DE3604144A1

DE3604144A1 - Vierradantrieb fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE3604144A1
Application number: DE19863604144
Authority: DE
Inventors: Loris J. Troy Mich. Charchian; Albert A. Sylvania Ohio Hart; Dennis W. Toledo Ohio Shea
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 1985-02-22
Filing date: 1986-02-10
Publication date: 1986-08-28
Also published as: SE8600767L; FR2577859A1; SE8600767D0; US4667767A; CA1276564C; IT8647683A0; IT1191861B; GB2171373A; GB8604255D0

Description

A 15 052

Dana Corp.

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Vierradantrieb für Fahrzeuge, insbesondere einen Vierradantrieb mit Einrichtungen zum Trennen von zwei der vier getriebenen Räder vom Antriebssystem des Fahrzeugs.

Vierradantriebssysteme für Fahrzeuge werden zunehmend üblich. Solche Systeme werden gewöhnlich mit einem Paar von Hauptantriebsrädern versehen, die ständig in Eingriff mit dem Antriebssystem des Fahrzeugs stehen, sowie einem Paar sekundärer Antriebsräder, die nur zu gewünschten Zeiten angetrieben werden. Wenn die Räder eingerückt sind, ist jedes der vier Räder in der Lage, das Fahrzeug über eine Fläche anzutreiben, auf der das Fahrzeug betätigt werden soll. Die Hauptantriebsräder können entweder die vorderen oder die hinteren Räder sein, abhängig von der speziellen Konstruktion des Fahrzeugs. In jedem Fall ist ein Mechanismus vorgesehen, um selektiv das zweite Paar von Antriebsrädern mit dem Antriebssystem zu verbinden bzw. von diesem zu trennen, so daß das Fahrzeug entweder mit Vierradantrieb oder mit Zweiradantrieb betrieben werden kann.

Bei den meisten vierradgetriebenen Fahrzeugen ist das Steuerungssystem so gestaltet, daß die Kurvenradien von allen vier Rädern in einem Punkt konvergieren. Da die vier Räder Abstände voneinander haben, sind ihre Kurvenradien alle unterschiedlich. Wenn das Fahrzeug durch eine Kurve läuft, wird von jedem Rad innerhalb derselben Zeitspanne ein unterschiedlicher Weg durchlaufen, weshalb alle vier Räder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten rotieren. Die inneren Räder schlagen dabei enger ein als die entsprechenden äußeren Räder, die hinteren Räder führen eine schärfere Kurve aus als die vorderen Räder. Die geringere Geschwindigkeit des Innenrades relativ zur größeren Geschwindigkeit des zugehörigen Außenrades wird durch ein übliches Differentialgetriebe in der Achse oder eine Freilaufkupplung an der Achse ausgeglichen, wodurch eine schnellere Drehung des äußeren Rades gegenüber dem inneren Rad ermöglicht wird. Bei üblichen Vierradantriebssystemen kann ein Differentialgetriebe vorgesehen werden, um den Unterschied zwischen der relativ größeren Geschwindigkeit der Vorderachse und der relativ kleineren Ge-

τ-

schwindigkeit der hinteren Achse auszugleichen. Der Eingang zu diesem Differentialgetriebe ist mit dem Motor des Fahrzeugs verbunden, während seine Ausgänge an die vordere und die hintere Achse gelegt sind. Ein solches, zwischen den Achsen angeordnetes Differentialgetriebe hat dieselben Probleme wie das übliche in der Achse angeordnete Differentialgetriebe, nämlich, daß keine Energie übertragen wird auf einen der Ausgänge, wenn der andere Ausgang frei rotiert, z.B. wenn ein Rad seine Traktion auf einer glatten Fläche verliert. Da ferner die Vorderachse und die Hinterachse durch den Motor mit konstanter Drehzahl relativ zueinander angetrieben werden, kann ein unerwünschter Verschleiß an den Reifen der Räder auftreten, oder was schwerwiegender ist, es können Torsionskräfte zwischen Vorderachse und Hinterachse erzeugt werden, wenn das Fahrzeug auf einer nicht glatten Fläche eine Kurve fährt. Deshalb haben konventionelle Vierradantriebe Einrichtungen zum Trennen des zweiten Paares der Antriebsräder vom Motor des Fahrzeugs, um die vorgenannten Probleme zu vermeiden.

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Vierradantriebssystem mit Einrichtungen, um zwei der getriebenen Räder vom Fahrzeugmotor zu trennen. Eine erste Ausführungsform umfaßt hierbei eine erste Antriebswelle zum Verbinden des Fahrzeugantriebssystems mit einem ersten Träger. Der erste Träger dient zur übertragung von Energie von der ersten Antriebswelle . auf das erste Paar Antriebsräder des Fahrzeugs. Der erste Träger kann ein Differentialgetriebe umfassen, um den Unterschied zwischen den Drehzahlen des inneren und äußeren Hauptantriebsrades auszugleichen, wenn das Fahrzeug durch eine Kurve fährt. Eine zweite Antriebswelle ist zwischen dem ersten Träger und einem zweiten Träger angeordnet. Eine Kupplung ist vorgesehen, um selektiv die zweite Antriebswelle mit dem Fahrzeugmotor zu verbinden und von diesem zu trennen. Der zweite Träger überträgt Energie von der zweiten Antriebswelle auf das zweite Paar von Antriebsrädern des Fahrzeugs. Der zweite Träger kann ein Paar in zwei Richtungen arbeitende Freilaufkupplungen aufweisen, um die Differenz zwischen den Drehzahlen des inneren und äußeren sekundären Antriebsrades zu kompensieren, wenn das Fahrzeug durch eine Kurve fährt. Der zweite Träger hat ferner eine Vorspanneinrichtung, um anfangs die zweite Antriebsachse um einen

vorgegebenen Betrag zu drehen, derart, daß die Freilaufkupplungen in eine ausgerückte Position gebracht werden, ehe sie für den Vierradantrieb in eine eingerückte Position geschaltet werden. Eine solche anfängliche Drehung verhindert, daß die Freilaufkupplungen sperren infolge einer Änderung der Richtung, in der das Fahrzeug betätigt wird.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung umfaßt eine erste Antriebswelle zum Verbinden des Fahrzeugmotors mit einem ersten Träger. Der erste Träger dient zur übertragung von Energie von der ersten Antriebswelle über ein Differentialgetriebe auf das erste Paar von Antriebsrädern des Fahrzeugs. Der erste Träger kann eine drehbare Eingangswelle aufweisen mit einem Antriebszahnrad und einem weiteren drehfest mit ihr verbundenen Zahnrad. Der erste Träger kann ferner eine drehbare Ausgangswelle aufweisen mit einem entsprechenden Antriebsrad und einem weiteren auf ihr montierten Zahnrad. Die beiden Zahnräder der Ausgangswelle stehen ständig in Eingriff mit den beiden entsprechenden Zahnrädern der Eingangswelle, können sich aber frei relativ zur Ausgangswelle drehen. Es sind eine erste und eine zweite Kupplung vorgesehen, um selektiv das Antriebsrad und das weitere Zahnrad der Ausgangswelle entsprechend mit der Ausgangswelle zur Drehung mit dieser zu kuppeln. Die Ausgangswelle ist über eine zweite Antriebswelle mit einem zweiten Träger verbunden. Der zweite Träger überträgt Energie von der zweiten Antriebswelle auf das zweite Paar der Antriebsräder des Fahrzeugs. Der zweite Träger kann ferner ein Paar Freilaufkupplungen aufweisen. Eine Vorspanneinrichtung ist vorgesehen, um anfangs die zweite Kupplung derart zu betätigen, daß das weitere Zahnrad der Ausgangswelle mit dieser gekuppelt wird, so daß die Freilaufkupplungen in ausgerückte Position geschaltet werden. Sobald dies der Fall ist, wird durch die Vorspanneinrichtung die zweite Kupplung abgeschaltet und dieerste Kupplung eingerückt, um das Antriebszahnrad der Ausgangswelle mit dieser zu koppeln für den Vierradantrieb.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Vierradantrieb zu schaffen, mit Einrichtungen, um die beiden getriebenen Räder vom Antriebssystem des Fahrzeugs, d.h. dem Fahrzeugmotor, zu trennen. Ferner soll bei einem derartigen Vierradantriebssystem automatisch die zweite Antriebsachse derart beaufschlagt werden, daß entsprechende Freilaufkupplungen in eine ausgerückte Position geschaltet werden, ehe die Antriebs-

achse auf Vierradantrieb geschaltet wird. Die Vorspanneinrichtung soll ferner betätigbar sein, wenn das Fahrzeug von Vorwärts- in Rückwärtsoder von Rückwärts- in Vorwärtsrichtung geschaltet wird.

p Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand

der Zeichnung im einzelnen beschrieben, in der

Fig. 1 schematisch eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines Vierradantriebs für ein Fahrzeug nach der Erfindung zeigt.

