DE3917754A1

DE3917754A1 - Leistungsuebertragungseinrichtung

Info

Publication number: DE3917754A1
Application number: DE19893917754
Authority: DE
Inventors: Takao Tashiro
Original assignee: Viscodrive Japan Ltd
Current assignee: Viscodrive Japan Ltd
Priority date: 1988-06-01
Filing date: 1989-05-31
Publication date: 1989-12-07
Also published as: JPH084350Y2; JPH01175431U

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungsübertragungseinrichtung, eingesetzt in Kraftfahrzeugen mit zeitweiligem Vierradantrieb und insbesondere eine Leistungsübertragungseinrichtung oder Drehmomentübertragungseinrichtung zum glatten Umschalten des Antriebszustandes des Fahrzeuges vom Zweiradantriebszustand auf den Vierradantriebszustand oder umgekehrt, ohne daß Stöße oder Schwindungen auf das Fahrzeug übertragen werden.

Da es notwendig ist, den Antriebszustand vom Zweiradantriebszustand auf den Vierradantriebszustand oder umgekehrt, je nach den Umständen, bei einem Kraftfahrzeug mit zeitweiligem Vierradantrieb glatt umzuschalten bzw. zu wechseln ist eine Leistungsübertragungseinrichtung, versehen mit einer Synchronisiereinrichtung in einem Kraftfahrzeug mit zeitweiligem Vierradantrieb eingesetzt. Da es erforderlich ist, den Kraftstoffverbrauch zu verbessern und Fahrzeugschwingungen und -geräusche infolge von Leerlauf (oder getrieblichem Eingriff) des nicht direkt angetriebenen Seitenrades des Leistungs- oder Drehmomentübertragungssystems, angetrieben durch die nicht direkt angetriebenen Räder im Zweiradantriebszustand, zu vermindern, werden üblicherweise Nabenkupplungen zwischen dem Leistungsübertragungssystem und den Rädern auf der Seite der nicht direkt angetriebenen Räder angeordnet, um zu verhindern, daß das Drehmoment von den Rädern auf das Leistungsübertragungsystem auf der Seite der nicht direkt angetriebenen Räder übertragen wird.

Wenn bei der vorher erwähnten Leistungsübertragungseinrichtung der Antriebszustand des Fahrzeugs von Zweiradantrieb auf Vierradantrieb unter der Bedingung umgeschaltet wird, daß das Leistungsübertragungssystem auf der Seite der nicht direkt angetriebenen Räder im Stillstand ist, wird die Synchronisiereinrichtung zur Verminderung einer Differenz in der Drehzahl zwischen der Hochdrehzahlseite (direkt angetriebene Räder) und der Niedrigdrehzahlseite (nicht direkt angetriebene Räder) zuerst mit hoher Geschwindigkeit bzw. Drehzahl durch ein Motordrehmoment gedreht, um das Rotationsträgheitsmoment zu erhöhen und wird anschließend in Gleitkontakt mit dem stationären Leistungsübertragungssystem auf der Seite der nicht direkt angetriebenen Räder gebracht. Daher wird eine große Belastung auf die Reibungsfläche der Synchronisiereinrichtung übertragen. Außerdem erhöht sich diese Belastung mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit oder wenn der Antriebszustand des Fahrzeugs von Zweiradantrieb auf Vierradantrieb umgeschaltet wird, so daß das Problem auftritt, daß die Reibungsfläche der Synchronisiereinrichtung verhältnismäßig starkem Verschleiß unterworfen ist und daher die Lebensdauer der Synchronisiereinrichtung kurz ist.

