DE3906500A1 - Leistungsuebertragungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Leistungsübertragungsvor­ richtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer Vierradantriebsvorrichtung, bei der Vorder­ räder und Hinterräder gemeinsam von einem einzigen Motor angetrieben werden, drehen sich die Vorderräder und die Hinterräder manchmal mit unterschiedlicher Drehzahl, da sie geringfügig verschiedene effektive Drehradien besitzen oder da nicht nur die Abrollwege der linken und rechten Räder, sondern auch die der Vor­ der- und Hinterräder unterschiedlich sind, wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt oder dergleichen. Ein solcher Dreh­ zahlunterschied zwischen den Vorder- und Hinterrädern verursacht bei Fahrten um enge Kurven ein ungewünsch­ tes Bremsphänomen.

Es wurden deshalb Fahrzeuge mit sogenanntem permanentem Vier­ radantrieb entwickelt, die eine Leistungsübertragungs­ vorrichtung aufweisen, die zwischen den Vorder- und den Hinterrädern angeordnet ist, um bei Fahrten um enge Kurven ein Auftreten des Bremsphänomens zu ver­ hindern und um die Antriebskraft eines Motors anspre­ chend auf einen Drehzahlunterschied zwischen den Vor­ der- und Hinterrädern auf diese zu verteilen.

Eine solche Leistungsübertragungsvorrichtung weist entweder ein Differential (zentrales Differential), das zwischen den Vorderrädern und Hinterrädern zum Absorbieren eines Drehzahlunterschieds zwischen diesen angeordnet ist, und ein Sperrdifferential zum Sperren des Betriebs der Vorder- oder Hinterräder (oder eine Viskosekupplung zur Begrenzung des Betriebes der Vor­ der- oder Hinterräder) oder nur eine Viskosekupplung auf.

Eine Leistungsübertragungsvorrichtung mit einem zentra­ len Differential hat einen komplizierten Aufbau, da die Größe eines solchen zentralen Differentials nicht ohne weiteres verringert werden kann und das Differen­ tial dadurch das Gewicht einer Fahrzeugkarosserie und folglich die Produktionskosten erhöht. Zudem ist ein Sperrdifferential, eine Viskosekupplung oder ein ähnlicher Mechanismus zur Gewährleistung eines Vierradantriebs erforder­ lich.

Im Gegensatz dazu besitzt eine Leistungsübertragungs­ vorrichtung, die nur eine Viskosekupplung aufweist, eine solche Drehmoment-Übertragungscharakteristik, daß die Drehmomentübertragung nach und nach kleiner wird, wenn der Drehzahlunterschied zwischen Vorder- und Hinterrädern anwächst. Folglich kann kein Drehmo­ ment auf die antriebsseitigen Räder übertragen werden, falls der Drehzahlunterschied zwischen den Vorder- und Hinterrädern nicht ausreichend groß ist, wenn das Fahrzeug auf einer Straße mit sehr geringem Reibungs­ koeffizient, wie z.B. auf einer sandigen, verschmutzten, verschneiten oder schmierigen Straße fährt. Demzufolge kann an den antriebseitigen Rädern Schlupf auftreten.

Der gattungsgemäße Stand der Technik ergibt sich in gleicher Weise aus der GB 21 54 522 und der US-PS 46 76 336. Bei der aus diesen Schriften bekannten Lei­ stungsübertragungsvorrichtung wird das Drehmoment von der Vorderradseite zur Hinterradseite geeigneterweise mittels einer hydraulischen Druckeinrichtung anstatt eines zentralen Differentials und einer Viskosekupp­ lung übertragen, wie sie oben beschrieben sind.

Die Leistungsübertragungsvorrichtung weist eine hydrau­ lische Pumpe auf, die beispielsweise innerhalb eines Antriebssystems angeordnet ist, das die Vorderräder und die Hinterräder miteinander verbindet. Die hydrau­ lische Pumpe besitzt einen Rotor, der für eine Drehung ansprechend auf eines der Vorder- und Hinterräder, an­ geschlossen ist, und ein Gehäuse, das für eine Drehung, ansprechend auf das eine Vorder- bzw. Hinterrad, angeschlossen ist. Der Rotor ist koaxial in dem Gehäuse aufgenommen, so daß er relativ zu dem Gehäuse mit einer Drehzahl drehen kann, die einem Drehzahlunterschied zwischen den Vorder- und Hinterrädern entspricht. Die hydraulische Pumpe ermöglicht auf diese Weise die Übertragung einer Antriebskraft zwischen dem Rotor und dessen Gehäuse, d.h. zwischen den Vorder- und Hinterrädern des Fahrzeugs, durch einen hydraulischen Druck, der in der hydrauli­ schen Pumpe, ansprechend auf eine relative Drehung zwischen dem Rotor und dem Gehäuse, erzeugt wird. Die Leistungsübertragungs­ vorrichtung besitzt gegenüber einer Leistungsübertragungsvor­ richtung mit einer Viskosekupplung herausragende Merkmale, nämlich daß eine große Antriebskraft bei kompaktem Aufbau übertragen und das Auftreten des Bremsphänomens beim Fahren um enge Kurven merkbar beschränkt werden kann.

Bei der bekannten, oben beschriebenen Leistungsübertragungs­ vorrichtung wird jedoch Getriebeöl als Arbeitsöl verwendet, da die Vorrichtung im Inneren eines Getriebegehäuses angebracht ist. Ein solches Getriebeöl enthält häufig im Inneren des Getriebege­ häuses erzeugtes Eisenpulver oder anderen Staub usw., die einen schlechten Einfluß auf die Leistungsübertragungsvorrichtung haben.

