DE3816760A1 - Kraftuebertragungsvorrichtung fuer ein fahrzeug - Google Patents
Kraftuebertragungsvorrichtung fuer ein fahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftübertragungs
vorrichtung für ein Fahrzeug, die zwischen einer Vor
derrad-Antriebswelle und einer Hinterrad-Antriebswelle
eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb angeordnet ist,
welches die Vorderräder und die Hinterräder mittels
des gleichen Motors antreibt, und insbesondere bezieht
sich die Erfindung auf eine Kraftübertragungsvorrich
tung mit einer hydraulischen Pumpe und ein vierradge
triebenes Fahrzeug unter Verwendung der Kraftübertra
gungsvorrichtung.
Das Fahrzeug mit Vierradantrieb, welches eine Antriebs
kraft seines Motors während des Fahrens des Fahrzeugs
auf die Vorder- und Hinterräder überträgt, kann die
Antriebskraft sicher und wirtschaftlich auf die Straßen
oberfläche übertragen, wodurch es im Vergleich mit
einem Fahrzeug, bei dem zwei Räder angetrieben sind,
nicht nur hinsichtlich der Fahreigenschaften auf der
Straßenoberfläche bei niedrigem Reibungskoeffizient
oder auf einer rauhen Oberfläche wie beispielsweise
einer Schotterstraße überlegen ist, sondern selbst
bei der üblichen Bodenbeschaffenheit hinsichtlich der
Beschleunigungsfähigkeit und der Stabilität während
des Hochgeschwindigkeitsfahrens überlegen ist. Daher
sind insbesondere in letzter Zeit vierradgetriebene
Fahrzeuge aufgrund ihres komfortablen Hochgeschwindig
keitslaufs ohne Beeinflussung durch die jeweilige Stra
ßenbeschaffenheit und Wettereinflüsse in den Mittel
punkt gerückt.
Die einfachste Konstruktion eines solchen vierradge
triebenen Fahrzeugs besteht darin, die Antriebswellen
der Vorderräder und Hinterräder beispielsweise mittels
einer Klauenkupplung starr zu koppeln, was insofern
vorteilhaft ist, als die Antriebskraft eines Motors
wirksam auf die Vorder- und Hinterräder entsprechend
dem Bodendruck verteilt wird, was jedoch insofern nach
teilig ist, als dann, wenn ein Unterschied zwischen
den Drehkreisen der Vorder- und Hinterräder während
des Drehens einen Unterschied zwischen der Anzahl der
Umdrehungen der Vorder- und der Hinterräder bewirkt,
dieser Unterschied in der Anzahl der Umdrehungen nicht
absorbiert werden kann, wodurch das sogenannte Fest
ecken-Brems-Phänomen (tight corner braking phenomenon)
entsteht, d.h., das innere rückwärtige Rad durchdreht
bzw. schleift und sich ein Nachteil hinsichtlich der
Cornering-Eigenschaften (cornering characteristic)
ergibt, so daß die Gefahr besteht, daß eine Antriebs
welle zwischen den Vorder- und Hinterrädern verwunden
wird und an einem Rad abnormal großer Verschleiß auf
tritt.
Dementsprechend wird bei einem vierradgetriebenen Fahr
zeug eine Kraftübertragungsvorrichtung zwischengeschal
tet, welche ein Differentialgetriebe verwendet, um
eine Drehgeschwindigkeitsdifferenz zwischen der Vor
derrad-Antriebswelle und der Hinterrad-Antriebswelle
zu ermöglichen.
Ein Differentialgetriebe weist jedoch die Eigenschaft
auf, daß eine Ausgangswelle, welche einem größeren
Widerstand unterliegt als die andere Ausgangswelle,
langsamer rotiert wird. Demnach weist ein vierradgetrie
benes Fahrzeug, welches mit einer solchen Kraftüber
tragungsvorrichtung ausgerüstet ist, den Nachteil auf,
daß, wenn entweder das Vorderrad oder das Hinterrad
leerläuft, fast die gesamte Antriebskraft des Motors
auf das leerlaufende Rad übertragen wird, nicht jedoch
auf die andere Antriebswelle. Um den vorstehend geschil
derten Nachteil zu beseitigen, muß die Kraftübertra
gungsvorrichtung mit einem Differentialsperren-Mecha
nismus versehen sein, welcher den Betrieb des Differen
tialgetriebes unterbricht, oder mit einem Differential
begrenzungs-Mechanismus beispielsweise unter Verwendung
einer Naß-Vielfachscheiben-Kupplungseinrichtung, um
den obengenannten Differentialbetrieb zu begrenzen,
wenn der Drehgeschwindigkeitsunterschied zwischen den
beiden Antriebswellen einen vorgegebenen Wert über
schreitet, wodurch die Vorrichtung jedoch wesentlich
komplizierter wird.
Wie weiter oben erwähnt, weist die Kraftübertragungsvor
richtung zwischen den Vorderrad- und den Hinterrad-An
triebswellen bei einem vierradgetriebenen Fahrzeug
vorzugsweise die Eigenschaft auf, daß beide Antriebs
wellen wie im Falle des Differentialgetriebes lose
gekoppelt sind, so daß der Umdrehungsgeschwindigkeits
unterschied sicher absorbiert werden kann, wenn der
Umdrehungsgeschwindigkeitsunterschied zwischen den
beiden Antriebswellen kleiner ist, und daß auf der
anderen Seite beide Antriebswellen fest miteinander
gekoppelt sind, wie im Falle der weiter oben genannten
Klauenkupplung, so daß die Antriebskraft entsprechend
dem Bodendruck eines jeden Rades der Vorder- und Hinter
räder gut auf beide Antriebswellen verteilt wird, wenn
der Umdrehungsgeschwindigkeitsunterschied größer ist.
Die Kraftübertragungsvorrichtung, welche beide einander
entgegengesetzte Charakteristika umfaßt und einfach
aufgebaut ist, verwendet eine hydraulische Pumpe, wie
dies in den japanischen Offenlegungsschriften 60-1 04 426
und 61-2 49 827 offenbart ist.
Die Kraftübertragungsvorrichtung gemäß zuerst genannter
Druckschrift weist eine einfache Konstruktion auf,
der Art, daß ein Rotor, der entweder mit einer oder
mit beiden Antriebswellen gemeinsam drehbar ist, in
einem Gehäuse angeordnet ist, welches gemeinsam mit
der anderen drehbar ist, so daß eine hydraulische Pumpe
gebildet wird und eine geeignete Drossel an einem Ölent
ladungsdurchgang, der sich von der Pumpe weg erstreckt,
vorgesehen ist. Wenn hierbei zwischen den beiden An
triebswellen ein Drehgeschwindigkeitsunterschied auf
tritt, so wird innerhalb der hydraulischen Pumpe ein
Druck erzeugt, der dem Drehgeschwindigkeitsunterschied
entspricht. Bei dieser Kraftübertragungsvorrichtung
werden der Rotor und das Gehäuse miteinander über eine
Widerstandskraft (statischer Druck) gekoppelt, wobei
die Widerstandskraft entsprechend der von der Hydraulik
pumpe erzeugten Druckänderung bzw., in anderen Worten,
in Abhängigkeit von der Änderung des Drehgeschwindig
keitsunterschieds zwischen den beiden Antriebswellen
zunimmt oder abnimmt, wodurch beide Antriebswellen
fest miteinander gekoppelt sind, wenn der Umdrehungsge
schwindigkeitsunterschied hierzwischen größer ist,
und lose, wenn dieser kleiner ist.
Die Kraftübertragungsvorrichtung gemäß der zweiten
genannten Druckschrift ist zwischen dem Ölabflußdurch
gang und einem Ölansaugdurchgang, der sich von der
hydraulischen Pumpe weg erstreckt, angeordnet, wobei
ein Bypass-Öldurchgang vorgesehen ist, der eine va
riable Drossel aufweist, wobei die variable Drossel
eingestellt wird, um die Strömungsgeschwindigkeit des
Drucköls im Bypass-Durchgang zu steuern, wodurch der
erzeugte Druck unter der gleichen Drehgeschwindigkeit
der hydraulischen Pumpe bzw., in anderen Worten, der
Widerstandskraft zwischen dem Rotor und dem Gehäuse,
variabel gemacht wird. Wenn beispielsweise der Drehge
schwindigkeitsunterschied zwischen den beiden Antriebs
wellen größer ist, so wird das Öffnungsverhältnis der
variablen Drossel automatisch vermindert, um die Kopp
lung zwischen den beiden Antriebswellen stärker zu
machen, wodurch die Kraftübertragungsvorrichtung inso
fern bemerkenswert vorteilhaft ist, als der sichere
Lauf selbst bei schneebedeckter Straße mit niedrigem
Reibungskoeffizient oder auf einer rauhen Straßenober
fläche einer Schotter- bzw. Kiesstraße möglich ist.
