DE3911118A1 - Allradantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Allradantrieb für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Fahrzeugen mit derartigen Allradantrieben wird die Antriebs­ kraft von einem aus Brennkraftmaschine und Getriebe bestehenden Antriebsaggregat geliefert. Die von der Brennkraftmaschine abgegebene Antriebsleistung wird dabei von einem Kraftübertragungsmechanismus in zwei Teilantriebskräfte zerlegt. Die eine Teilkraft wird über eine erste Untersetzungsstufe an die Triebwellen der Vorderräder abgegeben. Die andere Teilkraft wird insbesondere bei Fahrzeugen mit Frontmotor und quer zur Fahrtrichtung angeordneten Schaltge­ triebewellen an die Triebwellen der Hinterräder über einen Antriebs­ strang abgegeben, der im wesentlichen aus einem Winkelgetriebe, einer Kardanwelle und einem Hinterachsausgleichsgetriebe besteht. Für die Übertragung großer Antriebsleistungen werden aus Festigkeits­ gründen Dimensionierungen für die Kardanwelle notwendig, die gerade im Personenkraftfahrzeugbau aus wirtschaftlichen und platzbedingten Gründen nicht zu vertreten sind. Man ist deshalb beim Antrieb der Hinterräder dazu übergegangen, die Drehzahl der Kardanwelle durch eine zusätzliche Getriebestufe zunächst zu erhöhen, um die Antriebsleistung dann über eine kleiner dimensionierbare Kardan­ welle mit kleineren Drehmomenten einer zweiten Untersetzungsstufe zuzuführen. Dort wird die erhöhte Kardanwellendrehzahl wieder reduziert, um einen ordnungsgemäßen Antrieb der Hinterräder zu zu gewährleisten. Ein aus der DE-OS 31 16 411 bekannter gattungs­ gemäßer Allradantrieb sieht für die Erhöhung der Kardanwellendrehzahl eine Anordnung vor, bei der das Winkelgetriebe über eine Stirn­ radübersetzungsstufe mit dem Kraftübertragungsmechanismus verbunden ist. Winkelgetriebe und Kraftübertragungsmechanismus sind dabei in Fahrzeug-Längsrichtung hintereinander angeordnet. Eine dadurch bedingte Vergrößerung der Getriebegehäuseabmessungen ist insbesondere bei der Verwendung von Allradantrieben in Personenkraftfahrzeugen aus Platzgründen problematisch.

In gleicher Weise nachteilig wirkt sich eine aus der DE-OS 32 17 275 bekannte Maßnahme zur Erhöhung der Kardanwellendrehzahl aus. Dort ist ein Kegelrad des Winkeltriebs koaxial zum Kraftübertragungs­ mechanismus angeordnet und auch mit diesem verbunden. Dieses Kegel­ zahnrad weist gegenüber dem mit der Kardanwelle verbundenen Zahnrad eine dem gewünschten Übersetzungsverhältnis entsprechende größere Zähnezahl auf. Die Erhöhung der Zähnezahl führt aber zu einer Vergrößerung der Kegelradabmessungen und hat somit ebenfalls eine Verlängerung der gesamten Anordnung in Fahrzeug-Längsrichtung zur Folge.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, für den Antrieb des Hinterradpaars eine Anordnung zu schaffen, welche erhöhte Drehzahlen der Kardanwelle ermöglicht und in Fahr­ zeug-Längsrichtung zu einer besonders kurzen Baulänge führt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche enthalten zweckmäßige weitere Ausbildungen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe also dadurch gelöst, daß achs­ parallel zum Abtriebszahnrad der ersten Untersetzungsstufe ein Planetengetriebe angeordnet ist. Dieses Planetengetriebe besteht im wesentlichen aus einem innenliegenden Sonnenrad, einem mit Planetenrädern versehenen Planetensteg, dessen Planetenräder mit dem Sonnenrad im Eingriff sind und ein Ringrad antreiben, welches alle zuvor genannten Getriebeglieder umfaßt. Das erfindungsgemäße Planetengetriebe ist als Übersetzungsgetriebe ausgebildet. Zur Erfüllung der Übersetzungsfunktion werden Sonnenrad, Planetensteg oder Ringrad starr mit dem Gehäuse des Winkelgetriebes verbunden. Das jeweils langsamdrehende Getriebeglied des Planetengetriebes wird als Antriebsglied ausgeführt und mit dem die Verzweigung der Antriebsleistung bewirkenden Kraftübertragungsmechanismus verbunden. Das schnellerdrehende Getriebeglied ist abtriebsseitig mit dem Kegelradpaar des Winkelgetriebes verbunden und ermöglicht so erhöhte Drehzahlen für die direkt an das Winkelgetriebe angeord­ nete Kardanwelle. Die Tabelle 1 zeigt, welche Getriebeglieder mit dem Antrieb oder Abtrieb zu verbinden sind, wenn das dritte Getriebeglied starr mit dem Getriebegehäuse verbunden ist.

