DE3906500A1 - Leistungsuebertragungsvorrichtung - Google Patents
LeistungsuebertragungsvorrichtungInfo
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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.
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