DE3822518C2

DE3822518C2 -

Info

Publication number: DE3822518C2
Application number: DE19883822518
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Dipl.-Ing. Hilkert (Fh), 6095 Gustavsburg, De; Hans-Peter Dipl.-Ing. 5205 Sankt Augustin De Hemmer
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 1988-01-19
Filing date: 1988-07-04
Publication date: 1993-05-27
Also published as: DE3822518A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit zuschaltba rem Vierradantrieb, bei dem im Antriebsstrang zwischen einer ständig angetriebenen Achse und einer zusätzlich zuschaltbaren Achse ein gleichzeitig als Kupplung dienen des Planetengetriebe vorgesehen ist, welches zur Zuschal tung des Vierradantriebs zumindest ein drehbar gelager tes, sperrbares Getriebeelement umfaßt, das über einen im Planetengetriebe integrierten, schaltbaren Freilauf sperrbar ist, nach Patent P 38 01 351.

Bei derartigen Kraftfahrzeugen ist der Vierradantrieb bei gesperrtem, d.h. insbesondere bei relativ zum Getriebe gehäuse festgehaltenem Getriebeelement unmittelbar zuge schaltet oder beispielsweise über eine in den Antriebs strang geschaltete Viscosekupplung selbsttätig zuschalt bar. Wird dieses Getriebeelement dagegen freigegeben, so ist eine Übertragung eines Drehmoments von der ständig angetriebenen Achse auf die zusätzliche Achse praktisch ausgeschlossen.

Eine derartige selbsttätige Entkopplung der beiden Kraft fahrzeugachsen ist beispielsweise dann von entscheidender Bedeutung, wenn im Antriebsstrang zwischen den beiden Achsen eine den Vierradantrieb selbsttätig zuschaltende Kupplung, insbesondere eine Viscose-Kupplung, vorgesehen ist.

Eine in den Antriebsstrang geschaltete Viscose-Kupplung überträgt in Abhängigkeit von der zwischen den beiden Achsen vorherrschenden Drehzahldifferenz Drehmomente un terschiedlicher Größe. Bei ansonsten fehlender Kupplung ergäbe sich demnach eine ausschließlich von der Drehzahl differenz der beiden Achsen abhängige Zuschaltung des Vierradantriebs, was jedoch nicht immer erwünscht ist.

Blockieren beispielsweise infolge eines Bremsvorgangs die Räder der ständig angetriebenen Achse, so werden im letz teren Falle zwangsläufig auch die der zusätzlichen Achse zugeordneten Räder überbremst. Auch müßte ein eventuell vorhandenes Anti-Blockier-Bremssystem besonders an den speziellen, durch die Viscose-Kupplung bestimmten Vier radantrieb angepaßt werden. Ferner ist die durch eine bloße Viscose-Kupplung gegebene selbsttätige Zuschaltung auch in solchen Fahrsituationen ungünstig, bei denen ein Schub auftritt.

Ein Kraftfahrzeug mit einem lediglich über eine Viscose- Kupplung selbsttätig zuschaltbaren Vierradantrieb läßt sich auch nicht mit einer mittels einer Abschleppbrille angehobenen Achse abschleppen. Zu beachten ist auch, daß bei tieferen Temperaturen in der Viscose-Kupplung ein Haftschluß auftreten kann.

Mit dem gleichzeitig als Kupplung dienenden Planetenge triebe kann in derart kritischen Situationen durch ein einfaches Freigeben des sperrbaren Getriebeelements und der damit einhergehenden praktisch vollständigen Entkopp lung der beiden Achsen Abhilfe geschaffen werden. Indem das Planetengetriebe gleichzeitig als in den Antriebs strang zwischen den beiden Achsen eingesetzte Kupplung wirkt, können andererseits zusätzliche, aufwendige Kupp lungsanordnungen eingespart werden.

Im Vergleich zum Feststellen des betreffenden Getriebe elements mittels eines Bremsbandes kann aufgrund des ge mäß dem Hauptpatent P 38 01 351 vorgesehenen schalt baren Freilaufs auf eine Hydraulikeinrichtung verzichtet werden. Eine permanente Beaufschlagung des betreffenden Getriebeelements ist nicht mehr erforderlich. Der schalt bare Freilauf führt ferner zu einer problemlos in das Fahrzeug integrierbaren Baueinheit.

Der schaltbare Freilauf bietet insgesamt mehrere Ansteue rungsmöglichkeiten, so daß unterschiedlichen Betriebsbe dingungen und Anforderungen durch eine entsprechende selbsttätige und/oder manuelle Ansteuerung des Freilaufs Rechnung getragen werden kann.