Die Kraftübertragungsvorrichtung für ein obenerwähntes
vierradgetriebenes Fahrzeug weist vorzugsweise eine
derartige Charakteristik auf, daß die Vorderrad-An
triebswelle und die Hinterrad-Antriebswelle so fest
wie möglich gekoppelt werden, so daß beispielsweise
dann, wenn entweder die Vorderräder oder die Hinter
räder durchdrehen, um einen Drehgeschwindigkeitsunter
schied zwischen den vorderen und den hinteren Rädern
zu erzeugen, der Drehgeschwindigkeitsunterschied hier
zwischen reduziert wird, um fast die gesamte Antriebs
kraft des Motors zuverlässig auf die vier Räder zu
übertragen. Bei der in der japanischen Offenlegungs
schrift 60-1 04 426 offenbarten Kraftübertragungsvor
richtung hängt das maximale Ausmaß der Kopplung zwi
schen den vorderen und hinteren Antriebswellen jedoch
von einem Einstelldruck eines Entlastungsventils ab,
welches am Ölabflußdurchgang, der sich von der hydrau
lischen Pumpe weg erstreckt, vorgesehen ist, so daß
dann, wenn der Drehgeschwindigkeitsunterschied zwischen
den Vorder- und Hinterrädern einen vorbestimmten Wert
überschreitet, unabhängig von dem Ausmaß des Unter
schieds, das heißt der Strömungsgeschwindigkeit, ein
konstantes Drehmoment übertragen wird, wodurch ein
separates Steuersystem erforderlich ist, um ein Dreh
moment entsprechend dem Straßenzustand zu verteilen,
wodurch die Steuerung kompliziert ist und die Herstel
lungskosten hoch sind.
Auch bei der in der japanischen Offenlegungsschrift
61-2 49 827 offenbarten Kraftübertragungsvorrichtung er
gibt sich neben dem Problem des Entlastungsventils
desweiteren, daß das maximale Ausmaß der hierdurch
erzielbaren Kopplung nicht vom Öffnungsverhältnis der
an dem Bypass-Öldurchgang vorgesehenen variablen Dros
sel abhängt, sondern von demjenigen einer stationären
Drossel, die in dem Ölabflußdurchgang, der an den By
pass-Durchgang angrenzt, vorgesehen ist. Nachdem die
Verkleinerung des Öffnungsverhältnisses der statio
nären Drossel aufgrund der Verarbeitungsgenauigkeit
begrenzt ist und eine exzessive Verkleinerung des Öff
nungsverhältnisses auch das weitere Problem des Verstop
fens aufgrund Verschmutzung aufwirft, ist das maximale
Ausmaß der Kopplung begrenzt. Aufgrund des Bypass-Öl
durchgangs besteht weiterhin der Nachteil, daß der
Durchgang hinsichtlich seines Aufbaus kompliziert ist.
Andererseits ist ein vierradgetriebenes Fahrzeug mit
einer Vierrad-Lenkvorrichtung als ein Mittel zum Verhin
dern des Festecken-Brems-Phänomens versehen, welche
die Vorder- und Hinterräder fest verbindet und die
Vorder- und Hinterräder unabhängig voneinander lenkt.
Ein solches vierradgetriebenes Fahrzeug muß jedoch
mit einem Antriebssystem für den Vierradantrieb und
mit einem Lenksystem für die Vierradlenkung versehen
sein, woraus sich der Nachteil ergibt, daß ein solches
System kompliziert ist, daß sich das Fahrzeuggewicht
aufgrund der steigenden Zahl der Teile vergrößert und
die Herstellungskosten hoch sind.
Ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es,
eine Kraftübertragungsvorrichtung für einen Vierradan
trieb zu schaffen, welche ein Öffnungsverhältnis einer
Drossel einstellt, die an einem Öldurchgang vorgesehen
ist, der sich von einer hydraulischen Pumpe erstreckt,
die zwischen zwei Antriebswellen angeordnet ist, wo
durch das Ausmaß der Kopplung zwischen diesen beiden
Antriebswellen von loser Kopplung bis fester Kopplung
soweit wie möglich eingestellt wird.
Ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung ist es,
eine Kraftübertragungsvorrichtung für einen Vierradan
trieb zu schaffen, welche das vorstehend genannte Ein
stellen aufgrund einer einfachen Öldurchgangskonstruk
tion ermöglicht.
Ein drittes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es,
ein vierradgetriebenes Fahrzeug zu schaffen, welches
die Kraftübertragungsvorrichtung für einen Vierradan
trieb benutzt der Art, daß dann, wenn das Fahrzeug
geradeaus läuft, das Öffnungsverhältnis eines Drossel
ventils verkleinert wird, um die Vorderräder und die
Rückräder so fest wie möglich zu koppeln und die An
triebskraft eines Motors auf die vier Räder zu vertei
len, und dann, wenn das Fahrzeug Kurven fährt, das
Öffnungsverhältnis des Drosselventils vergrößert wird,
um die Vorder- und Hinterräder lose zu koppeln, wodurch
das Auftreten des Festecken-Brems-Phänomens zuverlas
sig verhindert wird und ein komfortables Lenkgefühl
erzielt wird.
Weitere Aufgaben und vorteilhafte Merkmale der Erfin
dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung,
in der mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung an
hand der Zeichnung näher beschrieben werden. In der
Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht eines ersten Aus
führungsbeispiels eines vierradgetriebenen Fahrzeugs,
welches mit einer erfindungsgemäßen Kraftübertragungs
vorrichtung für Vierradantrieb ausgerüstet ist, wobei
der Aufbau eines Übertragungssystems zusammen mit einem
Lenksystem an einem vierradgetriebenen Fahrzeug dar
gestellt ist,
Fig. 2 eine teilweise weggeschnittene Schnittansicht
der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung
für den Vierradantrieb,
Fig. 3 ein hydraulisches Schaltungsdiagramm der erfin
dungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung für einen
Vierradantrieb,
Fig. 4 eine Grafik, welche eine Charakteristik eines
Übertragungsdrehmoments auf eine Hinterrad-Antriebs
welle bei einem vierradgetriebenen Fahrzeug zeigt,
welches mit der erfindungsgemäßen Kraftübertragungs
vorrichtung für Vierradantrieb ausgestattet ist und
Fig. 5 eine schematische Draufsicht auf ein zweites
Ausführungsbeispiel eines vierradgetriebenen Fahrzeugs,
welches mit einer erfindungsgemäßen Kraftübertragungs
vorrichtung für Vierradantrieb ausgerüstet ist, wobei
das Übertragungssystem in Zusammenhang mit einem Lenk
system für das vierradgetriebene Fahrzeug dargestellt
ist.
Fig. 1 zeigt ein Übertragungssystem und ein Lenksystem
eines ersten Ausführungsbeispiels eines vierradgetrie
benen Fahrzeugs, welches mit einer erfindungsgemäßen
Kraftübertragungsvorrichtung für Vierradantrieb ausgerü
stet ist (welche im folgenden als erfindungsgemäße
Vorrichtung bezeichnet wird). Ein Motor 1 ist im Vor
derbereich eines Fahrzeugs quer angeordnet und eine
hierdurch erzeugte Antriebskraft wird über ein Getriebe
2, das mit einer Seite des Motors verbunden ist, auf
eine Ausgangswelle 3 übertragen, welche sich seitlich
der Kupplung 2 erstreckt, wodurch ein Antriebszahnrad
4 in Drehung versetzt wird, welches am Ende der Aus
gangswelle 3 befestigt ist.
Eine Zwischen-Getriebewelle 8 ist parallel zur Ausgangs
welle 3 angeordnet und zwei Stirnräder 6 und 7 sind
an je einem Ende der Getriebewelle 8 angeordnet, wo
bei ein Stirnrad 6 mit der anderen Seite eines Zwischen
zahnrads 5 in Eingriff ist, welches mit dem Antriebs
zahnrad 4 in Eingriff ist, und das andere Stirnrad
7 mit einer Seite eines Stirnrades 10 a in Eingriff
ist, welches am äußeren Umfang eines Gehäuses einer
Differenitialgetriebeeinheit 10 zum Antrieb der Vor
derräder 9 ausgebildet ist. Die Rotation des Antriebs
zahnrades 4 wird über das Zwischenrad 5 und das Stirn
rad 6 auf die Zwischen-Getriebewelle 8 übertragen und
dann über die Stirnräder 7 und 10 a auf die Differential
getriebeeinheit 10, so daß die Differentialgetriebeein
heit 10 die Antriebskraft des Motors 1 individuell
auf das linke und rechte Vorderrad 9 überträgt.