Tabelle 1

Antriebs- und Abtriebsglieder des erfindungsgemäßen Planetengetriebes nach starrer Kopplung eines Getriebegliedes mit dem Gehäuse des Winkelgetriebes

Üblicherweise wird bei Allradantrieben im Antriebsstrang zwischen Vorderradpaar und Hinterradpaar eine Vorrichtung angeordnet, die bei eventuell auftretenden Drehzahl- oder Drehmomentendifferenzen für einen Ausgleich sorgt. Dieser Ausgleich kann beispielsweise durch Flüssigkeitsreibungskupplungen, Ausgleichsgetriebe oder steuerbare Rutschkupplungen erfolgen. Ein besonders günstiges Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht die Anordnung einer Flüssig­ keitsreibungskupplung zwischen der schnelldrehenden Kardanwelle und dem zweiten Untersetzungsgetriebe vor. Diese oft auch Viskokupp­ lung genannten Flüssigkeitsreibungskupplungen übertragen zu Beginn ihrer Aktivierung bei wachsenden Drehzahldifferenzen zwischen Eingang und Ausgang steigende Drehmomente. Die im Planetengetriebe erfolgende Übersetzung bewirkt somit bei auftretenden Drehzahlunter­ schieden zwischen Hinterradpaar und Vorderradpaar auch eine Vergrö­ ßerung der Differenzbeträge und steigert so die Empfindlichkeit der Viskokupplung.

Das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel sieht weiter vor, daß das Planetengetriebe selbst innerhalb des Winkelgetriebegehäuses angeordnet ist. Das Planetengetriebe ist antriebsseitig mit dem Abtriebszahnrad der ersten Untersetzungsstufe und abtriebsseitig mit dem koaxial angeordneten Kegelrad des Winkelgetriebes verbunden. Diese Anordnung erweist sich als besonders raumsparend und bedarf überdies keiner Verlängerung des Winkelgetriebegehäuses in Fahrzeug- Längsrichtung.

Die Anpassung der Drehzahlen für das Hinterradpaar in der zweiten Untersetzungsstufe kann ebenfalls mit einem Planetengetriebe reali­ siert werden. Für die erforderliche Untersetzung sind dann jedoch gemäß Tabelle 1 die Getriebeglieder für Antrieb und Abtrieb jeweils miteinander zu tauschen. Ferner sei noch darauf hingewiesen, daß die für die Anpassung erforderliche Untersetzung auch durch eine Kombination aus Planetengetriebe- und Kegelradpaaruntersetzung erfolgen kann. Dies hat zur Folge, daß bei den Planetengetrieben in der Über- und Untersetzungsstufe nicht die gleichen Getriebe­ glieder starr mit dem Winkelgetriebegehäuse verbunden sein müssen.

Die erfindungsgemäße Anordnung des Planetengetriebes zur Erhöhung der Kardanwellendrehzahl ermöglicht einen sehr kompakten Aufbau des Winkelgetriebes. Insbesondere bei Fahrzeugen mit höheren An­ triebsleistungen treten gegenüber allradgetriebenen Fahrzeugen mit kleineren Antriebsleistungen keinerlei Einbußen beim Fahrgast­ oder Gepäckraum ein. Darüber hinaus wird auch der Bauraum für wichtige Funktionselemente, wie beispielsweise die Lenkung, nicht verkleinert.

Zur Verbesserung des Fahrverhaltens von allradgetriebenen Fahrzeugen ist eine durch die Betätigung der Betriebsbremse ausgelöste Unter­ brechung des Antriebssrangs zwischen Vorderrad- und Hinterradpaar erforderlich. Dies geschieht im allgemeinen dadurch, daß bei der Betätigung der Betriebsbremse ein schaltbarer Mechanismus das Hinterradpaar automatisch vom Vorderradpaar entkoppelt. Ein erfin­ dungsgemäßes Ausführungsbeispiel sieht vor, daß die Unterbrechung des Antriebsstrangs durch einen schaltbaren Mechanismus erfolgt, der die an einem ortsfesten Gehäuseteil erfolgte starre Kopplung des drehfesten Planetengetriebegliedes aufhebt. Dieser schaltbare Mechanismus kann im Übersetzungsgetriebe oder im zweiten Unter­ setzungsgetriebe angeordnet sein. Für abzuschleppende Allradfahrzeuge sowie für den Fahrbetrieb von Allradfahrzeugen in Rollenprüfständen kann die Entkopplung von Vorderradpaar und Hinterradpaar ebenfalls notwendig sein. Deshalb weist das erfindungsgemäße Ausführungsbei­ spiel für die Betätigung des schaltbaren Mechanismus einen Schalter auf, der im Fahrbetrieb dem Fahrzeugführer nicht zugänglich und nur beim Stillstand des Fahrzeuges betätigbar ist. Die Anordnung eines Planetengetriebes in der Übersetzungsstufe oder in der zweiten Untersetzungsstufe führt also nicht nur zu einer kompakten Bauweise, sondern ermöglicht überdies mit einfachen Maßnahmen eine aus den zuvor beschriebenen Gründen wünschenswerte Entkopplung von Vorderrad­ paar und Hinterradpaar.

Bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der schaltbare Mechanismus als eine steuerbare Kupplungseinrichtung mit steuerbarem Grad des Kupplungseingriffs ausgebildet. Eine beispielsweise als steuerbare Rutschkupplung ausgebildete Kupplungs­ einrichtung erlaubt eine stufenlose Einstellung des Reibschlusses zwischen einem Planetengetriebeglied und einem ortsfesten Gehäuse­ teil. Die stufenlose Einstellbarkeit schließt dabei die starre Kopplung des Planetengetriebegliedes an das ortsfeste Gehäuseteil und die völlige Loslösung des Planetengetriebegliedes gegenüber dem ortsfesten Gehäuseteil ebenso ein wie alle diesbezüglichen Zwischenzustände. Eine steuerbare Rutschkupplung mit einer entspre­ chend auszulegenden Steuer- und Regeleinrichtung erfüllt die Funktion einer Drehzahl-/Momenten-Ausgleichsvorrichtung und kann darüber hinaus zwischen dem Schlupf der Vorderräder und dem Schlupf der Hinterräder eine steuerbare feste Beziehung herstellen. Hierzu sind zur Erfassung der Drehzahlen der Fahrzeugräder diese mit Drehzahlsensoren ausgerüstet, welche die Meß- und Steuersignale für die elektronische Steuer- und Regeleinrichtung zur Steuerung des Kupplungseingriffsgrades bieten. Darüber hinaus ergibt sich für den Fahrzeugführer die Möglichkeit, über eine hierfür vorgesehene Schalteinrichtung das Übertragungsmoment der Rutschkupplung willkür­ lich so hoch zu wählen, daß z.B. bei Anfahrvorgängen eine starre Verbindung zwischen dem Vorder- und dem Hinterachsdifferential hergestellt wird. Diese Steuermöglichkeit ist vergleichbar mit dem Zuschalten der Differentialsperre bekannter Verteilergetriebeaus­ führungen. Gegenüber bislang bekannten Allradantrieben mit separat angeordneten, steuerbaren Kupplungseinrichtungen führt die erfin­ dungsgemäße Anordnung der steuerbaren Kupplungseinrichtung in einem als Übersetzungs- oder Untersetzungsgetriebe ausgebildeten Planetengetriebe zu einer noch kompakteren Bauweise der gesamten Allradantriebsanordnung.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung weist als hilfs­ kraftbetätigbare steuerbare Kupplungseinrichtung eine Elektromagnet­ kupplung auf, in der wenigstens eine durch einen Erregerstrom erregbare Erregerspule und wenigstens ein durch die Erregerspule beeinflußbares Betätigungsmittel angeordnet sind. Eine solche Elektromagnetkupplung erlaubt in besonders vorteilhafter Weise eine sehr genaue Einstellung des gewünschten Kupplungseingriffs. Aus Sicherheitsgründen ist die Elektromagnetkupplung so ausgeführt, daß bei stromloser Erregerspule der Antriebsstrang unterbrochen ist. Auf diese Weise ist bei Störungen im Bordnetz des Fahrzeuges das Hinterradpaar immer vom Vorderradpaar entkoppelt, so daß dann beispielsweise bei einer Gefahrbremsung im Bereich höherer Geschwin­ digkeiten die Fahrstabilität des Fahrzeuges immer noch erhalten bleibt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die für die Hilfs­ kraftbetätigung der Kupplungseinrichtung notwendige Energieaufnahme genau dann besonders hoch ist, wenn durch die Brennkraftmaschine des Fahrzeuges ohnehin eine besonders große Leistung zur Verfügung gestellt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt schematisch

Fig. 1 den Allradantrieb für ein Kraftfahr­ zeug mit einem Planetengetriebe, bei dem gemäß Tabelle 1 das Ringrad starr mit dem Gehäuse des Winkelgetriebes verbunden ist,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1, bei dem jedoch gemäß Tabelle 1 das Sonnenrad starr mit dem Gehäuse des Winkelgetriebes verbunden ist,

Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 1, bei dem jedoch gemäß Tabelle 1 der Planetenträger starr mit dem Gehäuse des Winkelgetriebes verbunden ist,

Fig. 4 zwei Varianten für die Anordnung eines schaltbaren Mechanismus in einem als Planetengetriebe ausgebil­ deten Übersetzungsgetriebe und

Fig. 5 einen schaltbaren Mechanismus, der als Elektromagnet­ kupplung ausgeführt ist.