Um das vorerwähnte Problem zu beseitigen, werden auf der Seite der nicht direkt angetriebenen Räder manuelle Nebenkupplungen angebracht, wie dies in der japanischen Patentanmeldung 60-19 74 33 gezeigt ist, um das stationäre Leistungsübertragungssystem mit den nicht direkt angetriebenen Rädern zu verriegeln, ehe eine Umschaltung des Antriebszustandes von Zweiradantrieb auf Vierradantrieb erfolgt. Da das Leistungsübertragungssystem auf der Seite der nicht direkt angetriebenen Räder durch die Räder auf eine hohe Drehzahl rotierend angetrieben wird, tritt in diesem Fall, obwohl es möglich ist, die Differenz in der Drehzahl zwischen den beiden zu vermindern, jedoch das andere Problem auf, daß ein beträchtlicher Stoß auf die Nabenkupplungen in dem Moment der Verriegelung übertragen wird und daher die Nabenkupplungen leicht beschädigt werden. Mit anderen Worten ist es bisher in der Praxis nicht möglich gewesen, den Antriebszustand eines Kraftfahrzeuges von Zweiradantrieb auf Vierradantrieb glatt umzuschalten, wenn sich das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit bewegt.

Unter Berücksichtigung der vorher erwähnten Probleme besteht daher ein primäres Ziel der vorliegenden Erfindung darin, eine Leistungsübertragungseinrichtung zu schaffen, durch die bei Kraftfahrzeugen mit zeitweiligen Vierradantrieb der Antriebszustand von Zweiradantrieb auf Vierradantrieb selbst dann umgeschaltet werden kann, wenn sich das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit bewegt, und zwar ohne daß eine große Belastung auf die in der Leistungsübertragungseinrichtung verwendete Synchronisiereinrichtung übertragen wird.

Um das vorerwähnte Ziel zu erreichen weist die Leistungsübertragungseinrichtung erfindungsgemäß auf: a) ein inneres Gehäuse, das drehbar durch die Eingangswelle gelagert ist; b) ein äußeres Gehäuse, das drehbar durch das innere Gehäuse gelagert ist und mit der Ausgangswelle gekuppelt ist; c) eine Viskositätskupplungsvorrichtung, angeordnet zwischen dem inneren Gehäuse und dem äußeren Gehäuse; d) eine Kupplungsvorrichtung, die axial gleitbar und in Umfangsrichtung festgelegt durch die Eingangswelle gelagert ist; und e) einen Sperring (47), angeordnet zwischen dem inneren Gehäuse und der Kupplungsvorrichtung, wenn die Kupplungsvorrichtung axial relativ zu der Eingangswelle bewegt wird, wobei die Kupplungsvorrichtung zuerst mit dem Sperring gekuppelt wird und anschließend mit dem inneren Gehäuse gekuppelt wird, nachdem, eine Drehzahl des inneren Gehäuses mit derjenigen der Kupplungsvorrichtung durch den Sperring synchronisiert ist, um die Leistung von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle über die Viskositätskupplung zu übertragen und daß dann, wenn die Kupplungsvorrichtung weiter axial zu der Eingangswelle bewegt wird, die Kupplungsvorrichtung außerdem mit dem äußeren Gehäuse gekuppelt, nachdem eine Drehzahl des äußeren Gehäuses mit derjenigen des inneren Gehäuses durch die Viskositätskupplungsvorrichtung synchronisiert ist, um die Leistung direkt von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle zu übertragen.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes weist die Kupplungsvorrichtung auf a) ein Gleitprofil-Getrieberad, fest durch die Eingangswelle gelagert und mit ersten äußeren Gleitprofilnuten an einem Außenumfang versehen; und b) eine Kupplungshülse, versehen mit inneren Gleitprofilnuten, die mit den ersten äußeren Gleitprofilnuten des Gleitprofil-Getrieberades in Eingriff bringbar sind und die axial gleitbar und in Umfangsrichtung fest durch das Gleitprofilzahnrad gelagert ist.