Fig. 2 zeigt eine teilweise geschnittene Draufsicht des zweiten Trägers nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt längs der Linie 3-3 von Fig. 2.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt längs der Linie 4-4 von Fig. 2, wobei eine der Freilaufkupplungen dargestellt ist.

Fig. 5 zeigt einen Schnitt längs der Linie 5-5 von Fig. 4.

Fig. 6 zeigt ein schematisches Diagramm einer Unterdrucksteuerungseinrichtung für die Vorspanneinrichtung nach den Fig. 2 und 3.

Fig. 7 zeigt ein schematisches Diagramm eines elektrischen Steuerungssystems für die Vorspanneinrichtung nach den Fig. 2 und 3.

Fig. 8 zeigt eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform eines Vierradantriebs für ein Fahrzeug nach der Erfindung.

Fig. 9 zeigt im Schnitt den ersten in Fig. 8 dargestellten Träger.

Fig. 10 zeigt schematisch ein hydraulisches Steuerungssystem der Vorspanneinrichtung nach Fig. 9.

Fig. 11 zeigt ein schematisches Diagramm der elektrischen Steuerung der Vorspanneinrichtung nach Fig. 9.

In der Zeichnung ist ein Vierradantriebssystem für ein Fahrzeug nach der Erfindung dargestellt. Der in der Beschreibung verwendete Ausdruck "primär" bezieht sich auf die Antriebsräder und die zugehörigen Komponenten» die ständig an den Motor des Fahrzeugs angeschlossen sind. Der Ausdruck "sekundär" bezieht sich auf die Antriebsräder und zugehörige Komponenten, die nur selektiv mit dem Fahrzeugmotor gekoppelt werden. Obgleich die Erfindung mit den Hinterrädern als primäre Antriebsräder und den Vorderrädern als sekundäre Antriebsräder beschrieben wird, ist auch der umgekehrte Fall möglich, d.h. die primären Antriebsräder können die Vorderräder sein und die sekundären Antriebsräder die Hinterräder, wobei auch eine solche Ausführungsform innerhalb der Erfindung liegt.

Die Fig. 1-7 zeigen schematisch eine erste Ausführungsform des Vierradantriebs für ein Fahrzeug nach der Erfindung. Ein Motor 10 ist über eine Kupplung 12 und ein Getriebe 14 mit einem Ende einer ersten Antriebswelle 16 verbunden. Der Motor 10, die Kupplung 12 und das Getriebe 14 bilden das Energieerzeugungssystem bzw. Antriebssystem des Fahrzeugs. Das andere Ende der ersten Antriebswelle 16 ist mit einem ersten Träger verbunden zur übertragung von Energie vom Motor auf ein Paar hintere Antriebsachsen 2Ua und 20b. Mit den hinteren Antriebsachsen 20a und 20b sind entsprechende primäre Antriebsräder 22a und 22b zur Drehung mit den Achsen verbunden. Der erste Träger 18 kann ein konventionelles Differentialgetriebe (nicht gezeigt) aufweisen zur übertragung der Kraft von der ersten Antriebswelle 16 auf die hinteren Antriebsachsen 20a und 20b, wodurch ermöglicht wird, daß die Antriebsräder 22a und 22b mit unterschiedlichen Drehzahlen rotieren, wenn das Fahrzeug durch eine Kurve fährt. Der erste Träger kann ferner ein Paar konventioneller Zahnräder (nicht gezeigt) aufweisen, um ständig das andere Ende der ersten Antriebswelle 16 mit einem Ende einer zweiten Antriebswelle 24 zu koppeln.

Die zweite Antriebswelle 24 ist an ihrem anderen Ende mit dem Eingang einer Kupplung 26 verbunden. Die Kupplung 26 kann einen konventionellen Kupplungsmechanismus aufweisen, der unter Last eingerückt und ausgerückt werden kann. Eine übliche Reibungskupplung ist als Kupplung 26 über eine Verlängerung der zweiten Antriebswelle mit einem zweiten Träger 30 verbunden. Der Aufbau und die Wirkungsweise des zweiten Trägers 30 wird nachstehend im einzelnen erläutert. Der zweite Träger 30 überträgt die Kraft von der Welle 28 auf

ein Paar sekundärer vorderer Antriebsachsen 32a und 32b. Mit den Achsen 32a und 32b sind entsprechende in zwei Richtungen arbeitende Freilaufkupplungen 34a und 34b gekoppelt. Die Freilaufkupplungen 34a und 34b sind konventionell und erlauben es ihren Ausgangselementen, die mit den sekundären Antriebsrädern 36a und 36b gekoppelt sind, schneller zu drehen als ihre entsprechenden Eingangselemente, die mit den Achsen 32a und 32b verbunden sind. Ein solcher Zustand tritt ein, wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt. Der Aufbau einer der Freilaufkupplungen 24b ist im Detail in Fig. 4 dargestellt.

In den Fig. 2 und 3 ist der Aufbau und die Wirkungsweise des zweiten Trägers 30 im Detail dargestellt. Ein Joch 38 kann in bekannter Weise mit der Welle 28 zur Drehung mit dieser verbunden werden. Das Joch 38 ist an einem drehbaren zylindrischen Teil 40 befestigt, welches in einem Antriebsritzel 42 innerhalb eines Gehäuses 44 des zweiten Trägers 30 endigt. Das Ritzel 42 wirkt mit einem drehbaren Zahnring 46 zusammen. Der Zahnring 46 ist an einem Vorspannzahnrad 48 mittels mehrerer Schrauben oder in anderer geeigneter Weise befestigt. Das Zahnrad 48 kann als radial verlaufender Abschnitt einer hohlzylindrischen Rolle 52 ausgebildet sein, die eine Innenverzahnung 54 besitzt. Die inneren Enden der vorderen Antriebsachsen 32a und 32b haben entsprechende Außenverzahnungen 46, welche in die Innenverzahnungen 54 der Rolle 52 eingreifen können. Eine Rotation des Zahnrings 46 mittels des Ritzels 42 verursacht somit eine Rotation der vorderen Antriebsachsen 32a und 32b.

Es ist eine Vorspanneinrichtung vorgesehen, um anfangs das Zahnrad 48 und die Achsen 32a und 32b um einen vorgegebenen Betrag zu drehen, ehe die Kupplung 26 für den Vierradantrieb eingerückt wird. Diese Vorspanneinrichtung umfaßt eine Zahnstange 58, die linear in zwei Richtungen bewegbar ist. Die Zahnstange 58 hat eine Anzahl von Zähnen 60 auf ihrer ebenen Fläche 62. Die Zähne 60 können selektiv in eine Mehrzahl von Zähnen 64 eingreifen, die am Umfang des Vorspann-Zahnrades 48 ausgebildet sind. Es sind Mittel vorgesehen, um die Zahnstange 58 in jeder der beiden Richtungen zu verschieben. In der dargestellten Ausführungsform bestehen diese Mittel aus einer unterdruckbetätigten Einrichtung 66. Diese Einrichtung 66 umfaßt einen nicht-gezeigten, gekapselten, beweglichen Kolben, der mit der Zahnstange 58 verbunden ist. Der Kolben spricht an auf das Anlegen und Entfernen

-y- ■■"■■■ " '" '"

eines Unterdruckes auf der einen oder der anderen seiner Seiten an, wodurch die Zahnstange 58 bewegt wird. Beispielsweise hat die Einrichtung 66 zwei nicht-gezeigte Einlasse, die in Verbindung mit inneren Kammern stehen, die an entgegengesetzten Seiten des Kolbens ausgebildet sind. Wenn in einem der Einlasse ein Unterdruck erzeugt wird und der andere Einlaß zur Atmosphäre entlüftet ist, so bewegt sich die Zahnstange 58 in der einen Richtung. Wenn diese Anschlüsse zu den Einlassen umgekehrt werden, bewegt sich die Zahnstange 58 in der anderen Richtung.