Ein weiteres bekanntes Kraftfahrzeug mit Allradantrieb, bei dem im Zuge des Drehmomente übertragenden Antriebs strangs zwischen Vorder- und Hinterrädern mindestens eine drehmomentmäßig koppel- und entkoppelbare Vorrichtung vorgesehen ist, welche derart angeordnet und ausgebildet ist, daß eine insbesondere durch Betätigen der Betriebs bremse hervorgerufene Verringerung der Umlaufgeschwindig keit der Vorderräder nicht über den Antriebsstrang auf die Hinterräder übertragbar ist, ist mit der DE 33 17 247 A1 beschrieben. Als koppel- und entkoppelbare Vorrich tung ist darin eine Freilaufvorrichtung, z. B. als Klemm rollenfreilauf bzw. Trennkupplung vorgesehen, bei der je doch keine selbsttätige Sperrung des Freilaufs beim Über gang in einen anderen Betriebszustand, z. B. bei Rück wärtsfahrt, erfolgt.

Die DE 37 08 193 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug mit Frontmotor und Allradantrieb, bei dem im Antriebsstrang zwischen der Vorderachse und der Hinterachse eine Frei laufvorrichtung angeordnet ist. Diese Freilaufvorrichtung ist im normalen Fahrantrieb gesperrt. Erst bei Betätigung der Betriebsbremse wird die Freilaufvorrichtung mit Hilfe einer Betätigungsvorrichtung entsperrt.

Aus der US 29 19 000 ist eine magnetische Schaltung eines Freilaufs grundsätzlich bekannt. Zur Sperrung der Freilaufvorrichtung wird hier in der Nähe der Freilauf rollen ein elektrisches Kraftfeld aktiviert, das unmit telbar auf die Freilaufrollen einwirkt und diese in eine bestimmte Stellung bewegt. Die Sperrung des Freilaufs nach dieser Konstruktion wird jedoch nicht selbsttätig vorgenommen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das Kraft fahrzeug der eingangs genannten Art derart weiterzubil den, daß bei äußerst einfach gehaltenem Aufbau die jewei ligen Übergänge in die verschiedenen Betriebszustände, wie insbesondere für Rückwärtsfahrt und Vorwärtsfahrt, bei äußerst kurzen Reaktionszeiten mit einfachen Mitteln stets genau definiert sind.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Freilauf, der einen Freilaufkäfig mit Freilaufrollen umfaßt, durch magnetische Kraftwirkung zwischen dem Frei laufkäfig und einem nichtsperrbaren Getriebeelement des Planetengetriebes bei einer Drehbewegung des nichtsperr baren Getriebeelements schaltbar ist, wobei am nicht sperrbaren Getriebeelement und/oder am Freilauf vorzugs weise Magnete, insbesondere Permanentmagnete, angeordnet sind.

Aufgrund dieser Ausbildung erfolgt die jeweilige Positionie rung des Freilaufkäfigs in Abhängigkeit von der jeweiligen Drehrichtung des nichtsperrbaren Getriebeelements, beispiels weise des angetriebenen Planetenträgers. Rollt oder fährt das Fahrzeug vorwärts, so erfolgt zwangsläufig und selbsttä tig eine Verlagerung des Freilaufkäfigs in die Stellung für Vorwärtsfahrt. Sobald demnach ein Moment von der ständig an getriebenen Achse übertragen wird, sperrt der Freilauf, wo durch auch ein Moment auf die zusätzlich zuschaltbare Achse übertragen werden kann.

Dreht sich die zusätzlich zuschaltbare Achse infolge eines entsprechenden Betriebszustands des Fahrzeugs schneller als die ständig angetriebene Achse, so erfolgt infolge des gege benen Freilaufs eine Abschaltung der zusätzlichen Achse.

Ist vorzugsweise auch eine Zuschaltung des Vierradantriebs für Rückwärtsfahrt vorgesehen, so erfolgt eine entsprechende Verlagerung des Freilaufkäfigs dann, wenn das Fahrzeug rück wärts rollt bzw. rückwärts fährt.

Obwohl der Freilaufkäfig aufgrund der magnetischen Kopplung normalerweise stets durch das nichtsperrbare Getriebeelement bis zu seiner jeweiligen, die Zuschaltung des Vierradan triebs bewirkenden Endstellung mitgenommen wird, gestattet diese Lösung ohne weiteres stets eine insbesondere manuelle Abschaltung des normalerweise selbsttätig zugeschalteten Vierradantriebs. Beispielsweise kann eine mechanische Verrie gelung des Freilaufkäfigs in der Leerlaufstellung ggf. ver hindern, daß der Freilaufkäfig vom magnetisch mit diesem ge koppelten nichtsperrbaren Getriebeelement mitgenommen wird.

Für Prüfstandsmessungen und ein Abschleppen bzw. für einen Einachsantrieb ist es demnach ohne besonderen konstruktiven Aufwand möglich, über einen externen Eingriff den Freilaufkä fig in die Leerlaufstellung zu verbringen und damit eine vollkommene Antriebsstrangtrennung zu erreichen.