Wenn der Antriebszustand des Kraftfahrzeuges von Zweiradantrieb auf Vierradantrieb bei der Leistungsübertragungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung umgeschaltet wird, wird die Kupplungshülse gleitverschoben, um die Synchronisiereinrichtung (Sperring) in Kontakt mit dem inneren Gehäuse zu bringen. Daher beginnt das inneren Gehäuse mit Hilfe der Synchronisiereinrichtung zu rotieren und daher erhöht gleichzeitig das äußere Gehäuse, gekuppelt mit der Seite des nicht direkt angetriebenen Rades des Leistungsübertragungssystemes, allmählich seine Drehzahl über die Viskositätskupplung, so daß es möglich ist, den Stoß, der von der Seite des nicht direkt angetriebenen Rades des Leistungsübertragungssystemes auf die Synchronisiereinrichtung übertragen wird, zu vermindern. Nachdem die Drehzahl des äußeren Gehäuses über die Viskositätskupplungsvorrichtung auf diejenige des inneren Gehäuses sich erhöht hat, wird die Kupplungshülse weiter axial bewegt, um das innere Gehäuse mit dem äußeren Gehäuse zu kuppeln, um die Leistung direkt von dem inneren Gehäuse auf das äußere Gehäuse im Vierrad-Antriebszustand zu übertragen.

Da die Vorder- und Hinterräder, wie oben beschrieben, direkt oder indirekt über die Viskositätskupplung angetrieben werden wenn die direkt angetriebenen Räder auf einer verschmutzten oder schlammigen Straße gehemmt werden, ist es möglich, das Fahrzeug aus der schlammigen Straße heraus anzutreiben, indem die Motorleistung auf die nicht direkt angetriebenen Räder übertragen wird. Da außerdem die Viskositätskupplungsvorrichtung eine Drehung der Kardanwelle absorbieren kann, ist es möglich, das sogenannte Kurvenbremsphänomen bei engen Kurvenfahrten zu vermeiden, das erzeugt wird, wenn das Fahrzeug z. B. in eine Garage eingefahren wird, wobei dies möglich ist, trotz der Tatsache, daß kein zentrales Differentialgetriebe vorgesehen ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Leistungsübertragungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles derselben in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich. In diesen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines gesamten Leistungsübertragungssystems in einem Kraftfahrzeug mit zeitweiligem Vierradantrieb und

Fig. 2 eine Halbschnittdarstellung eines Ausführungsbeispieles der Leistungsübertragungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel, bei dem die Leistungsübertragungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung in einen Antriebszug eines Kraftfahrzeuges mit vornliegendem Motor und Hinterradantrieb sowie Vierradantrieb als eine Einrichtung integriert ist, um wahlweise ein Drehmoment von einem Motor zu zwei Vorderrädern auf der Seite der nicht direkt angetriebenen Räder zu übertragen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird eine Drehmoment-Übertragungseinrichtung erläutert. Die Drehenergie bzw. -leistung von einem Motor 59 wird durch ein Getriebe 61 getrieblich verändert und von einem End-Untersetzungszahnrad 65 in Kämmeingriff mit Antriebszahnrad 63 abgegeben und von einer Getriebewelle 3, verbunden mit End-Untersetzungszahnrad 25 differentialverteilt auf zwei Hinterräder 87 und 89 durch ein Universalgelenk 67, eine Kardanwelle 69, ein weiteres Universalgelenk 71, ein hinteres Differentialgetriebe 73, zwei Gleichgeschwindigkeitsgelenke 75 und 77, zwei Hinterradwellen 79 und 81 und zwei weitere Gleichgeschwindigkeitsgelenke 83 und 85.

Wenn außerdem der Antriebszustand von Zweiradantrieb auf Vierradantrieb umgeschaltet wird, wird das Motordrehmoment von der Getriebewelle 3 über die Leistungsübertragungseinrichtung 1 nach der vorliegenden Erfindung, die nachfolgend noch im einzelnen beschrieben wird und die innerhalb eines Übertragergehäuses 119 aufgenommen ist, auf die beiden Fronträder 115 und 117 übertragen. D. h. das Motordrehmoment wird durch ein Abtriebszahnrad 31 der Einrichtung 1, ein weiteres Zahnrad 91 in Kämmeingriff mit dem Abtriebszahnrad 31, einer Zwischenwelle 93, einem Kegelrad 95, einem Frontdifferentialgetriebe 97, zwei Gleichgeschwindigkeitsgelenken 99 und 101, zwei Vorderradwellen 103 und 105, zwei weitere Gleichgeschwindigkeitsgelenke 107 und 109 und zwei Nabenkupplungen 111 und 113 auf die beiden Vorderräder 115 und 117 übertragen.