Wie Fig. 3 zeigt, kann die Zahnstange 58 von einer ersten Position, die in ausgezogenen Linien dargestellt ist, in eine zweite Position verschoben werden, die gestrichelt dargestellt ist. Wenn sich die Zahnstange 58 entweder in der ersten oder zweiten Position befindet, stehen ihre Zähne 60 nicht in Eingriff mit den Zähnen 64 des Zahnrades In diesen beiden Positionen können sich daher das Zahnrad 48 und die Rolle 52, sowie die vorderen Antriebsachsen 32a und 32b frei drehen. Jedoch während des Wegs der Zahnstange 58 aus der ersten Position in die zweite Position, oder umgekehrt, treten die Zähne 60 in Eingriff mit den Zähnen 64 des Zahnrades 48 und bewirken, daß das Zahnrad 48, die Rolle 52 und die Achsen 32a und 32b sich um einen vorgegebenen Betrag in der entsprechenden Richtung drehen, bis die Zähne 60 der Zahnstange 58 sich an dem Zahnrad 48 vorbei in die andere Position bewegt haben. Der Betrag der Drehung des Zahnrades 48 kann variiert werden, abhängig von der Anzahl der Zähne 60 an der Zahnstange 58 und der Größe des Zahnrades 48. Wenn daher ein Vakuum in einem der beiden Einlasse der Betätigungseinrichtung 66 erzeugt wird, wird die Zahnstange 58 wie oben beschrieben verschoben und die vorderen Antriebsachsen 32a und 32b werden um einen vorgegebenen Betrag in einer Richtung gedreht. Wenn das Vakuum im anderen der beiden Einlasse erzeugt wird, werden die Achsen 32a und 32b um einen vorgegebenen Betrag in der anderen Richtung gedreht.

Die Freilaufkupplungen 34a und 34b sitzen entsprechend zwischen den Achsen 32a und 32b und deren entsprechenden Antriebsrädern 36a und 36b. Die Kupplungen 34a und 34b sind konventionell und bilden keinen Teil der Erfindung. Zum besseren Verständnis der Erfindung ist jedoch eine der

360AU4

Freilaufkupplungen 34b in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Die Kupplung 34b sitzt in einem hohlzylindrischen Gehäuse 68, das an einem Gehäuse 64 des zweiten Trägers mittels Schrauben 70 oder dgl. befestigt ist. Ein hohlzylindrisches Ausgangselement 72 ist koaxial in dem Gehäuse 68 angeordnet. Eine Mehrzahl von Wälzlagern 74 ist zwischen der inneren Oberfläche des Gehäuses 68 und der Außenfläche des Elementes 72 gehalten, so daß sich das Ausgangselement 72 relativ zum Gehäuse 68 drehen kann. Die innere Fläche des Elements 72 ist mit einer Vielzahl von einwärts verlaufenden konkaven Abschnitten 76 längs seines Umfanges versehen.

Die vordere Antriebsachse 32b ist das Eingangselement zur Freilaufkupplung 34b. Die Achse 32b ist koaxial in dem Element 72 eingebaut. Die äußere Fläche der Achse 32b ist mit einer Mehrzahl von nach außen verlaufenden, rampenförmigen Abschnitten 58 längs ihres Umfanges versehen. Eine zylindrische Rolle oder Walze 80 ist zwischen jedem der benachbarten Rampenabschnitte angeordnet. Jede Walze 80 hat einen Endabschnitt 82 mit relativ kleinem Durchmesser, der sich axial nach außen von beiden Enden aus erstreckt. Eine Feder 84 oder ein anderes elastisches Element verläuft um jeden der Endabschnitte 82 auf jeder Seite der Walzen 80, um normalerweise die Walzen 80 zentrisch zwischen den Rampenabschnitten 78 und gegen die vordere Antriebsachse 32b zu halten. In dieser Position sind die Walzen 80 außer Kontakt mit dem Element 72 gehalten. Ein im wesentlichen zylindrischer Käfig 86 ist um den Umfang der vorderen Antriebsachse 32b vorgesehen. Jede der Walzen 80 ist an jedem Ende durch den Käfig 86 gehalten. Der Käfig 86 hat einen axial verlaufenden, ringförmigen Flansch 88. Eine Mehrzahl von Bremschuhen 90 ist um den Umfang des Flansches 88 angeordnet. Die Bremsschuhe 90 sind an ihren inneren Enden mit dem Gehäuse der Kupplung 34b verbunden. Die äußeren Enden der Bremschuhe 90 werden in Reibungskontakt mit dem Flansch 88 gedrückt, mittels einer Mehrzahl von Federn 92, die koaxial um den Flansch 88 angeordnet sind.

Im Betrieb wird die vordere Antriebsachse 32b anfangs in einer gewünschten Richtung durch den Fahrzeugmotor gedreht, wenn die Kupplung 26 eingerückt ist. Wenn dies der Fall ist, drehen sich die Walzen 80, die Federn 84 und der Käfig 86 zusammen mit der Achse 32b als eine Einheit in derselben Richtung. Jedoch, wie oben beschrieben, treten die Bremsschuhe 90 in Reibungseingriff mit dem Flansch 88, wodurch dieser Drehung ein Widerstand

360AH4

entgegengesetzt wird. Dieser Bremseffekt bewirkt,daß jede der Walzen auf einen der benachbarten Rampenabschnitte 78 aufrollt und sich dabei nach außen weg von der sich drehenden Achse 32b bewegt. Nachdem die Walzen 80 sich nach außen um einen vorgegebenen Weg bewegt haben, treten sie alle in Eingriff mit den Seiten der einwärts gerichteten konkaven Abschnitte 76, die an der inneren Oberfläche des Ausgangselements 72 ausgebildet sind. Wenn dies eintrifft, werden die Walzen zwischen der vorderen Antriebsachse 32b und dem Ausgangselement 76 arretiert oder gesperrt, was zur Folge hat, daß die gesamte Einheit als eine einzige Einheit rotiert. Damit ist die vordere Antriebsachse 32b mit dem Ausgangselement 76 gekoppelt und damit auch mit dem entsprechenden sekundären Antriebsrad 36b zur Drehung in der gewünschten Richtung.

Sollte es passieren, daß das sekundäre Antriebsrad 36b sich in derselben Richtung wie die vordere Antriebsachse 32b dreht, jedoch mit einer Drehzahl, die höher ist als die Drehzahl, mit der die vordere Antriebsachse 32b durch den Fahrzeugmotor angetrieben wird (was z.B. der Fall ist, wenn das sekundäre Antriebsrad 36b das Außenrad ist, wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt), so dreht sich das Ausgangselement in dieser Richtung relativ zur vorderen Antriebsachse 34b, wodurch die zuvor zwischen diesen Teilen arretierten Walzen 80 freigegeben werden. Die Walzen 80 laufen dann in ihre normale freie Position an der vorderen Antriebsachse 32b zurück unter der Wirkung der Federn 84 und gelangen außer Kontakt mit dem Ausgangselement 72. Als Folge davon wird das Ausgangselement 72 von der Antriebsachse 32b gelöst. Die Kupplung 34b ist eine überhol kupplung oder Freilaufkupplung, weil das Eingangselement 32b vom Ausgangselement 72 gelöst wird, wenn die Drehzahl des Ausgangselements 72 die Drehzahl des Eingangselements 32b übersteigt. Wegen der Symmetrie des Aufbaus der Kupplung 34b erkennt man, daß sie in gleicher Weise in Vorwärtsrichtung und in Rückwärtsrichtung arbeitet.