Andererseits steht das Stirnrad 10 a mit der anderen
Seite mit einem Stirnrad 12 in Eingriff, welches an
einem Ende einer ersten Drehwelle 11 befestigt ist,
die sich quer zum Fahrzeugkörper erstreckt, wobei das
andere Ende der Drehwelle 11 an einer Seite einer Kraft
übertragungsvorrichtung befestigt ist, die in erster
Linie aus einer Flügelradpumpe 20 besteht (vergleiche
Fig. 2 und 3). Eine zweite Drehwelle 14, die mit
der ersten Drehwelle 11 fluchtet und an einem Ende
ein Kegelrad 15 einschaltbar trägt, ist am anderen
Ende an der anderen Seite der Kraftübertragungsvorrich
tung 13 befestigt, wobei das Kegelrad 15 mit einem
Kegelrad 16 a in Eingriff steht, welches auf dem vorde
ren Ende einer Antriebswelle 16 befestigt ist, die
sich in Längsrichtung des Fahrzeugkörpers erstreckt,
wobei ein Kegelrad 16 b am hinteren Ende der Antriebs
welle 16 befestigt ist, welches mit einem Kegelrad
18 a in Eingriff ist, das am äußeren Umfang eines Gehäu
ses einer Differentialgetriebeeinheit 18 zum Antrieb
der Hinterräder 17 ausgebildet ist.
Die Antriebskraft, welche auf die erste Drehwelle von
der Zwischen-Getriebewelle 8 über die Stirnräder 10 a
und 12 übertragen wird, wird auf die zweite Drehwelle
14 über die Kraftübertragungsvorrichtung 13 übertragen
und dann zur Differentialgetriebeeinheit 18 über die
Kegelräder 15 und 16 a, die Antriebswelle 16 und das
Kegelrad 16 b, wodurch sie über die Getriebeeinheit
18 auf das linke bzw. rechte Rad 17, 17 getrennt über
tragen wird.
Gemäß der Zeichnung ist ein Lenkrad 66 koaxial mit
einer Lenkwelle 67 verbunden. Die Lenkwelle 67 erstreckt
sich nach vorne und unten und ist an ihrem untersten
Ende an einem kinetischen Richtungsänderungsmechanismus
68 befestigt, beispielsweise einem Zahnstangentrieb
system, welches im Lenkmechanismus 69 a für die Vorder
räder 9, 9 angeordnet ist, so daß dann, wenn die Lenk
welle 67 entsprechend der Drehung des Lenkrades 66
um ihre Achse rotiert, diese Rotation über den kineti
schen Richtungsänderungsmechanismus 68 in die seitliche
geradlinige Bewegung konvertiert wird, wobei der Lenk
mechanismus 69 a entsprechend der Linearbewegung derart
arbeitet, daß die Vorderräder 9, 9 gesteuert bzw. ge
lenkt werden.
Weiterhin ist eine Erregungs-Steuereinheit 50 vorge
sehen, die einen Mikrocomputer umfaßt und die das Öff
nungsverhältnis einer variablen Drossel 40 steuert,
wie dies weiter unten diskutiert werden wird, wobei
einem Eingangsanschluß der Erregungs-Steuereinheit
50 von einem Motordrehdetektor 1 a Detektorsignale zuge
führt werden, ein Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor
3 a an der Ausgangswelle 3 des Getriebes 2 angeordnet
ist, ein Lenkwinkeldetektor 67 a an einem dazwischenlie
genden Abschnitt der Lenkwelle 67 angeordnet ist und
eine Solenoidspule 40 c an der variablen Drossel 40,
der ein Steuersignal von der Erregungs-Steuereinheit 50
zuführbar ist.
Fig. 2 ist eine teilweise abgeschnittene Schnittan
sicht der Kraftübertragungsvorrichtung gemäß der Er
findung und Fig. 3 ist ein hydraulisches Schaltdia
gramm hiervon.
Die Kraftübertragungsvorrichtung 13 umfaßt im wesentli
chen eine Flügelradpumpe 20 und eine hydraulische Schal
tung 30, die dieser zugeordnet ist. Die Flügelradpumpe
20 umfaßt einen kurzen zylindrischen Rotor 21, einen
ringförmigen Nockenring 22 mit exzentrischer Wandung
mit einem Hohlraum 22 a, dessen Querschnitt wie in Fig.
3 dargestellt, sich in der axialen Mitte befindet,
wobei drei Rücksprünge beispielsweise kreisbogenförmi
ger Form unter gleichem Abstand umfangsmäßig an einem
Kreis verteilt sind, der ungefähr gleich ist dem äuße
ren Durchmesser des Rotors 21, wobei die axiale Länge
ungefähr gleich derjenigen des Rotors 21 ist, und wobei
Seitenplatten 24 und 25 an beiden axialen Seiten des
Nockenringes 22 derart angeordnet sind, daß sie den
Nockenring 82 zwischen sich einschließen, wobei sie
miteinander mittels Befestigungsbolzen 23 befestigt
sind.
Der Rotor 21 ist mit einer Vielzahl von streifenartigen
Nuten versehen, welche radial innerhalb des äußeren
Umfangs ausgebildet sind und jeweils eine vorbestimmte
Tiefe aufweisen, umfangsmäßig unter regelmäßigen Abstän
den angeordnet sind und sich über die gesamte Axiallän
ge des Rotors 21 erstrecken, wobei rechteckförmige,
plattenförmige Flügel 21 a in die Nuten eingefügt sind
und entlang den Nuten und bezüglich des Rotors 21 in
radialer Richtung gleitbar sind. Der Rotor 21, der
die hierin eingefügten Flügel 21 a, 21 a . . . hält, ist
in einem Raum angeordnet, der vom Hohlraum 22 a am
Nockenring 22 zwischen den Seitenplatten 24 und 25
gebildet ist, wobei der Rotor 21 an seinem vorderen
Ende mittels Federn, Keilverzahnung oder dergleichen
an seiner axialen Mitte mit einer Hauptwelle 19 verbun
den ist, so daß Hauptwelle und Rotor gemeinsam rotie
ren. Die Hauptwelle 19 ist an ihrem Ende mittels Bolzen
19 a, 19 a innerhalb eines zylindrischen Hauptwellengehäu
ses 13 a koaxial mit der ersten Drehwelle 11 verbunden
und über ein Kugellager 19 b gelagert, so daß sie ent
sprechend der Rotation der Drehwelle 11 rotiert.
Eine Seitenplatte 25, die an einer Seite des Hauptwel
lengehäuses 13 a angeordnet ist, weist an ihrer, dem
Gehäuse 13 a zugewandten Seite ein zylindrisches Trag
glied 26 auf, welches an seinem einen axialen Ende
mit einem einstückig hiermit ausgebildeten scheibenför
migen Flansch 26 a versehen ist, wobei über Befestigungs
bolzen 23, 23... der Flansch 26 a an der Seitenplatte
25 fixiert ist und das Tragglied 26 am anderen Axial
ende im Hauptwellengehäuse 13 a koaxial hierzu eingepaßt
und um die Achse drehbar ist. Zwischen dem Tragglied
26 und der Hauptwelle 19 ist eine Nadelkäfiglagerung
19 c angeordnet, um die beiden vorgenannten Glieder
koaxial zu positionieren. Desweiteren ist mit der ande
ren Seitenplatte 24 an der dem Nockenring 22 gegenüber
liegenden Seite die zweite Drehwelle 14 koaxial über
Bolzen 14 a verbunden, wobei zwischen der Seitenplatte
24 und der Hauptwelle 19 ein Kugellager 19 d angeordnet
ist, so daß die Seitenplatte 24 und die Hauptwelle
19 koaxial zueinander gehalten werden. Dementsprechend
rotieren der Nockenring 22 und die Seitenplatten 24
und 25, welche mittels der Befestigungsbolzen 23, 23 . . .
miteinander verbunden sind, um ein Gehäuse für die
Hydraulikpumpe 20 darzustellen, gemeinsam mit der zwei
ten Drehwelle 14, während sie vom Tragglied 26, der
Nadelkäfiglagerung 19 c und dem Kugellager 19 d koaxial
zum Rotor 21, der auf die Hauptwelle 19 aufgepaßt ist,
gehalten werden.
Zwischen dem äußeren Umfang des Rotors 21, der wie
oben beschrieben im Hohlraum 22 a des Nockenringes 22
angeordnet ist, und der inneren Oberfläche von drei
Rücksprüngen am Hohlraum 22 a sind drei Pumpenkammern
27, 27, 27 ausgebildet, die von diesen und den Seiten
platten 24 und 25 umgeben sind und, wie in Fig. 3
dargestellt, im Querschnitt mondförmig sind. An einer
jeden Pumpenkammer 27 sind je eine Saug- und Ausgangs
öffnung 27 a bzw. 27 b ausgebildet, die an den beiden
Enden des mondförmigen Querschnitts angeordnet sind,
zu den beiden Seitenplatten 24 und 25 hin öffnen und
sequentiell in Rotationsrichtung des Rotors 21, die
in Fig. 3 durch den Pfeil angedeutet ist, angeordnet
sind. Die entsprechenden drei Saug- und Ausgangsöffnun
gen 27 a bzw. 27 b funktionieren entsprechend der Dreh
richtung des Rotors 21 unterschiedlich. Wenn der Rotor
21 in Richtung des Pfeiles gemäß Fig. 3 relativ zum
Nockenring 22 rotiert, dies wird im folgenden als norma
le Rotation bezeichnet, so dienen die Saug- und Aus
gangsöffnungen 27 a, 27 a, 27 a als Saugöffnungen und
die Öffnungen 27 b, 27 b, 27 b als Ausgangsöffnungen.