In Fig. 1 ist eine Anordnung für den Allradantrieb eines Fahrzeugs dargestellt, die im wesentlichen aus einer Brennkraftmaschine 1, einem Schaltgetriebe 2, einer ersten Untersetzungsstufe 3, einem Kraftübertragungsmechanismus 4 für die Verzweigung der Antriebs­ leistung auf die Vorderräder 5, 6 und die Hinterräder 7, 8, einem ersten Winkelgetriebe 9 mit den Kegelrädern 10 und 11, einer Kardan­ welle 12, einer Drehzahl-/Momenten-Ausgleichsvorrichtung 13 und einer zweiten Untersetzungsstufe 14 besteht. Das erfindungsgemäße Planetengetriebe 15 ist im Gehäuse des ersten Winkelgetriebes 9 zwischen dem Kegelrad 10 und dem Kraftübertragungsmechanismus 4 angeordnet. Es besteht im wesentlichen aus dem Ringrad 16 und dem Sonnenrad 17 sowie dem Planetensteg 18 mit den Planetenrädern 19 und 20. In dem Kraftübertragungsmechanismus 4 ist ein erstes Ausgleichsgetriebe 21 angeordnet, welches die Antriebskraft über die Triebwellen 22 und 23 auf die Vorderräder 5 und 6 aufteilt.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung für den Allradantrieb eines Fahrzeugs ist die Brennkraftmaschine 1 quer zur Fahrtrichtung im vorderen Teil des Fahrzeugs angeordnet. Die von dieser Brenn­ kraftmaschine 1 erzeugte Antriebsleistung wird über das Schaltge­ triebe 2 auf die erste Untersetzungsstufe 3 übertragen. Die Getrie­ bewellen des Schaltgetriebes 2 sind achsparallel zur Rotationsachse des untersetzenden Rades der ersten Untersetzungsstufe 3 ange­ ordnet. Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist der Kraftübertragungsmechanismus 4 in das Untersetzungsrad integriert. Der Kraftübertragungsmechanismus 4 ermöglicht die Verzweigung der Antriebsleistung auf die Vorderräder 5 und 6 sowie auf die Hinterräder 7 und 8. Das innerhalb des Kraftübertragungs­ mechanismus 4 angeordnete erste Ausgleichsgetriebe 21 verteilt den auf das Vorderradpaar entfallenden Anteil der Antriebsleistung über die Triebwellen 22 und 23 auf die Räder 5 und 6. Der auf die Hinterräder zu verteilende Anteil der Antriebsleistung gelangt vom Kraftübertragungsmechanismus 4 über das erfindungsgemäße Plane­ tengetriebe 15 zum ersten Winkelgetriebe 9, dessen Gehäuse hier direkt an das Gehäuse des Schaltgetriebes 2 angeflanscht ist. Das Planetengetriebe 15 ist als Übersetzungsgetriebe ausgeführt, in dem gemäß Tabelle 1 das Ringrad 16 starr mit dem Gehäuse des ersten Winkelgetriebes 9 verbunden ist. Antriebsseitig ist das Planetengetriebe 15 über dem Planetensteg 18 mit dem Kraftüber­ tragungsmechanismus 4 verbunden. Der Abtrieb erfolgt über das Sonnenrad 17 zum Kegelrad 10, welches mit dem Kegelrad 11 die Übertragung der Antriebsleistung zum Hinterradpaar ermöglicht. Die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform zeigt, daß sowohl das Planetengetriebe 15 als auch die den Winkeltrieb bildenden Kegelräder 10 und 11 in einem Gehäuse untergebracht sind. Die Anordnung des Planetengetriebes 15 zwischen Kraftübertragungs­ mechanismus 4 und Kegelrad 10 führt zu einer besonders kurzen Bauweise in Kraftfahrzeug-Längsrichtung. Gegenüber bisher bekannten Ausführungen von Winkelgetrieben bedarf das mit dem erfindungsgemäßen Planetengetriebe 15 verbundene Winkelgetriebe keines zusätzlichen Bauraums.

Nach der im Planetengetriebe 15 erfolgten Erhöhung der Antriebs­ drehzahl wird die Antriebsleistung über das erste Winkelgetriebe 9 auf die Kardanwelle 12 übertragen. Diese ist mit einer Ausgleichsvor­ richtung 13 verbunden, welche Drehzahl- und Drehmomentendifferenzen zwischen dem Vorderradpaar und dem Hinterradpaar ausgleichen kann. Die Anordnung der Ausgleichsvorrichtung 13 kann technisch sinnvoll an beliebigen Stellen im Antriebsstrang zwischen erster Unter­ setzungsstufe 3 und den Hinterrädern 7 und 8 erfolgen. Dabei können Flüssigkeitsreibungskupplungen, verzahnte Ausgleichsgetriebe oder steuerbare Rutschkupplungen eingesetzt werden. Bei dem erfindungs­ gemäßen Allradantrieb ist diese Ausgleichsvorrichtung 13 mit der Kardanwelle 12 verbunden und führt die Antriebsleistung der zweiten Untersetzungsstufe 14 zu. Dort wird die vom Planetengetriebe 15 erhöhte Drehzahl der Kardanwelle 12 wieder der für den Fahrbetrieb notwendigen Drehzahl der Hinterräder 7 und 8 durch Untersetzung angepaßt.

