DE3710582A1 - Permanenter vierradantrieb fuer ein kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen permanenten Vierradantrieb für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen.

Es war bisher lange Zeit üblich, in vierradangetriebenen Personenkraftwagen hauptsächlich das sogenannte selektive System anzuwenden, bei dem der Fahrzeugführer zwischen einem starren Vierradantrieb mit direkter Verbindung zwischen den Vorder- und Hinterradachsen und einem Zweiradantrieb um­ schaltet, der durch Aufheben der genannten Verbindung nur auf eine der Radachsen treibt.

Außer daß der Vorteil des Vierradantriebs auf üblichen Stra­ ßen als groß erkannt wurde, wurden auch die Nachteile des selektiven Systems erkennbar. Diese Nachteile treten beim Bremsen in engen Kurven auf, denn beim Durchfahren einer Kurve beschreiben die Vorder- und Hinterräder Kreise von unterschiedlichem Radius. Sie legen daher verschiedene Wege zurück, so daß Unterschiede bei der Drehung der Räder nicht vermieden werden können. Soll dieser Nachteil vermieden wer­ den, müssen zwischen Vorder- und Hinterradachse Differen­ tial- bzw. Ausgleichgetriebe zwischengeschaltet werden. Auf diese Weise kann auf das Umschalten zwischen Zwei- und Vier­ radantrieb verzichtet werden.

Bei Differentialgetrieben mit üblichen Kegelzahnrädern oder Planetenzahnrädern ergibt sich aus dem betreffenden Aufbau, daß die Drehung der mit Widerstand belasteten Welle verzö­ gert wird, so daß, wenn die Gegenkraft auf die Abtriebswelle einer Seite kleiner wird, die Welle leerdreht, bis relative Antriebskraft verlorengeht.

Um daher bei einem Vierradantrieb mit Mitteldifferential den vorstehend beschriebenen Zustand sicher zu verhindern, wird eine Maßnahme in Form einer Differentialsperre oder einer Schlupfbegrenzung notwendig. Der Vierradantrieb mit Mittel­ differential wird jedoch in seinem Aufbau kompliziert und es kommt außerdem zu dem Nachteil, daß beim Sperren eine Brems­ wirkung entsteht. Andererseits gibt es für die Übertragung von Drehmoment eine visko-hydraulische Kupplungskonstruk­ tion, bei der der Scherwiderstand eines viskosen Fluids (Si­ likonöl) ausgenutzt wird. Wenngleich die visko-hydraulische Kupplung Drehmoment übertragen kann, wenn sich An- und Ab­ triebswelle gleichzeitig, jedoch mit unterschiedlichen Dreh­ zahlen drehen, wird in diesem Falle der Betrag des Drehmo­ ments entsprechend dem Unterschied zwischen den Drehge­ schwindigkeiten geändert, nämlich entsprechend der Geschwin­ digkeit, mit der die Scherung im Silikonöl durch die Scheibe stattfindet. Es kommt jedoch einerseits zu einem Energiever­ lust infolge einer exothermischen Bedingung; andererseits beginnen die anderen Räder, nachdem ein Rad allein durchge­ dreht oder blockiert hat, ihre Geschwindigkeit zu erhöhen, so daß der Nachteil einer Zeitverzögerung eintritt.

Des weiteren kann ein Mitteldifferential nach dem Torsen- System zur Verfügung stehen. Auch in diesem Falle tritt ein Nachteil in Form einer Herabsetzung der Drehgeschwindigkeit infolge der Verwendung von Schneckenrädern und Überlastung bzw. Ungleichmäßigkeit der Drehmomentverteilung auf rechtes und linkes Hinter- oder Vorderrad im Zeitpunkt des Schlupfes auf. Auch bei Anwendung einer der vorstehend beschriebenen Maßnahmen kann Durchdrehen oder Blockieren eines Rades al­ lein nicht verhindert werden, noch kann im Grunde eine ein­ wandfreie Drehmomentverteilung gewährleistet werden.

Alle vorstehend beschriebenen Bedingungen behindern in gro­ ßem Maße die Verbreitung von vierradangetriebenen Fahrzeugen wegen des komplizierten Aufbaus und des hohen Preises.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen permanenten Vierradantrieb für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, der ein­ fach aufgebaut ist und genau arbeitet, weder eine Differen­ tialsperre, noch eine Schlupfbegrenzung erfordert und ferner die Möglichkeit des Blockierens oder Durchdrehens eines Ra­ des ausschließt. Es soll außerdem unter allen Betriebsbe­ dingungen eine einwandfreie Drehmomentverteilung sicherge­ stellt sein.

Ein diese Aufgabe lösender Vierradantrieb ist mit vorteil­ haften Ausgestaltungen in den Patentansprüchen gekennzeich­ net.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgen­ den anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform eines Vierradantriebs mit doppeltem Differentialge­ triebe für ein Kraftfahrzeug mit Längsmotor,

Fig. 2 einen teilweise als Axialschnitt dargestellten Aus­ schnitt aus Fig. 1,

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1,

Fig. 4 einen Axialschnitt durch einen Vierradantrieb mit doppeltem Differentialgetriebe gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform,

Fig. 5 einen Axialschnitt durch ein Hinterachs-Unterset­ zungsgetriebe, bei dem eine Doppelwelle rechtwink­ lig zur Hinterradachse angeordnet ist,

Fig. 6 einen Axialschnitt durch eine bevorzugte Ausfüh­ rungsform eines Vierradantriebs mit doppeltem Dif­ ferentialgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit Quer­ motor,

Fig. 7 eine Draufsicht auf eine vereinfacht dargestellte Kraftübertragungsleitung,