Deswegen kann es ratsam erscheinen, eine Leistungsübertragungs­ vorrichtung zu schaffen, die unabhängig von einem Getriebe­ gehäuse ist und spezielles Öl ausschließlich als Arbeitsöl verwendet. Wenn das Arbeitsöl in der Vorrichtung eingeschlossen ist, kann die Leistungsübertragungsvorrichtung als einheit­ licher Block ausgebildet werden und kann so an verschiedenen Stellen angebracht werden.

Bei einer solchen Leistungsübertragungsvorrichtung schwankt die Temperatur des Arbeitsöls in einem großen Bereich, je nach­ dem, ob die Leistungsübertragungsvorrichtung in Betrieb ist oder stillsteht. Die Temperatur des Arbeitsöls wird auch durch die Temperatur der Außenluft verändert. Eine solche Temperatur­ veränderung bringt eine Veränderung des Volumens des Arbeits­ öls mit sich. Wenn zum Beispiel die Temperatur ansteigt, dehnt sich das Arbeitsöl aus, wodurch der Druck des Arbeitsöls erhöht wird. Auf der anderen Seite zieht sich das Arbeitsöl zusammen, wenn die Temperatur fällt, wodurch der Druck des Arbeitsöls verringert wird.

Folglich kann ein Temperaturanstieg des Arbeitsöls auf eine hohe Temperatur dort, wo das Arbeitsöl im Inneren der Vor­ richtung eingeschlossen ist, ein Austreten des Arbeitsöls durch einen Dichtungsabschnitt oder dergleichen der Vorrich­ tung verursachen. Ein Temperaturabfall auf eine niedrige Temperatur kann ein Eintreten der Außenluft in die Vorrich­ tung durch einen Dichtungsabschnitt oder dergleichen der Vorrichtung mit sich bringen, was zu Störungen der Vorrichtung führen kann.

Deshalb ist eine Einrichtung erforderlich, die eine Druckän­ derung von Arbeitsöl erlaubt.

Eine solche Einrichtung, die eine Druckänderung eines einge­ schlossenen Arbeitsöls erlaubt, ist beispielsweise aus der US-PS 33 93 583 bekannt. Diese bekannte Vorrichtung ist so gestaltet, daß sie eine Druckänderung aufgrund einer Volumenänderung, wie beispielsweise ein Ausdehnen oder Zusammenziehen von in einem Differentialgetriebe eines Fahrzeugs eingeschlossenen Arbeits­ öls, erlaubt. Es wird insbesondere vorgeschlagen, eine Membrane oder einen pneumatischen Kolben in einer Arbeitsölkammer vor­ zusehen.

Wenn eine solche Leistungsübertragungsvorrichtung in Betrieb ist, dreht ein Rotationselement in der Arbeitskammer, wie beispielsweise eine Welle oder ein Zahnrad oder dergleichen, die ganze Vorrichtung, wodurch eine Zentrifugalkraft auf das Arbeitsöl aufgebracht wird. Folglich erhöht sich der Druck des Arbeitsöls nahe des äußeren Umfangs des Innenraums der Vorrichtung, verringert sich aber an oder in der Nähe der Drehachse der Vorrichtung.

In der aus der US-PS 33 93 583 bekannten Vorrichtung wirkt sich das jedoch so aus, daß der durch die Zentrifugalkraft erhöhte Öldruck absorbiert wird, da die Einrichtung, die die Volumenänderung erlaubt, nahe des äußeren Umfangs einer Ar­ beitsölkammer angeordnet ist. Folglich kann die Volumenände­ rung nicht vollständig durch die Einrichtung absorbiert wer­ den, die die Volumenänderung erlaubt, wenn das Volumen des Arbeitsöls durch einen Öltemperaturanstieg geändert wird. Außerdem ist es schwer, einen Druckabfall an oder nahe der Drehachse auszugleichen.

Deswegen ist es bei einer Leistungsübertragungsvorrichtung, bei der ein Drehmoment mittels eines durch einen Drehzahl­ unterschied zwischen zwei Wellen entstehenden hydraulischen Drucks übertragen wird, von Bedeutung, eine Druckreduzierung eines Arbeitsfluids an oder nach einer Drehachse zu verhin­ dern, während eine Volumenänderung des Arbeitsöls aufgrund einer Temperaturänderung usw. vollständig aufgenommen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leistungs­ übertragungsvorrichtung zu schaffen, die einen Austritt von Arbeitsfluid durch einen Dichtungsabschnitt oder dergleichen und einen Eintritt von Außenluft in die Vorrichtung durch einen Dichtungsabschnitt verhindert.

Diese Aufgabe wird ausgehend von der gattungsgemäßen Leistungs­ übertragungsvorrichtung erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, die in den Ansprüchen 2 bis 5 vorteilhaft weitergebildet sind.

Die Leistungsübertragungsvorrichtung kann als einheitlicher Block ausgebildet werden, da der Tank zur Aufnahme des Ar­ beitsfluids in einem geschlossenen Zustand mit der Vorrich­ tung ein Teil bildet und der Volumenänderungsabsorptionsmecha­ nismus zur Absorption einer Volumenänderung des Arbeitsfluids nahe der Drehachse der Vorrichtung angeordnet ist. Demgemäß kann die Arbeitsfluids innerhalb einer vorherbestimmten festgelegten Vorrichtung leicht in verschiedene Leistungsübertragungsmecha­ nismen, wie zum Beispiel in eine Kardanwelle, eingebaut werden.