Wenn andererseits der Rotor 21 in umgekehrter Richtung
rotiert (was im folgenden als umgekehrte Rotation be
zeichnet wird), so dienen die Saug- und Ausgangsöffnun
gen 27 b, 27 b, 27 b als Saugöffnungen und die Öffnungen
27 a, 27 a, 27 a als Ausgangsöffnungen.
Wie in Fig. 3 dargestellt, stehen die Saug- und Aus
gangsöffnungen 27 a, 27 a, 27 a untereinander über einen
ersten Öldurchgang 31 miteinander in Verbindung und
die Öffnungen 27 b, 27 b, 27 b stehen untereinander über
einen zweiten Öldurchgang 32 in Verbindung, wobei der
erste und zweite Öldurchgang 31 bzw. 32 untereinander
mit einem Ölabflußdurchgang 33 über Rückschlagventile
31 a und 32 a in Verbindung stehen, um einen Ölfluß aus
den entsprechenden Öldurchgängen zu ermöglichen. Der
Ölabflußdurchgang 33 ist entlang seines Weges mit einer
fixen und einer variablen Öffnung bzw. Düse bzw. Boh
rung wie beispielsweise einer variablen Drosseleinrich
tung versehen, die in Serie angeordnet sind, so daß
Öl, welches in den Ölabflußdurchgang 33 von dem ersten
oder dem zweiten Öldurchgang 31 oder 32 fließt, nach
einander durch die feste Drosselbohrung 34 und die
variable Drosselbohrung 40 hindurchgelangt und dann
zu einem Öltank T zirkuliert. Die variable Drosselöff
nung 40 ist so konstruiert, daß ein Ventilkörper 40 b
axial beweglich in einer Ventilkammer 40 a angeordnet
ist, die ungefähr rechtwinklig zur Erstreckungsrichtung
des Ölabflußdurchgangs 33 ausgebildet und im Querschnitt
rund ist, und der Ventilkörper 40 bewegt sich entspre
chend der Erregung eines Solenoids 40 c hin- und herge
hend. Wenn der Ventilkörper 40 b vorsteht, so nimmt
die Öffnung bzw. das Öffnungsverhältnis der Drossel
40 ab und wenn sich der Ventilkörper 40 b zurückzieht,
so steigt das Öffnungsverhältnis an.
Der erste und zweite Öldurchgang 31 und 32 steht über
Rückschlagventile 31 b und 32 b auch mit einem Ölansaug
durchgang 35 in Verbindung, wobei die Rückschlagventile
einen Ölfluß nur in die entsprechenden Öldurchgänge
ermöglichen, wobei das Öl im Öltank 2 entweder durch
das Rückschlagventil 31 b oder 32 b hindurchtritt und
vom Ölansaugdurchgang 35 in den ersten oder zweiten
Öldurchgang 31 oder 32 fließt.
Wie in Fig. 2 dargestellt, ist der Öltank T teilweise
am äußeren Umfang der Seitenplatte 24 und des Trag
glieds 26 angeordnet. Eine dünne Wand 36 in Form eines
mit einem Boden versehenen Zylinders ist angeordnet,
um die Seitenplatte 24, den Nockenring 22, die Seiten
platte 25 und das Tragglied 26 einzuschließen und die
Saug- und Ausgangsöffnungen 27 a und 27 b, die zwischen
den vorgenannten Gliedern ausgebildet sind und sich
an der Seite der Seitenplatte 25 öffnen, stehen mit
dem Öltank T über die Rückschlagventile 31 b und 32 b
in Verbindung, wobei die Saug- und Ausgangsöffnungen
27 a und 27 b sich an der Seite der Seitenplatte 24 öff
nen und über die Rückschlagventile 31 a bzw. 32 a mit
dem Ölabflußdurchgang 33 in Verbindung stehen.
Das Öl, welches durch das Rückschlagventil 31 a oder
32 a hindurchgeflossen ist, fließt am Boden der Nut
am Rotor 21 in Längsrichtung und wird zu der festen
Drosselbohrung 34 geführt, die an der Seitenplatte
25 ausgebildet ist. Nachdem das Öl durch die feste
Drosselbohrung 34 hindurchgelangt ist, wird es von
einer ringförmigen Nut 33 a, die am äußeren Umfang der
Hauptwelle 19 ausgebildet ist, zu einem Öldurchgang
33 b geführt, welcher an der Achse der Hauptwelle 19
ausgebildet ist und sich diesbezüglich in Axialrichtung
erstreckt, nachdem das Öl in den Öldurchgang 33 b ge
strömt ist, wird es von der ringförmigen Nut 33 c, wel
che am äußeren Umfang der Hauptwelle 19, die im Haupt
wellengehäuse 13 a angeordnet ist, in einen Öldurchgang
33 d geführt, der am Gehäuse 13 a ausgebildet ist. Die
Ventilkammer 40 a ist an geeigneter Position des Haupt
wellengehäuses 13 a ausgebildet, so daß sie im Weg des
Öldurchgangs 33 d angeordnet ist, wobei das Gehäuse
40 d des Solenoids 40 c am Hauptwellengehäuse 13 a derart
angeschraubt ist, daß der Ventilkörper 40 b in der Ven
tilkammer 40 a angeordnet ist, wie weiter oben beschrie
ben. Nachdem das in den Öldurchgang 33 d geleitete Öl
durch die Ventilkammer 40 a hindurchgelangt ist, wird
es von einer ringförmigen Nut 33 e, die am inneren Um
fang des Hauptwellengehäuses 13 a ausgebildet ist, in
einen Öldurchgang 33 f geführt, welcher am Tragglied
26 ausgebildet ist und sich axial hierzu erstreckt,
und hiernach zirkuliert das Öl in den Öltankt T. Der
Ölabflußdurchgang 33 umfaßt daher die Öldurchgänge
33 b, 33 d und 33 f und die ringförmigen Nuten 33 a, 33 c
und 33 e und kann, wie in Fig. 2 dargestellt ist, in
den Teilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung wirksam
ausgebildet werden.
Im folgenden wird der Betrieb der wie vorstehend be
schrieben aufgebauten erfindungsgemäßen Kraftübertra
gungsvorrichtung beschrieben:
Während der Geradeausfahrt mit konstanter Geschwindig
keit bei üblicher Straßenbeschaffenheit tritt, soweit
die effektiven Radien der Vorder- und Hinterräder 9
und 17 gleich sind, zwischen diesen eine Schlupfrota
tion kaum auf, so daß die Rotationsgeschwindigkeit
der ersten Drehwelle 11 gleich ist der Rotationsge
schwindigkeit der zweiten Drehwelle 14, woraus folgt,
daß zwischen dem Rotor 21 und dem Nockenring 22 der
Flügelradpumpe 20 keine Relativdrehung auftritt. Daher
erzeugt die Flügelradpumpe 20 keinen hydraulischen
Druck, so daß die Antriebskraft des Motors 1 nicht
auf die Hinterräder 17, 17 übertragen wird, sondern
nur auf die Vorderräder 9, 9, so daß das mit der erfin
dungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung ausgerüstete
Fahrzeug vorderradangetrieben ist.
In dem Zustand, in dem die Vorderräder 9, 9 eine unter
schiedliche Rotationsgeschwindigkeit aufweisen als
die Hinterräder 17, 17, weil die Vorderräder aufgrund
eines Schlupfes während des Laufs beispielsweise auf
einer schneebedeckten Straße durchdrehen, wird die
Rotationsgeschwindigkeit der ersten Drehwelle 11 größer
als diejenige der zweiten Drehwelle 14, woraus folgt,
daß der Rotor 21 normalerweise relativ zum Nockenring
22 mit einer Geschwindigkeit rotiert, die der Rotations
geschwindigkeitsdifferenz entspricht. Aufgrund der
relativen Rotation wird in einer jeden Pumpenkammer
27 der Flügelradpumpe 20 ein derartiger Hydraulikdruck
erzeugt, daß der Druck an der Saug- und Ausgangsöffnung
27 b, die in Rotationsrichtung stromabwärts gelegen
ist, größer wird als derjenige an der Saug- und Aus
gangsöffnung 27 a, die an der stromaufwärtsgelegenen
Seite gelegen ist. Dementsprechend tritt der erste
Öldurchgang 31, der mit den Saug- und Ausgangsöffnungen
27 a in Verbindung steht, mit dem Ölansaugdurchgang
35 in Verbindung, nachdem das Rückschlagventil 31 a
geschlossen und das Rückschlagventil 31 b offen ist.
Auch der zweite Öldurchgang 32, der mit den Saug- und
Ausgangsöffnungen 27 b in Verbindung steht, tritt mit
dem Ölabflußdurchgang 33 in Verbindung, da das Rück
schlagventil 32 a offen und das Rückschlagventil 32 b
geschlossen ist, wodurch im hydraulischen Kreislauf
30 ein Ölfluß in Richtung des Pfeiles gemäß Fig. 3
auftritt.