Fig. 8 einen Querschnitt durch eine Halterung für eine Doppelwelle,

Fig. 9 einen Axialschnitt durch ein Hinterachs-Unterset­ zungsgetriebe,

Fig. 10 einen Axialschnitt durch eine andere bevorzugte Ausführungsform eines Vierradantriebs mit doppeltem Differentialgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit Quermotor,

Fig. 11 eine Draufsicht auf eine vereinfacht dargestellte Kraftübertragungsleitung,

Fig. 12 einen Axialschnitt durch einen Vierradantrieb mit doppeltem Differentialgetriebe in einer bevorzugten Ausführungsform für ein Geländefahrzeug,

Fig. 13 eine Draufsicht auf eine vereinfacht dargestellte Kraftübertragungsleitung,

Fig. 14 einen Axialschnitt durch eine bevorzugte Ausfüh­ rungsform eines Vierradantriebes mit doppeltem Dif­ ferentialgetriebe, in dem Schnecken- und Stirnrad­ triebe kombiniert sind,

Fig. 15 den Radialschnitt A-A in Fig. 14,

Fig. 16 ein Eingriffsschema mit einer Darstellung der An­ ordnung von vier Schneckentrieben, und

Fig. 17 eine Darstellung der Beziehung zwischen den Abstän­ den von vier Rädern von einem Drehmittelpunkt B beim Durchfahren einer Linkskurve.

Bei der in Fig. 1 bis 3 dargestellten bevorzugten Ausfüh­ rungsform verwendet ein zwischen einer linken Vorderradwelle 27 und einer rechten Hinterradwelle 39 angeordnetes Aus­ gleichs- bzw. Differentialgetriebe 1 ein Planetengetriebe ebenso wie ein Differential zwischen einer rechten Vorder­ radwelle 33 und einer linken Hinterradwelle 40. Diese beiden Differentialgetriebe sind in einem Gehäuse angeordnet und bilden ein Doppel-Differential(-Getriebe).

Das Doppel-Differential weist auf seiner Übertragungswelle 2 ein Antriebszahnrad 3 auf, das gegenüber einer Hohlwelle 5 des Planetenradträgers bzw. Steges 4 unter einem Winkel von 7° geneigt ist und das Doppel-Differential über ein Spiral­ zahnrad 6 antreibt. Der Steg 4 trägt eine linke Welle 7, auf der ein inneres und ein äußeres Planetenzahnrad 8 bzw. 9 an­ geordnet sind, die mit einem inneren und einem äußeren vor­ deren Tellerrad bzw. Nebenzahnrad 10 und 11 und einem inne­ ren und einem äußeren hinteren Tellerrad bzw. Nebenzahnrad 12 und 13 zu kämmen vermögen. Gemäß Fig. 2 sind vordere Wel­ len 16 und 18 und hintere Wellen 36 und 37 als hohle Doppel­ wellen ausgelegt, wobei die Innenwelle 16 bzw. 36 in die zu­ gehörige Außenwelle 18 bzw. 37 ganz eingeschoben ist. Die vorderen und hinteren Wellen 16 und 18 bzw. 36 und 37 sind zur Vorder- und Hinterradachse schräg angeordnet.

Die vordere Innenwelle 16 eines linken Zahnritzels 15 in ei­ nem vorderen Untersetzungsgetriebe 14 ist mit dem inneren vorderen Nebenzahnrad 10 zur mitwirkenden bzw. gemeinsamen Drehung direkt verbunden, und die vordere Außenwelle 18 ei­ nes rechten Zahnritzels 17 ist mit dem äußeren vorderen Ne­ benzahnrad 11 zur mitwirkenden bzw. gemeinsamen Drehung di­ rekt verbunden. Die hintere Innenwelle 36 eines rechten Zahnritzels 20 in einem hinteren Untersetzungsgetriebe 19 von gleichem Aufbau wie vorstehend beschrieben vermag sich mit dem inneren hinteren Nebenzahnrad 12, die hintere Au­ ßenwelle 37 eines linken Zahnritzels 22 mit dem äußeren hin­ teren Nebenzahnrad 13 zu drehen. In diesem Falle ist jedes der Zahnritzel 15, 17, 20 und 22, ein rechtes und ein linkes vorderes Hypoidzahnrad 32 bzw. 26 und ein rechtes und ein linkes hinteres Hypoidzahnrad 45 bzw. 44 von ungefähr glei­ chem Durchmesser. Somit werden ihre Herstellkosten verrin­ gert und ihr raumsparender Einbau in den Untersetzungs­ getrieben 14 und 19 ermöglicht.

Die Arbeitsweise ist folgende: Wird gemäß Fig. 17 die Summe aus dem Abstand OA zwischen dem Mittelpunkt O und dem linken Vorderrad A und dem Abstand OD zwischen dem Mittelpunkt O und dem rechten Hinterrad D durch 2 dividiert, erhält man eine Länge. Diese Länge ist nahezu gleich der Länge, die man erhält, wenn die Summe aus dem Abstand OB zwischen dem Mit­ telpunkt O und dem rechten Vorderrad B und dem Abstand OC zwischen dem Mittelpunkt O und dem linken Hinterrad C beim Durchfahren einer Linkskurve durch 2 dividiert wird. Es gilt also:

wobei die ungefähre Abweichung von der Gleichheit um so klei­ ner wird, je größer der Radius ist.

