DE3723597C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehmomentübertragungssystem für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb nach dem Oberbegriff des Pa­ tenanspruchs 1.

Bei einem herkömmlichen Fahrzeug mit Vierradantrieb, das ein zentrales Differential aufweist und ein Fahrzeug mit soge­ nanntem kontinuierlichen Vierradantrieb oder Allradantrieb ist, arbeitet das zentrale Differential in der Weise, daß das Drehmoment eines Motors gleichmäßig auf die Vorderräder und die Hinterräder verteilt wird.

Es ist bekannt, daß das Verteilungsverhältnis des Drehmomen­ tes Einfluß auf das Fahrverhalten, die Lenkfähigkeit, die Stabilität, die Starteigenschaften sowie weitere Eigenschaften hat. Wenn nämlich die Verteilung zugunsten der Vorderräder zunimmt, so wird ein stabiles Kurvenfahrverhalten bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten erreicht, und wenn man die Verteilung zugunsten der Hinterräder vergrößert, so wird die Lenkfähigkeit bei niedrigen Fahrzeugeschwindigkeiten verbessert. Bei einem herkömmlichen Fahrzeug mit Vierrad- oder Allradantrieb kann das Verteilungsverhältnis des Drehmomentes auf die Vorderräder und die Hinterräder nicht geändert werden.

Aus der DE-OS 32 03 707 ist ein Drehmomentübertragungssystem bekannt, bei welchem ein zwischen der Vorder- und der Hinter­ achse angebrachtes Ausgleichsdifferential sperrbar ist. Die Sperrung soll hierbei durch eine schnell schaltende Kupplung geschehen. Eine Anpassung an unterschiedliche Fahrbedingungen ist nur sehr begrenzt möglich.

Aus der GB-A 20 74 517 ist eine Anordnung mit zwei Planeten­ getrieben bekannt, von denen eines zur Abänderung der Drehmo­ mentverteilung auf Vorder- und Hinterräder gesperrt bzw. freigegeben werden kann. Dann, wenn eines der angetriebenen Räder durchrutscht und damit kein Drehmomet auf den entspre­ chenden Antriebsstrang übertragen wird, gelangt auf dem ver­ bleibenden Antriebsstrang ein vermindertes Drehmoment.

Aus der DE-OS 37 14 334 ist ein System der eingangs genannten Art bekannt. Die dort vorgesehenen Kupplungen sind Umschalt­ kupplungen, die nur in zwei Stellungen (ein-/ausgerückt) be­ trieben werden. Bei dieser bekannten Anordnung tritt eben­ falls das Problem der verminderten Drehmoment-Übertragung bei Schlupf eines der angetriebenen Räder auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drehmomentüber­ tragungssystem der eingangs genannten Art dahingehend weiter­ zubilden, daß die Übertragung der Antriebsleistung des Motors auf den Boden verbessert wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspru­ ches 1 angeführten Merkmale gelöst. Dadurch nämlich, daß die Fluidkupplung zumindest dann wirksam gemacht wird, wenn die Vorder- und die Hinterachse nicht fest miteinander verbunden sind, wird erreicht, daß beim Durchdrehen eines Rades die da­ mit verbundene Drehzahlerhöhung des entsprechenden Antriebs­ strangs durch Abbremsung vermindert und somit das Drehmoment auf dem anderen Antriebsstrang erhöht wird.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfin­ dung anhand von Abbildungen näher beschrieben. Hierbei zei­ gen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung mit Fig. 1a und 1b eines Vierradantriebs-Kraftübertragungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2a bis 2e Diagramme zur Erläuterung der Eingriffszu­ stände von Zahnrädern und Innenverzahnungen in den ersten und zweiten Umschaltkupplun­ gen in den jeweiligen fünf Schaltstellungen;

Fig. 3 eine Tabelle zur Erläuterung der Zustände einer Fluidkupplung und der Drehmomentverteilung in den jeweiligen Verschiebungs- bzw. Schaltstellungen;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Vierrad­ antriebs-Kraftübertragungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 eine der Fig. 4 ähnliche Tabelle zur Erläu­ terung der verschiedenen Schaltstellungen bei der zweiten Ausführungsform;

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Kraftüber­ tragungssystems gemäß einer dritten Ausfüh­ rungsform der Erfindung;

Fig. 7a bis 7e Diagramme zur Erläuterung von Eingriffszuständen bei der dritten Ausführungsform gemäß der Er­ findung;

Fig. 8 eine den Fig. 3 und 5 ähnliche Tabelle zur Er­ läuterung der Schaltpositionen; und in