Wenn im Gegensatz hierzu die Rotationsgeschwindigkeit
der ersten Drehwelle 11 kleiner wird als diejenige
der zweiten Drehwelle 14, so rotiert der Rotor 21 umge
kehrt relativ zum Nockenring 22 mit einer Geschwindig
keit, die der Rotationsgeschwindigkeitsdifferenz ent
spricht. Als Ergebnis wird in einer jeden Pumpenkammer
27 der Flügelradpumpe 20 ein solcher Hydraulikdruck
erzeugt, daß der Druck an der Saug- und Ausgangsöffnung
27 a, die an der stromabwärtsgelegenen Seite in Dreh
richtung gelegen ist, größer wird als derjenige an
den Saug- und Ausgangsöffnungen 27 b, die an der strom
aufwärtsgelegenen Seite gelegen sind. Dementsprechend
tritt im Gegensatz zum weiter oben geschilderten der
erste Öldurchgang 31 mit dem Ölabflußdurchgang 33 in
Verbindung und der zweite Öldurchgang 32 mit dem Ölaus
gangsdurchgang 35, so daß in der hydraulischen Schal
tung 20 der Ölfluß entgegen der Richtung des Pfeiles
gemäß Fig. 3 auftritt.
Wenn auf diese Weise zwischen der ersten Drehwelle
11 und der zweiten Drehwelle 14 eine Rotationsgeschwin
digkeitsdifferenz erzeugt wird, so wird an jeder Pumpen
kammer 27 der Flügelradpumpe 20 ein Hydraulikdruck
erzeugt, wobei eine Widerstandskraft, die dem erzeugten
Druck entspricht, auf den inneren Umfang des Nocken
rings 22 in Richtung des Begrenzens der relativen Rota
tion zwischen dem Nockenring 22 und dem Rotor 21 ein
wirkt, und ein Teil der Antriebskraft der ersten Dreh
welle 11, die mit dem Rotor 21 verbunden ist, wird
über die Widerstandskraft auf die zweite Drehwelle
14, die mit dem Nockenring 22 verbunden ist, übertra
gen, wodurch das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ausgerüstete Fahrzeug vierradgetrieben ist.
Zu dieser Zeit ist die auf die zweite Antriebswelle
14 übertragene Antriebskraft proportional der Intensi
tät der Widerstandskraft, wobei die Widerstandskraft
proportional dem in einer jeden Pumpenkammer 27 der
Flügelradpumpe 20 erzeugten Druck ist. Der erzeugte
Druck ist eindeutig bestimmt durch den Durchgangswider
stand an der hydraulischen Schaltung 30 aufgrund der
Kennkurve der Flügelradpumpe 20 entsprechend der Rota
tionsgeschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Rotor 21
und dem Nockenring 22, und wenn die Rotationsgeschwin
digkeitsdifferenz gleich ist, so steigt der erzeugte
Druck an, wenn der Durchgangswiderstand ansteigt. Dem
entsprechend wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
eine Steuerung der Erregung des Solenoids 40 c an der
variablen Drossel 40 durchgeführt, um das Öffnungsver
hältnis der Drossel 40 und den Durchgangswiderstand
des Ölabflußdurchgangs 33 zu ändern, wodurch das Über
tragungsverhältnis der Antriebskraft von der ersten
Drehwelle auf die zweite Drehwelle 14 geändert werden
kann. In anderen Worten, wenn das Öffnungsverhältnis
der variablen Drossel 40 groß ist, ist, nachdem der
Durchgangswiderstand des Ölabflußdurchgangs 33 klein
ist, der in der Pumpe 20 erzeugte Druck klein und die
erste Drehwelle 11 und die zweite Drehwelle 14 sind
lose miteinander gekoppelt. Wenn das Öffnungsverhältnis
der variablen Drossel klein ist, so ist der Durchgangs
widerstand des Ölabflußdurchgangs 33 groß. Als Ergebnis
ist der in der Flügelradpumpe 20 erzeugte Druck größer,
die erste und die zweite Drehwelle 11 bzw. 14 befinden
sich in einem Zustand der starken Kopplung und selbst
wenn die Rotationsgeschwindigkeitsdifferenz zwischen
der ersten und der zweiten Drehwelle 11 bzw. 14 gleich
ist, wird im letzteren Fall die Größe der Übertragung
der Antriebskraft auf die zweite Drehwelle 14 größer
als im ersten Fall. Insbesondere, wenn das Öffnungs
verhältnis der variablen Drossel 40 0 ist, so ist der
Ölabflußdurchgang 33 vollständig geschlossen und die
Flügelradpumpe 20 ist abgeschaltet. Als Ergebnis ist
der erzeugte Druck der Pumpe 20 maximal und zwischen
der ersten Drehwelle 11 und der zweiten Drehwelle 14
wird die steifest mögliche Kopplung erzielt, wodurch
die Antriebskraft des Motors 1 auf die Vorderräder
9, 9 und die Hinterräder 17, 17 entsprechend dem Boden
druck verteilt wird.
Bei der grafischen Darstellung gemäß Fig. 4, die die
Beziehung zwischen der Drehgeschwindigkeitsdifferenz
der ersten und zweiten Drehwelle 11 und 14 und dem
Übertragungsdrehmoment auf die zweite Drehwelle 14
beispielsweise zeigt, ist die Kennlinie bei vollständig
geschlossener variabler Drossel 14 durch die ausgezoge
ne Linie und die Kennlinie für vollständig geöffneter
Drossel durch die gestrichelte Linie dargestellt.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich steigt die Drehmo
mentskurve steil an, wenn die variable Drossel 40 voll
ständig geschlossen ist, und wenn die Drehgeschwindig
keit der zweiten Drehwelle 40 geringfügig kleiner (oder
größer) ist als diejenige der ersten Drehwelle 11,
so wird ein großes Drehmoment auf die zweite Drehwelle
14 übertragen und zwischen der ersten Drehwelle 11
und der zweiten Drehwelle 14 wird eine steife bzw.
starre Kopplung geschaffen. Wenn im Gegensatz hierzu
die variable Drossel 40 vollständig geöffnet ist, so
ist selbst dann, wenn die Drehgeschwindigkeit der zwei
ten Drehwelle 40 ziemlich bedeutend kleiner (oder grö
ßer) als diejenige der ersten Drehwelle 11 ist, das
auf die zweite Drehwelle 14 übertragende Drehmoment
klein und die erste Drehwelle 11 und die zweite Dreh
welle 14 sind lose gekoppelt. Bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist die Erregung des Solenoids 40 c einstell
bar, um das Öffnungsverhältnis der variablen Drossel
40 zwischen vollständig geschlossen und vollständig
geöffnet in geeigneter Weise einstellen zu können,
wodurch eine geeignete Drehmomentsübertragungskennlinie
zwischen der durch die ausgezogene Linie und der durch
die gestrichelte Linie gemäß Fig. 4 definierten Kenn
linie selektiv gewählt werden kann.
Vorzugsweise wird das Solenoid 40 c automatisch entspre
chend den Fahrbedingungen mittels einer Erregungs-Steu
ereinheit 50 erregt, beispielsweise wird das Solenoid
40 c auf der Basis der gemessenen bzw. nachgewiesenen
Ausgangssignale des Motor-Drehgeschwindigkeits-Sensors
1 a und des Fahrzeug-Geschwindigkeits-Sensors 3 a gesteu
ert, so daß dann, wenn die Motorgeschwindigkeit abnorm
größer ist als die Fahrzeuggeschwindigkeit bei Normal
betrieb, die Erregungs-Steuereinheit 50 entscheidet,
daß das Fahrzeug auf einer schlechten Straße wie bei
spielsweise einer Staub- oder Schotterstraße fährt,
oder einer Straßenoberfläche wie beispielsweise einer
schneebedeckten Straße mit niedrigem Reibungskoeffi
zient, wodurch das Öffnungsverhältnis der variablen
Drossel 40 reduziert wird und das Ausmaß der Kopplung
zwischen den Vorderrädern 9, 9 und den Hinterrädern
17, 17 automatisch gesteigert wird, so daß ein stabiles
Fahren selbst auf der schlechten oder schneebedeckten
Straße realisierbar ist.
Das Solenoid 40 c wird auf der Basis des nachgewiesenen
Ergebnisses des Lenkwinkeldetektors 67 a gesteuert,
der auf der Drehwelle des Lenkrades angeordnet ist
und das Öffnungsverhältnis der variablen Drossel 40
wird vergrößert, wenn der Lenkwinkel größer wird, so
daß dann, wenn abruptes Lenken durchgeführt wird, das
Ausmaß der Kopplung der Vorderräder 9, 9 und der Hinter
räder 17, 17 automatisch geschwächt wird, wodurch es
möglich ist, das Festecken-Brems-Phänomen wirksam zu
vermeiden.
Daneben wird im Falle, daß ein Bremsschalter vorgesehen
ist, der auf den Trittdruck einer Fußbremse anspricht,
die Erregungs-Steuerung des Solenoids 40 c entsprechend
dem Ein-Aus-Zustand des Schalters durchgeführt. Wenn
die Fußbremse getreten wird, so wird das Öffnungsver
hältnis der variablen Drossel reduziert, wodurch verhin
dert wird, daß die Vorderräder 9, 9 und die Hinterräder
17, 17 verriegelt sind und ermöglicht wird, daß ein
stabilier Bremsvorgang durchgeführt wird.
