein Eingangszahnrad auf der Übertragungswelle mit einer Eingangswelle des Differentialgehäuses in Eingriff steht, die zu dem zweiten Paar von Achsen führt. Dieses System hat die folgenden Nachteile:

(1) Falls gewünscht ist, die Durchmesser des Ausgangszahnrades des Getriebes und des Eingangszahnrades des Differentialmechanismus zu ändern, um dadurch das Antriebs-Reduktionsverhältnis zu ändern, muß das Eingangszahnrad der Übertragungswelle ebenfalls in seinem Durchmesser geändert werden, um so die Position der Übertragungswelle unverändert zu belassen. Als Ergebnis wird das Übersetzungsverhältnis

zwischen den Eingangszahnrädern geändert, so daß die Drehzahlen des ersten Paares von Achsen und des zweiten Paares von Achsen daraufhin nicht mehr übereinstimmen. Dies macht es notwendig, das Übersetzungsverhältnis des Übertragungssystems von der Übertragungswelle zu dem zweiten Paar von Achsen zu ändern, um die Drehzahlen der zweiten Achsen in Übereinstimmung mit denen der ersten Achsen zu bringen. Als eine Alternative kann die Übertragungswelle in ihrer Position verändert werden, um eine änderung des Übersetzungs-Verhältnisses der zuvor genannten beiden Eingangszahnräder zu vermeiden, was allerdings erfordert, das Übertragungsgehäuse auszuwechseln.

(2) Der Achsenzwischenraum zwischen dem ersten Paar von Achsen und der Übertragungswelle muß als die Summe der Radien des Eingangszahnrades des Differentialmechanismus und des Eingangszahnrades der Übertragungswelle beibehalten werden. Da das Eingangszahnrad des Differentialmechanismus einen verhältnismäßig großen Durchmesser haben muß, um das gewünschte Reduktionsverhältnis zu erbringen, muß die Übertragung vergrößert werden, um den gleichen Achsenzwischenraum beizubehalten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vierradantriebssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das auf einfache Weise gestattet, die dem System gemäß dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile zu vermeiden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Vierradantriebssystem für ein Fahrzeug, das ein erstes und ein zweites Paar von Achsen hat, vorgesehen, das durch ein Mehrganggetriebe mit einem Ausgangszahnrad, einen Differentialmechanismus, der mit dem ersten Paar von Achsen verbunden ist, einen Übertragungsmechanismus mit einem Eingangszahnrad, das antreibend mit dem zweiten Paar von Achsen verbunden ist, ein erstes Zahnrad in dem Differentialmechanismus, das in das Ausgangszahnrad des Mehrganggetriebes zum Bewirken einer Drehung des Differen-

tialmechanismus und dadurch des ersten Paares von Achsen eingreift, und ein zweites Zahnrad in dem Differentialmechanismus zum Drehen desselben und dadurch des zweiten Paares von Achsen gekennzeichnet ist.
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Ein weiteres Merkmal des in der zuvor genannten Japanischen Gebrauchsmusterschrift offenbarten Systems besteht darin, daß die Eingangswelle des Übertragungsmechanismus in einem Übertragungsgehäuse parallel zu dem ersten Paar von Achsen angeordnet und lösbar über eine Kupplung mit dem Eingangszahnrad verbunden ist, das mit dem Gehäuse des Differentialmechanismus zusammenwirkt. Die Übertragungsmechanismus-Eingangswelle ist in zwei Hälften unterteilt, wovon eine mit einem Zahnradmechanismus versehen ist, der mit dem zweiten Paar von Achsen verbunden ist, während die andere Hälfte integral mit dem Eingangszahnrad ausgebildet ist, das mit dem Differentialgehäuse zusammenwirkt. Die beiden Hälften sind eine in der anderen drehbar zusammengesetzt und werden an ihren beiden Enden drehbar in dem Übertragungsgehäuse durch Lager gehalten, wobei die Kupplung an dem äußeren Umfang der beiden zusammengesetzten Abschnitte der beiden Hälften angebracht ist, um die beiden Hälften in lösbarer Weise miteinander zu verbinden. Diese Konstruktion ist außerordentlich kompliziert. Während es möglich ist, die Übertragungseingangswelle als eine integrale Konstruktion herzustellen, wobei ein separates Eingangszahnrad auf derselben gehalten wird, wird der Lagerabschnitt einer Fehlausrichtung aufgrund der Antriebskraft von dem Differentialgehäuse her unterworfen, wodurch ein weiteres Problem, nämlich ein Fehleingriff in dem Zahnradeingriffsabschnitt zwischen dem Eingangszahnrad und dem Differentialgehäusezahnrad und außerdem dem Eingriffsabschnitt der Kupplung hervorgerufen wird. ι