Die am nichtsperrbaren, insbesondere angetriebenen Getriebe element einerseits und am Freilaufkäfig andererseits ange ordneten Magnete sind zweckmäßigerweise Ringmagnete. Von Vor teil ist hierbei, Ringmagnete unterschiedlichen Durchmessers auszuwählen und diese zur Erzeugung eines zumindest im we sentlichen radialen magnetischen Feldverlaufs zwischen den Magneten in einer zur Getriebeachse senkrechten gemeinsamen Ebene anzuordnen. Hierbei liegen die Außenumfangsfläche des inneren Ringmagneten und die Innenumfangsfläche des äußeren Ringmagneten einander gegenüber. Zur Erzeugung der gewünsch ten magnetischen Kopplung weisen diese einander zugewandten Magnetflächen unterschiedliche Pole auf.

Bevorzugt wird als das Schalten des Freilaufs bewirkendes nichtsperrbares Getriebeelement des Planetengetriebes das an getriebene Getriebeelement, und hierbei gemäß einer bevorzug ten Ausführung der Planetenträger gewählt. Das sperrbare Ge triebeelement kann zweckmäßig das Hohlrad des Getriebes sein. Das Abtriebselement des Planetengetriebes ist bevor zugt das Sonnenrad.

Mit der Wahl des Hohlrades als sperrbares Getriebeelement wird eine Einheit geschaffen, deren Platzbedarf dem eines Planetengetriebes mit getriebegehäusefestem Hohlrad nahe kommt. Ein solcher Aufbau ist äußerst kompakt. Insbesondere ist das Hohlrad als radial außenliegendes Teil des Planeten getriebes für die Realisierung des erfindungsgemäßen Frei laufs besonders geeignet. Wie bereits ausgeführt, erfolgt hierbei der Antrieb des Planetengetriebes zweckmäßigerweise über den Planetenträger und der Abtrieb über das Sonnenrad.

Eine praktisch zweckmäßige Ausgestaltung des schaltbaren Freilaufs ergibt sich bei einem fest im Getriebegehäuse sit zenden Freilaufaußenstern und einem mit dem sperrbaren Ge triebeelement drehfesten oder durch das Getriebeelement selbst gebildeten Freilaufinnenring. Hierbei ist das sperrba re Getriebeelement, insbesondere Hohlrad, zur Zuschaltung des Vierradantriebs bzw. für einen Übergang in eine bei spielsweise über eine Viscose-Kupplung erfolgende selbsttäti ge Zuschaltung des Vierradantriebs bezüglich des Getriebege häuses festlegbar.

Ein besonders günstiges Schaltverhalten des Freilaufs wird erreicht, wenn der Freilaufkäfig in wenigstens einer seiner beiden Enddrehstellungen durch elastische Schnapp- bzw. Rast elemente zumindest bis zu einer gegensinnigen magnetischen Beaufschlagung durch das nichtsperrende Getriebeelement fest stellbar ist.

Um den Antriebsstrang beispielsweise für Prüfstandsmessun gen, ein Abschleppen des Fahrzeugs oder einen Einachsantrieb trotz der normalerweise gegebenen magnetischen Kopplung zwi schen dem Freilaufkäfig und dem nichtsperrbaren Getriebeele ment auftrennen zu können, ist zweckmäßigerweise ein Stell glied vorgesehen, über welches der Freilaufkäfig zumindest in der Leerlaufposition verriegelbar und dazu vorzugsweise auch in diese bewegbar ist. In dieser Leerlaufposition ist der Freilauf freigegeben, so daß trotz der normalerweise vor handenen magnetischen Kopplung zwischen dem Freilaufkäfig und dem nichtsperrenden Getriebeelement durch einen einfa chen externen Eingriff der Antriebsstrang aufgetrennt ist. Das Stellglied kann insbesondere durch einen Seilzug, einen Hubmagneten, einen Magnetschalter, einen Servomotor oder der gleichen gebildet sein.

Grundsätzlich ist eine rein manuelle Ansteuerung des Stell glieds denkbar. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, über das Stellglied den Freilaufkäfig bzw. die Freilaufrollen bei Fahrzeugstillstand und ausgeschalteter Zündung zur Freigabe des Freilaufs in die Leerlaufposition zu bewegen. Die bei spielsweise für ein Abschleppen erforderliche Antriebsstrang trennung ist demnach im letzteren Fall automatisch sicherge stellt.