Da das Arbeitsfluid ausschließlich für die Leistungsüber­ tragungsvorrichtung verwendet werden kann und nicht für ir­ gendeine andere Vorrichtung verwendet wird, wird eine Ver­ schlechterung des Arbeitsöls verhindert und die Lebensdauer der Vorrichtung verbessert.

Der nahe der Drehachse angeordnete Volumenänderungsabsorptions­ mechanismus absorbiert eine durch eine Temperaturänderung ver­ ursachte Volumenänderung des Arbeitsfluids, ohne von einem Druckanstieg des Arbeitsfluids an einer Stelle am Außenumfang beeinflußt zu werden, der durch während der Drehung der Vor­ richtung auftretende Zentrifugalkräfte verursacht wird. Im Gegensatz dazu vermindert der Volumenänderungsabsorptionsmechanis­ mus das Volumen des Tanks, wenn der Druck an oder in der Nähe der Drehachse abgesenkt wird. Folglich wird der Druck des Druck­ bereichs in dem Tank eingestellt und eine Druckreduzierung des Arbeitsfluids an oder in der Nähe der Drehachse gesteuert. Demgemäß werden die Nachteile, daß das Arbeitsfluid durch einen Dichtungsabschnitt oder dergleichen der Vorrichtung aus­ tritt, wenn die Temperatur hoch ist, und Außenluft durch einen Dichtungsabschnitt oder dergleichen in die Vorrichtung ein­ tritt, wenn die Temperatur gering ist, beseitigt und die Vor­ richtung kann sicher betrieben werden.

Anhand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Er­ findung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in dem vertikalen Schnitt I-I von Fig. 2 eine erste Ausführungsform einer Leistungsübertragungsvorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung von Arbeitsfluidleitungen der Leistungsübertragungsvorrichtung von Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, an dem die Leistungsübertragungsvorrichtung von Fig. 1 ange­ bracht ist,

Fig. 4 einen vertikalen Schnitt einer zweiten Ausführungsform der Leistungsübertragungsvorrichtung,

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform der Leistungsübertragungs­ vorrichtung und

Fig. 6 eine vierte Ausführungsform der Leistungsübertragungs­ vorrichtung.

Die Leistungsübertragungsvorrichtung 10 ist, wie in Fig. 1 gezeigt, zwischen einer ersten Welle 8 A und einer zweiten Welle 8 B ange­ ordnet. Sie hat einen nockenringseitigen Abschnitt 10 a, der für eine gemeinsame Drehung mit der ersten Welle 8 A angebracht ist, und einen rotorseitigen Abschnitt 10 b, der für eine gemein­ same Drehung mit der zweiten Welle 8 B angebracht ist.

Der nockenringseitige Abschnitt 10 a weist einen Nockenring 11, ein Paar von mit den gegenüberliegenden Enden des Nocken­ rings 11 gekoppelten Abschlußgehäusen 15 und 16, ein mit dem Abschlußgehäuse 15 verbundenes Distanzstück 15 A und ein Ab­ deckelement 30 auf, das so angebracht ist, daß es den Nocken­ ring 11, die Abschlußgehäuse 15 und 16 und das Distanzstück 15 A abdeckt.

Das Distanzstück 15 A, das Abschlußgehäuse 15, der Nockenring 11 und das Abschlußgehäuse 16 sind durch eine Vielzahl von Bolzen 37 zu einem Teil verbunden, die sich durch diese Ele­ mente erstrecken und in das Abschlußgehäuse 16 geschraubt sind. Von diesen Elementen ist das Abschlußgehäuse 16 mit einem Stirnflansch 8 a der ersten Welle 8 A verbunden. Das Ab­ deckelement 30 ist an seinen gegenüberliegenden Enden auf die Abschlußgehäuse 15 und 16 aufgesetzt und dabei an dem Anschlagring 47 in seiner Lage befestigt. Das Abdeckelement 30 wirkt so mit dem Nockenring 11, den Abschlußgehäusen 15 und 16, dem Distanzstück 15 A und weiteren, innerhalb von ihm angeordneten Elementen zusammen, daß ein Tank 30 a gebildet wird, in dem in einem abgeschlossenen Zustand Arbeitsöl als Arbeitsfluid aufgenommen werden kann.

Zwischen jeweiligen entsprechenden benachbarten oben erwähnten Elementen ist ein Dichtungselement 45 angeordnet.

In dem Abschlußgehäuse 16 ist eine Ölleitung 16 a hindurch­ geführt, die mit dem Tank 30 a so in Verbindung steht, daß Arbeitsöl durch sie in den Tank 30 a zugeführt werden kann. Nachdem Arbeitsöl in den Tank 30 a zugeführt worden ist, wird die Ölleitung 16 a durch einen Kegelstopfen 48 verschlossen.