Die Zeichnung in Fig. 2 stellt einen Ausschnitt aus Fig. 1 dar. Dabei ist die Bezifferung aus Fig. 1 vollständig übernommen worden. Die in Fig. 2 dargestellte Variante des erfindungsgemäßen Ausfüh­ rungsbeispiels zeigt ein Planetengetriebe 15, bei dem gemäß Tabelle 1 das Sonnenrad 17 starr mit dem Gehäuse des ersten Winkelgetrie­ bes 9 verbunden ist. Der Antrieb des Planetengetriebes 15 erfolgt über dem Planetensteg 18 und die Kegelräder 19 und 20. Abtriebs­ seitig ist das Planetengetriebe über das Ringrad 16 mit dem Kegel­ rad 10 des ersten Winkelgetriebes 9 verbunden.

Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels zeigt Fig. 3. Auch hier entspricht die Bezifferung derjenigen aus Fig. 1. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Planetengetriebe 15 ist der Planetensteg 18 starr mit dem Gehäuse des Winkelgetriebes 9 verbunden. Der Antrieb erfolgt über das Ringrad 16 durch den Kraft­ übertragungsmechanismus 4. Abtriebsseitig ist das Planetengetriebe 15 über das Sonnenrad 17 mit dem Kegelrad 10 verbunden. Üblicherweise werden mit den in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellten Varianten Über­ setzungsverhältnisse von 1:1,5 bis 1:2 realisiert, während die in Fig. 1 dargestellte Variante Übersetzungen bis zu einem Verhältnis von etwa 1:4 ermöglicht.

Die achsparallele Anordnung des Planetengetriebes 15 zwischen dem Abtriebszahnrad der ersten Untersetzungsstufe 3 und dem dazu koaxial angeordneten Kegelrad 10 führt auch bei den Varianten gemäß Fig. 2 und Fig. 3 zu der gewünschten kurzen Bauweise. Dadurch wird auch bei Fahrzeugen mit größeren Antriebsleistungen die Anord­ nung eines Allradantriebes ohne Einbußen beim Innenraum- und Gepäck­ raumkomfort möglich.

Die Bezifferung der Fig. 4 entspricht ebenfalls derjenigen aus Fig. 1. Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel weist jedoch zusätzlich einen als Lamellenbremse 24 ausgebildeten schaltbaren Mechanismus auf, der durch eine Betätigungsvorrich­ tung 25 beaufschlagbar ist. Die Betätigungsvorrichtung 25 ist über eine Signalübertragungsleitung 26 mit einem Bremspedalschal­ ter 27, einem Handbremshebelschalter 28 und einem Schalter 29 verbunden. Die Beaufschlagung der Lamellenbremse 24 durch die Betätigungsvorrichtung 25 wird aufgehoben, wenn aufgrund der Betäti­ gung eines der drei vorgenannten Schaltelemente 27, 28, 29 die Signalübertragungsleitung 26 unterbrochen wird. In diesem Falle öffnet die Lamellenbremse 24, so daß keine starre Kupplung mehr zwischen dem Sonnenrad 17 und dem Gehäuse des ersten Winkelge­ triebes 9 besteht. Das vom Planetensteg 18 eingeleitete Drehmoment wird dadurch vom Sonnenrad 17 nicht mehr abgestützt und kann dem­ zufolge nicht an das Ringrad 20 weitergegeben werden. Damit ist der Antriebsstrang zwischen Vorderradpaar und Hinterradpaar unter­ brochen.

Anstelle der Lamellenbremse 25 ist auch die Anordnung einer Band­ bremse 30 denkbar, die durch eine Betätigungsvorrichtung 31 beauf­ schlagbar ist und ebenfalls in Abhängigkeit von den Signalen der Signalübertragungsleitung 26 die zuvor beschriebene Unterbrechung des Antriebsstrangs ermöglicht.

Mittels einer in der Zeichnung nicht dargestellten Steuer- und Regeleinrichtung kann die durch die Betätigungsvorrichtungen 25 bzw. 31 erfolgende Beaufschlagung der Lamellen- 25 oder Bandbremse 30 stufenlos eingestellt werden, so daß neben der starren Kopplung und der völligen Loslösung des Sonnenrades 17 auch beliebige Zwi­ schenzustände des Reibschlusses zwischen dem Gehäuse des Winkelge­ triebes 9 und dem Sonnenrad 17 herstellbar sind.