Die sekundären Antriebsachsen 32a und 32b sind mit einer etwas geringeren Drehzahl angetrieben als derjenigen, mit der die primären Antriebsachsen 20a und 20b angetrieben sind, infolge eines entsprechenden Verhältnisses zwischen den Übertragungszahnrädern des ersten Trägers 18 oder durch andere

-W-

Mittel. Als Folge hiervon laufen die Antriebsachsen 32a und 32b ständig im Freilauf (d.h. sie drehen sich schneller als die Drehzahl ist, mit der sie getrieben werden) und zwar aufgrund der Kupplungen 34a und 34b, wenn das Fahrzeug im Vierradantrieb auf einer nicht glatten Oberfläche betrieben wird. Ein solcher überlauf oder Freilauf ist erwünscht, weil er das Fahrzeug im wesentlichen im Zweiradantrieb hält (obwohl auf Vierradantrieb geschaltet) bis die Hauptantriebsachsen 20a und 20b schneller drehen als die Drehzahl, mit der die sekundären Antriebsachsen 32a und 32b angetrieben werden. Dieser Zustand kann auftreten, wenn eines der beiden Hauptantriebsräder 22a und 22b seine Traktion auf einem glatten Boden verliert. Das obenbeschriebene Frei lauf-übersetzungsverhältnis ist erwünscht, weil es einen unnötigen Reifenverschleiß verhindert und Reifendruckunterschiede erlaubt, wenn das Fahrzeug auf einer nicht glatten Oberfläche betrieben wird.

Wegen dieser Frei lauf-übersetzung kann jedoch ein Problem bei den Freilaufkupplungen 34a und 34b auftreten, wenn die Fahrzeugrichtung geändert wird während die Kupplungen 34a und 34b in Eingriff stehen. Angenommen beispielsweise, daß das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung fährt und die Kupplungen 34a und 34b eingerückt sind, um das sekundäre Paar Antriebsräder 36a und 36b anzutreiben. Wenn die Kupplung 34 in Eingriff ist, wie oben erläutert, sind die Walzen 80 zwischen den Rampenteilen 78 der Antriebsachse 32b und den konkaven Abschnitten 76 des Ausgangselementes in Vorwärtsrichtung arretiert. Die Walzen 80 bleiben in dieser arretierten Position bis das Ausgangselement 72 in Vorwärtsrichtung relativ zu der Antriebsachse 32b rotiert oder bis die Antriebsachse 32b relativ zum Ausgangselement 72 in Rückwärtsrichtung gedreht wird (d.h. bis das Ausgangselement 72 die vordere Antriebsachse 32b überholt). Eine bloße Trennung der vorderen Antriebsachsen 32a und 32b vom Antriebssystem des Fahrzeugs, z.B. mit Hilfe der Kupplung 26, bewirkt keine Freigabe der Walzen 80 wegen der Reibung zwischen den verschiedenen Elementen des Trägers 30. Wenn versucht wird, das Fahrzeug in Rückwärtsrichtung zu bewegen während die Kupplungen 32a und 32b in arretierter Position für die Vorwärtsrichtung sind, werden die sekundären Antriebsräder 36a und 36b an einer Drehung in Rückwärts-

4t

richtung gehindert. Das Fahrzeug wird damit unbeweglich, bis es erneut in Vorwärtsrichtung betrieben wird oder bis das Ausgangselement 72 und die vorderen Antriebsachsen 32a und 32b relativ zueinander gedreht werden, wie oben beschrieben wurde.

Die Vorspanneinrichtung der Erfindung dient dazu, den oben beschriebenen Sperrzustand der Freilaufkupplungen 34a und 34b zu verhindern. Um dies durchzuführen, sind Mittel vorgesehen, um zu verhindern, daß die Kupplung in Eingriff mit der Welle 28 tritt (und damit mit den Antriebsachsen 32a und 32b), die für den Vierradantrieb vorgesehen ist, bis die Vorspanneinrichtung die vorderen Antriebsachsen 32a und 32b relativ zu ihren entsprechenden Ausgangselementen 72 derart dreht, daß die Freilaufkupplungen 34a und 34b in eine ausgerückte Position gebracht werden, in welcher die Walzen 80 der Kupplungen 34a und 34b außer Eingriff mit den Ausgangselementen 72 sind. In der dargestellten Ausführungsform umfaßt die Vorspannungseinrichtung ein Unterdrucksystem für die Zahnstangenbetätigungseinrichtung 66 und ein elektrisches Steuerungssystem zur Steuerung dessen Arbeitsweise. Das elektrische Steuerungssystem ist vorgesehen, um das Unterdrucksteuersystem zu erregen, damit es die vorderen Antriebsachsen 32a und 32b in den entsprechenden Richtungen dreht und um zu verhindern, daß die Kupplung 26 eingerückt wird, bis diese Drehung erfolgt.

Fig. 6 zeigt das Unterdruckbetätigungssystem nach der Erfindung. Der Verteiler des Fahrzeugmotors 10 kann als Unterdruckquelle verwendet werden. Der Verteiler kann über ein Einweg-Rückschlagventil 94 an einen Vakuumbehälter 96 angeschlossen werden. Der Vakuumbehälter 96 ist an ein Zwei-Steilungs-Vakuumventil 98 für die Vorwärtsrichtung und an ein Zwei-Stellung-Vakuumventil 100 für die Rückwärtsrichtung angeschlossen. Ein Solenoid 102 ist vorgesehen zur Betätigung des Ventils 98 aus der ersten Position, wie in Fig. 6 gezeigt, in eine zweite Position (nach rechts in Fig. 6). Wenn sich das Ventil 98 in der ersten Position befindet, ist der Vakuumbehälter 96 geschlossen und die eine Seite der Betätigungseinrichtung 66 ist zur Atmosphäre entlüftet. Wenn sich das Ventil 98 in der zweiten Position befindet, steht der Vakuumbehälter in Verbindung mit der einen Seite der Betätigungseinrichtung 66 und die Verbindung zur Atmosphäre ist geschlossen. In gleicher Weise ist ein

Solenoid 104 vorgesehen zur Betätigung des Ventils 100 aus der ersten Position, wie in Fig. 6 gezeigt_s in eine zweite Position (nach links in Fig. 6). Wenn das Ventil 100 sich in der ersten Position befindet, ist der Vakuumbehälter 96 abgeschlossen und die andere Seite der Betätigungseinrichtung 66 ist zur Atmosphäre entlüftet. Wenn das Ventil 100 sich in der zweiten Position befindet, steht der Vakuumbehälter 96 in Verbindung mit der anderen Seite der Betätigungseinrichtung 66 und der Weg zur Atmosphäre ist geschlossen.

Im Betrieb wird das Solenoid 102 erregt und das Solenoid 104 entregt, wenn die Vorderachsen 32a und 32b so beaufschlagt werden sollen, daß das Fahrzeug sich in Vorwärtsrichtung bewegen kann. Eine Erregung des Solenoids 102 bewirkt, daß das Ventil 98 in seine zweite Position geschaltet wird, wodurch ein Unterdruck am Einlaß auf einer Seite der Betätigungseinrichtung 66 erzeugt wird. Eine Entregung des Solenoids bewirkt, daß das Ventil 100 in seine erste Position geschaltet wird, wodurch die andere Seite der Betätigungseinrichtung zur Atmosphäre entlüftet wird. Aufgrund hiervon wird die Zahnstange 58 aus ihrer ersten Position in ihre zweite Position verschoben und die vorderen Antriebsachsen 32a und 32b werden in Rückwärtsrichtung relativ zu den Ausgangselementen 72 gedreht, wie oben beschrieben. In gleicher Weise wird das Solenoid 104 erregt und das Solenoid 102 entregt, wenn die vorderen Antriebsachsen 32a und 32b so beaufschlagt werden sollen, daß das Fahrzeug in Rückwärtsrichtung bewegbar ist. Eine Erregung des Solenoids 104 bewirkt, daß das Ventil 100 Seine zweite Position geschaltet wird, wodurch ein Unterdruck am Einlaß zur anderen Seite der Betätigungseinrichtung 66 erzeugt wird. Eine Entregung des Solenoids 102 bewirkt, daß das Ventil in seine erste Position geschaltet wird, wodurch die eine Seite der Betätigungseinrichtung 66 zur Atmosphäre entlüftet wird. Die Zahnstange wird aufgrund hiervon aus ihrer zweiten Position in ihre erste Position verschoben und die vorderen Antriebsachsen 32a und 32b werden in Vorwärtsrichtung relativ zu den Ausgangselementen 72 gedreht. Damit werden die Walzen 80 der Freilaufkupplungen 34a und 34b in ihre entriegelten Positionen gebracht, wie oben beschrieben.