Fig. 9a bis 9c Diagramme zur Erläuterung der Eingriffszustände bei einer vierten Ausführungsform gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt in den Fig. 1a und 1b insgesamt ein Kraft­ übertragungssystem für ein Kraftfahrzeug mit Vierrad- bzw. Allradantrieb, auf welches sich die Erfindung bezieht. Ein Motor 1 ist in Längsrichtung auf dem Kraftfahrzeug in dessen Frontbereich montiert und bildet somit eine Achseinheit mit Getriebe, Kupplung und Differential. Das Kraftübertragungssystem, daß in einem Getriebegehäuse untergebracht ist, weist eine Kupplung 2, ein Getriebe 4 und eine Übertragungseinrichtung 18 auf. Das Getriebe 4 hat eine Eingangswelle 3, eine rohrförmige oder hohle Ausgangswelle 5 parallel zur Eingangswelle 3, vier Paare von Schaltgetriebe- Zahnrädern 6 bis 9, die den ersten bis vierten Schaltgetriebegängen entsprechen, und Synchronisiereinrichtungen 10 und 11. Die Synchronisiereinrichtungen 10 und 11 sind zwischen den Zahnrädern 6 und 7 bzw. zwischen den Zahnrädern 8 und 9 angeordnet. Ein Rückwärtsantriebs- Zahnrad 12, das auf der Eingangswelle 3 montiert ist, kämmt mit einem Zahnrad 13, das auf einer Seite einer Buchse der Synchronisiereinrichtung 10 ausgebildet ist über ein nicht dargestelltes Leerlauf-Zahnrad für Rückwärtsantrieb.

Eine vordere Antriebswelle 14 ist in der Ausgangswelle 5 und von einem Lager drehbar gelagert. Ein Antriebsritzel 15 am vorderen Ende der Antriebswelle 14 kämmt mit einem Zahnkranz 17 eines vorderen Differentials 16, um die Kraft auf die Vorderräder zu übertragen.

In der hinter dem Getriebe angeordneten Übertragungseinrichtung 18 ist eine hintere Antriebswelle 19 parallel zur vorderen Antriebswelle 14 angeordnet. Die hintere Antriebswelle 19 ist mit den Hinterrädern über eine Antriebswelle 20 und ein hinteres Differential 21 verbunden. Die Antriebswelle 19 ist mit Lagern gelagert.

Die Übertragungseinrichtung 18 hat ein zentrales Differential, das erste und zweite Planetengetriebe 24 und 25, die hintereinander auf der vorderen Antriebswelle 14 angeordnet sind, und eine Fluidkupplung 28 aufweist. Das Planetengetriebe 24 umfaßt ein Sonnenrad 24b und Planetenräder 24a, die mit dem Sonnenrad 24b kämmen. Das zweite Planetengetriebe 25 umfaßt ein Sonnenrad 25b, ein Hohlrad 25c mit einer Innenverzahnung sowie Planetenräder 25a. Die entsprechenden Planetenräder 24a und 25a der ersten und zweiten Planetengetriebe 24 und 25 sind miteinander über Stangen 26 verbunden. Die Stangen 26 sind in einem Träger 27 drehbar gelagert, der mit der Ausgangswelle 5 verbunden ist. Das Sonnenrad 24b ist mit einem Zahnrad 31 über eine Hohlwelle 24c verbunden. Das Zahnrad 31 kämmt mit einem Zahnrad 32, das auf der hinteren Antriebswelle 19 drehbar gelagert ist.

Auf der vorderen Antriebswelle 14 ist an der Außenseite des zweiten Planetengetriebes 25 die Fluidkupplung 28 angebracht. Die Fluidkupplung 28 weist ein Gehäuse 28a mit einer Vielzahl von äußeren Platten 28d, eine Nabe 28b, die auf der vorderen Antriebswelle 14 drehbar montiert ist und eine Vielzahl von inneren Platten 28e besitzt, sowie ein Fluid hoher Viskosität auf, das in dem Gehäuse 28a enthalten ist. Die Platten sind abwechselnd in axialer Richtung der Fluidkupplung 28 angeordnet. Das Gehäuse 28a ist mit dem Hohlrad 25c des zweiten Planetengetriebes 25 über eine Hohlwelle 25d verbunden, und die Nabe 28b ist mit dem Sonnenrad 25b verbunden. Wenn eine Geschwindigkeits- oder Drehzahldifferenz zwischen dem Gehäuse 28a und der Nabe 28b auftritt, so arbeitet die Fluidkupplung 28 in der Weise, daß sie in Abhängigkeit von dieser Differenz ein Drehmoment erzeugt. Somit wird das Drehmoment von der Plattenseite höherer Drehzahl auf die Plattenseite niedrigerer Drehzahl übertragen.

Umschaltkupplungen 29 und 30 sind an den vorderen bzw. hinteren Antriebswellen 14 bzw. 19 vorgesehen. Die Umschaltkupplung 29 weist eine Wählbuchse 29a und fünf Zahnräder 29b1 bis 29b5 auf. Die Zahnräder 29b1 und 29b2 sind fest auf einer Hohlwelle 28c montiert, die integral mit dem Gehäuse 28a der Fluidkupplung 28 ausgebildet ist. Die Zahnräder 29b3 und 29b4 sind fest auf der Nabe 28b montiert. Das Zahnrad 29b5 ist fest auf der vorderen Antriebswelle 14 montiert. Die Wählbuchse 29a hat eine Innenverzahnung 29a1, die in der Lage ist, selektiv mit dem Zahnrad 29b1 oder dem Zahnrad 29b2 zu kämmen, eine Innenverzahnung 29a2, die selektiv mit dem Zahnrad 29b3 oder dem Zahnrad 29b4 kämmen kann, sowie eine Innenverzahnung 29a3, die mit dem Zahnrad 29b5 kämmen kann.