Um dieses Problem zu lösen, ist erfindungsgemäß außerdem ein Vierradantriebssystem für ein Fahrzeug, das ein erstes Paar von Achsen und ein zweites Paar von Achsen hat, vorgesehen,

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das durch ein Mehrganggetriebe mit einem Ausgangszahnrad, einen Differentialmechanismus, der das erste Paar von Achsen enthält, und einen Übertragungsmechanismus mit einem Eingangszahnrad, das von einer Eingangswelle getragen wird, welche antreibend mit dem zweiten Paar von Achsen verbunden ist, wobei das Eingangszahnrad einen Schaft hat und wobei ein Lager den Schaft des Eingangszahnrades drehbar in dem Übertragungsmechanismus trägt, gekennzeichnet ist.

Ein Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand der Figur, die eine Schnittansicht eines Antriebssystems gemäß der Erfindung darstellt, im einzelnen beschrieben.

Die Hauptkomponenten des Antriebssystems sind ein Mehrganggetriebe 1, ein Differentialmechanismus 2, der ein Differentialgehäuse 3 aufweist, das einen eingebauten Differentialzahnradmechanismus enthält, ein Paar rechter und linker erster Achsen 4, die mit dem Differentialmechanismus 2 verbunden sind, und ein Übertragungsmechanismus 5 zum Übertragen der Antriebskraft von dem Differentialgehäuse 3 zu einer Antriebswelle 17 und dann zu einem Paar von zweiten Achsen (nicht gezeigt) in herkömmlicher Weise. Das Mehrganggetriebe 1 enthält eine Eingangswelle 7, die über eine Hauptkupplung 6 mit der Kurbelwelle des betreffenden Antriebsmotors verbunden ist, und eine Ausgangswelle 8, die parallel zu der Eingangswelle 7 angeordnet ist. Zwischen den beiden Wellen 7 u. 8 ist ein Sechsgang-Vorwärts/Eingang-Rückwärts-Getriebemechanismus angeordnet, der aus Vorwärtsgangen Gl bis G5, einem Rückwärtsgang GR und einem Extremlangsamgang EL zusammengesetzt ist, die so angeordnet sind, daß jeweils einer der Gänge wahlweise in herkömmlicher Weise eingestellt werden kann.

Der Differentialmechanismus 2 ist durch ein Eingangszahnrad 9, das auf dem Umfang des Differentialgehäuses 3 angeordnet ist, mit einem Ausgangszahnrad 10 auf der Ausgangswelle 8

des Mehrganggetriebes 1 verbunden. Die ersten Achsen 4 sind in dem Zentrum der Drehung des Differentialgehäuses 3 und parallel zu den Übertragungselementen 8 u. 9 montiert.

Der Übertragungsmechanismus 5 enthält eine Eingangswelle 12, die an einem Übertragungsgehäuse 11 parallel mit den ersten Achsen 4 angeordnet ist, ein Eingangszahnrad 14, das mit einem Antriebszahnrad 13 kämmt, welches auf dem Differentialgehäuse 3 befestigt ist, eine Kupplung 15, die zwischen der Eingangswelle 12 und dem Eingangszahnrad 14 angeordnet ist, und die zuvor genannte Antriebswelle 17 für die zweiten Achsen, die mit der Eingangswelle 12 durch einen Kegelzahnradmechanismus 16 verbunden ist und sich in einer Richtung senkrecht zu der Eingangswelle 12 erstreckt.