Der Freilaufaußenstern weist zumindest Anlauframpen für die Vorwärtsfahrt auf, so daß bei einem Anfahren des Fahrzeugs der Freilaufkäfig unter Mitnahme durch das nichtsperrbare Ge triebeelement in eine die Zuschaltung für Vorwärtsfahrt be wirkende Endstellung verbracht wird. Bevorzugt sind jedoch auch Anlauframpen für die Rückwärtsfahrt vorgesehen, so daß bei einer Fahrt in beide Richtungen jeweils ein Allradan trieb möglich ist.

Ist beispielsweise ein selbsttätig zuschaltbarer, jedoch ent koppelbarer Vierradantrieb erwünscht, so ist der zusätzlich zuschaltbaren Achse vorzugsweise ein in zwei getrennte Visco se-Kupplungshälften aufgeteilter Viscose-Momentverteiler zu zuordnen.

Bei rein manuell schaltbarem Freilauf ist es zweckmäßig, der zusätzlich zuschaltbaren Achse ein Differentialgetriebe zuzu ordnen, so daß nach einer manuellen Betätigung des betreffen den Schalters oder dergleichen unmittelbar die gewünschte Zu schaltung des Vierradantriebs gewährleistet ist.

In beiden Fällen ist stets die Möglichkeit gegeben, geschwin digkeitsabhängig abzuschalten, da der Freilauf bei jeder Zug kraftunterbrechung insbesondere über das Stellglied umposi tioniert werden kann.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 das Fahrwerk und den Antriebsstrang eines Kraftfahr zeugs mit selbsttätig zuschaltbarem Vierradantrieb, wobei im zwischen den beiden Achsen angeordneten Ver teilergetriebe ein schaltbarer Freilauf integriert und der zusätzlich zuschaltbaren Achse ein Visco se-Momentverteiler zugeordnet ist,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung der unteren Hälfte eines das Verteilergetriebe bildenden Planetengetriebes einer ersten Ausführungsform,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Abschnitts des schaltbaren Freilaufs, wobei der Freilaufkäfig in einer Endstellung gehalten ist, in der die Freilauf rollen gegen Anlauframpen des Freilaufaußensterns für Vorwärtsfahrt gehalten sind,

Fig. 4 eine Fig. 3 entsprechende Darstellung eines Ab schnitts des schaltbaren Freilaufs, wobei der Frei laufkäfig in einer den Freilauf freigebenden Leer laufstellung gehalten ist,

Fig. 5 eine den Fig. 3 und 4 entsprechende Darstellung eines Abschnitts des schaltbaren Freilaufs, wobei der Freilaufkäfig in eine andere Endstellung ver bracht ist, in der die Freilaufrollen gegen Anlauf rampen des Freilaufaußensterns für Rückwärtsfahrt ge halten sind,

Fig. 6 das Fahrwerk und den Antriebsstrang eines Kraftfahr zeugs mit zuschaltbarem Vierradantrieb, wobei der Freilauf des zwischen den beiden Achsen angeordneten Planetengetriebes manuell in die Leerlaufposition schaltbar ist und der zusätzlich zuschaltbaren Hin terachse ein Differentialgetriebe zugeordnet ist, und

Fig. 7 eine Schnittdarstellung der unteren Hälfte eines das Verteilergetriebe bildenden Planetengetriebes einer zweiten Ausführungsform, bei der der Freilauf manu ell in die Freilaufposition schaltbar bzw. in dieser arretierbar ist.

In Fig. 1 ist das Fahrwerk sowie der Antriebsstrang zwischen den beiden Achsen eines Kraftfahrzeugs mit zuschaltbarem Vierradantrieb gezeigt.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 1 ist der Vorderachse 14 ein als Verteilergetriebe zwischen den beiden Achsen dienendes Planetengetriebe 30 zugeordnet, in dem ein schaltbarer Frei lauf 32 integriert ist. Ein Freilaufkäfig des Freilaufs 32 wird über ein magnetisch mit dem Käfig drehgekoppeltes ange triebenes Getriebeelement selbsttätig geschaltet, d.h. nor malerweise in einen solchen Betriebszustand verbracht, daß Freilaufrollen des Käfigs gegen Anlauframpen für Vorwärts fahrt und ggf. für Rückwärtsfahrt gehalten sind. Sobald der Motor 10 des Kraftfahrzeugs in entsprechender Richtung auf die Antriebswelle des Planetengetriebes 30 einwirkt, wird der Freilaufkäfig in die entsprechende Endstellung ver bracht, so daß ein Moment unmittelbar auf einen der zusätz lich zuschaltbaren Hinterachse 20 zugeordneten Viscose-Mo mentverteiler 34 übertragen werden kann. Die Momentübertra gung zwischen dem Planetengetriebe 30 und dem Viscose-Moment verteiler 34 erfolgt über eine Antriebs- bzw. Kardanwelle 26.