Bei Verwendung je eines Differentials zwischen rechtem Vor­ der- und linkem Hinterrad und zwischen linkem Vorder- und rechtem Hinterrad können daher beide Differentiale durch dieselbe Antriebseinheit angetrieben werden. Bei der vorste­ hend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform ist folglich sichergestellt, daß der Abtrieb eines Motors 24 über ein Schaltgetriebe 25 in der Weise wirkt, daß das Antriebszahn­ rad 3 über das Spiralzahnrad 6 und die Stegwelle 7 das inne­ re und das äußere Planetenzahnrad 8 bzw. 9 gleichzeitig drehantreiben kann. Das linke Zahnritzel 15 treibt dann über das Untersetzungsgetriebe und das linke vordere Hypoidzahn­ rad 26 (oder Spiralzahnrad) auf die linke vordere bzw. Vor­ derradwelle 27, so daß die Drehung der Vorderradwelle 27 über Kugelgelenke 29 und 28 und die Antriebswelle bzw. Halb­ achse 30 auf das linke Vorderrad 31 übertragbar ist. Zur gleichen Zeit treibt das rechte Zahnritzel 17 über das rech­ te vordere Hypoidzahnrad 32 die rechte Vorderradwelle 33 in Drehung an.

In ähnlicher Weise treiben das rechte Zahnritzel 20 die rechte Hinterradwelle 39 und das linke Zahnritzel 22 die linke Hinterradwelle 40 in Drehung an.

Auf diese Weise können durch die Drehung derselben Stegwelle 7 zwei Verstelldrehungen zwischen der linken Vorderradwelle 27 und der rechten Hinterradwelle 39 und zwischen der rech­ ten Vorderradwelle 33 und der linken Hinterradwelle 40 aus­ geführt werden.

Weil das vordere Untersetzungsgetriebe 14 mit der linken Seite des unteren Abschnitts vom Motor 24 fest verbunden ist, wird in diesem Falle ein Universalgelenk in der Mitte der von Innen- und Außenwelle 16 und 18 gebildeten Übertra­ gungsleitung nicht benötigt, wodurch der Aufbau sehr verein­ facht wird.

Die hintere Innenwelle 36 ist über ein Kugelgelenk 35 durch die Innenwelle 21 mitwirkend bzw. gemeinsam drehantreibbar, und die sie umschließende Außenwelle 37 dient lediglich zur Übertragung von Drehbewegung und ist daher durch eine Hohl­ welle 23 über eine Wellenkupplung 38 aus Kautschuk von ein­ fachem Aufbau mitwirkend bzw. gemeinsam drehantreibbar. Beim gezeigten Beispiel dienen die hintere Außenwelle 37 und die hintere Innenwelle 36 zum direkten Antreiben des rechten und des linken Zahnritzels 20 bzw. 22. Es ist aber auch möglich, ein oder mehrere Kugelgelenke 35 und Wellenkupplungen 38 aus Kautschuk vorzusehen und sie am nicht dargestellten Fahr­ zeugaufbau mittels Halterungen aus Metall zu befestigen. Auch kann die hintere Außenwelle 37 der Doppelwelle als Hohlwelle um den Außenumfang der hinteren Innenwelle 36 und konzentrisch zu ihr angeordnet und mit ihr durch das Kugel­ gelenk 35 verbunden sein.

Um Unterschiede beim Trägheitswiderstand zu beseitigen, kann die aus einer Leichtmetallegierung hergestellte Außenwelle 37 am nicht dargestellten Fahrzeugaufbau mittels Halterungen aus Metall gehalten sein. Außerdem dient beim gezeigten Bei­ spiel die Drehung von der rechten und der linken Hinterrad­ welle 39 bzw. 40 zum Antreiben des rechten und linken Hin­ terrades 42 bzw. 41 über die Gelenkwelle bzw. Halbachse 30 und das Kugelgelenk 28 in ähnlicher Weise wie bei der rech­ ten und linken Vorderradachse 33 bzw. 27. Es ist aber auch möglich, sie durch Starrachsen zu ersetzen und diese je nach Aufgabe zu modifizieren. Ferner ist es möglich, anstelle des vorderen oder/und des hinteren Untersetzungsgetriebes ein Spiralzahnrad bzw. Spiralzahnräder zu verwenden.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform vermag eine eine Übertragungswelle 43 umschließende Hauptwelle 44′ einen kreisringförmigen Planetenradträger bzw. Steg 46 und innere und äußere vordere Planetenzahnräder 47 bzw. 48 über eine Planetenträger- bzw. Stegwelle 45 drehanzutreiben. Das inne­ re vordere Planetenzahnrad 47 vermag ein vorderes (spiral­ verzahntes) treibendes Zahnrad 51 über ein inneres vorderes Tellerrad bzw. Nebenzahnrad 49 und eine Hohlwelle 50 drehan­ zutreiben. Das Zahnrad 51 vermag ein vorderes getriebenes Zahnrad 52 (Spiralzahnrad von gleichem Durchmesser) und da­ durch eine mit ihm fest verbundene Außenwelle 53 anzutrei­ ben. Das äußere vordere Planetenzahnrad 48 vermag ein hinte­ res treibendes Zahnrad 56 über ein äußeres vorderes Teller­ rad bzw. Nebenzahnrad 54 und eine Hohlwelle 55 drehanzutrei­ ben. Das Zahnrad 56 vermag ein hinteres getriebenes Zahnrad 57 und somit eine mit ihm fest verbundene Innenwelle 58 drehanzutreiben. Die Außenwelle 53 vermag die linke, die Innenwelle 58 die rechte Vorderradwelle drehanzutreiben.