Die zweite Umschaltkupplung 30 weist eine Wählbuchse 30a, ein Zahnrad 30b1 integral mit dem Zahnrad 32, ein Zahnrad 30b2, das fest auf der hinteren Antriebswelle 19 montiert ist, und ein Zahnrad 30b3 integral mit einem Zahnrad 34 auf, das seinerseits mit einem Zahnrad 33 kämmt, welches fest auf der Hohlwelle 25d montiert ist. Die Wählbuchse 30a hat Innenverzahnungen 30a1, 30a2 und 30a3, die selektiv mit den Zahnrädern 30b1, 30b2 bzw. 30b3 kämmen können. Ein Wählhebel 38, der in Abhängigkeit von den Fahrzeugständen in die Positionen I bis V schaltbar ist, ist vorgesehen, um die Positionen der Wählbuchsen 29a und 30a über eine Stange 37 zu ändern bzw. zu wählen, wobei die Stange 37 eine Gabel 37a für die Wählbuchse 29a und eine Gabel 37b für die Wählbuchse 30a aufweist.

Die Kraft des Motors 1 wird über die Kupplung 2 und die Eingangswelle 3 auf das Getriebe 4 und weiter auf den Träger 27 der ersten und zweiten Planetengetriebe 24 und 25 in der Übertragungseinrichtung 18 übertragen. Das Drehmoment wird auf die Vorderräder über das zweite Planetengetriebe 25, die erste Umschaltkupplung 29, die vordere Antriebswelle 14 und das vordere Differential 16 übertragen. Das Drehmoment wird auf die zweite Umschaltkupplung 30 entweder über das erste Planetengetriebe 24 und die Zahnräder 31 und 32, oder aber über das zweite Planetengetriebe 25 und die Zahnräder 33 und 34 übertragen. Das Drehmoment wird weiterhin auf die Hinterräder über die hintere Antriebswelle 19, die Antriebswelle 20 sowie das hintere Differenzial 21 übertragen.

Die Wirkungsweise des vorstehend beschriebenen Systems wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2a bis 2e und Fig. 3 näher erläutert.

Wenn der Wählhebel 38 sich in der Position I befindet, stehen die Zahnräder 30b1 und 30b3 nicht mit den Zähnen der Verzahnungen 30a1 und 30a3 der Wählbuchse 30a in Eingriff, wie es Fig. 2a zeigt, so daß das Drehmoment nicht auf die Hinterräder übertragen wird. Somit wird das Ausgangsdrehmoment T des Getriebes 4 vollständig als vorderes Drehmoment TF (TF = T) auf die Vorderräder übertragen.

Dementsprechend wird ein Zweirad-Antrieb ausgebildet, was eine Fahrstabilität bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit ergibt. Da in dieser Position das Zahnrad 29b1 mit den Zähnen der Innenverzahnung 29a1 und das Zahnrad 29b3 mit den Zähnen der Innenverzahnung 29a2 kämmen, arbeitet die erste Umschaltkupplung 29 in der Weise, daß sie das Gehäuse 28a der Fluidkupplung 28 direkt mit der Nabe 28b verbindet und das Sonnenrad 25b mit dem Hohlrad 25c verbindet, so daß der Differential-Mechanismus gesperrt wird. Dementsprechend sind die Fluidkupplung 28 und das zweite Planetengetriebe 25 unwirksam.

Wenn der Wählhebel 38 sich in der Position II befindet, sind die Wählbuchsen 29a und 30a in der Position gemäß Fig. 2b. Infolgedessen wird das vordere Drehmoment TF auf die vordere Antriebswelle 14 übertragen, und zwar über die Ausgangswelle 5, den Träger 27, die Planetenräder 25a, das Hohlrad 25c, das Gehäuse 28a, das Zahnrad 29b1, die Innenverzahnung 29a1 und 29a3 sowie das Zahnrad 29b5. Das hintere Drehmoment TR wird auf die hintere Antriebswelle 19 übertragen, und zwar über den Träger 27, die Planetenräder 24a und das Sonnenrad 24b des ersten Planetengetriebes 24, die Zahnräder 31 und 32, das Zahnrad 30b1, die Innenverzahnungen 30a1 und 30a2 sowie das Zahnrad 30b2.