Desweiteren wird die Erregung des Solenoids 40 c entspre
chend der Öltemperatur im Öltank T gesteuert und die
Änderung der Kennkurve der Flügelradpumpe 20 aufgrund
einer Änderung der Viskosität des Öls wird korrigiert,
so daß auf diese Weise trotz Temperaturänderungen des
Öls stets ein vorbestimmtes Ausmaß an Kopplung erzielt
wird.
Im folgenden wird ein zweites Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Fig. 5 beschrie
ben, welche das Übertragssystem und das Lenksystem
zeigt. Eine Antriebskrafteinheit 1 umfaßt den Motor
und das Getriebe, und eine erste Ausgangswelle 3, wel
che sich von der Krafteinheit 1 nach vorne erstreckt,
ist über eine Differentialgetriebeeinheit 10 mit Vorder
rad-Antriebswellen 64, 64 verbunden, die sich bezüglich
des Fahrzeugkörpers seitlich erstrecken, wobei linkes
und rechtes Vorderrad 9, 9 koaxial an den äußersten
Enden der Antriebswellen 64, 64 angeordnet sind.
Die Vorderräder 9, 9 sind daher starr mit der Antriebs
krafteinheit 1 gekoppelt und die hiervon erzeugte An
triebskraft wird auf ein jedes Vorderrad 9 über die
erste Ausgangswelle 3, die Differentialgetriebeeinheit
10 und eine jede Vorderrad-Antriebswelle 64 separat
übertragen, um die Vorderräder 9, 9 zu rotieren, so
daß die Differentialgetriebeeinheit 10 dazu ausgelegt
ist, die zwischen den Vorderrädern 9, 9 erzeugte Dreh
geschwindigkeitsdifferenz zu absorbieren.
Gemäß der Zeichnung ist ein Lenkrad 66 koaxial mit
einer Lenkwelle 67 verbunden. Die Lenkwelle 67 ist
an ihrem äußersten, sich nach vorne und unten erstrek
kenden Ende mit einem kinetischen Richtungsänderungs
mechanismus 68, beispielsweise einem Zahnstangenmecha
nismus, versehen, der im Lenkmechanismus 69 a für die
Vorderräder 9, 9 angeordnet ist. Wenn sich die Lenkwel
le 67 um die Achse dreht, entsprechend der Lenkbewegung
des Lenkrades 66, so wird diese Drehung mittels des
kinetischen Richtungsänderungsmechanismus 68 in eine
seitliche lineare Bewegung konvertiert, so daß der
Lenkmechanismus 69 a dementsprechend arbeitet, um die
Vorderräder 9, 9 zu lenken.
Die zweite Antriebswelle 18 erstreckt sich von der
Krafteinheit 1 nach hinten und ist über zwei Kegelräder
16 b und 16 c mit einer Hinterrad-Antriebswelle 11 ver
bunden, die sich quer zum Fahrzeugkörper erstreckt,
wobei das rechte und linke Ende der Hinterrad-Antriebs
welle 11 über Kraftübertragungsvorrichtungen 13, 13
mit dem linken und rechten Hinterrad 17, 17 verbunden
ist.
Im übrigen weist eine jede Kraftübertragungsvorrichtung
13 den gleichen Aufbau und die gleiche Schaltung wie
im Falle des ersten Ausführungsbeispiels auf.
Im folgenden wird der Betrieb der Kraftübertragungsvor
richtung unter Verwendung einer Flügelradpumpe 20,
die wie im Falle des ersten Ausführungsbeispiels aufge
baut ist, beschrieben. Unter Bezugnahme auf Fig. 2
rotiert, wie weiter oben erwähnt, der Rotor 21 entspre
chend der Hinterrad-Antriebswelle 11 und der Nockenring
22 rotiert zusammen mit den Seitenplatten 24 und 25
und dem Tragglied 26 entsprechend der Rotation der
Drehwelle 12 a, wodurch dann, wenn zwischen der Drehge
schwindigkeit der Hinterrad-Antriebswelle 11 und der
jenigen eines jeden Hinterrades 17 eine Differenz er
zeugt wird, eine relative Rotation zwischen dem Rotor
21 und dem Nockenring 22 mit einer Rotationsgeschwin
digkeit erzeugt wird, welche der Drehgeschwindigkeits
differenz gleich ist.
Wenn die Relativdrehung in Richtung des in Fig. 3
gezeigten Pfeils stattfindet, so gelangt Öl im Öltank
T durch das Rückschlagventil 31 b und wird von jeder
einzelnen Saug- und Ausgangsöffnung 27 a zu jeder Pumpen
kammer 27 der Flügelradpumpe 20 gesaugt. Wenn der Rotor
21 rotiert, wird der Öldruck angehoben, so daß das
Öl aus einer jeden Saug- und Ausgangsöffnung 27 b abge
führt wird. In anderen Worten funktionieren die Saug
und Ausgangsöffnungen 27 a an jeder Pumpenkammer 27
als Saugöffnung und die Öffnungen 27 b als Ausgangsöff
nungen, wodurch in einer jeden Pumpenkammer 27 hydrau
lischer Druck erzeugt wird. Wenn die Richtung der Re
lativdrehung umgekehrt ist als die Richtung des in
Fig. 3 dargestellten Pfeils, so arbeitet die Saug
und Ausgangsöffnung 27 b als Ausgangsöffnung und die
Öffnungen 27 a als Saugöffnung, wodurch in gleicher
Weise wie im vorstehenden Fall in der Kammer 27 hydrau
lischer Druck erzeugt wird. Wenn ein solcher hydrauli
scher Druck erzeugt wird, so wirkt eine Widerstands
kraft oder ein statischer Druck entsprechend dem erzeug
ten Druck auf die inneren Umfangsseiten des Rotors
21 und des Nockenrings 22 in Richtung des Beschränkens
der Relativrotation hierzwischen, wobei die Widerstands
kraft oder der statische Druck eine Kopplungskraft
zwischen der Hinterrad-Antriebswelle 11, die mit dem
Rotor 21 verbunden ist, und den Hinterrädern 12, die
mit dem Nockenring 22 verbunden sind, erzeugt.
Die an der Kraftübertragungsvorrichtung 13 erzeugte
Kopplungskraft hängt von dem erzeugten Druck der Flügel
radpumpe 20 ab, wobei der erzeugte Druck entsprechend
der Größe der Relativrotationsgeschwindigkeit zwischen
dem Rotor 21 und dem Nockenring 22, das heißt entspre
chend der Drehgeschwindigkeitsdifferenz zwischen der
Hinterrad-Antriebswelle 11 und den Hinterrädern 17,
17 zunimmt oder abnimmt und er variiert entsprechend
der Größe des Durchgangswiderstandes des Ölabflußdurch
gangs 33 bei gleicher Drehgeschwindigkeitsdifferenz.
Es wird daher das Öffnungsverhältnis der variablen
Drossel 40, die am Ölabflußdurchgang 33 angeordnet
ist, geändert, wodurch die Übertragungscharakteristik
der Antriebskraft von der Hinterrad-Antriebswelle 11
zu den Hinterrädern 17, 17 änderbar ist und die Hinter
rad-Antriebswelle 11 und die Hinterräder 17, 17 sind
steif bzw. starr gekoppelt, wenn das Öffnungsverhältnis
der variablen Drossel klein ist.
Das Öffnungsverhältnis der variablen Drossel 40 wird
durch Ändern der Intensität der Erregung des Solenoids
40 c geändert, um den Ventilkörper 40 b, wie weiter oben
beschrieben, hin und hergehend zu bewegen. Wie aus
Fig. 5 ersichtlich ist, steuert eine Erregungs-Steuer
einheit 50 die Intensität der Erregung des linken und
rechten Solenoids 40 c, 40 c, um auf diese Weise die
Antriebskraftübertragungscharakteristik bei der linken
und rechten Kraftübertragungsvorrichtung zu ändern.
Der Erregungs-Steuereinheit 50 werden Signale entspre
chend den Lenkwinkeln der Vorderräder 9, 9 von einem
Lenkwinkeldetektor 67 a, der an der Lenkwelle 67 angeord
net ist, zugeführt sowie ein Signal entsprechend der
Fahrzeuggeschwindigkeit von einem Fahrzeuggeschwindig
keitsdetektor 3 a, der auf einer ersten Ausgangswelle
3 angeordnet ist, über die die Antriebskraft der Kraft
einheit 3 auf die Vorderräder 9, 9 übertragen wird.