Der rotorseitige Abschnitt 10 b der Leistungsübertragungsvor­ richtung 10 weist einen Rotor 12, ein über eine Kerbverzahnung mit dem Rotor 12 verbundenes Wellenelement 13 und einen Volu­ menänderungsabsorptionsmechanismus 14 auf, der in einem Endab­ schnitt des Wellenelements 13 angebracht ist. Das Wellenelement 13 erstreckt sich durch den Rotor 12 und ist durch Lager 43 und 44 für seine Drehung in den Abschlußgehäusen 15 und 16 gelagert. Die Lager 43 und 44 sind durch Anschläge 43 a bzw. 44 a auf dem Wellenelement 13 in ihrer Lage gehalten.

Zwischen dem Nockenring 11 und dem Außenumfang des Rotors 12 sind, wie in Fig. 2 gezeigt, drei Pumpenkammern 21, 22 und 23 ausgebildet. In der Innenwand des Nockenrings 11 ist eine Vielzahl, drei in der gezeigten Ausführung, von Aussparungen ausgebildet, die von den Innenwänden der Abschlußgehäuse 15 und 16 und der Außenumfangsfläche des Rotors 12 umgeben wer­ den, wodurch die drei als Pumpenkammer dienenden Ölkammern 21, 22 und 23 gebildet werden. Der Tank 30 a und verschiedene, mit dem Tank 30 a in Verbindung stehende Ölleitungen sind in Fig. 2 zum besseren Verständnis von der Vorrichtung getrennt gezeigt.

Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, ist eine Vielzahl von Drehschie­ bern 17 in dem Rotor 12 angeordnet. Die Drehschieber 17 er­ strecken sich radial in die Pumpenkammern 21, 22 und 23, so daß jede der Pumpenkammern 21, 22 und 23 durch einen der Dreh­ schieber 17 in eine förderseitige Kammer und eine ansaugseitige Kammer getrennt werden kann. Die Drehschieber 17 sind für eine Hin- und Herbewegung in radialen Richtungen in in dem Rotor 12 ausgebildeten radialen Nuten 18 angebracht und jeweils durch ein Paar von Federn 26 radial nach außen gerichtet vorgespannt, so daß ihre äußeren Enden in Gleitkontakt mit der inneren Um­ fangsfläche des Nockenrings 11 gehalten werden. An einem ra­ dialen Außenabschnitt des Drehschiebers 17 ist eine Öffnung 27 ausgebildet, um eine Verbindung zwischen einer fördersei­ tigen Kammer und einer ansaugseitigen Kammer einer Pumpen­ kammer 21, 22 oder 23, wie oben beschrieben, herzustellen.

Am Fußabschnitt jeder Nut 18 des Rotors 12 ist ein Abschnitt 19 mit vergrößertem Durchmesser ausgebildet. An den gegenüber­ liegenden Enden der Abschnitte 19 mit vergrößertem Durchmesser ist zwischen dem Rotor 12 und dem Abschlußgehäuse 15 ein Paar von Druckkammern 20 ausgebildet, um die Abschnitte 19 mit ver­ größertem Durchmesser untereinander zu verbinden.

Jede der Pumpenkammern 21, 22 und 23 hat ein Paar Öffnungen 21 a und 21 b, 22 a und 22 b und 23 a und 23 b, die an den gegen­ überliegenden Endabschnitten der Pumpenkammern ausgebildet sind.

Durch das Abschlußgehäuse 15 und das Distanzstück 15 A ist eine erste Ölleitung 24 für eine Verbindung der Öffnungen 21 a, 22 a und 23 a der Pumpenkammern 21, 22 und 23 untereinander, eine zweite Ölleitung 25 für eine Verbindung der anderen Öffnungen 21 b, 22 b und 23 b der Pumpenkammern 21, 22 und 23 untereinander und weitere Ölleitungen 31 und 32 für eine Verbindung zwischen der ersten 24 bzw. zweiten Ölleitung 25 und der Druckkammer 20 hindurchgeführt. In dem Abschlußgehäuse 15 und dem Distanz­ stück 15 A sind weitere Ölleitungen 28 und 29 für eine Verbin­ dung zwischen den Pumpenkammern 21, 22 und 23 in dem Nockenring 11 und dem Tank 30 a ausgebildet. In den Ölleitungen 28, 29, 31 und 32 sind Rückschlagventile 33, 34, 35 bzw. 36 angeordnet.

An einem Ende des Wellenelements 13 ist, wie in Fig. 1 gezeigt, ein Flansch 13 a ausgebildet, an dem das Wellenelement 13 mit einem Stirnflansch 8 b der zweiten Welle 8 B gekoppelt ist. Das andere Ende des Wellenelements 13 erstreckt sich in eine in dem Abschlußgehäuse 16 ausgebildete hohle Bohrung und ist von einem Deckelelement 46, das eine Dichtungsfunktion besitzt, flüssig­ keitsdicht umgeben.

Der von dem Deckelelement 46 begrenzte Zwischenraum wirkt als eine Ölkammer 49 und ist mit einem Zylinder 38, der nachstehend beschrieben wird, mittels einem in dem Wellenelement 13 ausge­ bildeten und sich zwischen den gegenüberliegenden Enden ent­ lang einer Achse des Wellenelements 13 erstreckenden Durchgang 13 b verbunden. Der Zwischenraum steht weiterhin mittels einer durch das Abschlußgehäuse 16 hindurchgeführten Ölleitung 50 mit dem Inneren des Tanks 30 a in Verbindung. Von dem Wellen­ element 13 und den gegenüberliegenden Abschlußgehäusen 15 und 16 gebildete Lücken oder Zwischenräume wirken ebenfalls als Ölkammern, die an ihren gegenüberliegenden Enden durch ein Dichtungselement 42 und ein Deckelelement 46 flüssigkeitsdicht gemacht sind. Die Dichtungselemente 42 und die Deckelelemente 46 sind durch Anschläge 42 bzw. 46 a auf dem Wellenelement 13 in ihrer Lage gehalten.