Dieses Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen System nach dem Stand der Technik dadurch, daß zwei Zahnräder 9 u. 13 statt eines Zahnrades vorgesehen sind, wobei beide der Zahnräder auf dem Differentialgehäuse 3 des Differentialmechanismus 2 befestigt sind. Das Eingangszahnrad 9 des Differentialmechanismus 2 und das Differentialgehäuse 3 sind mit dem Eingangszahnrad 9, das auf dem äußeren Umfang des Differentialgehäuses 3 befestigt ist, angeordnet und an einem Flansch 3a des Gehäuses mittels Schrauben 21 befestigt. Das Übertragungswellen-Antriebszahnrad 13 wird gegen die Seite des Eingangszahnrades 9 gehalten und wird außerdem durch dieselben Schrauben 21 in Position gehalten.

Ein weiteres Merkmal des gezeigten Ausführungsbeispiels besteht darin, daß das Eingangszahnrad 14, das auf der Eingangswelle 12 sitzt, auch auf dem Übertragungsgehäuse 11 durch ein Lager 18 gehalten wird, das auf dem äußeren Umfang eines Schafts 14a des Eingangszahnrades 14 befestigt ist.

Die Eingangswelle 12 wird drehbar an beiden Enden in dem Übertragungsgehäuse 11 durch jeweilige Lager 19 gehalten. Die Eingangswelle 12 trägt an ihrem einem Ende (das linke,

das in der Figur zu sehen ist) den Kegelzahnradmechanismus 16 und nahe deren anderem Ende (das rechte, das in der Figur zu sehen ist) das Eingangszahnrad 14 mittels eines Lagers 20. Der Schaft 14a, der sich in einem Stück von dem Eingangszahnrad 14 aus erstreckt, wird mit seinem äußeren Umfang durch das Lager 18 direkt auf einem Zwischenwandungsabschnitt 11a des Übertragungsgehäuses 11 gehalten.

Die zuvor erwähnte Kupplung 15 enthält eine Kupplungsschiebemuffe 15b, die Klauen 15a hat, welche weiteren Klauen 14b an dem Ende des Schafts 14a des Eingangszahnrades 14 gegenüberstehen. Die Kupplungsschiebemüffe 15b ist mittels einer Keilverzahnung mit einer Muffe 12a verbunden, die auf der Eingangswelle 12 befestigt ist, um sich mit dieser zu drehen. Als Ergebnis kann die Eingangswelle 12 mit dem Eingangszahnrad 14 durch eine Verschiebebewegung der Kupplungsschiebemüffe 15b verbunden oder von diesem getrennt werden, welche Bewegung mittels einer Verschiebegabel 15d und eines Betätigungshebels 15c bewirkt wird. Diese verbesserte Konstruktion des Übertragungsmechanismus ist entweder anwendbar, wenn das Eingangszahnrad 14 mit dem Antriebszahnrad 13 kämmt, wie dies dargestellt ist, oder direkt mit dem Eingangszahnrad 9 kämmt, wenn gewünscht wird, das Eingangszahnrad 14 zu eliminieren. Im letzteren Falle würden jedoch die anderen zuvor beschriebenen Vorteile verloren gehen.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des gezeigten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Die Antriebskraft von dem Antriebsmotor wird von dem Ausgangszahnrad 10 des Mehrganggetriebes 1 zu dem Eingangszahnrad 9 des Differentialmechanismus 2 und demzufolge zu den ersten Achsen 4 und außerdem von dem Antriebszahnrad 13 auf dem Differentialmechanismus 2 zu dem Eingangszahnrad 14 auf der Eingangswelle 12 des Übertragungsmechanismus 5 und demzufolge durch die Kupplung 15, den Kegelzahnradmecha-

-yo-

nismus 16 und die Antriebswelle 17 für die zweiten Achsen zu den zweiten Achsen übertragen.