Hierbei wirkt der Motor 10 des Kraftfahrzeugs zunächst über ein Getriebe 12 auf ein der Vorderachse 14 zugeordnetes Dif ferentialgetriebe 28, mit dem das Planetengetriebe 30 verbun den ist.

Über den Motor 10 werden die beiden Achshälften der Vorderach se 14 somit zum Antrieb der beiden Vorderräder 16, 18 unmit telbar beaufschlagt. Demgegenüber ist die Zuschaltung der Hinterachse 20 für einen zusätzlichen Antrieb der Hinterrä der 22, 24 infolge des der Hinterachse 20 zugeordneten Visco se-Momentverteilers 34 von der Drehzahldifferenz zwischen den beiden Achsen 14, 20 abhängig. Mit zunehmendem Unter schied der beiden Drehzahlen, insbesondere bei auftretendem Schlupf, sperrt der vorzugsweise zweigeteilte Viscose-Moment verteiler 34 immer mehr.

In Fig. 2 ist im Schnitt die untere Hälfte des in Fig. 1 ge zeigten Planetengetriebes 30 mit integriertem, selbsttätig schaltbarem Freilauf 32 dargestellt.

Infolge des integrierten schaltbaren Freilaufs dient das ein Verteilergetriebe zwischen den beiden Achsen 14, 20 bildende Planetengetriebe 30 zumindest insoweit gleichzeitig als Kupp lung zwischen den beiden Achsen, als bei sich im Vergleich zur Vorderachse 14 schneller drehender Hinterachse 20 der An triebsstrang stets aufgetrennt wird.

Das Planetengetriebe 30 umfaßt ein Sonnenrad 52, an einem das nichtschaltbare Getriebeelement bildenden Planetenträger 48 gelagerte Planetenräder 50 sowie ein außenliegendes, das sperrbare Getriebeelement bildendes Hohlrad 44. Die Planeten räder 50 kämmen einerseits mit dem Sonnenrad und anderer seits mit dem Hohlrad 44.

Der Planetenträger 48 umfaßt ein Tellerrad bzw. Kegelrad, welches mit einem sich an eine Hohlwelle anschließenden Tel lerrad (nicht gezeigt) des Vorderachsdifferentialgetriebes 28 (vgl. Fig. 1) kämmt.

Das Hohlrad 44 ist über den schaltbaren Freilauf 32 zur Über tragung eines Drehmoments vom den Antrieb bildenden Planeten träger 48 zur den Abtrieb bildenden Antriebs- bzw. Kardanwel le 26 selbsttätig sperrbar, d.h. bezüglich des Getriebegehäu ses 62 festlegbar. Die Abtriebswelle des Planetengetriebes 30 ist durch einen mit dem Sonnenrad 52 verbundenen, zur An triebswelle 26 führenden Wellenstummel 54 gebildet.

Der schaltbare Freilauf 32 zur selbsttätigen Sperrung des Hohlrades 44 umfaßt einen fest im Getriebegehäuse 62 sitzen den Freilaufaußenstern 36 sowie einen mit dem zu sperrenden Hohlrad 44 drehfesten oder durch das Hohlrad 44 selbst gebil deten Freilaufinnenring 42. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das drehfest mit dem Freilaufinnenring 42 verbundene Hohlrad 44 innerhalb des Freilaufinnenring 42 angeordnet.

Zwischen dem Freilaufaußenstern 36 und dem Freilaufinnenring 42 des selbsttätig schaltbaren Freilaufs 32 ist ein die Freilaufrollen 40 tragender Freilaufkäfig 38 angeordnet. Dieser die Freilaufrollen 40 tragende Freilaufkäfig 38 ist relativ zum Freilaufaußenstern 36 verdrehbar.

Das selbsttätige Schalten des Freilaufs 32 wird durch eine magnetische Kopplung zwischen dem angetriebenen Planetenträ ger 48 und dem Freilaufkäfig 38 erzielt.

Hierzu sind am das nichtsperrbare Getriebeelement 48 bilden den Planetenträger 48 sowie am Freilaufkäfig 38 Perma nent-Ringmagnete 56, 58 vorgesehen.

Der am Planetenträger 48 angeordnete Ringmagnet 56 weist einen kleineren Durchmesser als der mit dem Freilaufkäfig 38 verbundene Ringmagnet 58 auf. Zur Erzeugung eines zumindest im wesentlichen radialen magnetischen Feldverlaufs zwischen den Magneten sind diese in einer zur Getriebeachse senkrech ten gemeinsamen Ebene angeordnet.

Während der Ringmagnet 56 in einer am Außenumfang des Plane tenträgers 48 vorgesehenen Ringnut sitzt, ist der Ringmagnet 58 außen auf einen axialen Ringfortsatz des Freilaufkäfigs 38 aufgesetzt. Die Außenumfangsfläche des Ringmagneten 56 ist der Innenumfangsfläche des Ringmagneten 58 zugewandt. Zwischen diesen beiden Ringmagneten 56, 58 verbleibt ein kleiner Luftschlitz.