Der Zylinder 38 ist in dem Flansch 13 a des Wellenelements 13 ausgebildet und über den Durchgang 13 b mit der Ölkammer 49 verbunden. Ein Kolben 39 ist in dem Zylinder 38 für eine Gleit­ bewegung eingesetzt und normalerweise durch eine in dem Zylin­ der 38 angeordnete Druckschraubenfeder 40 in Fig. 1 nach rechts (in der Richtung zum Verringern des Volumens des Zylinders 38) vorgespannt, wodurch der Volumenänderungsabsorptionsmecha­ nismus 14 gebildet wird.

Der Durchmesser eines Abschnitts des Durchgangs 13 b des Wel­ lenelements 13 nahe des Flansches 13 a vergrößert sich, wie in Fig. 1 gezeigt, in zwei Stufen, um den Zylinder 38 auszu­ bilden. Der in den Zylinder 38 eingesetzte Kolben 39 ist durch die Feder 40 in Richtung des Durchgangs 13 b vorgespannt. Angren­ zend an den Zylinder 38 ist eine Halteeinrichtung 41 an einem offenen Ende des Zylinders 38 mittels eines Anschlagrings 41 a an dem Wellenelement 13 befestigt. In einer Stirnwand des Kolbens 39 ist eine Aussparung 39 a angrenzend an den Zylinder 38 aus­ gebildet. Die Druckschraubenfeder 40 ist zwischen der Halte­ einrichtung 41 und dem Boden der Aussparung 39 a des Kolbens 39 gehalten. Ein ringförmiges Dichtungselement 39 b ist auf dem äußeren Umfang eines Abschnitts des Kolbens 39 mit größerem Durchmesser zur Abdichtung zwischen einer inneren Wandfläche des Zylinders 38 und dem Kolben 39 vorgesehen.

In dem Tank 30 a zu speicherndes Arbeitsöl wird mittels der Ölleitung 16 a in den Tank zugeführt und in dem Tank 30 a in einem geschlossenen Zustand aufgenommen. Wenn das Arbeits­ öl in dem Tank 30 a aufgenommen ist, wird es unter einen vor­ herbestimmten Druck gesetzt, so daß der Kolben 39 normalerweise eine geeignete zurückgezogene Lage (nach links bewegte Lage in Fig. 1) gegen die Vorspannkraft der Druckschraubenfeder 40 einnimmt. Der Kolben 39 ist in Fig. 1 in seiner vorgeschobensten Lage gezeigt, in der der Druck des Arbeitsöls auf seinen minimalen Wert reduziert ist.

Die Leistungsübertragungsvorrichtung 10 ist beispielsweise zwischen einer Vorderradseite und einer Hinterradseite eines wie in Fig. 3 gezeigten vierradangetriebenen Fahrzeugs ange­ ordnet.

Fig. 3 zeigt ein Drehzahlwechselgetriebe 2, das mit einem quer eingebauten Motor 1 eines Fahrzeugs verbunden ist. Ein Antriebszahnrad (oder ein Viergangvorgelegerad) 2 b ist auf einer Abtriebswelle 2 a des Drehzahlwechselgetriebes 2 ange­ ordnet. Ein Paar von Differentialgetrieben 6 und 9 ist zwi­ schen einem Paar Vorderräder 3 bzw. einem Paar Hinterräder 4 an­ geordnet. Das Antriebszahnrad 2 b kämmt mit einem ersten Zahn­ rad 5 a, das auf einer Zwischenwelle 5 c angebracht ist, die mit dem Differentialgetriebe 9 über ein Kegelradgetriebe 7 a, eine Kardanwelle 8 und ein anderes Kegelradgetriebe 7 b ver­ bunden ist. Die Zwischenwelle 5 c ist mit dem anderen Diffe­ rentialgetriebe 6 über ein an ihrem Zwischenabschnitt ange­ brachtes zweites Zahnrad 5 b verbunden.

Die Leistungsübertragungsvorrichtung 10 ist an einem Zwischen­ abschnitt der Kardanwelle 8 angeordnet. Die Kardanwelle 8 be­ steht aus einem vorderradseitigen Abschnitt und einem hinter­ radseitigen Abschnitt, die bezüglich der Leistungsübertragungs­ vorrichtung 10 an der Vorderradseite bzw. der Hinterradseite (obere und untere Abschnitte in Fig. 3) angeordnet sind. Einer der Abschnitte ist als erste Welle 8 A mit dem Nockenring 11 gekoppelt, während der andere als zweite Welle 8 B mit dem Rotor 12 gekoppelt ist. In Fig. 3 ist der vorderradseitige Abschnitt der Kurbelwelle 8 die zweite Welle 8 B, während der hinterradsei­ tige Abschnitt die erste Welle 8 A ist.

Wenn zwischen der ersten Welle 8 A und der zweiten Welle 8 B ein Drehzahlunterschied auftritt, dreht sich der Rotor 12 re­ lativ zu dem Nockenring 11, woraufhin Arbeitsöl in den Pumpen­ kammern 21, 22 und 23 durch die zugeordneten Drehschieber 17 in Bewegung gesetzt wird.