Fig.'7 zeigt den elektrischen Kreis zur Steurung der Tätigkeit der Solenoide 102 und 104. Der Schaltkreis wird erregt durch das Schließen eines Schalters 110 durch den Fahrer, wenn dieser im Vierradantrieb fahren will. Wenn der

- var-

Schalter 110 geschlosen ist, so ist der Schaltkreis an eine elektrische Energiequelle angeschlossen, z.B. die Batterie des Fahrzeugs, und es wird Energie über ein normalerweise geschlossenes Start-Relais 112 an die Erregerwicklung 114 eines normalerweise geschlossenen Kupplungsrelais 116 gelegt. Die Erregung der Wicklung 114 öffnet das Kupplungsrelais 116, um zu verhindern, daf3 Energie von diesem zu einem Kupplungs-Solenoid 118 fließt. Das Solenoid 118 steuert das Einrücken und das Ausrücken der Kupplung 26. Wenn es erregt wird,rückt es die Kupplung 26 ein, so daß das Fahrzeug in Vierradantrieb betätigt wird. Wenn es entregt wird, rückt es die Kupplung 26 aus, so daß das Fahrzeug im Zweiradantrieb betätigt wird.

Ein Schalter 120 für die Vorwärtsbewegung und ein Schalter 122 für die Rückwärtsbewegung sind entsprechend zwischen die Solenoide 102 und 104 sowie die elektrische Energiequelle gelegt. Die Schalter 120 und 122 können Teil des nicht-gezeigten Getriebeschaltmechanismus des Getriebes des Fahrzeugs sein. Der Schalter 120 ist geschlossen, wenn das Fahrzeug in einen Vorwärtsgang geschaltet ist, während der Schalter 122 geschlossen ist, wenn das Fahrzeug in einen Rückwärtsgang geschaltet wird. Wenn entweder der Schalter 120 oder 122 geschlossen ist, wird das entsprechende Solenoid tO2 oder 104 erregt, um das Ventil 98 oder 100 entsprechend zu schalten, wie oben beschrieben wurde. Die vorderen Antriebsachsen 32a und 32b werden somit automatisch in der richtigen Richtung durch die Betätigungseinrichtung 66 vorgespannt bzw. beaufschlagt, immer wenn das Fahrzeug in einen Vorwärtsgang oder Rückwärtsgang geschaltet wird.

Ein Wellen-Sensor 124 ist in der Nähe der vorderen Antriebsachsen 32a und 32b angeordnet. Der Sensor 124 ist konventionell und dient zur Erzeugung eines Signals, welches die Richtung und die Größe der Drehung der vorderen Antriebsachsen 32a und 32b angibt. Ein logischer Kreis 126 empfängt das Signal vom Sensor 124. Wenn eine vorgegebene Richtung und ein vorgegebener Betrag der Rotation der vorderen Antriebsachsen 32a und 32b festgestellt worden ist, erregt der logische Kreis 126 eine Erregerwicklung des Start-Relais 112. Die Richtung und der Betrag der Rotation ist vorgegeben durch den Betrag, der erforderlich ist, um die Freilaufkupplungen 34a und 34b in ihre ausgekuppelten Positionen zu schalten, die variieren, ab-

-X-

hängig von der Größe und dem Typ der verwendeten Kupplungen 34a und 34b. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Typ der Kupplung 34b wurde gefunden, daß 7° Rotation der Antriebsachse 34b ausreichen, um zu gewährleisten, daß die Kupplung 34b in ihre ausgekuppelte Position gebracht wird. Wenn dies erreicht ist, erregt der logische Kreis 126 die Wicklung 128 des Start-Relais 112, wodurch dieses geöffnet wird. Die Wicklung 114 des Kupplungs-Relais 116 wird dadurch entregt, wodurch das Relais 116 geschlossen wird. Das Solenoid 118 wird dann erregt und die Kupplung 16 wird für den Vierradantrieb eingekuppelt. Die Erfindung schafft somit eine Einrichtung, die verhindert, daß die Kupplung 26 die sekundären Antriebsachsen 32a und 32b mit dem Motor des Fahrzeugs für den Vierradantrieb koppelt, bis die Freilaufkupplungen 34a und 34b in ihre ausgekuppelten Positionen gebracht worden sind.

Modifikationen des oben beschriebenen Antriebssystems liegen innerhalb der Erfindung, z.B. kann das dargestellte Unterdrucksteuersystem nach Fig. 6 ersetzt werden durch ein hydraulisches oder anderes Fluid-Steuersystem. Andererseits kann auch ein vollmechanisches System verwendet werden. Es kann ferner vorgesehen werden, daß die Zahnstange 58 so angeordnet wird, daß sie das Ausgangselement 72 dreht statt der vorderen Antriebsachse 32b, wenn sie betätigt wird. Erforderlich ist nur, daß die vordere Antriebsachse 32b und das Ausgangselement 72 gedreht oder anderweitig relativ zueinander bewegt werden. Die Erfindung ist ferner anwendbar auf Fahrzeugen, bei denen die vorderen Antriebsräder 36a und 36b die Hauptantriebsräder des Fahrzeugs sind, wobei dann die Freilaufkupplungen 34a und 34b an den hinteren Achsen sitzen, die dann die sekundären Antriebsachsen sind.

Die Fig. 8-11 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Ein Motor 210 des Fahrzeugs ist über eine Kupplung 212 und ein Getriebe 214 mit einem Ende einer ersten Antriebswelle 216 verbunden. Der Motor 210, die Kupplung 212 und das Getriebe 214 bilden das Krafterzeugungssystem des Fahrzeugs. Das andere Ende der ersten Antriebswelle 216 ist mit dem Eingang eines ersten Irägers 218 verbunden. Der erste Träger 218 überträgt Kraft vom Motor 210 auf ein Paar hinterer primärer Antriebsachsen 220a und 220b. Entsprechende primäre Antriebsräder 222a und 222b sind zur Drehung mit den Achsen 220a und Z20b verbunden. Der Aufbau des

ersten Trägers 218 ist im Detail in Fig. 9 dargestellt. Der Ausgang des ersten Trägers 218 ist an ein Ende einer zweiten Antriebswelle 224 angeschlossen. Das andere Ende der zweiten Antriebswelle 224 ist zur Drehung über eine zweite Antriebswellenverlängerung 226 mit dem Eingang eines zweiten Trägers 228 verbunden. Der zweite Träger 228 überträgt Kraft von der zweiten Antriebswelle 226 auf ein Paar vorderer sekundärer Antriebsachsen 230a und 230b (von denen nur die Antriebsachse 230a dargestellt ist). Der zweite Träger 228 ist identisch mit dem zweiten Träger 30 der ersten Ausführungsform, außer daß das Zahnrad 48, die Zahnstange 58 und die Unterdruckbetätigungseinrichtung 66 weggelassen sind. Entsprechende, in zwei Richtungen wirkende Freilaufkupplungen 232a und 232b sind zwischen die vorderen Antriebsachsen 230a und 230b sowie die sekundären Antriebsräder 234a und 234b beschaltet. Der Aufbau und die Wirkungsweise der Freilaufkupplungen 232a und 232b sind identisch mit denjenigen der Kupplungen 34a und 34b, die oben anhand von Fig. 4 beschrieben wurden.