Die Anordnung eines schaltbaren Mechanismus oder einer steuerbaren Kupplungseinrichtung ist nicht auf das in Fig. 4 gezeigte Ausfüh­ rungsbeispiel beschränkt. Es kann gemäß Tabelle 1 auch der Planeten­ steg 18 oder das Ringrad 20 lösbar mit dem Gehäuse des ersten Winkelgetriebes 9 verbunden sein. Diese drei Anordnungsmöglichkeiten für den schaltbaren Mechanismus oder die steuerbare Kupplungsein­ richtung können ebenso im zweiten Untersetzungsgetriebe vorgesehen werden, wenn dieses als Planetengetriebe ausgebildet ist. Die Betätigungsvorrichtungen 25 bzw. 31 können mit elektrischer, hydraulischer oder pneumatischer Energie betrieben werden. Ferner ist noch darauf hinzuweisen, daß der Schalter 29 nicht als ein gesondertes Schaltelement ausgebildet sein muß. Die Funktion dieses Schalters wird auch erreicht, wenn die Verbindung zwischen Be­ tätigungsvorrichtung 25 bzw. 31 und Signalübertragungsleitung 26 beispielsweise als Steckkontakt ausgeführt wird. Eine Unter­ brechung der Signalübertragungsleitung 26 ist dann durch einfaches Abziehen des an der Signalübertragungsleitung 26 angeordneten Steckers möglich.

Die Zeichnung in Fig. 4 zeigt, daß auch durch die Anordnung eines schaltbaren Mechanismus die kompakte Bauweise erhalten bleibt. Darüber hinaus erreicht man mit dieser Anordnung ein gutes Fahrver­ halten und ermöglicht eine prüf- und servicefreundlichere Gestaltung von Allradantrieben.

Von besonderer Bedeutung ist das in Fig. 5 dargestellte Ausfüh­ rungsbeispiel für eine steuerbare Kupplungseinrichtung. Die zweite Untersetzungsstufe 14 weist dort im wesentlichen ein zweites Winkel­ getriebe 32, ein untersetzendes Planetengetriebe 33 und ein zwei­ tes Ausgleichsgetriebe 34 auf. Die von der Brennkraftmaschine 1 erzeugte Antriebsleistung wird von einer Getriebeeingangswelle 35 und einem Kegelzahnradpaar 36 über eine Hohlwelle 37 auf einen Planetenträger 38 übertragen, an dem drehbar Planetenräder 39 gehalten sind. Die Planetenräder 39 rollen auf einem Sonnenrad 40 ab, das über eine zweite Hohlwelle 41 und die insgesamt mit 42 bezeichnete Kupplungseinrichtung mit einem ortsfesten Gehäuseteil 43 verbindbar ist. Die Planetenräder 39 des untersetzenden Planeten­ getriebes 33 treiben ein Ringrad 44 an, das mit dem zweiten Aus­ gleichsgetriebe 34 verbunden ist und über Getriebeausgangswellen 45 und 46 die Antriebsleistung der Brennkraftmaschine 1 auf die Hinterräder 7, 8 des Fahrzeugs verteilt. Wesentliche Elemente der hier nur schematisch angedeuteten Kupplungseinrichtung 42 sind eine Reibscheibe 47 und ein insgesamt mit 48 bezeichnetes Betätigungsmittel. Dessen wesentliche Elemente sind ein Reibkörper 49 und ein damit verbundener Tauchanker 51, der von einer Erreger­ spule 50 umgeben ist. Ein mit 52 bezeichnetes Druckfederelement hält den Tauchanker 51 in einer Ausgangsstellung, in der die Reibscheibe 47 und der Reibkörper 49 voneinander getrennt sind. In diesem Falle besteht keine Kopplung zwischen dem Sonnenrad 40 und dem ortsfesten Gehäuseteil 43, so daß das vom Planetenträger 38 eingeleitete Drehmoment durch das Sonnenrad 40 nicht mehr ab­ gestützt und demzufolge nicht an das Ringrad 44 weitergegeben wird. Der Antriebsstrang zu den Hinterrädern 7, 8 ist damit also unterbrochen. Schließlich ist mit 83 eine Steuereinrichtung be­ zeichnet, durch die in Abhängigkeit von den Signalen eines Sensors 54, der wenigstens einem - hier nicht dargestellten - Leistungs­ stellglied der Brennkraftmaschine zugeordnet ist, die Stromstärke in der Erregerspule 50 beeinflußbar ist. Ein solcher Sensor ist vorzugsweise ein elektrisches Potentiometer, das beispielsweise dem Gaspedal des Fahrzeugs oder der Drosselklappe von Ottomotoren zugeordnet ist. Verständlicherweise kann der Sensor 54 bei Diesel­ motoren aber auch der Verteilereinspritzpumpe zugeordnet sein.