Die Differenz zwischen den Drehzahlen der Vorderräder und der Hinterräder wird absorbiert, wenn die Planetenräder 25a um das Sonnenrad 25b und auf dem Hohlrad 25c herumlaufen. Somit arbeitet das Planetengetriebe 25 als zentrales Differential. Dementsprechend wird eine kontinuierliche Vierrad-Antriebsbetriebsart mit der zentralen Differentialfunktion ausgebildet. Da das Drehmoment auf die Vorderräder und die Hinterräder über das Sonnenrad 24b bzw. das Hohlrad 25c übertragen wird, wird das Drehmoment verteilt in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den Übersetzungsverhältnissen des Sonnenrades 24b und des Hohlrades 25c, wobei der Durchmesser des Hohlrades größer ist als der des Sonnenrades. Somit ist das vordere Drehmoment TF für die Vorderräder größer als das Drehmoment TR für die Hinterräder, und es gilt TF<TR.

Wenn die Vorderräder, auf die ein größeres Drehmoment übertragen wird, durchrutschen oder Schlupf haben, dreht sich das betriebsmäßig mit den Vorderrädern verbundene Gehäuse 28a schneller als die Nabe 28b. Die Differenz der Drehzahlen zwischen den inneren Platten 28e und den äußeren Platten 28d erzeugt ein Kupplungsdrehmoment TC, welches auf die Seite geringerer Drehzahl übertragen wird, also auf die inneren Platten 28e. Somit wird das hintere Drehmoment groß und nimmt einen Wert (TR + TC) an, und das vordere Drehmoment TF wird zeitweilig reduziert auf einen Wert von T - (TR + TC), so daß das Fahrzeug durch das größere hintere Drehmoment leicht aus dem blockierten Zustand herauskommen kann.

Wenn der Wählhebel 38 in die Position III geschaltet wird, wie es Fig. 2c zeigt, so werden das Gehäuse 28a und die Nabe 28b der Fluidkupplung 28 durch den jeweiligen Eingriff der Zahnräder 29b1 und 29b4 mit den Innenverzahnungen 29a1 und 29a2 gekoppelt, so daß die Kupplung als Differential- Mechanismus verriegelt wird. In dem zweiten Planetengetriebe 25 wird, da das Sonnenrad 25b und das Hohlrad 25c gekoppelt sind, das Drehmoment gleichmäßig auf die Vorderräder und die Hinterräder verteilt, was einen Vierradantrieb ergibt, wobei TF = TR gilt. Da das Zahnrad 30b1 gegenüber der Innenverzahnung 30a1 ausgerückt ist und das Zahnrad 30b3 mit der Innenverzahnung 30a3 in Eingriff steht, wird das Drehmoment TR auf die hintere Antriebswelle 19 über die Zahnräder 33 und 34 übertragen. Somit werden das Fahrverhalten auf unebenen Straßen und ein stabiles Fahrverhalten auf Straßen mit geringem Reibungskoeffizienten verbessert.

Wenn der Wählhebel 38 in die Position IV weitergeschaltet wird, wird die Fluidkupplung 28 wieder wirksam, da die Innenverzahnung 29a1 weder mit den Zahnrädern 28b1 noch mit den Zahnrädern 29b2 in Eingriff steht, wie es Fig. 2 zeigt. Das vordere Drehmoment TF wird auf die vordere Antriebswelle 14 übertragen durch das Sonnenrad 25b des zweiten Planetengetriebes 25, die Nabe 28b, das Zahnrad 29b4, die Innenverzahnungen 29a2 und 29a3 sowie das Zahnrad 29b5. Das hintere Drehmoment TR wird auf die hintere Antriebswelle 19 übertragen über das Hohlrad 25c, die Hohlwelle 25b, die Zahnräder 33 und 34, das Zahnrad 30b3, die Innenverzahnungen 30a3 und 30a2 sowie das Zahnrad 30b2.

Da das Sonnenrad 25b kleiner ist als das Hohlrad 25c, ist das vordere Drehmoment TF kleiner als das hintere Drehmoment TR, und es gilt TF<TR, so daß die Kraftübertragung bei der Kurvenfahrt sowie die Starteigenschaften verbessert werden. Wenn die Hinterräder in dem vorliegenden Zustand durchrutschen oder Schlupf haben, so wird das vordere Drehmoment vergrößert, wie es im Falle der Position II oben beschrieben ist.

Wenn der Wählhebel 38 in die Position V geschaltet wird, bewegt sich die Stange 37 in die Position gemäß Fig. 2e. Da das Zahnrad 29b5 und die Innenverzahnung 29a3 der Wählbuchse 29a ausgedrückt sind, wird kein Drehmoment auf die Vorderräder übertragen. Infolgedessen wird das gesamte Drehmoment T auf die hintere Antriebswelle 19 übertragen, und zwar über das Hohlrad 25d, die Hohlwelle 25d, die Zahnräder 33 und 45, das Zahnrad 30b3, die Innenverzahnungen 30a3 und 30a2 sowie das Zahnrad 30b2. Dementsprechend wird die Kraftübertragung bei der Kurvenfahrt des Fahrzeuges verbessert.

Fig. 2 zeigt eine tabellenartige Zusammenstellung der Kupplungszustände und der Drehmomentverteilungen.