Das Antreiben einer linken und einer rechten Welle 62 bzw. 63 durch eine Innenwelle 59 bzw. eine Außenwelle 60 einer Doppelwelle direkt über ein linkes Zahnritzel 66 und ein rechtes Zahnritzel 67 kann in gleicher Weise wie bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform vorgenommen werden.

Weil beim gezeigten Beispiel das Doppel-Differential-Getrie­ be 61 durch die Übertragungswelle 43 vor der Untersetzung mit hoher Geschwindigkeit drehangetrieben wird, kann es mit kleinen Abmessungen ausgeführt werden, und gleichzeitig er­ gibt sich aus der Verwendung von Stirnzahnrädern (oder Spi­ ralzahnrädern von kleinem Schnittwinkel) für den Antrieb der rechten und linken Vorderradwelle der Vorteil eines ausge­ zeichneten Wirkungsgrades der Übertragung.

Bei der in Fig. 5 dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind die Innen- und die Außenwelle 59 bzw. 60 der Doppelwel­ le unter 90° zur rechten und linken Hinterradwelle 63 bzw. 62 angeordnet, und ein rechtes und ein linkes ins Langsame treibendes Zahnrad 69 bzw. 68 von verschiedenem Radius sind durch das rechte bzw. das linke Zahnritzel 67 bzw. 66 von verschiedenem Radius drehantreibbar.

Bei der in Fig. 6 bis 8 dargestellten anderen bevorzugten Ausführungsform sind voneinander getrennt rechts und links auf der Vorderradachse Differentialgetriebe 71 und 70 ange­ ordnet. Ein rechtes und ein linkes ins Schnelle treibendes Hypoidzahnrad 73 bzw. 72, welche die Drehgeschwindigkeit der Differentiale 71 und 70 erhöhen, stehen über Zahnritzel 74 und 75 in Eingriff mit einer Innenwelle 78 bzw. einer Außen­ welle 76, die bei doppelt konzentrischer Anordnung (shafts 78, 76 of double concentricity) unter 4° gegeneinander ge­ neigt sind. Die Innenwelle 78 und die Außenwelle 76 sind ohne Zwischenschaltung eines Universalgelenkes über Zahnrit­ zel 80 und 79 direkt in Eingriff mit einem rechten Hypoid­ zahnrad 65 bzw. einem linken Hypoidzahnrad 77, so daß die Drehung der Hauptwelle der Differentialgetriebe 70 und 71 auf eine rechte Hinterradwelle 82 und eine linke Hinterrad­ welle 81 übertragen wird.

Vom linken Differentialgetriebe 70 ist ein linkes mittleres Tellerrad bzw. Nebenzahnrad 84 für den direkten Antrieb ei­ ner linken Vorderradwelle 83 so ausgebildet, daß mit einem rechten Tellerrad bzw. Nebenzahnrad 88 Differentialdrehung durch eine linke Planetenwelle 87 an einer Stegwelle 86 auf ein linkes Planetenzahnrad 85 hervorgerufen wird. Das Neben­ zahnrad 88 ist mit dem linken Hypoidzahnrad 72 zur mitwir­ kenden bzw. gemeinsamen Drehung direkt verbunden, so daß die Drehung des Hypoidzahnrades 72 über die Außenwelle 76 der Doppelwelle auf die rechte Hinterradwelle 82 übertragbar ist.

Vom rechten Differentialgetriebe 71 ist ein rechtes Teller­ rad bzw. Nebenzahnrad 91 mit einer rechten Vorderradwelle 90 zur gemeinsamen Drehung direkt verbunden, und ein rechtes mittleres Tellerrad bzw. Nebenzahnrad 93 ist mit dem rechten Hypoidzahnrad 73 zur gemeinsamen Drehung direkt verbunden; die Nebenzahnräder 91 und 93 sind so ausgebildet, daß sie mittels eines rechten Planetenzahnrades 96 eine gegenseitige Differentialdrehung ausführen. Die Drehung des Nebenzahn­ rades 93 ist mittels der Innenwelle 78 auf die linke Hinter­ radwelle 81 übertragbar.

Gemäß Fig. 9 sind das rechte Hypoidzahnrad 65 und das linke Hypoidzahnrad 77, die ins Langsame treiben, in einem hinte­ ren Getriebe 97 angeordnet und von gleichem Durchmesser und gleicher Form wie die ins Schnelle treibenden Hypoidzahnrä­ der 73 und 72, und die vier mit ihnen kämmenden Zahnritzel 74, 75, 79 und 80 sind ebenfalls von gleichem Durchmesser und gleicher Form. Außerdem sind die Zahnritzel 75 und 79 durch die zueinander konzentrischen Innen- und Außenwellen 78 und 76 miteinander verbunden und über nicht dargestellte Vielnutprofile drehantreibbar.

Die Innenwelle 78 und die Außenwelle 76 sind unter 4° gegen die Fahrzeug-Mittellinie geneigt. Dank der Verwendung der Hypoidzahnräder 72, 73 und 65, 77 können sie unterhalb der Ebene angeordnet werden, die durch die Vorderradwellen 83 und 90 und die Hinterradwellen 81 und 82 geht, wodurch die Belastbarkeit und das Fahrverhalten des Fahrzeuges verbes­ sert werden.

Der rechte Planetenradträger bzw. Steg 94 und der linke Steg 85 sind über eine Hauptwelle 99, welche die Innenwelle 78 in einer darunterliegenden Ebene kreuzt, zur mitwirkenden bzw. gemeinsamen Drehung direkt miteinander verbunden.

Die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Ausführungs­ form ist folgende: Die Leistung eines Motors 100 dient zum Drehantreiben der Stegwelle 86 des linken Differentialge­ triebes 70 über ein Schaltgetriebe 101 durch ein Antriebs­ zahnrad 102 und ein großes ins Langsame treibendes Zahnrad 103.