Wenn der Rotor 12 von Fig. 2 beispielsweise relativ zu dem Nockenring 11 gegen die Uhrzeigerrichtung gedreht wird, setzen die zugeordneten Drehschieber 17 Arbeitsöl in den Pumpenkammern 21, 22 und 23 unter Druck. Folglich wirken die Öffnungen 21 a, 22 a und 23 a, die vor den Drehschiebern 17 angeordnet sind, als Auslaßöffnungen, während die anderen Öffnungen 21 b, 22 b und 23 b, die hinter den Drehschiebern 17 angeordnet sind, als Ansaugöff­ nungen wirken.

Aufgrund der Pumpwirkungen der Drehschieber 17 in den Pumpen­ kammern 21, 22 und 23 fließt ein Teil des Arbeitsöls durch die Öffnungen 27 der Drehschieber 17 von den förderseitigen Kammerabschnitten in die ansaugseitigen Kammerabschnitte. In­ zwischen wird ein anderer Teil des Arbeitsöls von den Öffnungen 21 a, 22 a und 23 a, die nun als Förderöffnungen dienen, in die Ölleitung 24 gefördert und dann über die Ölleitung 32 in die Druckkammer 20 zugeführt, um die Drehschieber 17 mit einer vorherbestimmten Kraft gegen den Nockenring 11 zu drücken.

Wenn das Arbeitsöl durch jede der Öffnungen 27 hindurchgeht, ist es einem Widerstand ausgesetzt, der abhängig vom Mengenstrom ist. Der Strömungwiderstand wirkt dabei in einer solchen Richtung, daß die Drehung des Rotors 12 relativ zu dem Nockenring 11 verhindert wird. Folglich werden der Rotor 12 und der Nockenring 11 mittels des Arbeitsöls so gesteuert, daß der Drehzahlunter­ schied zwischen diesen verringert werden kann. Wenn der Nockenring 11 beispielsweise dazu neigt, schneller zu drehen als der Rotor 12, wird ein Teil des Drehmoments durch das Arbeitsöl auf den Rotor 12 übertragen.

Während des Betriebes der Leistungsübertragungsvorrichtung 10 wird das Arbeitsöl zur Schmierung von in Gleitberührung stehenden Abschnitten der Lager 43 und 44, des Kolbens 39, des Rotors 12, der Drehschieber 17 usw. verwendet.

Bei einem derartigen Betrieb der Leistungsübertragungsvorrichtung 10 wird das Drehmoment von dem Motor 1 in einem geeigneten Verhältnis verteilt auf die Vorderräder 3 und die Hinterräder 4 übertragen, so daß die Vorder- und Hinterräder 3 und 4 mit einer im wesentlichen gleichen Drehzahl gedreht werden, wodurch ein Vierradantriebszustand erreicht wird.

Folglich wird das Drehmoment von dem Motor 1 hauptsächlich auf die Vorderräder 3 und in geringem Maße auf die Hinterräder 4 übertragen, wenn das Fahrzeug beispielsweise bei normalen Fahrbedingungen fährt und der Schlupf an den Vorderrädern gering ist. Umgekehrt wird, wenn das Fahrzeug auf einer Straße mit geringer Reibung, wie zum Beispiel einer Sandstraße, fährt und der Schlupf an den Vorderrädern größer wird, das Drehmoment nun in einem geeigneten Verhältnis verteilt auf die Vorderräder 3 und die Hinterräder 4 übertragen. Folglich ist der Schlupf an den Vorderrädern 3 in diesem Fall auf ein geringes Ausmaß beschränkt. Demgemäß werden die Räder auf einer solchen Straße mit geringer Reibung nicht merklich durchrutschen. Das Fahr­ zeug kann sicher fahren.

Die Leistungsübertragungsvorrichtung 10 kann in einem Zwischen­ bereich der Kardanwelle 8 angeordnet werden, da der Tank 30 a zur Aufnahme von Arbeitsöl in einem geschlossenen Zustand mit der Leistungsübertragungsvorrichtung 10 ein Teil bildet und die Vorrichtung 10 demgemäß als einzelner Block ausgebildet werden kann. Folglich kann das Arbeitsöl ausschließlich für die Lei­ stungsübertragungsvorrichtung 10 verwendet werden. Es wird für keine andere Vorrichtung verwendet. Demgemäß kann mit der Lei­ stungsübertragungsvorrichtung 10 eine Verschlechterung des Ar­ beitsöls verhindert und die Lebensdauer der Vorrichtung verbessert werden.