Der Lenkwinkeldetektor 67 a kann beispielsweise ein
Potentiometer, einen Drehcodierer oder dergleichen
verwenden, um ein Ausgangspotential entsprechend dem
Ausmaß der Drehung der Lenkwelle 67 abzugeben. Das
Ausgangssignal des Lenkwinkeldetektors 67 a wird der
Erregungssteuereinheit 50 zugeführt, so daß die Lenk
richtung und der Lenkwinkel bezüglich der Geradeaus
fahrt der Vorderräder 9, 9 erkannt werden können. Beim
Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor 3 a muß lediglich ein
Drehgeschwindigkeitsdetektor verwendet werden, der
unter Verwendung eines elektromagnetischen Meßwertauf
nehmers, der den Zähnen eines Detektorzahnrades gegen
überliegend angeordnet ist, Zähne dieses Detektorzahn
rades nachweist, welches beispielsweise an der ersten
Ausgangswelle 3 angeordnet ist, oder einen Drehgeschwin
digkeitsdetektor, der die Anzahl der Umdrehungen durch
Drehen eines Ein-Aus-Reed-Schalters nachweist, welcher
nahe der ersten Ausgangswelle angeordnet ist. Das Aus
gangssignal des Drehgeschwindigkeitsdetektors wird
in der Erregungs-Steuereinheit während einer vorbestimm
ten Zeit gezählt und aus diesem Zählwert wird die An
zahl der Drehungen der ersten Ausgangswelle 3 berechnet
und weiterhin wird außer dem berechneten Wert die Fahr
zeuggeschwindigkeit aus dem berechneten Wert, dem Ge
schwindigkeits-Reduktionsverhältnis an der Differenzial
getriebeeinheit 10 und dem tatsächlichen Durchmesser
eines jeden Vorderrades 9 berechnet.
Im folgenden wird die Betriebsweise des vierradgetrie
benen Fahrzeugs gemäß zweitem Ausführungsbeispiel auf
der Basis des Betriebes der Erregungs-Steuereinheit
50 beschrieben.
Wie weiter oben erwähnt, erkennt die Erregungs-Steuer
einheit 50 die Lenkrichtung und den Lenkwinkel gegen
über dem Geradeauslauf aufgrund des Ausgangssignals
aus dem Lenkwinkeldetektor 67 a. Wenn daher der Lenk
winkel unabhängig von der Lenkrichtung kleiner ist
als ein vorbestimmter Wert, so entscheidet die Steuer
einheit 50, daß der vorliegende Fahrbetrieb ein Gerade
auslauf ist, so daß den beiden variablen Drosseln 40
kein Ausgangssignal zugeführt wird.
Beim Geradeauslauf sind daher die beiden Solenoide
40 c, 40 c entregt und das Öffnungsverhältnis einer jeden
variablen Drossel 40 ist 0, wodurch bei der Flügelrad
pumpe 20 der Kraftübertragungsvorrichtung 13 bezüglich
geringfügigen Drehgeschwindigkeitsunterschieden zwischen
den Hinterrädern 17, 17 und der Hinterrad-Antriebswelle
11 ein hoher hydraulischer Druck erzeugt wird und so
wohl das linke als auch das rechte Hinterrad 17, 17
so starr wie möglich mit der Hinterrad-Antriebswelle
11 gekoppelt wird. Die in der Krafteinheit 1 erzeugte
Antriebskraft wird entsprechend dem Bodendruck passend
verteilt und auf die Vorderräder 9, 9 ünd die Hinter
räder 17, 17 übertragen, wodurch ein besonders stabiler
Geradeauslauf erzielt wird.
Andererseits erkennt im Falle, daß das Lenkrad 66 zum
Zwecke des Lenkens der Vorderräder 9, 9 gedreht wird,
die Erregungs-Steuereinheit 50 das Lenken aufgrund
des Eingangssignals aus dem Lenkwinkeldetektor 67 a
und sie erkennt die Lenkrichtung und den Lenkwinkel
und arbeitet wie folgt:
Sobald die Erregungs-Steuereinheit 50 das Durchführen
eines Lenkens erkennt, gibt es getrennte Ausgangssigna
le an die variablen Drosseln 40, 40 der entsprechenden
Kraftübertragungsvorrichtungen 13, 13 ab und in die
Solenoide 40 c einer jeden variablen Drossel 40 fließt
ein vorbestimmter Strom, der durch den zu dieser Zeit
erkannten Lenkwinkel sowie durch die Fahrzeuggeschwin
digkeit bestimmt ist, welche, wie weiter oben erwähnt,
mittels des Eingangssignals aus dem Fahrzeuggeschwindig
keitsdetektors 3 a berechnet wird. Der vorbestimmte
Strom wird in der Erregungs-Steuereinheit 50 entspre
chend einer Formel oder anhand von Tabellen ermittelt,
welche in der Steuereinheit 50 auf der Basis von experi
mentellen Ergebnissen gespeichert sind, wobei Kurven
fahrten unter unterschiedlichen Kurvenradien mit unter
schiedlichen Fahrzeuggeschwindigkeiten durchgeführt
werden, um die Bahnen der Vorder- und Hinterräder 9,
9 bzw. 17, 17 zu untersuchen, wobei der Strom ansteigt,
wenn der Lenkwinkel größer wird und abnimmt, wenn die
Fahrzeuggeschwindigkeit hoch wird. Das Ansteigen des
Stroms hängt von der Lenkrichtung der Vorderräder 9,
9 ab, und wenn die Lenkrichtung links ist, so steigt
der Strom am Solenoid 40 c der linken Kraftübertragungs
vorrichtung 13 zunehmend an. Wenn andererseits die
Lenkrichtung rechts ist, so wird derjenige des rechten
Solenoids 40 c größer.
Daher steigt das Öffnungsverhältnis einer jeden variab
len Drossel 40 entsprechend dem Lenkwinkel und der
Fahrzeuggeschwindigkeit an, so daß eine jede Kraftüber
tragungsvorrichtung 13 eine lose Übertragungscharakteri
stik erhält, wenn der Lenkwinkel kleiner wird und die
Fahrzeuggeschwindigkeit bei gleichem Lenkwinkel größer
wird. Weiterhin kann eine weitere lose Antriebskraft
übertragungscharakteristik an der linken (oder rechten)
Kraftübertragungsvorrichtung 13 erzielt werden, wenn
eine Lenkung nach links (oder rechts) erfolgt, nachdem
die Intensität der Erregung des Solenoids 40 c der lin
ken (oder rechten) variablen Drossel 40 stets größer
ist als diejenige des rechten Solenoids 40 c (oder des
linken).
Im Falle, daß das vierradgetriebene Fahrzeug gemäß
der Erfindung Kurven fährt, arbeitet, wenn es starke
Kurven bei hoher Geschwindigkeit fährt, die Erregungs-
Steuereinheit 50 wie oben beschrieben, um die Kopplungs
kraft zwischen jedem Hinterrad 17 und der Hinterrad-
Antriebswelle 11 zu schwächen und nachdem insbesondere
die Kopplungskraft zwischen dem innenliegenden Hinter
rad 17 und der Hinterrad-Antriebswelle 11 geschwächt
wird, wird die Antriebskraft der Krafteinheit 1 teilwei
se auf das außenliegende Hinterrad 17 und nur wenig
auf das innenliegende Hinterrad 17 übertragen, wodurch
das (bezüglich der gefahrenen Kurve) innenliegende
Hinterrad 17 entsprechend der Reibung mit der Bodenober
fläche rotiert, so daß kein Festecken-Brems-Phänomen
entsteht und ein weiches Kurvenfahren möglich wird.
Als Ergebnis gibt die auf das äußere Hinterrad 17 über
tragene Antriebskraft ausreichend Sicherheit, wenn
das Fahrzeug auf einer Straße wie beispielsweise einer
schneebedeckten Straße mit niedrigem Reibungskoeffi
zient oder einer schlechten Straße wie beispielsweise
einer Schotterstraße Kurven fährt. Wenn ein seitliches
Drehmoment positiv gesteuert wird, so wird das vier
radgetriebene Fahrzeug entsprechend der Steuerung
zwangsweise gedreht, wodurch die Wirkung einer Vierrad
steuerung (4 WS) erzielt wird.
In beiden vorstehenden Ausführungsbeispielen wurde
als Hydraulikpumpe eine Flügelradpumpe verwendet, es
versteht sich jedoch, daß auch eine hydraulische Pumpe
anderer Bauart in alternativer Weise verwendet werden
kann, wie beispielsweise eine Innenzahnradpumpe oder
eine Trochoid-Pumpe, welche den erzeugten Druck entspre
chend der Drehgeschwindigkeitsdifferenz zwischen zwei
rotierenden Wellen ändert.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen
wird das Öffnungsverhältnis der variablen Drossel 40
durch Erregung des Solenoids 40 c geändert, wenn jedoch
eine automatische Transmission verwendet wird, so kann
in alternativer Weise der Ventilkörper 40 b an der va
riablen Drossel 40 unter Verwendung von konstantem
Hydraulikdruck zum Zwecke der Steuerung bewegt werden,
wodurch das Öffnungsverhältnis geändert wird.
Weiterhin kann beim ersten Ausführungsbeispiel die
Kraftübertragungsvorrichtung 13 in alternativer Weise
zwischen zwei axial getrennten Teilen der Antriebswelle
16 ausgebildet sein.