Über das linke mittlere Nebenzahnrad 88, das linke Hypoid­ zahnrad 72, das Zahnritzel 75, die Außenwelle 76, das Zahn­ ritzel 79 und das rechte Hypoidzahnrad 65 führen die linke Vorderradwelle 83 und die rechte Hinterradwelle 82 eine Dif­ ferentialdrehung aus. Über das rechte mittlere Nebenzahnrad 93, das Hypoidzahnrad 73, das Zahnritzel 74, die Innenwelle 78, das Zahnritzel 80 und das linke Hypoidzahnrad 77 erzeugt die Drehbewegung der Hauptwelle 99 gleichzeitig eine Diffe­ rentialdrehung zwischen der rechten Vorderradwelle 90 und der linken Hinterradwelle 81.

Zum Unterschied von einem Kraftfahrzeug mit einem Differen­ tialgetriebe, das herkömmliche Differentialzahnräder verwen­ det, schafft die Erfindung daher einen permanenten Vierrad­ antrieb, bei dem kein Rad allein durchdreht.

Auf der Innen- und Außenwelle 78 bzw. 76 ist kein Universal­ gelenk angeordnet, und die Schwingungen des Fahrzeugaufbaus lassen sich hauptsächlich durch Kugelgelenke 105 reduzieren, die an beiden Enden der Antriebswelle bzw. Halbachse 104 an­ geordnet sind, welche die rechte und linke Vorderradwelle 90 bzw. 83 und die rechte und linke Hinterradwelle 82 bzw. 81 verlängert.

Weil die Innenwelle 78 und die Außenwelle 76 die Übertragung von Schwingungen des Motors 100 und von kleinen Auf- und Ab­ bewegungen des hinteren Getriebes 97 auf einen Fahrzeugauf­ bau 106 zu verhindern vermögen, ist ein vorderes Getriebe bzw. Getriebegehäuse 109 so ausgebildet, daß es dank einer beweglichen Hülse 108, die in der Nähe eines Gehäuses 107 angeordnet ist, um einen kleinen Winkel um die Hauptwelle 99 als Drehpunkt schwenken kann. Das hintere Getriebe bzw. Ge­ triebegehäuse 97 vermag eine begrenzte Auf- und Abbewegung über eine Schiene 111 auszuführen, die an seiner Rückseite angeordnet ist und mit einer bekannten Rolle 110 in Eingriff ist (s. Fig. 9).

Zusammen mit diesem Mechanismus des hinteren Getriebes 97 sind die Innenwelle 78 und die Außenwelle 76, welche eine bestimmte Auf- und Abbewegung ermöglichen, in der Mitte mit wenigstens einem oder mehr als einem Kugellager 112 versehen (s. Fig. 8). Dabei ist ein mit Luft gefüllter kreisförmiger Schlauch 113 aus Kautschuk von elliptischer Querschnittsge­ stalt am unteren Teil des Fahrzeugaufbaus 106 mittels Auf­ nahmeringen 114 und 115 so gehalten, daß er die Übertragung der erwähnten Schwingungen auf den Fahrzeugaufbau 106 ver­ hindert und gleichzeitig die Außenwelle 76 aus Leichtmetallegierung und die Innenwelle 78 aus Stahl entlastet, um den Trägheitswiderstand zu vergleichmäßigen.

Es ist auch möglich, den Schlauch 113 statt mit Luft mit ei­ nem anderen Fluid zu füllen. Ferner können nicht dargestell­ te Mittel zur Druckeinstellung von außen über einen Schlauch 116 vorgesehen sein. Diese Anordnungen sind je nach Anwen­ dung auf mannigfaltige Weise modifizierbar. Auch ist die An­ ordnung des bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform getrennt rechts und links angeordneten Doppel-Differential- Getriebes zusammen an einer Stelle möglich.

Weil bei der Ausführungsform gemäß Fig. 10 und 11 ein Ring­ rad bzw. ein Zahnkranz 193 durch den Motorabtrieb über ein Antriebszahnrad 98 eines Schaltgetriebes 89 drehangetrieben wird, ist es möglich, durch Drehen ein und derselben Steg­ welle 200 über die inneren und äußeren Planetenzahnräder zwischen einer linken Vorderradwelle 196 und einer rechten Hinterradwelle 197 und zwischen einer rechten Vorderradwelle 198 und einer linken Hinterradwelle 199 mit diagonaler Über­ tragung eine Differentialdrehung zu erzeugen.

Weil in diesem Falle die Differentialgetriebe an einer Stel­ le zusammengefaßt sind, lassen sie sich raumsparend und mit geringem Gewicht herstellen, was einen fertigungstechnischen Vorteil bedeutet.

Bei der in Fig. 12 und 13 dargestellten weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Kraftübertragungsleitung Y-förmig angeordnet, derart daß rechte und linke Antriebszahnräder, die sich mit inneren und äußeren vorderen Tellerrädern bzw. Nebenzahnrädern mitwirkend bzw. gemeinsam drehen, in Zahn­ eingriff sind mit zugehörigen rechten und linken ins Lang­ same treibenden Zahnrädern, welche sich mit den rechten und linken Radwellen bzw. Radachsen mitwirkend bzw. gemeinsam drehen, um letztere drehanzutreiben. Dabei ist eine Ein­ gangswelle 162 über ein Kugelgelenk 192 mit einer Übertra­ gungswelle 190 verbunden. Innere und äußere Planetenzahn­ räder 119 und 120, die an einer Planetengetriebewelle 118 auf einem Planetenradträger bzw. Steg 117 angeordnet sind, sind mit zugehörigen inneren bzw. äußeren vorderen Teller­ rädern bzw. Nebenzahnrädern 121 und 122 und gleichzeitig mit zugehörigen inneren und äußeren hinteren Nebenzahnrädern 123 und 124 in Berührungseingriff.