Bezugnehmend auf Fig. 2 wird die Leistungsübertragungseinrichtung 3 nach der vorliegenden Erfindung im einzelnen erläutert. Die Einrichtung 1 wird durch die Getriebewelle 3 gelagert, die mit End-Untersetzungszahnrad 65, welches in Kämmeingriff mit dem Antriebszahnrad 63 des Getriebes 61 ist, verbunden ist. Die Einrichtung 2 umfaßt im wesentlichen ein inneres Gehäuse 7, ein äußeres Gehäuse 13, eine Viskositätskupplungsvorrichtung 5, vorgesehen zwischen dem inneren und äußeren Gehäuse 7 und 13, eine Synchronisiervorrichtung (Sperring) 47 und eine Kupplungsvorrichtung, bestehend aus einem Gleitprofilnut-Getriebeteil 41 und einer Kupplungshülse 53.

Im einzelnen ist innerhalb des Übertragergehäuses 119 das innere Gehäuse 7 drehbar durch die Getriebewelle 3 über zwei Lager 9 und 11 gelagert. Außerdem ist auch das äußere Gehäuse 13 drehbar durch das innere Gehäuse 7 über zwei Dichtungsteile 25 und 27 gelagert.

Eine Viskositätskupplungsvorrichtung 5 ist zwischen dem inneren und äußeren Gehäuse 7 und 13 gebildet, die aufweist eine Arbeitskammer 15, gefüllt mit einem viskosen Fluid, eine Mehrzahl von inneren Widerstandsplatten 19, radial in Gleitprofilnuteingriff mit den äußeren Gleitprofilnuten 17, auf dem Außenumfang des inneren Gehäuses 7 und eine Mehrzahl äußerer Widerstandsplatten 23, die radial in Gleitprofilnuteingriff mit den inneren Gleitprofilnuten 21, ausgebildet auf dem Innenumfang des äußeren Gehäuses 13 derart ist, daß jede innere Widerstandsplatte 19 zwischen zwei äußere Widerstandsplatten 23 eingreift. Außerdem sind die Getriebewelle 3 und das äußere Gehäuse 13 gemeinsam drehbar durch das Übertragergehäuse 119 über ein Lager 29 gelagert, das an der Vorderseite des äußeren Gehäuses 13 angeordnet ist. Außerdem ist ein Abtriebszahnrad 31 am Außenumfang des äußeren Gehäuses 13 ausgebildet, so daß es in Kämmeingriff mit dem Zahnrad 91 (gezeigt in Fig. 1) ist, welches fest auf der Zwischenwelle 93 angeordnet ist, um die Motorleistung auf das Frontdifferentialgetriebe 97 im Vierradantriebszustand zu übertragen.

Das innere Gehäuse 7 ist mit Gleitprofilnuten 33 und einem äußeren konischen Flächenabschnitt 37 an seinem hinteren Ende versehen und das äußere Gehäuse 13 ist mit Gleitprofilnuten 35 an seinem hinteren Ende versehen. Ein Gleitprofilwellen-Zahnradteil 41 das eine Mehrzahl von äußeren Gleitprofilnuten 39 auf seinem Außenumfang aufweist, ist in Gleitprofilnuteingriff mit der Getriebewelle 3, die an ihrem hinteren Ende in Berührung mit dem inneren Gehäuse 7 ist und ist durch zwei Stopringe 43 und 45 festgelegt. Außerdem ist eine Synchronisiervorrichtung, d. h. ein Sperring 47 drehbar und axial gleitbar zwischen dem inneren Gehäuse 7 und dem Gleitprofilnut-Getriebeteil 41 angeordnet. Dieser Sperring 47 ist mit einem inneren konischen Oberflächenabschnitt 49 versehen, um so in Berührung mit dem äußeren konischen Oberflächenabschnitt 37 des inneren Gehäuses 7 gebracht zu werden, wenn er durch eine äußere Kraft in Vorwärtsrichtung verschoben wird. Außerdem ist der Sperring 47 mit äußeren Sperring-Gleitprofilnuten 51 auf seinem Außenumfang versehen.