Auf der anderen Seite durchläuft die Temperatur des Arbeits­ öls im Inneren der Leistungsübertragungsvorrichtung 10, wie zum Beispiel im Tank 30 a und in den Pumpenkammern 21, 22 und 23, große Änderungen, je nachdem, ob die Vorrichtung 10 in Betrieb ist oder stillsteht. Die Temperatur wird außerdem durch die der Außenluft verändert. Eine solche Temperaturänderung bringt eine Änderung des Volumens des Arbeitsöls mit sich. Wenn die Temperatur hoch ist, wird das Arbeitsöl ausgedehnt, so daß dessen Druck ansteigt. Umgekehrt zieht sich das Arbeitsöl zu­ sammen, wenn die Temperatur niedrig wird, so daß der Druck des Arbeitsöls absinkt. In diesem Fall funktioniert der Volumenän­ derungsabsorptionsmechanismus 14 so, daß er eine Änderung des Volumens des Arbeitsöls aufnimmt, um den Druck des Arbeits­ öls innerhalb eines im wesentlichen festgelegten Bereiches einzustellen. Während sich das Arbeitsöl ausdehnt, um den Druck zu erhöhen, funktioniert der Volumenänderungsabsorptionsmechanis­ mus 14 so, daß der Kolben 39 zurückgezogen wird, um das Volumen des Zylinders 38 zu vergrößern, wodurch er eine Ausdehnung des Arbeitsöls erlaubt, um einen Anstieg des Drucks zu steuern. Wenn sich das Arbeitsöl zusammenzieht und sein Druck absinkt, wird im Gegensatz dazu der Kolben vorgeschoben, um das Volumen des Zylinders 38 zu verringern, wodurch die Kontraktion des Arbeitsöls ausgeglichen wird, um die Druckverringerung zu steuern. Folglich kann kein Arbeitsöl an einem Dichtungsabschnitt oder dergleichen der Vorrichtung 10 austreten, wenn die Temperatur hoch ist, und keine Außenluft in die Vorrichtung durch einen Dichtungsabschnitt oder dergleichen der Vorrichtung eintreten, wenn die Temperatur gering ist. Dadurch arbeitet die Vorrichtung 10 sicher.

Da der Volumenänderungsabsorptionsmechanismus 14 nahe der Dreh­ achse des Rotors 12 angeordnet ist, nimmt er eine durch eine Temperaturänderung verursachte Änderung des Volumens des Ar­ beitsöls auf, ohne von einem durch eine während der Drehung der Leistungsübertragungsvorrichtung 10 auftretende Zentri­ fugalkraft verursachten Druckanstieg des Arbeitsöls an einer Stelle am Außenumfang beeinflußt zu werden, oder er verringert das Volumen des Zylinders 38, um eine Druckreduzierung an oder nahe der Drehachse des Rotors 12 aufzunehmen. Folglich ist der Druck des Arbeitsöls im wesentlich innerhalb eines vorher bestimmten Bereiches eingestellt. Eine Druckreduzierung des Arbeitsöls wird insbesondere im Bereich der Drehachse gesteu­ ert. Dadurch kann keine Außenluft durch einen Dichtungsabschnitt oder dergleichen in die Vorrichtung aufgrund einer durch eine Drehung der Vorrichtung 10 verursachte Druckreduzierung an oder nahe der Drehachse eintreten. Die Vorrichtung arbeitet sicher.

Der Kühlwirkungsgrad des Arbeitsöls ist hoch, da der Tank 30 a ent­ lang des Außenumfangs der Vorrichtung 10 vorgesehen ist.

Die in Fig. 4 gezeigte Leistungsübertragungsvorrichtung 10 A weist einen Abschnitt auf, der der Ölkammer 49 der Leistungs­ übertragungsvorrichtung 10 entspricht. Ein von einem Wellen­ element 13 und einem Paar von Abschlußgehäusen 115 und 116 gebildeter Zwischenraum bildet einen Tank 130. Ein Nockenring 11 A, die Abschlußgehäuse 115 und 116 und ein Distanzstück 115 A werden nicht von einem Abdeckelement wie dem Abdeckelement 30 abgedeckt. Um eine Verbindung zwischen dem Tank 130 und den Pumpenkammern 21, 22 und 23 (in Fig. 4 sind nur die Pumpen­ kammern 21 und 23 gezeigt) herzustellen, sind Ölleitungsver­ längerungen 28 a, 29 a, 28 b und 29 b durch die Abschlußgehäuse 115 und 116 und den Nockenring 11 A hindurchgeführt und mit den Ölleitungen 28 und 29 verbunden, in denen die Rückschlag­ ventile 33 bzw. 34 angeordnet sind.

In einem dem Kolben 39 entsprechenden modifizierten Kolben 139 ist eine Aussparung 139 a ausgebildet. In dem Kolben 139 sind weiterhin Ölleitungen 139 b, 139 c und 139 d für eine Zu­ führung von Arbeitsöl zu Gleitberührungsflächen des Kolbens 139 und des Wellenelements 13 vorgesehen, um solche Gleitberührungs­ abschnitte zu schmieren.

Da die übrigen Teile der Leistungsübertragungsvorrichtung von Fig. 4 im wesentlichen denen der Leistungsübertragungsvorrichtung von Fig. 1 entsprechen, braucht ihr weiterer Aufbau nicht näher erläutert zu werden.

Mit dieser Leistungsübertragungsvorrichtung kann die Gesamt­ größe weiter verringert werden.

Die in Fig. 5 gezeigte dritte Ausführungsform der Leistungsüber­ tragungsvorrichtung hat außer einem Volumenänderungsabsorptions­ mechanismus 114 im wesentlichen denselben Aufbau wie die Lei­ stungsübertragungsvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform.

Eine Schraubenfeder 140 in dem Volumenänderungsabsorptionsme­ chanismus 114 ist in Fig. 5 in ihrem unbelasteten Zustand gezeigt, in dem sie den Kolben 39 nicht in seine vorgeschobenste Lage vorspannt.

Demgemäß kann sich der Kolben 39 innerhalb eines vorbestimm­ ten Bereiches zwischen seiner in Fig. 5 gezeigten Lage und der vorgeschobensten Lage frei gleitend bewegen. Das Arbeitsöl ist nicht speziell unter Druck gesetzt und wird unter atmosphä­ rischem Druck in den Tank 30 a eingeführt.