Das Nebenzahnrad 121 vermag über eine hohle Mittelwelle 125 ein linkes Kegelzahnrad 126 und dadurch ein linkes kleines Kegelzahnrad 127 drehanzutreiben und drehantreibt auch eine linke Vorderradwelle 134 über eine linke Welle 128, ein Uni­ versalgelenk 129, eine Welle 130, eine vordere Welle 131, ein linkes treibendes Kegelzahnrad 132 und ein linkes ins Langsame treibendes Kegelzahnrad 133. Das äußere Nebenzahn­ rad 122 treibt ein rechtes Kegelzahnrad 136 und ein rechtes kleines Kegelzahnrad 137 über eine Außenwelle 135 an und drehantreibt dadurch eine rechte Vorderradwelle 141 über eine rechte Welle 138, ein Universalgelenk 129, eine Welle 130, eine vordere Welle 131, ein rechtes treibendes Kegel­ zahnrad 139 und ein rechtes ins Langsame treibendes Kegel­ zahnrad 140.

Beim gezeigten Beispiel ist eine rechte Hinterradwelle 145 über das innere hintere Nebenzahnrad 123, eine Innenwelle 142, ein hinteres treibendes Zahnrad 143 und ein rechtes hinteres, ins Langsame treibendes Zahnrad 144 drehantreib­ bar. Das äußere hintere Nebenzahnrad 124 treibt auf eine linke Hinterradwelle 149 über eine Außenwelle 146, ein vor­ deres treibendes Zahnrad 147 und ein linkes hinteres, ins Langsame treibendes Zahnrad 148.

Die Leistung eines Motors 150 dient dazu, über ein Schalt­ getriebe 151 zwischen einer linken Vorderradwelle 134 und der rechten Hinterradwelle 145 sowie zwischen einer rechten Vorderradwelle 141 und der linken Hinterradwelle 149 mittels Drehung derselben Stegwelle 118 zwei verschiedene Differen­ tialdrehungen zuverlässig zu erzeugen.

Das rechte und das linke Vorderrad 153 bzw. 152 und das rechte und linke Hinterrad 155 bzw. 154 können daher auch bei Kurvenfahrt die gleiche Bewegungsfreiheit haben wie mit einer Mittel-Differentialsperre eines herkömmlichen Vierrad­ antriebs.

Dagegen ist es gemäß der Erfindung möglich, zum Antreiben der Hinterräder 155 und 154 das vordere und das hintere treibende Zahnrad 147 bzw. 143 direkt drehanzutreiben, ohne Verwendung eines Universalgelenkes für die Innenwelle 142 und die dazu konzentrische Außenwelle 146. Dementsprechend sind die Zahnräder 147 und 143 und die ins Langsame treiben­ den Zahnräder 144 und 148 in einem Getriebe 156 aufgenommen, das um die Hinterradwellen 145 und 149 drehbar angeordnet ist.

Für das rechte und das linke treibende Kegelzahnrad 139 bzw. 132 sowie für das rechte und linke, ins Langsame treibende Kegelzahnrad 140 bzw. 133 ist ein Gehäuse 157 auf einem He­ bel 158 angeordnet, der als bekannter Dreiecklenker für die Aufhängung der Vorderräder 153 und 152 ausgebildet ist.

Die rechte Vorderradwelle 141 und die linke Vorderradwelle 134 treiben auf das zugehörige rechte und linke Vorderrad 153 bzw. 152 über ein Kugelgelenk 159. Sowohl die Eingangs­ welle 162 als auch die Innenwelle 142 sind auf einer geraden Linie unter einem Winkel von z. B. 3° gegen die Fahrzeug-Mit­ tellinie geneigt angeordnet, und beim gezeigten Aufbau kommt das hintere treibende Zahnrad bzw. Zahnritzel 147 mit dem linken ins Langsame treibenden Zahnrad 148 nicht in Berüh­ rungseingriff.

Wenngleich bei dem Beispiel gemäß Fig. 13 das rechte und das linke ins Langsame treibende Zahnrad 148 bzw. 144 als Spi­ ralzahnräder ausgebildet sind, ist es möglich, sie durch Hypoidzahnräder zu ersetzen und vorn und hinten getrennte Differentialgetriebe anzuordnen. In diesem Falle kann das Gehäuse 160 in vorteilhafter Weise schlank gestaltet werden, wenngleich die Gesamtlänge etwas größer werden kann. Anstel­ le des Dreiecklenker-Hebels 158 können selbstverständlich andere Aufhängungselemente verwendet werden.

Es ist außerdem ein Aufbau möglich, bei dem am Steg mehr als je zwei Schneckentriebe angeordnet sind und der vordere und der hintere äußere Schneckentrieb und der vordere und hinte­ re innere Schneckentrieb zur Erzeugung von Differential­ drehung mittels auf den Schneckenwellen angeordneten Stirn­ zahnrädern gemeinsame Bewegungen auszuführen vermögen.