Die in der Zeichnung dargestellte Ausgangsstellung zeigt die Ener­ giespule 30 im stromlosen Zustand. Nach der Inbetriebnahme des Fahrzeuges, beispielsweise durch Einschalten der Zündung, wird die Erregerspule 50 mit einem Erregerstrom beaufschlagt, so daß der Tauchanker 51 in Pfeilrichtung A bewegt wird und einen Reib­ schluß zwischen der Reibscheibe 47 und dem Reibkörper 49 herbei­ führt. Die Kupplungseinrichtung 42 ist so ausgeführt, daß bei Erhöhung des Erregerstroms der Reibschluß zwischen Reibscheibe 47 und Reibkörper 49 stärker wird. Sollte die Stromversorgung der Erregerspule 50 störungsbedingt oder durch willkürliche Betäti­ gung eines in Fig. 4 dargestellten Schaltelementes (Schaltele­ mente 27, 28, 29) unterbrochen werden, bewegt das Druckfederele­ ment 52 das Betätigungsmittel 48 entgegen der Pfeilrichtung A und hebt damit den Reibschluß zwischen Reibscheibe 47 und Reibkör­ per 49 selbsttätig auf.

Eine Entlastung des Bordnetzes wird in besonders vorteilhafter Weise dadurch erreicht, daß im Zugbetrieb des Fahrzeuges der Er­ regerstrom nur dann vergrößert wird, wenn bei gewünschten großen Vortriebsmomenten ein entsprechend großer Anteil der Antriebs­ leistung auch auf die Hinterräder übertragen werden soll. Das Bordnetz wird durch die Kupplungseinrichtung 42 also nur dann deutlich höher belastet, wenn dies auch unbedingt erforderlich ist. Zweckmäßigerweise ist erfindungsgemäß die Steuereinrichtung 44 so ausgelegt, daß im Schubbetrieb des Fahrzeuges ein fest vor­ gebbarer Betrag des Erregerstroms - und damit auch des Kupplungs­ eingriffs - eingestellt ist. Im Schubbetrieb gibt die Brennkraft­ maschine 1 nämlich keine Leistung ab, so daß die Steuereinrichtung 53 vom Sensor 54 kein leistungsabhängiges Signal erhalten kann. Da im Schubbetrieb jedoch der Allradantrieb vollständig erhalten bleiben soll, ist die Kupplungseinrichtung 42 für diesen Betriebszu­ stand der Brennkraftmaschine 1 im Sinne einer Schließbewegung zu aktivieren.

Verständlicherweise ist die Kupplungseinrichtung 42 nicht auf das in der Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere der mechanische und der elektrische Teil der Kupp­ lungseinrichtung 42 kann im Hinblick auf die Konstruktion auf vielfache Weise variiert werden. Neben dem in der Zeichnung dar­ gestellten Bandbremsenprinzip sind beispielsweise auch Lamellen­ bremsen oder Scheibenbremsen vorstellbar. Anstelle des Tauchankers 51 ist auch ein Drehanker verwendbar. Bei einem weiteren vorteil­ haften Ausführungsbeispiel, das in der Zeichnung nicht dargestellt ist, ist die Steuereinrichtung 53 noch mit einem weiteren Sensor zur Erfassung des eingelegten Getriebeganges verbunden, um so im Zugbetrieb des Fahrzeuges die Verteilung der Antriebsleistung auf die Fahrzeugachsen optimieren zu können.

Claims (19)