Da die übrigen Teile der Leistungsübertragungsvorrichtung von Fig. 5 im wesentlichen denselben Aufbau haben wie die der Lei­ stungsübertragungsvorrichtung von Fig. 1, wird der weitere Aufbau nicht näher erläutert.

Da jedoch das Arbeitsöl, ohne speziell unter Druck gesetzt zu werden, eingeschlossen ist, wird ein Dichtungsabschnitt oder dergleichen der Vorrichtung 10 nur wenig belastet, was zu einer Verbesserung der Haltbarkeit der Vorrichtung 10 beiträgt.

Die in Fig. 6 gezeigte vierte Ausführungsform der Leistungs­ übertragungsvorrichtung hat bis auf ihren Volumenänderungsab­ sorptionsmechanismus 114 im wesentlichen denselben Aufbau wie die zweite Ausführungsform der Leistungsübertragungsvorrichtung von Fig. 4. Der Volumenänderungsabsorptionsmechanismus 114 ist ähnlich aufgebaut wie der der dritten Ausführungsform von Fig. 5, weshalb er nicht beschrieben wird.

Mit dieser vierten Ausführungsform der Leistungsübertragungsvor­ richtung von Fig. 6 lassen sich im wesentlichen dieselben Wir­ kungen erreichen wie mit der zweiten Ausführungsform, wobei insbesondere ein Dichtungsabschnitt oder dergleichen der Vor­ richtung gering belastet wird, da das eingeschlossene Arbeitsöl nicht speziell unter Druck gesetzt wird, wodurch die Lebensdauer der Vorrichtung 10 A verbessert wird.

Die Leistungsübertragungsvorrichtungen 10, 10 A der oben be­ schriebenen Ausführungsformen können in einer anderen Welle oder zwischen zwei anderen Wellen anstatt an der Kardanwelle 8 ange­ ordnet werden. Sie können auch an verschiedenen anderen Vorrich­ tungen anstatt an einer Vierradantriebsvorrichtung eines Fahrzeugs angebracht werden.

Obwohl in allen oben beschriebenen Ausführungsformen Öl als Arbeitsfluid verwendet wird, kann auch ein anderes geeignetes Fluid als Arbeitsöl verwendet werden.

Claims (4)

1. Leistungsübertragungsvorrichtung mit einer hydraulischen Drehschieberpumpen-Getriebekupplung, die einen mit einer ersten Welle (8 A) verbundenen Nockenring (11, 11 A), einen mit einer zweiten Welle (8 B) verbundenen Rotor (12), der für eine Drehung in dem Nockenring (11, 11 A) aufgenommen ist, um dazwischen eine Pumpenkammer (21, 22, 23) zu bilden, in der Arbeitsfluid ent­ halten ist, und eine Vielzahl von auf der Außenumfangswand des Rotors (12) angebrachten Drehschiebern (17) aufweist, die gleitend mit einer Innenumfangswand des Nockenrings (11, 11 A) in Berührung stehen und die Pumpenkammer (21, 22, 23) in eine förderseitige Kammer und eine ansaugseitige Kammer trennen, wobei eine Antriebskraft zwischen der ersten Welle (8 A) und der zweiten Welle (8 B) entsprechend einem Druck eines in der Pumpenkammer (21, 22, 23) enthaltenen Arbeitsfluids übertragen wird, der ansprechend auf eine relative Drehung der ersten Welle (8 A) und der zweiten Welle (8 B) zueinander erzeugt wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Tank (30 a; 130) so vorgesehen ist, daß er mit der hydraulischen Getriebekupplung ein Teil bildet, um darin das Arbeitsfluid in einem geschlossenen Zustand aufzunehmen, und daß ein Volumenänderungsabsorptionsmechanismus (114) nahe der Drehachse der hydraulischen Getriebekupplung zum Aufnehmen einer Volumenänderung des Arbeitsfluids vorgesehen ist.

2. Leistungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenänderungsabsorp­ tionsmechanismus einen Zylinder (38), der nahe eines Verbindungsab­ schnitts der zweiten Welle (8 B) mit dem Rotor (12) ausgebildet ist und mit dem Tank (30 a; 130) in Verbindung steht, einen für eine Gleitbewegung in den Zylinder (38) eingesetzten Kolben (39; 139) und eine Feder (40; 140) für ein Vorspannen des Kol­ bens (39; 139) in eine Richtung aufweist, um das Volumen des Zylinders (38) zu verringern.

3. Leistungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wellenelement (13) an der Drehachse des Rotors (12) angeordnet ist und einen Flansch (13 a) aufweist, der an einem freien Endabschnitt des Wellen­ elements ausgebildet ist, und daß der Flansch (13 a) mit der zweiten Welle (8 B) verbunden ist, während der Zylinder (38) in dem Wellenelement (13) nahe des Flansches (13 a) ausgebildet ist.

4. Leistungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellenelement (13) sich durch den Rotor (12) erstreckt und eine Leitung (13 b) in dem Wellenelement (13) ausgebildet ist, die eine Verbindung zwischen dem Tank (30 a; 130) und einem flüssigkeitsdichten, umgrenzten Zwischenraum, der an den anderen Endabschnitt des Wellenelements (13) fern von dem Zylinder (38) angrenzt, und zwischen dem Zylinder (38) und dem flüssigkeitsdichten, umgrenzten Zwischen­ raum herstellt.