In Fig. 9 ist der Aufbau des ersten Trägers 218 im Detail dargestellt. Ein Joch 236 kann in bekannter Weise mit der ersten Antriebswelle 216 zur Drehung mit dieser gekoppelt werden. Das Joch 236 ist an einer drehbaren zylindrischen Eingangswelle 238 befestigt, die in einem Antriebsritzel 240 endigt innerhalb eines Gehäuses 242 des Trägers 218. Das Ritzel 240 arbeitet mit einem Zahnring 244 eines üblichen nicht-gezeigten Differentialgetriebes zusammen. Das Differentialgetriebe ist konventionell und es überträgt Kraft vom Motor 210 auf die primären Antriebsachsen 220a und 220b, wobei es eine relative Drehung der Achsen zueinander erlaubt. Ein erstes Antriebszahnrad 240 ist auf die Eingangswelle 238 drehfest mit dieser aufgekeilt. Ein erstes Vorbelastungs-Zahnräd 248 ist ebenfalls auf die Eingangswelle 238 zur Drehung mit dieser aufgekeilt. Das Zahnrad 246 und das Zahnrad 248 wirken entsprechend mit einem zweiten Antriebszahnrad 250 und einem zweiten Vorbelastungs-Zahnrad 252 zusammen, die auf einer drehbaren zylindrischen Ausgangswelle 254 sitzen. Die Zahnräder 250 und 252 sind frei auf der Welle 254 montiert und können sich normalerweise relativ zu dieser drehen. Ein Joch 256 ist an der Ausgangswelle 254 befestigt und es kann in be-

kannter Weise mit der zweiten Antriebswelle 224 gekoppelt werden.

Eine zylindrische Nabe 258 ist in bekannter Weise, z.B. mittels Keil, drehfest mit der Ausgangswelle 244 verbunden. Mittels einer ersten Kupplung kann wahlweise das Antriebsrad 250 mit der Nabe 258 und damit mit der Ausgangswelle 254 gekoppelt werden. Die erste Kupplung kann irgendeine konventionelle Kupplung sein, z.B. die dargestellte hydraulisch betätigte Mehrscheiben-Reibungskupplung 260. Eine erste Mehrzahl von Reibungsscheiben (nicht gezeigt) ist mit der Nabe 258 verbunden, während eine zweite Gruppe von nicht-gezeigten Reibungsscheiben mit einem Flansch 262 verbunden ist, der am zweiten Antriebszahnrad 250 durch konventionelle Mittel befestigt ist, z.B. einer oder mehreren Schrauben 264. Die erste und die zweite Gruppe von Reibungsscheiben sind abwechselnd und normalerweise im Abstand voneinander angeordnet. Wenn ein Fluiddruck an die erste Kupplung 260 über eine öffnung 266 angelegt wird, werden die beiden Gruppen von Reibungsscheiben zusammengeschoben, so daß sie ineinandergreifen und dadurch das zweite Antriebsrad 250 mit der Nabe 258 und der Ausgangswelle 254 zur Drehung koppeln. Der Anschluß 266 ist über einen im wesentlichen radialen Kanal 268 und einen zentralen Kanal 2bO, die in der Ausgangswelle 254 ausgebildet sind, an einen ersten Fluideinlaß 272 angeschlossen, der im Gehäuse 242 ausgebildet ist. Eine zweite Kupplung dient dazu, selektiv das zweite Zahnrad 252 mit der Nabe und damit mit der Ausgangswelle 254 zur Drehung zu koppeln. Die zweite Kupplung kann ebenfalls eine konventionelle Kupplung sein. In der dargestellten Ausführungsform ist ein ringförmiger Kolben 254 vorgesehen innerhalb einer ringförmigen Kammer 276, die in einem Deckel 278 ausgebildet ist. Der Deckel 278 ist am Gehäuse 242 mittels Schrauben 280 befestigt. Die Kammer 276 ist an einem Ende mit seiner Dichtung 282 geschlossen und steht in Verbindung mit einem zweiten Fluideinlaß 284, der im Deckel 278 ausgebildet ist. Der Kolben 274 ist mit einer Mehrzahl von zylindrischen Bolzen 286, von denen nur einer gezeigt ist, verbunden, die in Abständen längs seines Umfanges angeordnet sind. Die Bolzen erstrecken sich einwärts auf das Zahnrad 252 zu. Zwischen den inneren Enden der Bolzen 286 und dem Zahnrad 252 ist ein Stützring 288 und ein Axiallager 290 eingebaut.

ZZ

Wenn ein Fluiddruck über den zweiten Einlaß 284 an die Kammer 28b gelegt wird, werden der Kolben 274 und die Bolzen 282 einwärts bewegt auf das Zahnrad 252 zu. Die Enden der Bolzen 286 treten in Eingriff mit und bewegen den Stützring 288 derart, daß er eine Kraft einwärts gegen das Schublager 290 und das zweite Zahnrad 252 ausübt. Aufgrund hierauf wird das Zahnrad 252 einwärts verschoben und tritt in Reibungseingriff mit einer Fläche der Nabe 258. Hiermit wird das Zahnrad 252 mit der Nabe zur Drehung mit der Ausgangswelle 254 gekoppelt. Wenn der Fluiddruck ₌ in der Kammer 276 weggenommen wird, wird durch eine gewellte Feder 292, die zwischen dem Zahnrad 252 und der Nabe 258 liegt, das Zahnrad 252 außer Eingriff mit der Nabe 258 gebracht.

Im Betrieb sind beide, die erste und die zweite Kupplung ausgerückt, wenn das Fahrzeug im Zweiradantrieb gefahren wird. In dieser Betriebsweise ist die Ausgangswelle 254 weder mit dem Antriebsrad 250, noch mit dem Antriebsrad 252 verbunden. Es besteht somit keine Verbindung zwischen der Ausgangswelle 254 und dem Antriebssystem des Fahrzeugs, und die sekundären Antriebsräder 234a und 234b können sich frei drehen. Wenn das Fahrzeug im Vierradantrieb gefahren wird, werden die Kupplungen eingerückt, um das zweite Antriebsrad 250 mit der Ausgangswelle 254 zu koppeln. Wie Fig. 9 zeigt, ist das erste Antriebsrad 246 kleiner als das zweite Antriebsrad 250. Als Folge hiervon wird die Ausgangswelle 254 mit einer Drehzahl angetrieben, die etwas geringer ist als die der Eingangswelle 238, wenn die erste Kupplung in Eingriff ist. Eine solche Anordnung ist erwünscht, wie oben erläutert, um sicherzustellen, daß die vorderen Antriebsachsen 230a und 230b die hinteren Antriebsachsen 220a und 220b überholen, wenn das Fahrzeug auf einem nicht glatten Untergrund gefahren wird.

Im Gegensatz hierzu ist das erste Vorspann-Zahnrad 248 größer als das zweite Vorspann-Zahnrad 252. Wenn die zweite Kupplung eingerückt wird, wird die Ausgangswelle 254 mit einer Drehzahl angetrieben, die etwas höher ist als die der ETingangswelle 238. Als Folge hiervon werden die hinteren Antriebsachsen 220a und 220b langsamer angetrieben als die vorderen Antriebsachsen 230a und 230b. Dieser Zustand ist erwünscht, weil die Freilaufkupplungen 232a und 232b an den vorderen Antriebsachsen 23üa und 230b automatisch in ihre ausgerückten Positionen geschaltet

Z*

360AH4

werden, wenn die Richtung des Fahrzeugs von vorwärts auf rückwärts oder von rückwärts auf vorwärts geändert worden ist. Hierdurch wird effektiv das obengenannte Sperr-Problem vermieden, das bei der Verwendung von in zwei Richtungen arbeitenden Freilaufkupplungen 232a und 232b in konventionellen Vierradantrieben auftritt. Da es aus offensichtlichen Gründen unerwünscht ist, die vorderen Antriebsachsen 230a und 230b ständig schneller anzutreiben als die hinteren Achsen 220a und 220b, wird die zweite Kupplung jedesmal wenn das Fahrzeuggetriebe 214 in einen Vorwärts- oder einen Rückwärtsgang geschaltet wird, nur eingerückt bis die Kupplungen 232a und 232b in ihre ausgekuppelten Positionen gebracht sind, und wenn dies soweit ist, wird die zweite Kupplung ausgekuppelt (Lösen des zweiten Zahnrades 252 von der Ausgangswelle 254) und die erste Kupplung wird eingerückt (Verbinden des zweiten Antriebsrades 250 mit der Ausgangswelle 254) für die normale Vierrad-Betriebsweise. Die Mittel zur Durchführung dieser Schaltfolge umfassen ein hydraulisches Steuerungssystem zur Betätigung der ersten und der zweiten Kupplung sowie ein elektrisches Steuerungssystem zur Regulierung der Arbeitsweise des hydraulischen Steuerungssystems.