Im folgenden wird auf Fig. 4 Bezug genommen, die eine Übertragungseinrichtung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt, die im wesentlichen den gleichen Aufbau hat wie die erste Ausführungsform, abgesehen von der Anordnung der Fluidkupplung 28. Dementsprechend sind die gleichen Teile wie bei der ersten Ausführungsform auch mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet.

Die Fluidkupplung 28 bei der zweiten Ausführungsform ist auf der hinteren Antriebswelle 19 an der Außenseite der zweiten Umschaltkupplung 30 angeordnet. Die inneren Platten 28e sind direkt an der hinteren Antriebswelle 19 befestigt, die als Nabe 28b der Ausführungsform gemäß Fig. 1 dient. Das Gehäuse 28a mit äußeren Platten 28c ist integral mit einem Zahnrad 36 ausgebildet, das mit einem Zahnrad 35 kämmt, welches fest auf der vorderen Antriebswelle 14 montiert ist. Infolgedessen ist das Hohlrad 25c des zweiten Planetengetriebes 25 direkt mit den Zahnrädern 29b1 und 29b2 verbunden, und das Sonnenrad 25b ist mit den Zahnrädern 29b3 und 29b4 über eine Hohlwelle 25e verbunden.

Das Drehmoment wird auf die Vorderräder und die Hinterräder in gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform übertragen. Die Wirkungsweise des Systems gemäß der zweiten Ausführungsform ergibt sich aus der tabellenförmigen Zusammenstellung der Betriebszustände gemäß Fig. 5, wobei die Positionen der Wählbuchsen 29a und 30a der ersten und zweiten Umschaltkupplungen 29 und 30 in den Positionen I bis V die gleichen sind wie in Fig. 2a bis 2e.

In der Position I des Wählhebels 38 befindet sich die Stange 37 in ihrer ganz linken Position, so daß die Innenverzahnungen 29a1, 29a2 und 29a3 mit den Zahnrädern 29b1, 29b3 bzw. 29b5 in der ersten Umschaltkupplung 29 in Eingriff stehen, und die Innenverzahnung 30a2 steht mit dem Zahnrad 30b2 in der zweiten Umschaltkupplung 30 in Eingriff. Dementsprechend sind das Hohlrad 25c und das Sonnenrad 25b gekoppelt, so daß das zweite Planetengetriebe 25 verblockt ist, da weder die Zahnräder 30b1 noch die Zahnräder 30b3 mit der Wählbuchse 30a in Eingriff stehen, wird kein Drehmoment auf die Hinterräder übertragen.

Somit wird das Drehmoment T nur auf die vordere Antriebswelle 14 übertragen, und zwar über das zweite Planetengetriebe 25 und die erste Umschaltkupplung 29, und es gilt TF=T. Wenn die Vorderräder durchdrehen oder Schlupf haben und dadurch bewirken, daß sich die vordere Antriebswelle 14 mit hoher Drehzahl im Leerlauf dreht, wirkt die Fluidkupplung 28 in der Weise, daß sie einen Teil des vorderen Drehmomentes an die hintere Antriebswelle 19 abgibt, und zwar in Abhängigkeit von der Differenz der Geschwindigkeiten oder Drehzahlen zwischen dem Gehäuse 28a und der hinteren Antriebswelle 19. Somit befindet sich das Fahrzeug vorübergehend im Vierrad-Antriebszustand, so daß das Durchdrehen der Vorderräder gestoppt wird.

Wenn der Wählhebel 38 sich in der Position II gemäß Fig. 2b befindet, stehen weder das Zahnrad 29b3 noch das Zahnrad 29b4, die beide mit dem Sonnenrad 25b des zweiten Planetengetriebes 25 verbunden sind, mit der Wählbuchse 29a in Eingriff. Somit wird das vordere Drehmoment TF auf die vordere Antriebswelle 14 übertragen, und zwar über das Hohlrad 25c, das Zahnrad 29a1, die Innenverzahnungen 29a1 und 29a3 sowie das Zahnrad 29b5. Das hintere Drehmoment TF wird auf die hintere Antriebswelle 19 übertragen, und zwar über die Planetenräder 24a, das Sonnenrad 24b des ersten Planetengetriebes 24, die Zahnräder 31 und 32, das Zahnrad 30b1, die Innenverzahnungen 30a1 und 30a2 sowie das Zahnrad 30b2. Da das Hohlrad 25c größer ist als das Sonnenrad 24b, ist das vordere Drehmoment TF größer als das hintere Drehmoment TR, und es gilt TF<TR. Die Fluidkupplung 28 arbeitet in gleicher Weise wie vorher.