1. Allradantrieb für ein Fahrzeug mit mindestens je einem Vorderrad­ (5, 6) und Hinterradpaar (7, 8) und mit

• - einer Brennkraftmaschine (1), deren Ausgangswelle quer zur Fahrzeug-Längsrichtung angeordnet ist,
• - einem verschiedene Drehzahlstufen ermöglichenden Getriebe (2), dessen Eingangs- und Ausgangswellen achsparallel zur Ausgangs­ welle der Brennkraftmaschine (1) angeordnet sind,
• - einer mit der Getriebeausgangswelle verbundenen ersten Untersetzungsstufe (3),
• - einem Kraftübertragungsmechanismus (4) für die Verzweigung der Antriebsleistung auf Hinterrad- (7, 8) und Vorderrad­ paar (5, 6),
• - einem ersten Ausgleichsgetriebe (21) zur Aufteilung der Antriebskraft auf die Vorderräder (5, 6),
• - einer Übersetzungsstufe,
• - einem ein Kegelradpaar (10, 11) aufweisendes erstes Winkel­ getriebe (9),
• - einer Kardanwelle (12) zur Übertragung der Antriebsleistung auf die Hinterachse,
• - einer zweiten Untersetzungsstufe (14),
• - einem zweiten Ausgleichsgetriebe zur Aufteilung der An­ triebskraft auf die Hinterräder,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Übersetzungsstufe als ein Planetengetriebe (15) ausgebil­ det ist, das achsparallel zum Abtriebszahnrad der ersten Untersetzungsstufe (3) angeordnet ist, und das antriebssei­ tig mit dem Kraftübertragungsmechanismus (4) und abtriebs­ seitig mit dem ersten Winkelgetriebe (9) verbunden ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - das Ringrad (16) des Planetengetriebes (15) drehfest mit einem ortsfesten Gehäuseteil verbunden ist,
• - das Sonnenrad (17) des Planetengetriebes (15) mit dem koaxial zum Planetengetriebe (15) angeordneten Kegelrad (10) verbunden ist,
• - der Planetenträger (18) mit dem Abtriebszahnrad der ersten Untersetzungsstufe (3) verbunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Planetenträger (18) drehfest mit einem ortsfesten Gehäuse­ teil verbunden ist,
• - das Ringrad (16) mit dem Abtriebszahnrad der ersten Unter­ setzungsstufe (3) verbunden ist,
• - das Sonnenrad (17) mit dem koaxial zum Planetengetriebe (15) angeordneten Kegelrad (10) verbunden ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - das Sonnenrad (17) drehfest mit einem orstfesten Gehäuseteil verbunden ist,
• - das Ringrad (16) mit dem koaxial zum Planetengetriebe (15) angeordneten Kegelrad (10) verbunden ist,
• - der Planetenträger (18) mit dem Abtriebszahnrad der ersten Untersetzungsstufe (3) verbunden ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe (15) innerhalb des Winkelgetriebegehäuses antriebsseitig mit dem Abtriebszahnrad der ersten Untersetzungs­ stufe (3) und abtriebsseitig mit dem koaxial angeordneten Kegelrad (10) verbunden ist.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Antriebsstrang zwischen Vorderradpaar (5, 6) und Hinterrad­ paar (7, 8) eine Drehzahl-/Momenten-Ausgleichsvorrichtung (13) angeordnet ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl-/Momenten-Ausgleichsvorrichtung (13) durch eine Flüssig­ keitsreibungskupplung, ein Ausgleichsgetriebe oder eine steuer­ bare Rutschkupplung gebildet ist.

8. Anordnung insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Untersetzungsstufe als ein Planetengetriebe ausgebildet ist.

9. Anordnung insbesondere nach den Ansprüchen 2 bis 4 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur automatischen Unterbrechung des Antriebsstrangs zwischen Vorderradpaar (5, 6) und Hinterrad­ paar (7, 8) durch die Betätigung eines schaltbaren Mechanismus (24) die Verbindung zwischen dem drehfesten Getriebeglied und dem orstfesten Gehäuseteil lösbar ist.

10. Anordnung nach Anspruch 2 bis 4 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betätigung der Betriebsbremse die Verbindung zwischen dem drehfesten Getriebeglied und dem ortsfesten Gehäuse­ teil doch den schaltbaren Mechanismus (24) lösbar ist.

11. Anordnung nach Anspruch 2 bis 4 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betätigung der Handbremseinrichtung die Verbindung zwischen dem drehfesten Getriebeglied und dem ortsfesten Ge­ häuseteil durch den schaltbaren Mechanismus (24) lösbar ist.

12. Anordnung nach Anspruch 2 bis 4 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betätigung eines Schalters, der im Fahrbetrieb dem Fahrzeugführer nicht zugänglich ist, die Verbindung zwischen dem drehfesten Getriebeglied und dem ortsfesten Gehäuseteil über den schaltbaren Mechanismus (24) lösbar ist.

13. Anordnung insbesondere nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der schaltbare Mechanismus als eine hilfskraftbetätigbare steuerbare Kupplungseinrichtung (42) mit steuerbarem Grad des Kupplungseingriffs ausgebildet ist.

14. Anordnung insbesondere nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die steuerbare Kupplungseinrichtung (42) eine Elektro­ magnetkupplung ist, die wenigstens eine durch einen Erregerstrom erregbare Erregerspule (50) und wenigstens ein Betätigungsmit­ tel (48) aufweist, das durch die Erregerspule (50) beeinfluß­ bar und aus einer Ausgangsstellung heraus, in der der Antriebs­ strang unterbrochen und die Erregerspule (50) stromlos ist, zur Einstellung eines vorgebbaren Kupplungseingriffes gegen die Wirkung wenigstens eines Federelements (Druckfederelement 52) bewegbar ist, und daß in Abhängigkeit wenigstens einer Kenngröße, durch die der Betriebszustand der Brennkraftmaschine charakterisiert ist, der Betrag des Erregerstroms beeinfluß­ bar ist.

15. Allradantrieb nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kenngröße die Leistung der Brennkraftmaschine ist.

16. Allradantrieb nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Zugbetrieb des Fahrzeugs der Erregerstrom bei größer werden­ der Antriebsleistung der Brennkraftmaschine zunimmt.

17. Allradantrieb nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Schubbetrieb des Fahrzeugs der Erregerstrom auf einen vor­ gebbaren Betrag einstellbar ist.

18. Allradantrieb nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung der Brennkraftmaschine von einem Sensor (54) erfaßt wird, der wenigstens einem Leistungsstellglied der Brennkraftmaschine zugeordnet ist.