In Fig. 10 ist das hydraulische Steuerungssystem dargestellt. Eine Hydraulikpumpe Z94 ist mit dem Motor 10 des Fahrzeugs über eine Kupplung 296 verbunden. Die Kupplung 296 kann selektiv die Hydraulikpumpe vom Motor 10 trennen. Wenn sie eingekuppelt ist, pumpt die Hydraulikpumpe ein Fluid von einem Behälter 298 über einen ggf. mit einem Filter versehenen Sumpf 300, ein erstes Rückschlagventil 302 und ein zweites Rückschlagventil 304 in einen Sammelbehälter 306. Der Fluiddruck im Behälter 306 kann auf ein erstes vorgegebenes Niveau ansteigen, in welchem ein Druckschalter 308 betätigt wird, um die Kupplung 296 zu entregen, um die Hydraulikpumpe 294 vom Motor 10 zu trennen. Der Fluiddruck im Behälter 306 sollte daher normalerweise eine erste vorgegebene Höhe nicht übersteigen. Wenn aus irgendeinem Grund der Fluiddruck im Behälter 306 weiter über die erste vorgegebene Höhe ansteigen sollte, wird über ein Entlastungsventil 310 der ein zweites vorgegebenes Niveau, das höher ist als das erste vorgegebene Niveau, übersteigende Fluiddruck abgeführt und das Fluid in den Behälter 298 zurückgeführt.

Der Sammelbehälter 306 ist ferner über ein Drei stellungs-Ventil 312 mit dem ersten und dem zweiten Fluideinlaß 272 und 284 des zweiten Trägers 218 verbunden. In seinem normalen entregten Zustand, wie in Fig. 10 dargestellt, ist der Eingang zum Ventil 312 vom Behälter 306 gesperrt, so. daß kein Fluiddruck über das Ventil zu einem der Einlasse 272 und 284 übertragen wird. Zur gleichen Zeit sind beide Einlasse 272 und 284 über das Ventil 312 zum Behälter 298 entlüftet, um jeden restlichen Fluiddruck in diesem abzuführen. Ein erstes Solenoid 314 dient zum Schalten des Ventils 312 in eine zweite Position (nach rechts in Fig. 10), wenn dieses Solenoid 314 erregt wird. Wenn sich das Ventil 312 in der zweiten Position befindet, ist der Behälter 306 an den ersten Einlaß 272 angeschlossen, während der zweite Einlaß 284 zum Behälter 298 entlüftet ist. Sobald dies der Fall ist, wird die erste Kupplung eingerückt, um den zweiten Antrieb mit der Ausgangswelle 254 zu verbinden, wie oben beschrieben wurde. Es ist ferner ein zweites Solenoid 316 vorgesehen zum Schalten des Ventils 312 in eine dritte Position (nach links in Fig. 10), wenn dieses Solenoid 316 erregt wird. Wenn das Ventil 312 sich in dieser dritten Position befindet, ist der Behälter 306 mit dem zweiten Einlaß 284 verbunden,während der erste Einlaß 272 zum Tank 298 entlüftet ist. Wenn dies soweit ist, wird die zweite Kupplung eingerückt, um das zweite Vorbelastungs-Zahnrad 252 mit der Ausgangswelle 254 zur Drehung mit dieser zu koppeln, wie oben beschrieben wurde.

Fig. 11 zeigt den elektrischen Schaltkreis zur Steuerung der Arbeitsweise der Solenoide 314 und 316. Der Schaltkreis wird erregt durch Schließen eines Schalters 316 durch den Fahrer, wenn er das Fahrzeug im Vierradantrieb fahren will. Sobald der Schalter 316 geschlossen ist, ist der Schaltkreis an eine elektrische Energiequelle gelegt, z.B. die Batterie des Fahrzeugs und die Energie wird über ein normalerweise geschlossenes Start-Relais 318 an die Erregerwicklung 320 sowohl eines normalerweise geschlossenen ersten Relais 322 und eines normalerweise geöffneten zweiten Relais 324 angelegt. Durch Erregung der Wicklung 320 wird das erste Relais 322 geöffnet und das zweite Relais 324 geschlossen. Der Schalter 326 für Vorwärtsfahrt und der Schalter 328 für Rückwärtsfahrt sind parallel zwischen den Schalter 316 und die beiden Relais 322 und 324 geschaltet. Die Schalter 326 und 328 können in derselben Weise arbeiten wie die Schalter 120 und 122, die oben in Verbindung mit der

360AU4

ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurden. Wenn entweder der Schalter 326 oder der Schalter 328 geschlossen ist, wird Energie an beide Relais 322 und 324 zugeführt. Da beide Relais 322 und 324 durch die Erregung aus ihrer Normal stellung umgeschaltet worden sind (durch das Schließen des Schalters 31b), wird das erste Solenoid 314 entregt und das zweite Solenoid 316 erregt, wenn einer der Schalter 326 oder 328 geschlossen ist. Als Folge hiervon wird durch das zweite Solenoid 316 das Ventil 312 in seine dritte Position geschaltet, wodurch der zweite Einlaß 284 mit dem Sammelbehälter 306 verbunden und der erste Einlaß 272 zum Tank 298 entlüftet wird. Aufgrund hiervon wird durch die zweite Kupplung das Zahnrad 250 mit der Ausgangswelle 254 gekoppelt. Wie oben beschrieben, werden bei einer Bewegung des Fahrzeugs in dieser Betriebsweise die Freilaufkupplungen 232a und 232b in ihre entkuppelten Positionen geschaltet.

Im Bereich der vorderen Antriebsachse 230a und 230b ist ein Wellensensor 330 angeordnet. Der Sensor 330 ist konventionell und er erzeugt ein Signal, welches die Richtung und die Größe der Rotation der vorderen Antriebsachsen 230a und 230b darstellt. Ein logischer Schaltkreis 332 empfängt die Signale vom Sensor 330. Wenn eine vorgegebene Richtung und Größe der Rotation der vorderen Antriebsachsen 230a und 230b festgestellt worden ist, erregt der logische Kreis 332 eine Erregerwicklung 334 des Start-Relais 318. Wie bei der ersten Ausführungsform sind Richtung und Größe der Drehung, die erforderlich sind, um die Freilaufkupplungen 232a und 232b in ihre entkuppelten Positionen zu bringen, veränderlich, abhängig von Gc_öße und Typ der verwendeten Kupplungen 232a und 232b. Wenn diese Größe der Rotation erreicht ist, erregt der logische Kreis 332 die Wicklung 334, wodurch das Start-Relais 318 geöffnet wird. Die Wicklung 320 des ersten Relais 322 und des zweiten Relais 324 wird dann entregt. Als Folge hiervon schließt das erste Relais 322, wodurch das erste Solenoid 314 erregt wird und das zweite Relais 324 öffnet, wodurch das zweite Solenoid 316 entregt wird. Das Ventil 312 wird dann in seine zweite Position geschaltet, in welcher der erste Einlaß 272 mit dem Behälter 306 verbunden ist und der zweite Einlaß 284 ist zum Tank 298 entlüftet. Die zweite Kupplung trennt

dann das Zahnrad 252 von der Ausgangswelle 254, wie oben beschrieben, während die erste Kupplung das zweite Antriebszahnrad 250 mit der Ausgangswelle 254 koppelt. Auf diese Weise wird das Fahrzeug vorbereitet für den normalen Vierradantrieb. Man erkennt, daß die Erfindung eine Einrichtung vorsieht, die verhindert, daß die zweite Kupplung die Ausgangswelle 254 mit dem Fahrzeugantrieb beim Vierradantrieb kuppelt, bis bzw. solange nicht die Freilaufkupplungen 232a und 232b in ihre entkuppelten Positionen gebracht worden sind.