In der Position III des Wählhebels 38 sind die Hohlwelle 25d und die Hohlwelle 25e direkt verbunden durch den Eingriff der Zahnräder 29b1 und 29b4 mit den Innenverzahnungen 29a1 bzw. 29a3, so daß dadurch das Sonnenrad 25b mit dem Hohlrad 25c gekoppelt ist. Somit sind die vorderen und hinteren Drehmomente gleich groß, und es gilt TF = TR. Da das Zahnrad 30b3 mit der Innenverzahnung 30a3 in Eingriff steht, wird das hintere Drehmoment TR auf die hintere Antriebswelle 19 übertragen, und zwar über das zweite Planetengetriebe 25, die Hohlwelle 25e, die Zahnräder 33 und 34, das Zahnrad 30b3, die Innenverzahnungen 30a3 und 30a2 sowie das Zahnrad 30b2. Während eines solchen Zustandes ist die Drehzahl des Gehäuses 28a der Fluidkupplung 28, die sich über die Zahnräder 35 und 36 mit der vorderen Antriebswelle 14 dreht, ebenso groß wie die der hinteren Antriebswelle 19. Infolgedessen ist die Fluidkupplung 28 unwirksam.

In der Position IV des Wählhebels 38 wird das vordere Drehmoment TF auf die vordere Antriebswelle 14 übertragen, und zwar über das Sonnenrad 25b und das Zahnrad 29b4, und das hintere Drehmoment TR wird auf die hintere Antriebswelle 19 übertragen, und zwar über das Hohlrad 25c, die Zahnräder 33 und 34 sowie die Umschaltkupplung 30. Das vordere Drehmoment TF ist kleiner als das hintere Drehmoment TR, und es gilt TF ≦ωτ TR wegen des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Sonnenrad 25b und dem Hohlrad 25c.

Wenn der Wählhebel 38 in die Position V geschaltet wird, wird das Zahnrad 29b5 aus der Wählbuchse 29a ausgerückt. Der Eingriff des Zahnrades 29b2 mit der Innenverzahnung 29a1 und der Eingriff des Zahnrades 29b3 mit der Innenverzahnung 29a2 koppeln das Sonnenrad 25b und das Hohlrad 25c, so daß das zweite Planetengetriebe 25 verblockt wird. Infolgedessen wird das gesamte Drehmoment T als hinteres Drehmoment TR auf die Hinterräder übertragen, und es gilt TR=T.

Im folgenden wird auf Fig. 6 Bezug genommen, die eine dritte Ausführungsform der Erfindung zeigt, und zwar in Anwendung auf ein Kraftfahrzeug mit einem quer angeordneten Motor. Eine Eingangswelle 41, durch welche ein Drehmoment T eines Getriebes übertragen wird, ist mit einem Zahnrad 45 versehen, das darauf fest montiert ist. Das Zahnrad 45 steht in kämmendem Eingriff mit einem Zahnrad 46, welches wiederum mit einem Zahnrad 47 kämmt, das auf einer Übertragungswelle 44 montiert ist, die in einem Getriebegehäuse mit Lagern gelagert ist. Erste und zweite Planetengetriebe 49 und 50 sind auf der Übertragungswelle 44 montiert und in einem Gehäuse 52 untergebracht. Das erste Planetengetriebe 49 weist Planetenräder 49a, ein Sonnenrad 49b und ein Hohlrad 49c integral mit dem Gehäuse 52 auf. Das zweite Planetengetriebe 50 weist Planetenräder 50a, ein Sonnenrad 50b und ein Hohlrad 50c auf, das integral mit dem Gehäuse 52 ausgebildet ist. Ein gemeinsamer Träger 51 für die beiden Planetengetriebe 49 und 50 ist auf der Übertragungswelle 44 fest montiert.

Eine auf der Übertragungswelle 44 angeordnete Fluidkupplung 55 weist eine Nabe 55b mit inneren Platten 55d und ein Gehäuse 55a mit äußeren Platten 55c auf. Die Nabe 55b ist mit dem Sonnenrad 50b des zweiten Planetengetriebes 50 verbunden, und das Gehäuse 55a ist mit dem Gehäuse 52 der beiden Planetengetriebe 49 und 50 verbunden.

Eine erste Umschaltkupplung 53 hat eine Wählbuchse 53a mit Innenverzahnungen 53a1, 53a2 und 53a3 sowie Zahnräder 53b1, 53b2 und 53b3. Das Zahnrad 53b3 ist mit dem Gehäuse 52 verbunden, und das Zahnrad 53b2 ist mit dem Sonnenrad 49b des ersten Planetengetriebes 49 verbunden. Das Zahnrad 53b1 ist integral mit einem Zahnrad 56 ausgebildet, das mit einem Zahnrad 47 kämmt, das an einem Gehäuse eines vorderen Differentials 48 befestigt ist. Das vordere Differential 48 hat Vorderachsen 42a und 42b, um das vordere Drehmoment TF auf die rechten und linken Vorderräder zu übertragen, und es gilt TFL + TFR = TF.