Die Kupplungshülse 53 ist außerdem in Gleitprofilnuteingriff mit dem Gleitprofilnut-Getriebeteil 41 durch Ineinandergreifen der inneren Gleitprofilnuten 55, ausgebildet auf der Innenumfangsfläche der Kupplungshülse 53 mit den äußeren Gleitprofilnuten 39, ausgebildet auf der äußeren Umfangsfläche des Gleitprofilnut-Getriebeteiles 41, so daß sie axial auf dem Gleitprofilnut-Getriebeteil 41 gleitbar ist. Die inneren Gleitprofilnuten 55 der Kupplungshülse 53 sind in Abfolge mit den drei Gleitprofilnuten 51, 33 und 35 des Sperrings 47, des inneren Gehäuses 7 und des äußeren Gehäuses 13 in Eingriff bringbar. Außerdem ist die Kupplungshülse 53 mit einer Außenumfangsnut 57 versehen, mit der eine Gabel eines Umschalthebels für die Umschaltung von Zweiradantrieb auf Vierradantrieb (beide Elemente sind nicht gezeigt) in Eingriff ist, so daß die Kupplungshülse 53 entlang des Gleitprofilnut-Getriebeteiles 41 zum Eingriff mit den Gleitprofilnuten 51, 33 und 35 gleitverschoben werden kann.

Die Arbeitsweise der Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 erläutert. Die Getriebewelle 3 überträgt ein Drehmonemt des Motors 59 über das Leistungs- bzw. Drehmomentübertragungssystem auf die direkt angetriebenen Hinterräder 87 und 89. Obwohl die Kupplungsvorrichtung einschließlich des Gleitprofilnut-Getriebeteiles 41 und der Kupplungshülse 53 sich gemeinsam mit der Getriebewelle 3 dreht, wird unter diesen Bedingungen das Motordrehmoment im Antriebszustand Zweiradantrieb nicht auf die nicht direkt angetriebenen Vorderräder 115 und 117 übertragen, da die Kupplungshülse 53 nicht mit den Gleitprofilnuten 51, 33 und 35 (in der Positions A) in Eingriff ist.

Wenn der Umschalthebel zum umschalten von Zweiradantrieb auf Vierradantrieb betätigt wird und daher die Kupplungshülse 53 nach vorwärts in Frontrichtung gleitverschoben wird, kommen die inneren Gleitprofilnuten 55 der Kupplungshülse 53 mit den äußeren Gleitprofilnuten 51 des Sperringes 47 in Eingriff, so daß der Sperring 47 in die Vorwärtsrichtung bzw. Frontrichtung bewegt wird und daher der innere konische Oberflächenabschnitt 49 des Sperringes 47 in Berührung mit dem äußeren konischen Oberflächenabschnitt 37 des inneren Gehäuses 7 gebracht wird. Daher beginnt das innere Gehäuse 7 sich aufgrund der Reibungskraft, die zwischen der inneren und äußeren konischen Fläche 49 und 37 erzeugt wird, zu drehen. Da das Abtriebszahnrad 31 des äußeren Gehäuses 13 mit der nicht direkt angetriebenen Vorderradseite des Leistungsübertragungssystems, wie z. B. dem Frontdifferentialgetriebe 97, den Vorderradwellen 103 und 105, etc., verbunden ist, bildet die Masse dieser Elemente einen Trägheitswiderstand gegen das Startdrehmoment des äußeren Gehäuses 13. Da jedoch das innere Gehäuse 7 mit dem äußeren Gehäuse 13 über die Viskositätskupplungsvorrichtung 5, die eine Dämpfungsfunktion realisiert, gekuppelt ist, wird der Widerstand, der von dem inneren Gehäuse 7 auf den Sperring 47 übertragen wird, vermindert oder gedämpft, so daß die Belastung, die auf den Sperring 47 einwirkt, vermindert wird. Mit anderen Worten beschleunigt der Sperring 47 die Drehzahl des inneren Gehäuses 7 allmählich und mit einem verhältnismäßig niedrigen Trägheitswiderstand. Nachdem die Drehzahl des inneren Gehäuses 7 auf diejenige der Kupplungshülse 53 erhöht worden ist und daher wird das innere Gehäuse 7 mit Hilfe des Sperringes 47 mit der Kupplungshülse 53 synchronisiert und die Gleitprofilnuten 55 der Kupplungshülse 53 sind in Eingriff mit den Gleitprofilnuten 33 des inneren Gehäuses 7 (in der Position B), so daß der Antriebszustand von Zweiradantrieb auf Vierradantrieb umgeschaltet ist. In diesem Antriebszustand Allradantrieb oder Vierradantrieb wird ein Motordrehmoment von der Getriebewelle 3 über die Viskositätskupplungsvorrichtung 5 der Leistungsübertragungseinrichtung 1 nach der vorliegenden Erfindung auf die nicht direkt angetriebenen Vorderräder 115 und 117 übertragen, d. h. das Drehmoment wird durch die inneren Widerstandsplatten 19 des inneren Gehäuses 7, das viskose Fluid und die äußeren Widerstandsplatten 23 des äußeren Gehäuses 13 übertragen.