- Leerseite -

Claims

Dana Corp. : : - ; - 3594 Patentansprüche

1. Vierradantrieb für Fahrzeuge mit einem Motor, gekennzeichnet durch einen ersten Träger, der mit dem Motor des Fahrzeugs verbunden ist und Energie auf ein erstes Paar Antriebsräder überträgt; einen zweiten Träger, der ein Eingangselement und ein Ausgangselement hat, die mit einem zweiten Paar Antriebsräder verbunden sind, wobei der zweite Träger Energie von dem Eingangselement auf das Ausgangselement überträgt; Einrichtungen, um selektiv den ersten Träger mit dem Eingangselement des zweiten Trägers zu verbinden, um auf diesen Energie zu übertragen; sowie Einrichtungen, um das Eingangselement oder das Ausgangselement relativ zum jeweiligen anderen Element zu beaufschlagen, ehe die Einrichtung eingeschaltet wird, welche selektiv den ersten Träger mit dem Eingangselement des zweiten Trägers verbindet.

2. Vierradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum selektiven Verbinden des ersten Trägers mit dem Eingangselement des zweiten Trägers ein Antriebszahnrad aufweist, das mit dem ersten Träger zur Drehung mit diesem verbunden ist, sowie eine erste Kupplung, um selektiv das Antriebszahnrad mit dem Eingangselement zu koppeln.

3. Vierradantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Beaufschlagen des Eingangs- und des Ausgangselements ein Zahnrad aufweist, welches mit dem ersten Träger zur Drehung mit diesem verbunden ist, sowie eine zweite Kupplung, um selektiv dieses Zahnrad mit dem Eingangselement des zweiten Trägers zu koppeln.

4. Vierradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum selektiven Verbinden des ersten Trägers mit dem Eingangselement des zweiten Trägers eine zwischen diesen angeordnete Kupplung aufweist.

36(HK4

5. Vierradantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Beaufschlagen der Eingangs- und Ausgangselemente eine Einrichtung aufweist, um das Eingangselement oder das Ausgangselement des zweiten Trägers relativ zum jeweils andern Element des zweiten Trägers zu verschieben.

6. Vierradantrieb für ein Fahrzeug mit einem rotierenden Antriebssystem, gekennzeichnet durch einen ersten Träger, der mit dem Antriebssystem des Fahrzeugs verbunden ist und der ein Drehmoment auf ein erstes Paar Antriebsräder überträgt; einen zweiten Träger mit einer Freilaufkupplung, die ein Eingangselement und ein Ausgangselement aufweist, die mit einem zweiten Paar Antriebsräder verbunden sind, wobei der zweite Träger ein Drehmoment von dem Eingangselement auf das Ausgangselement überträgt; eine Kupplung, um selektiv den ersten Träger mit dem Eingangselement zur Übertragung eines Drehmoments auf dieses zu koppeln; sowie eine Einrichtung zum Drehen des Eingangselements relativ zum Ausgangselement, ehe die Kupplung eingerückt wird, um den ersten Träger mit dem Eingangselement zu kuppeln.

7. Vierradantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Drehen des Eingangselements ein Zahnrad aufweist, das mit dem Eingangselement verbunden ist, sowie eine bewegliche Zahnstange, die in Eingriff mit dem Zahnrad bringbar ist und dieses in Drehung versetzt, wenn sie bewegt wird.

8. Vierradantrieb nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Bewegen der Zahnstange in einer von zwei linearen Richtungen.

9. Vierradantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtung zur Bewegung der Zahnstange eine Unterdruck-Betätigungseinrichtung umfaßt.

10. Vierradantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtung zur Bewegung der Zahnstange eine hydraulische Betätigungseinrichtung umfaßt

11. Vierradantrieb nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Verhindern, daß die Kupplung den ersten Träger mit dem Eingangselement verbindet, bis die Zahnstange verschoben worden ist, um das Eingangselement relativ zum Ausgangselement zu drehen.

12. Vierradantrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Verhindern, daß die Kupplung den ersten Träger mit dem Eingangselement verbindet, einen Wellen-Sensor aufweist zur Erzeugung von Signalen, welche die Bewegung des Eingangselements darstellen, sowie eine logische Schaltung, die auf diese Signale anspricht, um die Kupplung zu entregen, um zu verhindern, daß der erste Träger mit dem Eingangselement gekoppelt wird, bis eine vorgegebene Größe der Drehung des Eingangselements festgestellt worden ist.

13. Vierradantrieb für ein Fahrzeug mit einem Motor, gekennzeichnet

durch einen ersten Träger, der mit dem Motor des Fahrzeugs ver- _e

bunden ist und der ein Drehmoment auf ein erstes Paar Antriebs- % räder überträgt; einen zweiten Träger mit einer Freilaufkupplung, \ die ein Eingangselement und ein Ausgangselement aufweist, die mit einem zweiten Paar Antriebsräder verbunden sind, wobei der zweite Träger ein Drehmoment von dem Eingangselement auf das Ausgangselement überträgt; ein erstes Antriebsrad, das mit dem ersten Träger zur Drehung mit diesem verbunden ist, ein zweites Antriebsrad, das auf dem Eingangselement montiert und um dieses drehbar ist, daß ferner das zweite Antriebsrad mit dem ersten Antriebsrad zur Drehung mit diesem gekoppelt ist; ein erstes Schaltrad, das mit dem ersten Träger zur Drehung mit diesem verbunden ist, ein zweites Schaltrad, das auf dem Eingangselement montiert und um dieses drehbar ist, wobei das zweite Schaltrad mit dem ersten Schaltrad zur Drehung mit diesem gekoppelt ist; sowie durch Einrichtungen zum Verbinden des zweiten Schaltrades mit dem Eingangselement, um dieses relativ zum Ausgangselement zu drehen, ehe das zweite Antriebsrad mit dem Eingangselement für den Vierradantrieb gekoppelt ist.

3504144

14. Vierradantrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Antriebszahnrad eine solche Größe haben, daß das zweite Paar Antriebsräder mit einer Drehzahl angetrieben wird, die kleiner ist als die Drehzahl, mit der das erste Paar Antriebsräder angetrieben wird, wenn das zweite Antriebsrad mit dem Eingangselement zur Drehung mit diesem gekuppelt wird.

15. Vierradantrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Schaltrad eine solche Größe haben, daß das zweite Paar Antriebsräder mit einer Drehzahl angetrieben wird, die höher ist als die Drehzahl mit der das erste Paar Antriebsräder angetrieben wird, wenn das zweite Schaltrad mit dem Eingangselement zur Drehung mit diesem gekuppelt wird.

16. Vierradantrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß

t die Einrichtung zum Verbinden des Schaltrades mit dem Eingangs-

^x element eine erste Kupplung aufweist, um selektiv das zweite

Antriebsrad mit dem Eingangselement zu kuppeln, eine zweite Kupplung, um selektiv das zweite Schaltrad mit dem Eingangselement zu kuppeln, sowie Einrichtungen, um zu verhindern, daß die erste Kupplung das zweite Antriebsrad mit dem Eingangselement koppelt, bis die zweite Kupplung das zweite Schaltrad mit der Eingangswelle verbunden hat.

17. Vierradantrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung eine erste Kupplung aufweist, um selektiv die Antriebszahnräder mit dem Eingangselement zu kuppeln, eine zweite Kupplung, um selektiv das zweite Schaltzahnrad mit dem Eingangselement zu kuppeln, sowie Einrichtungen, um zu verhindern, daß die erste Kupplung das zweite Antriebszahnrad mit dem zweiten Eingangselement kuppelt, bis das Eingangselement relativ zum Ausgangselement gedreht worden ist.

18. Vierradantrieb nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Verhindern, daß die erste Kupplung das zweite Antriebszahnrad mit dem Eingangselement kuppelt, einen Wellen-Sensor aufweist zur Erzeugung von Signalen, welche die Bewegung des Eingangselements darstellen, sowie eine logische Schaltung, die auf diese Signale anspricht, um selektiv die erste und die zweite Kupplung zu erregen und zu entregen, um zu verhindern, daß die erste Kupplung die Antriebszahnräder mit dem Eingangselement kuppelt, bis das Eingangselement relativ zum Ausgangselement um einen vorgegebenen Betrag gedreht worden ist.