Eine zweite Umschaltkupplung 54 ist an die Fluidkupplung 55 angrenzend auf der Übertragungswelle 44 vorgesehen. Die zweite Umschaltkupplung 54 weist eine Wählbuchse 54a und fünf Zahnräder 54b1 bis 54b5 auf. Die Zahnräder 54b1 und 54b2 sind integral mit dem Gehäuse 55a der Fluidkupplung 55 ausgebildet, und die Zahnräder 54b3 und 54b4 sind auf der Verlängerung der Nabe 55b fest montiert. Das Zahnrad 54b5 ist an einem Kegelzahnrad 58a befestigt, das mit einem Kegelzahnrad 58b kämmt, welches auf einer hinteren Antriebswelle 43 ausgebildet ist, die mit einer Antriebswelle zur Übertragung des hinteren Drehmomentes TR auf die Hinterräder verbunden ist.

Die Wählbuchsen 53a und 54a der Umschaltkupplungen 53 und 54 werden durch die Betätigung des Wählhebels 60 bewegt. Der Wählhebel 60 ist mit einer Stange 59 mit Gabeln 59a und 59b verbunden, die jeweils mit den Wählbuchsen 53a und 54a in Eingriff stehen. Der Wählhebel 60 wird in Abhängigkeit von den Fahrzuständen selektiv in die Positionen I bis V geschaltet.

Das Drehmoment T von der Ausgangswelle 41 wird über die Zahnräder 45, 46 und 47 und die Übertragungswelle 44 auf die ersten und zweiten Planetengetriebe 49 und 50 übertragen, wo das Drehmoment auf die ersten und zweiten Umschaltkupplungen 53 und 54 für die Vorderräder bzw. die Hinterräder verteilt wird.

Die Wirkungsweise des Kraftübertragungssystems gemäß dieser dritten Ausführungsform wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 7a bis 7e und Fig. 8 beschrieben.

Wenn der Wählhebel 60 sich in der Position I gemäß Fig. 7a befindet, so stehen die Innenverzahnungen 53a1 und 53a3 mit den Zahnrädern 53b1 bzw. 53b3 in Eingriff. Somit wird das vordere Drehmoment TF zum Differential 48 übertragen, und zwar über die Übertragungswelle 44, den Träger 51, die Planetenräder 49a, das Hohlrad 49c, das Gehäuse 52, das Zahnrad 52b3, die Innenverzahnungen 53a3 und 53a1, das Zahnrad 53b1 sowie die Zahnräder 56 und 57. Das Zahnrad 54b5 ist von der Wählbuchse 54a ausgerückt, so daß kein Drehmoment auf die Hinterräder übertragen wird. Somit wird das gesamte Drehmoment T auf die Vorderräder übertragen, und es gilt TFL + TFR = T.

Da andererseits das Zahnrad 54b1 mit der Innenverzahnung 54a1 in Eingriff steht und das Zahnrad 54b3 mit der Innenverzahnung 54a2 in Eingriff steht, sind das Gehäuse 55a und die Nabe 55b gekoppelt, so daß eine relative Drehung von ihnen verhindert wird, so daß die Fluidkupplung 55 dadurch unwirksam gemacht wird. Die ersten und zweiten Planetengetriebe 49 und 50 sind ebenfalls verblockt.

Wenn der Wählhebel 60 in die Position II geschaltet wird, wird das vordere Drehmoment TF auf das Differential 58 übertragen, und zwar über die Planetenräder 49a, das Hohlrad 49c, das Gehäuse 52, das Zahnrad 53b3, die Innenverzahnungen 53a3 und 53a1 sowie das Zahnrad 53b1. Andererseits wird das hintere Drehmoment TR auf die hintere Antriebswelle 43 übertragen, und zwar über die Planetenräder 50a, das Sonnenrad 50b, die Nabe 55b, der Fluidkupplung 55, das Zahnrad 54b3, die Innenverzahnungen 54a2 und 54a3, das Zahnrad 54b5 sowie die Kegelzahnräder 58a und 58b. In Abhängigkeit von der Differenz zwischen den Übersetzungsverhältnissen des Hohlrades 49c und des Sonnenrades 50b ist das vordere Drehmoment TF größer als das hintere Drehmoment TR, und es gilt TF<TR. Während eines solchen Zustandes ist die Fluidkupplung 55 wirksam.

In der Position III des Wählhebels 60 sind die Wählbuchsen 53a und 54a weiterbewegt, wie es Fig. 7c zeigt. Die Innenverzahnungen 54a1, 54a2 und 54a3 stehen mit den Zahnrädern 54b2, 54b3 bzw. 54b5 in Eingriff, so daß die Fluidkupplung 55 und die ersten und zweiten Planetengetriebe 49 und 50 geblockt sind. Somit sind das vordere Differential 48 und die hintere Antriebswelle 43 direkt verbunden, so daß das Drehmoment T gleichmäßig auf die Vorderräder und die Hinterräder verteilt wird, und es gilt TF = TR.

In Fig. 7d ist der Wählhebel 60 in die Position IV gesetzt, so daß der Eingriff der Innenverzahnung 54a2 mit dem Zahnrad 54b3 gelöst ist, so daß die Fluidkupplung 55 dadurch wirksam gemacht wird. Das vordere Drehmoment TF wird auf die Vorderräder übertragen, und zwar über den Träger 51, die Planetenräder 49a, das Sonnenrad 49b, das Zahnrad 53b2, die Innenverzahnungen 53a2 und 53a1 sowie das Zahnrad 53b1.