Wenn der Umschalthebel für die Umschaltung von Zweirad- auf Vierradantrieb weiter bestätigt wird und daher die Kupplungshülse 53 weiter in Frontrichtung gleitverschoben wird, wird die Viskositätskupplungsvorrichtung 5 verriegelt oder überbrückt, da die Gleitprofilnuten 55 der Kupplungshülse 53 mit den Gleitprofilnuten 35 des äußeren Gehäuses 13 (in der Position C) in Eingriff sind, so daß ein Motordrehmoment direkt auf die Vorderräder 115, 117 ohne Durchgang durch die Viskositätskupplung direkt übertragen wird.

Die Arbeitsweise des Fahrzeuges in der Antriebsart Vierradantrieb mit der Leistungsübertragungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend erläutert.

Wenn die Kupplungshülse 53 sich in der Stellung A befindet, fährt das Fahrzeug in der Betriebsart Zweiradantrieb, da kein Drehmoment von der Kupplungshülse 53 auf die Vorderräder 115 und 117 übertragen wird. In diesem Antriebszustand Zweiradantrieb werden die Nabenkupplungen 111 und 113 unverriegelt betätigt, um zu verhindert, daß das Front-Leistungsübertragungssystem (von den Vorderradwellen 103 und 105 zu der Viskositätskupplungsvorrichtung 5 über das Frontdifferentialgetriebe 97) durch die Vorderräder 115 und 117 in Rotation versetzt wird, um so den Kraftstoffverbrauch zu verbessern.

Wenn die Kupplungshülse 53 sich durch Betätigen des Antriebszustandes-Umschalthebels (Zweiradantrieb/Vierradantrieb) in der Stellung B befindet, wird das Front-Leistungsübertragungssystem allmählich rotierend über die Viskositätskupplungsvorrichtung 5 angetrieben, da die Kupplungshülse 53 in Eingriff mit dem inneren Gehäuse 7 ist. Nachdem die Drehzahl des Front-Leistungsübertragungssystemes erhöht worden ist, werden die beiden Nabenkupplungen 111 und 113 verriegelt betätigt, ohne daß ein Stoß auf die Nabenkupplungen einwirkt, so daß das Motordrehmoment über die Viskositätskupplungsvorrichtung 5 auf die Vorderräder 115 und 117 übertragen wird, d. h. das Fahrzeug kann dann im Vierradantriebszustnd fahren. Da, wie vorstehend beschrieben, die Nabenkupplungen 111 und 113 verriegelt werden, nachdem die Drehzahl des Front-Leistungsübertragungssystemes erhöht worden ist, ist es möglich, zu verhindern, daß ein Stoß auf die Nabenkupplungen 111 und 113 übertragen wird bzw. einwirkt. Da der Trägheitswiderstand, der von dem Front-Leistungsübertragungssystem auf den Sperring (Synchronisiereinrichtung) 47 übertragen wird, durch die Viskositätskupplungsvorrichtung 5 gedämpft werden kann, wenn die Antriebsart von Zweiradantrieb auf Vierradantrieb umgeschaltet wird, ist es außerdem möglich, zu verhindern, daß eine große Stoßbelastung auf den Sperring 47 übertragen wird.