Mit der gezeigten Anordnung können das Ausgangszahnrad 10 auf der Ausgangswelle 8 und das Eingangszahnrad 9 des Differentialmechanismus 2 ausgewechselt werden, um das Antriebs-Reduktionsverhältnis zu ändern, ohne daß es notwendig wäre, den Achsenzwischenraum zwischen der Ausgangswelle 8 des Mehrganggetriebes 1 und den ersten Achsen 4 des Differentialmechanismus 2 zu ändern, und ohne Änderung der Beziehung zwischen dem Antriebszahnrad 13 auf dem Differentialmechanismus 2 und dem Eingangszahnrad 14 auf der Eingangswelle 12 des Übertragungsmechanismus. Als Ergebnis werden die Drehzahlen der ersten Achsen und der zweiten Achsen nicht ungleich, wodurch es unnötig ist, das Übersetzungsverhältnis der Antriebszuges, der sich von dem Übertragungsmechanismus 5 zu den zweiten Achsen erstreckt, zu ändern.

Darüber hinaus können in dem Fall, in dem die Durchmesser der Räder auf den ersten Achsen 4 und der Räder auf den zweiten Achsen voneinander verschieden sind, die Umfangsgeschwindigkeiten aller Räder durch Auswechseln des Antriebszahnrades 13 auf dem Differentialmechanismus 2 und des Ein- gangszahnrades 14 auf der Übertragungs-Eingangswelle 11 in Übereinstimmung gebracht werden. Selbst in einem solchen Fall ist es unnötig, das Übertragungsgehäuse oder dergl. des Übertragungsmechanismus 5 auszuwechseln.

Darüber hinaus muß das Eingangszahnrad 9 des Differentialmechanismus 2 einen verhältnismäßig großen Durchmesser in Beziehung zu dem Antriebs-Reduktionsverhältnis haben, jedoch ist die Auswahl der Größe des Antriebszahnrades 13 nicht begrenzt, so daß es einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser haben kann. Als Ergebnis kann der Differentialmechanismus mit dem Eingangszahnrad 14 auf· der Eingangswelle 12 angeordnet werden, die sich nach innen von dem Umfang des

Eingangszahnrades 9 des Differentialmechanismus 2 aus um einen Abstand gleich der Differenz zwischen dem Radius des Eingangszahnrades 9 und dem Radius des Antriebszahnrades 13 erstreckt, wodurch der Achsenzwischenraum zwischen den Achsen 4 und der Übertragungswelle 12 des Übertragungsmechanismus 5 verringert werden kann.

Es sei hier angemerkt, daß die Antriebskraft von dem Antriebszahnrad 13 des Differentialmechanismus 2 dem Eingangszahnrad 14 auf der Eingangswelle 12 im wesentlichen in gleicher Weise wie bei dem Stand der Technik zugeführt wird. Indessen wird der Schaft 14a des Eingangszahnrades 14 dieses Ausführungsbeispiels an seinem äußeren Umfang in dem Übertragungsgehäuse 11 durch das Lager 18 gehalten, um irgendeine Möglichkeit einer Fehlausrichtung zu verhindern.

Darüber hinaus wird die Eingangswelle 12 zusätzlich in dem Übertragungsgehäuse 11 durch das Eingangszahnrad 14 und die Lager 18 u. 20 gehalten, und diese zusätzliche Lagerung bedeutet, daß die Welle einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser haben kann. Außerdem kann im Vergleich mit einer Konstruktion, in der die Eingangswelle 12 in ihrem mittleren Abschnitt direkt in dem Übertragungsgehäuse 11 durch ein separates Lager gelagert wird, die Eingangswelle 12 um die Breite eines solchen Lagers verkürzt werden. Darüber hinaus wird, da das Lager 18 auf dem Schaft 14a montiert ist, der einen größeren Durchmesser als die Eingangswelle 12 hat, die Lagerkraft erhöht.