Demnach wird das Schalten des Freilaufs durch den angetriebe nen Planetenträger 48 bewirkt, welcher aufgrund der magneti schen Drehkopplung mit dem Freilaufkäfig 38 diesen entspre chend seiner Drehrichtung in die eine bzw. andere Endstel lung verbringt, in der ein Vierradantrieb für Vorwärtsfahrt bzw. Rückwärtsfahrt zugeschaltet ist.

Zu Beginn einer jeden Vorwärtsfahrt wird der den Ringmagne ten 58 tragende Freilaufkäfig 38 durch den den mit dem Ring magneten 58 zusammenwirkenden Ringmagneten 56 tragenden Pla netenträger 48 in Richtung des in Fig. 3 gezeigten Pfeils in eine solche Endlage verdreht, in der die Freilaufrollen 40 unverrückbar gegen Anlauframpen 66 für die Vorwärtsfahrt ge preßt werden und in der somit das Hohlrad 44 bzw. der damit verbundene Freilaufinnenring 42 gesperrt ist. In diesem Fal le kann praktisch unmittelbar mit der Anfahrt des Fahrzeugs in Vorwärtsrichtung ein Moment über das Planetengetriebe 30 auf die Antriebswelle 26 und den Viscose-Momentverteiler 34 der Hinterachse 20 übertragen werden.

Eine Verschiebung bzw. Umschaltung des Freilaufkäfigs 38 in die andere, für eine Rückwärtsfahrt bestimmte Endstellung wird durch eine entsprechende Drehrichtungsänderung des ange triebenen, nichtsperrbaren Planetenträgers 48 erreicht. Auch für diese Verstellung des Freilaufkäfigs 38 ist wiederum die durch die beiden Ringmagnete 56, 58 gegebene magnetische Kopp lung maßgebend. ln dieser den Vierradantrieb für die Rück wärtsfahrt zuschaltenden letztgenannten Endstellung des Freilaufkäfigs 38 werden die Freilaufrollen 40 unverrückbar gegen die Anlauframpen 68 für die Rückwärtsfahrt gepreßt, um damit auch bei einer Rückwärtsfahrt wiederum das Hohlrad bzw. den mit diesem verbundenen Freilaufinnenring 42 zu sper ren (vgl. Fig. 5).

Das Planetengetriebe 30 umfaßt einen Gehäusedeckel 60, wel cher mit dem Rest des Getriebegehäuses 62 verschraubbar ist (vgl. Fig. 2).

Der Freilauf läuft beim Bremsen und im Schubbetrieb frei, so daß in diesen Fällen der Antriebsstrang zur zusätzlich an treibbaren Hinterachse 20 unterbrochen bzw. abgeschaltet ist.

Während der Freilaufkäfig durch die magnetische Kopplung zwi schen diesem und dem Planetenträger 48 selbsttätig in die je weilige Endposition für die Vorwärtsfahrt bzw. Rückwärts fahrt verbringbar ist, kann zur Überführung oder Fixierung des Freilaufkäfigs 38 in eine bzw. in einer Leerlaufstellung ein besonderes, manuell oder auch automatisch betätigbares Stellglied vorgesehen sein, welches an späterer Stelle noch eingehend beschrieben wird.

In der in Fig. 3 gezeigten ersten Position bzw. Endstellung sind die Freilaufrollen 40 nach einer entsprechenden Verlage rung des Freilaufkäfigs 38 in Drehrichtung des Planetenträ gers 48 gegen die Anlauframpen 66 für Vorwärtsfahrt am Frei laufaußenstern 36 gehalten.

In Fig. 4 nimmt der Freilaufkäfig 38 eine Leerlaufposition ein, in der die Freilaufrollen 40 zwischen den Anlauframpen 66 für Vorwärtsfahrt und den Anlauframpen 68 für Rückwärts fahrt angeordnet sind und der Freilauf freigegeben ist. In dieser Stellung kann der Freilaufkäfig 38 durch das genannte besondere Stellglied festgelegt sein.

Gemäß Fig. 5 nimmt der Freilaufkäfig 38 aufgrund einer er folgten Mitnahme des Freilaufkäfigs 38 durch den Planetenträ ger 48 in die betreffende Endstellung eine solche Position ein, in der die Freilaufrollen 40 gegen die Anlauframpen 68 für Rückwärtsfahrt des Freilaufaußensterns 36 gehalten sind.

Wie angeführt, kann insbesondere zur Herbeiführung eines Leerlaufzustands zusätzlich ein auf den Freilaufkäfig 38 ein wirkendes Stellglied vorgesehen sein, welches beispielsweise manuell betätigbar ist.