Unter diesen Bedingungen in der Stellung B ist es, für den Fall daß die Hinterräder 87 und 89 auf einer schlammigen Straße steckenbleiben möglich, da das vordere und hintere Leistungsübertragungssystem miteinander über eine gewöhnliche Viskositätskupplungsvorrichtung gekuppelt ist, das Fahrzeug von der schlammigen Straße freizubekommen, indem das Motordrehmoment auf die Vorderräder 115 und 117 übertragen wird. Außerdem ist es, obwohl kein zentrales Differentialgetriebe vorgesehen ist, möglich das sogenannte Kurvenbremsphänomen betreffend in Kurvenfahrten mit kleinem Kurvenradius zu vermeiden (selbiges wird erzeugt, wenn das Fahrzeug z. B. in eine Garage eingeparkt wird und dabei mit niedriger Geschwindigkeit einer scharfen Kurvenfahrt unterzogen wird), da die Viskositätskupplungsvorrichtung 5 eine Differenz in der Drehzahl zwischen den Vorderrädern 115 und 117 und den Hinterrädern 87 und 89 aufnehmen bzw. absorbieren kann.

Wenn die Kupplungshülse 53 sich durch weitere Betätigung des Zweiradantrieb/Vierradantrieb-Umschalthebels in der Stellung C befindet, wird, da die Kupplungshülse 53 sowohl mit dem inneren Gehäuse 7 als auch mit dem äußeren Gehäuse 13 in Eingriff ist, die Viskositätskupplung verriegelt bzw. überbrückt, so daß das Motordrehmoment direkt auf die Vorderräder 115 und 117 übertragen wird, ohne daß es durch die Viskositätskupplungsvorrichtung 5 hindurchgeht. Daher wird die Effizienz der Drehmomentübertragung weiter erhöht, ohne daß sie den Einflüssen der Viskositätskupplungsvorrichtung 5 unterworfen ist, so daß weiter das Freikommen des Fahrzeuges auf einer schlammigen Straße erleichtert wird.

Um außerdem die Belastung zu vermindern, die auf den Sperring (Synchronisiereinrichtung) 47 einwirkt, wenn die Betriebsart des Fahrzeuges vom Antriebszustand Zweiradantrieb auf den Antriebszustand Vierradantrieb umgeschaltet wird, wird es bevorzugt, das Übersetzungsverhältnis des viskosen Fluides innerhalb der Viskositätskupplungsvorrichtung 5 zu vermindern. Obwohl in diesem Fall die Effizienz der Drehmomentübertragung der Viskositätskupplungsvorrichtung vermindert wird, ist es möglich, die Viskositätskupplungsvorrichtung 5 zu verriegeln, indem die Kupplungshülse 53 schnell von der Position B in die Position C verschoben wird und daher ist es möglich, das Kraftfahrzeug in der Betriebsart Vierradantrieb anzutreiben, ohne daß es dem Einfluß einer Verminderung in der Effizienz bzw. des Wirkungsgrades der Drehmomentübertragung unterworfen wird.