Es ist ersichtlich, daß zahlreiche Änderungen und Modifikatonen der Konstruktion bzw. deren Teile durch den Fachmann vorgenommen werden können, ohne daß dazu der allgemeine Erfindungsgedanke oder der Schutzumfang, der durch die Patentansprüche bestimmt ist, verlassen werden müßte.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vierradantriebssystem für ein Fahrzeug, das ein erstes und ein zweites Paar von Achsen hat, g e k e η η zeichnet durch ein Mehrganggetriebe (1) mit einem Ausgangszahnrad (10), einen Differentialmechanismus (2), der mit dem ersten Paar von Achsen (4) verbunden ist, einen Übertragungsmechanismus (5) mit einem Eingangszahnrad (14), das antreibend mit dem zweiten Paar von Achsen verbunden ist, ein erstes Zahnrad in dem Differentialmechanismus (2), das in das Ausgangszahnrad (10) des Mehrganggetriebes (1) zum Bewirken einer Drehung des Differentialmechanismus (2) und dadurch des ersten Paares von Achsen (4) eingreift, und ein zweites Zahnrad in dem Differentialmechanismus (2) zum Drehen desselben und dadurch des zweiten Paares von Achsen.

2. Vierradantriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die ersten und zweiten Zahnräder unmittelbar einander benachbart angeordnet sind und verzapft mit dem Differentialmechanismus (2) verschraubt

sind.

3. Vierradantriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Achsen der Wellen des Mehrganggetriebes (1) und die Achse des EingangsZahnrades (14) des Übertragungsmechanismus (5) sowie die Achse des ersten Paares von Achsen (4) zueinander parallel und in ortsfesten Positionen liegen.

4. Vierradantriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , daß das erste Zahnrad und eine Ausgangswelle (8) des Mehrganggetriebes (1) bewegbar und auswechselbar durch ein Paar von Zahnrädern sind, die die gleiche Summe von Durchmessern dieser Zahnräder haben, um das Antriebsverhältnis von dem Mehrganggetriebe (1) zu dem ersten Paar von Achsen (4) und dem zweiten Paar von Achsen zu ändern.

5. Vierradantriebssystem nach einem der vorhergehenden An-Sprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das zweite Zahnrad und das Eingangszahnrad (14) des Übertragungsmechanismus (5) bewegbar und durch ein Paar von Zahnrädern auswechselbar sind, die die gleiche Summe von Durchmessern dieser Zahnräder haben, um das Verhältnis der Drehung zwischen dem ersten Paar von Achsen (4) und einer Antriebswelle (17) zu dem zweiten Paar von Achsen zu ändern.

6. Vierradantriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Übertragungsmechanismus (5) ein Gehäuse und eine Eingangswelle (12) enthält, die von dem Gehäuse drehbar durch Lager (19) an jedem Ende gehalten wird, wobei das Eingangszahnrad (14) drehbar auf der Eingangswelle (12) gehalten wird und einen Schaft (14a) hat und wobei ein weiteres Lager (20) nahe dem mittleren Abschnitt der Eingangswelle (12) das Eingangszahnrad (14) drehbar an dessen Schaft (14a) hält.

7. Vierradantriebssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Ubertragungsmechanismus (5) eine Kupplung (15) mit Kupplungsklauen (14b) auf dem Eingangszahnrad (14) und einer Kupplungsschiebemuffe (15b) mit Kupplungsklauen (15a), die verschiebbar auf der Eingangswelle (12) zum wahlweisen Eingreifenlassen der Kupplungsklauen (14b) des Eingangszahnrades (14) montiert sind, enthält.

8. Vierradantriebssystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Antriebswelle (17) in dem Übertragungsmechanismus (5) derart angeordnet ist, daß ihre Achse senkrecht zu der der Eingangswelle (12) liegt, und daß ein Kegelzahnradantrieb (16) vorgesehen ist, der diese beiden Wellen (12, 17) miteinander verbindet.

9. Vierradantriebssystem für ein Fahrzeug, das ein erstes Paar von Achsen und ein zweites Paar von Achsen hat, gekennzeichnet durch ein Mehrganggetriebe (1) mit einem Ausgangszahnrad (10), einen Differentialmechanismus (2), der das erste Paar von Achsen (4) enthält, und einen Übertragungsmechanismus (5) mit einem Eingangszahnrad (14), das von einer Eingangswelle (12) getragen wird, welche antreibend mit dem zweiten Paar von Achsen verbunden ist, wobei das Eingangszahnrad (14) einen Schaft (14a) hat und wobei ein Lager (20) den Schaft (14a) des Eingangszahnrades (14) drehbar in dem Übertragungsmechanismus (5) trägt.