Eine bevorzugte Ausführungsform dieser Art ist in Fig. 14 bis 16 dargestellt, bei der aus je vier Getriebeelementen bestehende Schneckentriebe 169, 170, 171 und 172 in einer Stegwelle 168 so angeordnet sind, daß der vordere äußere Schneckentrieb 169 mit einem mit dem hinteren äußeren Schneckentrieb 172 fest verbundenen mitwirkenden Zahnrad 178 über ein mit dem Schneckentrieb 169 fest verbundenes mitwir­ kendes Zahnrad 173 und Zwischenzahnräder 176 und 177, wel­ che sich auf einer zugehörigen vorderen und hinteren inneren Schneckenwelle 174 bzw. 175 drehen, drehbar ist.

Der Steg 168 ist in fünf Blöcke unterteilt, die durch Schrauben 179 zusammengehalten sind, welche mit einem ge­ triebenen Verteiler-(Kegel-)Zahnrad 180 fest verbunden sind. Dieses kämmt mit einem treibenden Verteiler-Zahnrad 182, welches durch eine Übertragungswelle 181 drehantreibbar ist und dadurch den Steg 168 drehantreibt.

Beim Drehantreiben des Steges 168 besteht, wie bei einem Torsen-Differential, die Möglichkeit einer Differential­ drehung zwischen dem vorderen und dem hinteren äußeren Schneckentrieb 169 bzw. 172 und dem vorderen und dem hin­ teren inneren Schneckentrieb 170 bzw. 171.

Die gezeigte Ausführungsform umfaßt ferner ein vorderes äußeres Schneckenrad 183, ein vorderes inneres Schneckenrad 184, ein hinteres inneres Schneckenrad 185 und ein hinteres äußeres Schneckenrad 186 sowie Innenwellen 187 und 188 und Außenwellen 189 und 190′ einer Doppelwelle.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Erfindung ein Dif­ ferentialgetriebe von raumsparender Bauweise schafft, das auf jedes der vier Fahrzeugräder eine dem Antriebsmoment entsprechende Drehkraft aufzutragen vermag. Bei einem her­ kömmlichen Vierradantrieb beträgt das an ein Rad abgegebene Drehmoment maximal 25% des Motorausgangs. Beim erfindungs­ gemäßen Vierradantrieb dagegen können dank des diagonal wirkenden Differentials einem Rad maximal 50% der Motor­ leistung zugeführt werden. Es ist somit eine zweckdienliche Drehmomentverteilung entsprechend dem jeweiligen Fahrzustand möglich, die sich bei Geländefahrzeugen o. dgl. als äußerst vorteilhaft herausgestellt hat.

Claims (13)

1. Permanenter Vierradantrieb für ein Kraftfahrzeug, mit einem Differential zwischen der linken Vorderradwelle und der rechten Hinterradwelle und einem weiteren Differential zwischen der rechten Vorderradwelle und der linken Hinter­ radwelle, dadurch gekennzeichnet, daß die linke Vorderradwelle und die rechte Hinterradwelle und die rechte Vorderradwelle und die linke Hinterradwelle durch dieselbe Antriebsvorrichtung antreibbar sind.

2. Vierradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Differentiale je ein Planetengetriebe aufweisen und zu einem Doppel-Differential-Getriebe in einem Gehäuse zusammengefaßt sind.

3. Vierradantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Drehung von inneren und äußeren vorderen Nebenzahn­ rädern, die mit inneren und äußeren vorderen Planetenzahn­ rädern kämmen, dazu dient, ein linkes vorderes Zahnritzel, ein rechtes hinteres Zahnritzel, ein linkes vorderes Hypoidzahnrad und ein rechtes hinteres Hypoidzahnrad über die Innenwelle einer Doppelwelle, die schräg zu den Vorder- und Hinterradachsen angeordnet ist, drehanzutreiben, und
• - die Drehung von inneren und äußeren hinteren Nebenzahn­ rädern des Doppel-Differential-Getriebes dazu dient, das rechte vordere und das linke hintere Zahnritzel und das rechte vordere und das linke hintere Hypoidzahnrad über die Außenwelle der Doppelwelle drehanzutreiben, wodurch die rechte und linke Vorderradachse bzw. die rechte und linke Hinterradachse angetrieben werden.

4. Vierradantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwelle der Doppelwelle aus einer Leichtmetallegierung und die Innenwelle aus Stahl ist.

5. Vierradantrieb nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Doppelwelle rechtwinklig zur rechten und linken Hinterradachse angeordnet ist, und
• - rechte und linke ins Langsame treibende Zahnräder von verschiedenem Radius durch vordere und hintere Zahnritzel von verschiedenem Radius drehantreibbar sind.

6. Vierradantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• - eine eine Übertragungswelle verlängernde Hauptwelle dazu dient, einen ringförmigen Planetenradträger und innere und äußere vordere Planetenzahnräder über eine Stegwelle dreh­ anzutreiben,
• - das innere vordere Planetenzahnrad dazu dient, über eine Hohlwelle ein vorderes Antriebszahnrad drehanzutreiben, das dann ein getriebenes Zahnrad drehantreibt und dadurch die mit ihm fest verbundene Außenwelle antreibt, und
• - das äußere vordere Planetenzahnrad dazu dient, das hintere Antriebszahnrad über das äußere vordere Nebenzahnrad und die Hohlwelle drehanzutreiben,

derart daß das getriebene Zahnrad durch das Antriebszahnrad drehantreibbar ist, bis die mit ihm fest verbundene Innen­ welle drehangetrieben wird, und die Außenwelle zum Antreiben der linken Vorderradwelle und die Innenwelle zum Antreiben der rechten Vorderradwelle dient.

7. Vierradantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• - auf einer Vorderradachse Differentiale getrennt voneinan­ der angeordnet sind,
• - rechte und linke ins Schnelle treibende Hypoidzahnräder vorgesehen sind zur Erhöhung der Drehgeschwindigkeit der Differentiale,
• - eine konzentrische Doppelwelle bei schräger Anordnung mit den Hypoidzahnrädern zu kämmen vermag,
• - die Doppelwelle ohne Zwischenschaltung eines Universal­ gelenkes mit rechten und linken ins Langsame treibenden Zahnrädern über Zahnritzel direkt zu kämmen vermag, um dadurch die Drehung der Hauptwelle des Doppel-Differen­ tial-Getriebes auf die rechten und linken Radwellen zu übertragen,
• - ein linkes mittleres Nebenzahnrad des linken Differenti­ als, das mit der linken Vorderradwelle zur gemeinsamen Drehung direkt verbunden ist, mittels eines linken Plane­ tenzahnrades auf einer Stegwelle des linken Planetenge­ triebes mit einem linken Nebenzahnrad eine gemeinsame Drehbewegung auszuführen vermag,
• - das linke Nebenzahnrad mit einem linken ins Schnelle treibenden Hypoidzahnrad zur gemeinsamen Drehung direkt verbunden ist,
• - die Drehung des linken ins Schnelle treibenden Hypoidzahn­ rades mittels der Außenwelle der Doppelwelle auf die rech­ te Hinterradwelle übertragbar ist,
• - ein linkes Nebenzahnrad des linken Differentials, das mit der rechten Vorderradwelle direkt verbunden ist, und ein rechtes mittleres Nebenzahnrad, das mit dem rechten ins Schnelle treibenden Hypoidzahnrad direkt verbunden ist, mittels eines rechten Planetenzahnrades auf einer Stegwel­ le eines rechten Steges eine gegenseitige Differential­ drehung auszuführen vermögen, und
• - die Drehung des linken mittleren Nebenzahnrades mittels der Innenwelle der Doppelwelle auf die linke Hinterradwel­ le übertragbar ist.

8. Vierradantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelwelle am Fahrzeugaufbau (106) durch einen mit Luft gefüllten kreisringfömigen Schlauch (113) aus Kautschuk von elliptischer Querschnittsgestalt gehalten ist.

9. Vierradantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Y-förmige Kraftübertragungsleitung verwendet ist, bei der rechte und linke treibende Zahnräder, die mit inneren und äußeren Nebenzahnrädern eines Doppel-Differential- Getriebes gemeinsam drehbar sind, mit rechten und linken, mit den rechten und linken Radwellen gemeinsam drehbaren, ins Langsame treibenden Zahnrädern zu kämmen vermögen, der­ art daß die rechten und linken Räder (152, 153, 154, 155) drehantreibbar sind.

10. Vierradantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß

• - auf einer Stegwelle (118) eines Steges (117) angeordnete innere und äußere Planetenzahnräder (119, 120) in Berüh­ rungseingriff mit inneren und äußeren vorderen Nebenzahn­ rädern (121, 122) und gleichzeitig in Berührungseingriff mit inneren und äußeren hinteren Nebenzahnrädern (123, 124) stehen,
• - das innere vordere Nebenzahnrad (121) die linke Vorderrad­ welle (134) über das linke treibende Zahnrad und das linke ins Langsame treibende Zahnrad (133) drehantreibt,
• - das äußere vordere Nebenzahnrad (122) die rechte Vorder­ radwelle (141) über die konzentrische, hohle Außenwelle (135), das rechte treibende Zahnrad und das rechte ins Langsame treibende Zahnrad (140) drehantreibt, und
• - das äußere hintere Nebenzahnrad die linke Radwelle über die konzentrische, hohle Innenwelle, das linke treibende Zahnrad und das linke ins Langsame treibende Zahnrad antreibt.

11. Vierradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - auf dem Steg mehr als zwei Schneckentriebe (169, 170, 171, 172) angeordnet sind, und
• - der vordere äußere Schneckentrieb (169) und der hintere äußere Schneckentrieb (172), der vordere innere und der hintere innere Schneckentrieb (170, 171) mittels Stirnzahn­ rädern (173, 176, 177, 178) auf den Schneckenwellen (174, 175) gegenseitig gemeinsam drehantreibbar sind.

12. Vierradantrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß

• - in der Stegwelle (168) aus drei Getriebeelementen bestehende Schneckentriebe (169, 170, 171, 172) angeordnet sind,
• - der vordere äußere Schneckentrieb (169) über ein mit ihm fest verbundenes mitwirkendes Zahnrad (173), ein Zwischen­ rad (176, 177), das auf der Welle (174, 175) des vorderen inneren bzw. des hinteren inneren Schneckentriebes (170, 171) mit dem Zwischenrad kämmt, und ein weiteres, mit dem hinteren äußeren Schneckentrieb (172) fest verbundenes, mit dem Zwischenrad (177) kämmendes mitwirkendes Zahnrad (178) den hinteren äußeren Schneckentrieb (172) gemeinsam drehanzutreiben vermag,
• - der Steg in fünf Blöcke unterteilt ist, die mit einem ge­ triebenen Verteiler-Zahnrad (180) fest verbunden sind,
• - eine Übertragungswelle (181) ein treibendes Verteiler- Zahnrad (182) mit ihr gemeinsam drehanzutreiben vermag,
• - der Steg durch das mit dem treibenden Verteiler-Zahnrad (182) kämmende getriebene Verteiler-Zahnrad (180) dreh­ antreibbar ist, und
• - bei Drehantrieb des Steges zwischen dem vorderen und dem hinteren äußeren Schneckentrieb (169, 172) und dem vorderen und hinteren inneren Schneckentrieb (170, 171) Differen­ tialdrehung stattfindet.