Im Falle des zweiten Ausführungsbeispiels können in
alternativer Ausbildung der Erfindung die variablen
Drosseln 40, 40 auch so aufgebaut sein, daß ihr Öff
nungsverhältnis auf der Basis des Ergebnisses entweder
des Lenkwinkeldetektors 67 a oder des Fahrzeugsgeschwin
digkeitsdetektors 3 a variiert wird.
Wie aus dem vorstehenden ersichtlich, ist die erfin
dungsgemäße Kraftübertragungsvorrichtung einfach aufge
baut, indem im hydraulischen Kreislauf zwischen der
Saugöffnung und der Ausgangsöffnung der hydraulischen
Pumpe die Öffnung bzw. Drossel mit variablem Öffnungs
verhältnis vorgesehen ist, wodurch ihr Aufbau im Ver
gleich zu konventionellen Kraftübertragungsvorrichtun
gen in großem Umfang vereinfacht wird. Weiterhin wird
das Öffnungsverhältnis der Öffnung bzw. Drossel geän
dert, um den Kopplungszustand zwischen der Vorderrad-
Antriebswelle und der Hinterrad-Antriebswelle zwischen
einem möglichst steifen Zustand und einem losen Zustand
in geeignter Weise einstellen zu können, wobei im Falle
des ersten Ausführungsbeispiels des vierradgetriebenen
Fahrzeugs die Vorder- und Hinterräder starr gekoppelt
werden, um die Übertragung der erforderlichen Antriebs
kraft auf beide Räder sicherzustellen, um auf diese
Weise einen stabilen Lauf auf einer Straße mit niedri
gem Reibungskoeffizient oder auf einer rauhen Straße
zu realisieren, wobei diese Räder beim Kurvenfahren
lose gekoppelt sind, wodurch in zuverlässiger Weise
das Auftreten des Festecken-Brems-Phänomens vermieden
wird.
Das zweite Ausführungsbeispiel des vierradgetriebenen
Fahrzeugs koppelt während des Geradeauslaufs die Vor
der- und Rückräder ebenfalls starr, wodurch die An
triebskraft des Motors entsprechend dem Bodendruck
eines jeden Rades in geeigneter Weise verteilt wird,
wodurch insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten oder
bei Beschleunigung eine überlegene Stabilität erreicht
wird. Nachdem das Ausmaß der Koppelung des linken und
des rechten Hinterrades mit der Hinterrad-Antriebswelle
entsprechend dem Lenkwinkel und/oder der Fahrzeugge
schwindigkeit während des Kurvenfahrens eingestellt
wird, kann der gleiche Effekt wie im Falle der Vierrad-
Lenkung erreicht werden, ohne eine solche vorzusehen,
und das Auftreten des Festecken-Brems-Phänomens kann
zuverlässig verhindert werden. Die vorliegende Erfin
dung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt. Für den Fachmann erge
ben sich zahlreiche Modifikationen in naheliegender
Weise.
Claims (11)
1. Kraftübertragungsvorrichtung für ein Fahrzeug,
gekennzeichnet durch
eine Hydraulikpumpe (20), die zwei Drehwellen (11, 14), welche eine Antriebskraft übertragen, derart ver bindet, daß ein Hydraulikdruck entsprechend einer Dreh geschwindigkeitsdifferenz zwischen den beiden Drehwel len erzeugt wird und
eine variable Drosseleinrichtung (40), die im Weg eines Ölabflußdurchgangs (33), der sich von der hydraulischen Pumpe weg erstreckt, angeordnet ist und ein variables Öffnungsverhältnis aufweist.
eine Hydraulikpumpe (20), die zwei Drehwellen (11, 14), welche eine Antriebskraft übertragen, derart ver bindet, daß ein Hydraulikdruck entsprechend einer Dreh geschwindigkeitsdifferenz zwischen den beiden Drehwel len erzeugt wird und
eine variable Drosseleinrichtung (40), die im Weg eines Ölabflußdurchgangs (33), der sich von der hydraulischen Pumpe weg erstreckt, angeordnet ist und ein variables Öffnungsverhältnis aufweist.
2. Kraftübertragungsvorrichtung für ein Fahrzeug nach
Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hydraulikpumpe eine Flügelradpumpe (20) ist,
die folgendes umfaßt: einen zylindrischen Rotor (21),
dessen axiale Länge kleiner ist und der mit einer der
Drehwellen (11, 14) gekoppelt ist, einen Nockenring
(22), in welchem der Rotor (21) drehbar untergebracht
ist sowie zwei Seitenplatten (24, 25), die zwischen
sich den Nockenring (22) von beiden axialen Enden her
aufnehmen, wobei eine der Seitenplatten mit der anderen
der beiden Drehwellen gekoppelt ist und den Rotor trägt.
3. Kraftübertragungsvorrichtung für ein Fahrzeug nach
Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die variable Drosseleinrichtung (40) eine im Quer
schnitt runde Ventilkammer (40 a) umfaßt, einen Ventil
körper (40 b), der in der Ventilkammer axial beweglich
angeordnet ist sowie ein Solenoid (40 c), welches ermög
licht, daß der Ventilkörper zu dem Punkt, wo die Dros
seleinrichtung vollständig geöffnet ist, zu dem Punkt,
wo die Drosseleinrichtung vollständig geschlossen ist,
vorragt, bzw. sich zurückzieht.
4. Kraftübertragungsvorrichtung für ein Fahrzeug nach
Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die variable Drosseleinrichtung (40) in Abhängig
keit eines Betriebsparameters des Fahrzeugs steuerbar
ist.
5. Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Betriebsparameter die Umdrehungsgeschwindigkeit
eines Motors (1) des Fahrzeugs ist.
6. Kraftübertragungsvorrichtung für ein Fahrzeug näch
Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Betriebsparameter die Geschwindigkeit des Fahr
zeugs ist.
7. Kraftübertragungsvorrichtung für ein Fahrzeug nach
Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Betriebsparameter ein Ausmaß der Bremsenbetäti
gung ist.
8. Kraftübertragungsvorrichtung für ein Fahrzeug nach
Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Betriebsparameter eine Information hinsichtlich
des Ausmaßes der Lenkung ist.
9. Vierradgetriebenes Fahrzeug,
gekennzeichnet durch
einen Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor (3 a),
einen Lenkwinkeldetektor (67 a) zum Abgreifen eines Lenkwinkels eines Vorderrades,
zwei hydraulische Pumpen (20), die zwischen einer Hin terrad-Antriebswelle und einem linken Hinterrad und zwischen der Hinterrad-Antriebswelle und einem rechten Hinterrad angeordnet sind und entsprechend einer Dreh geschwindigkeitsdifferenz zwischen den jeweiligen Hin terrädern und der Hinterrad-Antriebswelle einen hydrau lischen Druck erzeugen,
eine variable Drosseleinrichtung (40), die im Weg eines Ölabflußdurchgangs (33), der sich von jeder der hydrau lischen Pumpen weg erstreckt, angeordnet ist und ein variables Öffnungsverhältnis aufweist und
eine Öffnungsverhältnis-Steuereinrichtung (50), um das Öffnungsverhältnis der jeweiligen variablen Drossel einrichtung (40) entsprechend dem abgegriffenen Ergeb nis des Lenkwinkeldetektors und/oder dem abgegriffenen Ergebnis des Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektors zu än dern.
einen Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor (3 a),
einen Lenkwinkeldetektor (67 a) zum Abgreifen eines Lenkwinkels eines Vorderrades,
zwei hydraulische Pumpen (20), die zwischen einer Hin terrad-Antriebswelle und einem linken Hinterrad und zwischen der Hinterrad-Antriebswelle und einem rechten Hinterrad angeordnet sind und entsprechend einer Dreh geschwindigkeitsdifferenz zwischen den jeweiligen Hin terrädern und der Hinterrad-Antriebswelle einen hydrau lischen Druck erzeugen,
eine variable Drosseleinrichtung (40), die im Weg eines Ölabflußdurchgangs (33), der sich von jeder der hydrau lischen Pumpen weg erstreckt, angeordnet ist und ein variables Öffnungsverhältnis aufweist und
eine Öffnungsverhältnis-Steuereinrichtung (50), um das Öffnungsverhältnis der jeweiligen variablen Drossel einrichtung (40) entsprechend dem abgegriffenen Ergeb nis des Lenkwinkeldetektors und/oder dem abgegriffenen Ergebnis des Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektors zu än dern.
10. Vierradgetriebenes Fahrzeug nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Öffnungsverhältnis-Steuereinrichtung (50) das
Öffnungsverhältnis vergrößert, wenn der vom Lenkwinkel
detektor (67 a) abgegriffene Lenkwinkel größer wird.
11. Vierradgetriebenes Fahrzeug nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Öffnungsverhältnis-Steuereinrichtung (50) das
Öffnungsverhältnis verringert, wenn die vom Fahrzeug
geschwindigkeitsdetektor (3 a) abgegriffene Fahrzeug
geschwindigkeit höher wird.
Applications Claiming Priority (2)
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