Im Falle einer rein manuellen Betätigung dieses Stellglieds ist der zusätzlich zuschaltbaren Hinterachse 20 anstelle des Viscose-Momentverteilers vorzugsweise ein Differentialgetrie be 78 zugeordnet (vgl. Fig. 6). Darüberhinaus unterscheidet sich der in Fig. 6 dargestellte Antriebsstrang des Kraftfahr zeugs von der Darstellung gemäß Fig. 1 noch dadurch, daß der schaltbare Freilauf 32 des Planetengetriebes 30 zusätzlich mit einem Stellglied versehen ist, welches eine spezielle me chanische Verriegelung des Freilaufkäfigs insbesondere in der Leerlaufstellung ermöglicht. Entsprechenden, bereits in Fig. 1 wiedergegebenen Bauteilen sind in Fig. 6 gleiche Be zugszeichen zugeordnet.

Fig. 7 zeigt wiederum in einer Fig. 2 vergleichbaren Darstel lung im Schnitt die untere Hälfte des Planetengetriebes 30 gemäß der zweiten Ausführungsvariante, bei der dem Freilauf 32 ein Stellglied 64 zugeordnet ist. Bei diesem Stellglied 64 handelt es sich um einen Magnetschalter mit einem stiftar tigen Betätigungsglied 70, welches in eine Rastausnehmung des vom Freilaufkäfig 38 getragenen Ringmagneten 58 einbring bar ist.

Solange das stiftartige Betätigungsglied 70 des Magnetschal ters bzw. Stellglieds 64 in die Rastausnehmung des Ringmagne ten 58 eintritt, wird der Freilaufkäfig 38 unverrückbar in der Leerlaufstellung (vgl. Fig. 4) gehalten. Erst wenn das Stellglied 64 den Ringmagneten 58 bzw. den diesen tragenden Freilaufkäfig 38 freigibt, kann dieser wiederum zur Zuschal tung des Vierradantriebs selbsttätig in die eine oder andere Endstellung für die Vorwärtsfahrt bzw. Rückwärtsfahrt ver bracht werden.

Wie in Fig. 7 zu erkennen ist, ist das Stellglied 64 außen am Getriebegehäuse 62 angebracht, während dessen Betätigungs glied 70 eine Gehäuseöffnung durchsetzt und mit dem freien Ende mit dem Ringmagneten 48 in Eingriff tritt.

Der Ringmagnet 58 ist in einer ringtopfartigen Magnetaufnah me 46 enthalten, welche fest an einer Stirnseite des Frei laufkäfigs 38 angebracht ist. Das Betätigungsglied 70 des Stellglieds 64 tritt durch eine Öffnung eines axialen Randab schnitts der Magnetaufnahme 46 hindurch.

Der Freilaufkäfig 38 kann demnach über einen externen Ein griff in die Leerlaufstellung verbracht bzw. in dieser gehal ten werden, um damit eine vollkommene Antriebsstrangtrennung zu erhalten und ggf. Prüfstandsmessungen, ein Abschleppen oder einen Einachsantrieb zu ermöglichen.

Am dem Ringmagneten 58 gegenüberliegenden Ende des Freilauf käfigs 38 ist ein Federkasten 72 für Schnappfedern oder der gleichen vorgesehen, welche den Freilaufkäfig 38 in den bei den Endlagen für eine Zuschaltung des Vierradantriebs für Vorwärtsfahrt bzw. Rückwärtsfahrt zumindest bis zu einer ge gensinnigen magnetischen Beaufschlagung durch den Planeten träger festhalten.

Als Stellglied kann beispielsweise auch ein Seilzug, Hubmag net oder Servomotor vorgesehen sein.

Die weiteren Bauteile in der Darstellung gemäß Fig. 7 sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet wie in Fig. 2.

Auch im Falle einer manuellen Ansteuerung des Stellglieds 64, wie beispielsweise über einen Schalter im Schaltknauf des Fahrzeugs oder dergleichen, ist es ohne weiteres mög lich, wieder geschwindigkeitsabhängig abzuschalten, da der Freilaufkäfig 38 bei einer Zugkraftunterbrechung umpositio niert werden kann.