Andererseits wird das hintere Drehmoment TR auf die hintere Antriebswelle 43 übertragen, und zwar über den Träger 51, die Planetenräder 50a, das Hohlrad 50c, das Gehäuse 52, das Zahnrad 54b2, die Innenverzahnungen 54a1 und 54a3 sowie das Zahnrad 54b5. Da das Hohlrad 50c größer ist als das Sonnenrad 49b, ist das hintere Drehmoment TR größer als das vordere Drehmoment TF, und es gilt TF ≦ωτ TR. Die Fluidkupplung 55 ist während dieses Zustandes wirksam.

In der Position V gemäß Fig. 7e stehen weder das Zahnrad 53b2 noch das Zahnrad 53b3 mit der Wählbuchse 53a in Eingriff, so daß kein Drehmoment auf die Vorderräder übertragen wird. Die Zahnräder 54b2, 54b4 und 54b5 stehen mit den Innenverzahnungen 54a1, 54a2 bzw. 54a3 in Eingriff, so daß die Fluidkupplung 55 und das zweite Planetengetriebe 50 verblockt sind. Somit wird das Drehmoment T vollständig auf die Hinterräder übertragen, und es gilt TR = T.

Das Kraftübertragungssystem gemäß der vierten Ausführungsform ist in Fig. 9a bis 9c dargestellt und im wesentlichen so aufgebaut, wie die dritte Ausführungsform. Die zweite Umschaltkupplung 54 hat jedoch nur drei Zahnräder 54b6, 54b7 und 54b8. Somit ist der Wählhebel 60 in der Lage, drei Positionen I bis III zu wählen. Die Position der Wählbuchsen 53a für die Position I bis II gemäß Fig. 9a bis 9c entsprechen den Positionen II, III und IV in den Fig. 7b, 7c bzw. 7d. Die Wirkungsweise ist somit die gleiche wie bei dem System der dritten Ausführungsform, abgesehen von dem Umstand, daß bei diesem speziellen System die Position nicht gewählt werden können, wo das vordere Drehmoment TF oder das hintere Drehmoment TR einen Wert Null haben.

Auch wenn bei den oben beschriebenen Ausführungsformen die ersten und zweiten Umschaltkupplungen von Hand betätigt werden, ist es selbstverständlich auch möglich, diese elektrisch oder pneumatisch zu steuern.

Gemäß der Erfindung wird somit ein Kraft- bzw. Drehmoment- Verteilungssystem angegeben, bei dem das Verteilungsverhältnis des Drehmomentes auf die Vorderräder und die Hinterräder in Abhängigkeit von den Fahrzuständen oder nach Belieben des Fahrers gewählt werden können. Da eine Fluidkupplung verwendet wird, kann das Durchdrehen der Räder in wirksamer Weise verhindert werden.

Claims (3)

1. Drehmomentübertragungssystem für ein Fahrzeug mit Vier­ radantrieb, mit einem Schaltgetriebe (4), einem ersten und einem zweiten Planetengetriebe (24, 25; 49, 50), die jeweils ein Eingangsteil (Planetenträger 27, 51) aufweisen, das drehfest mit einer Ausgangswelle (5, 41) des Schaltgetriebes (4) verbunden ist und die jeweils Aus­ gangsteile (Sonnenräder 24b, 25b; 49b, 50b; Hohlräder 25c; 49c, 50c) aufweisen, die über Umschaltkupplungen (29, 30; 53, 54), welche verschiedene Schaltstellungen aufweisen, mit Antriebseinrichtungen (14-17, 19-21; 42, 43) für die Vorder- bzw. Hinterräder drehfest verbindbar sind, wobei die Umschaltkupplungen (29, 30; 53, 54) derart mit den Planetengetrieben (24, 25; 49, 50) verbunden sind, daß diese derart selektiv gesperrt bzw. unwirksam gemacht werden können, daß in den verschiedenen Schaltstellungen der Um­ schaltkupplungen gleiche oder voneinander verschiedene An­ triebsdrehmomente auf die Vorder- und die Hinterräder einstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fluidkupplung (28, 55) vorgesehen und derart ange­ ordnet ist, daß in den Schaltstellungen der Umschalt­ kupplungen, die zu voneinander verschiedenen Antriebs­ drehmomenten auf Vorder- und Hinterräder führen, die Antriebseinrichtungen (14-17, 20-21; 42, 53) über die Fluidkupplung (28, 55) miteinander verbunden sind.

2. Drehmomentübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidkupplung (28, 55) in Wirkverbindung zwischen mindestens zwei Ausgangsteilen (25a, 25b; 49b, 50b, 49c, 50c) angeordnet ist. (Fig. 1, 6)

3. Drehmomentübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidkupplung (28) in Wirkverbindung zwischen den Antriebseinrichtungen (14, 19) für die Vorder- und Hinter­ räder angeordnet ist.