Bezugszeichenliste

10 Motor
12 Getriebe
14 Vorderachse
16 Vorderrad, rechts
18 Vorderrad, links
20 Hinterachse
22 Hinterrad, rechts
24 Hinterrad, links
26 Antriebswelle
28 Vorderachsdifferentialgetriebe
30 Planetengetriebe
32 schaltbarer Freilauf
34 Viskose-Momentverteiler
36 Freilaufaußenstern
38 Freilaufkäfig
40 Freilaufrollen
42 Freilaufinnenring
44 Hohlrad
46 Magnetaufnahme
48 Planetenträger
50 Planetenrad
52 Sonnenrad
54 Wellenstummel
56 Ringmagnet
58 Ringmagnet
60 Gehäusedeckel
62 Getriebegehäuse
64 Stellglied
66 Anlauframpe für Vorwärtsfahrt
68 Anlauframpe für Rückwärtsfahrt
70 Betätigungsglied
72 Schnapp- bzw. Rastelemente
78 Differentialgetriebe

Claims

1. Kraftfahrzeug mit zuschaltbarem Vierradantrieb, bei dem im Antriebsstrang zwischen einer ständig ange triebenen Achse (14) und einer zusätzlich zuschalt baren Achse (20) ein gleichzeitig als Kupplung die nendes Planetengetriebe (30) vorgesehen ist, welches zur Zuschaltung des Vierradantriebs zumindest ein drehbar gelagertes, über einen im Planetengetriebe inte grierten schaltbaren Freilauf (32) sperrbar ist, nach Patent 38 01 351, dadurch gekennzeichnet, daß der Freilauf (32), der einen Freilaufkäfig (38) mit Freilaufrollen (40) umfaßt, durch magnetische Kraftwirkung zwischen dem Freilaufkäfig (38) und ei nem nichtsperrbaren Getriebeelement (48) des Plane tengetriebes (30) bei einer Drehbewegung des nicht sperrbaren Getriebeelementes (48) schaltbar ist.

2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am nichtsperrbaren Getriebeelement (48) und/oder am Freilaufkäfig (38) Magnete (56, 58), vorzugsweise Permanentmagnete, angeordnet sind.

3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete Ringmagnete (56, 58) sind.

4. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die am nichtsperrbaren Getriebeelement (48) und am Freilaufkäfig (38) vorgesehenen, einen unter schiedlichen Durchmesser aufweisenden Ringmagnete (56, 58) zur Erzeugung eines zumindest im wesentli chen radialen magnetischen Feldverlaufs zwischen den Magneten in einer zur Getriebeachse senkrechten ge meinsamen Ebene liegen.

5. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das das Schalten des Freilaufs (32) bewirkende nichtsperrbare Getriebeelement das angetriebene Ge triebeelement (48) des Planetengetriebes (30) ist.

6. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das angetriebene Getriebeelement (48) der Plane tenträger des Planetengetriebes (30) ist.

7. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das sperrbare Getriebeelement durch das Hohlrad (44) des Planetengetriebes (30) gebildet ist.

8. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der schaltbare Freilauf (32) einen fest im Ge triebegehäuse (62) sitzenden Freilaufaußenstern (36) und einen mit dem sperrbaren Getriebeelement (44) drehfesten oder durch das Getriebeelement (44) selbst gebildeten Freilaufinnenring (42) umfaßt.

9. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Freilaufkäfig (38) in wenigstens einer seiner beiden Enddrehstellungen durch elastische Schnapp- bzw. Rastelemente (72) zumindest bis zu ei ner gegensinnigen magnetischen Beaufschlagung durch das nichtsperrende Getriebeelement (48) feststellbar ist.

10. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Freilaufrollen (40) über Federelemente am Freilaufkäfig (38) angefedert sind.

11. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Freilaufaußenstern (36) sowohl Anlauframpen (66) für die Vorwärtsfahrt als auch Anlauframpen (68) für die Rückwärtsfahrt umfaßt, gegen die die Freilaufrollen (40) in der einen bzw. anderen End drehstellung des Freilaufkäfigs (38) gehalten sind.

12. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Freilaufkäfig (38) über ein Stellglied (64) zumindest in einer Leerlaufposition verriegelbar und dazu vorzugsweise auch in diese bewegbar ist, in der der Freilauf (32) freigegeben ist.

13. Kraftfahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (64) einen Seilzug, einen Hubma gneten, einen Magnetschalter, einen Servomotor oder dergleichen umfaßt.

14. Kraftfahrzeug nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (64) manuell ansteuerbar ist.

15. Kraftfahrzeug nach Ansprüchen 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (64) den Freilaufkäfig (38) bei Fahrzeugstillstand und ausgeschalteter Zündung zur Freigabe des Freilaufs (32) in die Leerlaufposition bewegt.

16. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzlich zuschaltbaren Achse (20) ein in zwei getrennte Viscose-Kupplungshälften aufgeteilter Viscose-Momentverteiler (34) zugeordnet ist.

17. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzlich zuschaltbaren Achse (20) ein Diffe rentialgetriebe (78) zugeordnet ist.

18. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ständig angetriebene Achse die Vorderachse (14) und die zusätzlich zuschaltbare Achse die Hin terachse (20) ist.

19. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe (30) ein zwischen der ständig angetriebenen Achse (14) und der zusätzlich zuschaltba ren Achse (20) angeordnetes Verteilergetriebe ist.