Wenn die Leistungsübertragungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung, wie oben erläutert, in einem Kraftfahrzeug mit zeitweiligem Vierradantrieb eingesetzt ist, ist es möglich, den Kraftstoffverbrauch durch Umschalten der Antriebsart von Vierradantrieb auf Zweiradantrieb je nach den Umständen zu verbessern. Bei der Umschaltbetätigung von Zweiradantrieb auf Vierradantrieb ist es möglich, die Lebensdauer der Einrichtung zu erhöhen, da keine große Belastung auf die Synchronisiereinrichtung, d. h. auf den Sperring 47 übertragen wird. Da außerdem das Leistungsübertragungssystem an der Seite der nicht direkt angetriebenen Vorderräder durch die Viskositätskupplungsvorrichtung allmählich und glatt in Rotation versetzt wird, ist es möglich, die Nabenkupplungen vor Sturzbelastungen zu schützen. Außerdem ist es möglich, wenn das Fahrzeug sich in der Antriebsart Vierrradantrieb befindet, die Fähigkeit des Fahrzeuges sich aus einem Zustand der Behinderung oder Steckenbleibens auf einer schlammigen Straße zu befreien, zu verbessern und das sogenannte Engkurven-Bremsphänomen zu vermeiden. Da außerdem die Einrichtung mit einer Blockierungsfunktion für die Viskositätskupplung in der Stellung C versehen ist, ist es möglich, die Belastung, die auf die Synchronisiereinrichtung einwirkt, durch Einstellen des Übersetzungsverhältnisses des viskosen Fluides innerhalb der Viskositätskupplungsvorrichtung 5 zu steuern.

Das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wurde für den Fall erläutert, wenn es an einem Fahrzeug angewandt wird, welches mit manuellen Nabenkupplungen versehen ist, wie dies in der japanischen Patentanmeldung 60-19 47 33 dargelegt ist. Ohne hierauf beschränkt zu sein, ist es möglich, dann, wenn die vorliegende Erfindung auf ein Fahrzeug angewandt wird, das mit automatischen Nabenkupplungen versehen ist, wie dies in der japanischen Patentanmeldung 60-50 027 dargelegt ist, zu verhindern, daß die Nabenkupplungen plötzlich durch den Motor in Rotation versetzt werden, da die Motorleistung momentan durch die Viskositätskupplung übertragen werden kann, so daß die automatischen Nabenkupplungen glatt und allmählich verriegelt oder entriegelt werden.

Außerdem wurde die Ausführungsform der Erfindung für den Fall eines Kraftfahrzeuges mit zeitweiligem Vierradantrieb in der Auslegung mit vornliegendem Motor und Hinterantrieb erläutert. Ohne hierauf jedoch beschränkt zu sein, ist es möglich, die Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung auf ein Fahrzeug mit Vierradantrieb bei der Auslegung mit vornliegendem Motor und Frontantrieb durch Anordnen der Einrichtung zwischen dem Motor und den nicht direkt angetriebenen Hinterrädern anzuwenden.

Zusammenfassend bietet die Leistungsübertragungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung verschiedenste Vorteile, z. B. wie folgt:
die Antriebsart des Fahrzeuges kann von Zweiradantrieb auf Vierrradantrieb umgeschaltet werden, selbst wenn sich das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit bewegt, die Umschaltbetätigung von Zweiradantrieb auf Vierradantrieb kann glatt und allmählich mit Hilfe der Synchronisiereinrichtung ausgeführt werden, die Belastung, die auf die Synchronisiereinrichtung während des Umschaltvorganges einwirkt, kann mit Hilfe der Viskositätskupplungsvorrichtung vermindert werden, das Leistungsübertragungssystem auf der Seite der nicht direkt angetriebenen Räder kann glatt und allmählich in Rotation versetzt werden, wenn von Zweiradantrieb auf Vierradantrieb umgeschaltet wird, ohne daß eine Stoßbelastung auf die Nabenkupplung übertragen wird und das Fahrzeug kann am Steckenbleiben auf einer schlammigen Straße und von einer Abbremsung gehindert werden, wenn das Fahrzeug einer scharfen Kurvenfahrt mit niedriger Geschwindigkeit in der Antriebsart Vierradantrieb unterzogen wird.

Um den Antriebszustand eines Kraftfahrzeuges von Zweiradantrieb auf Vierradantrieb ohne Aufbringen einer Stoßbelastung auf eine Synchronisiereinrichtung oder auf Nabenkupplungen, die auf der Seite der nicht direkt angetriebenen Räder angeordnet sind, umzuschalten wenn sich das Fahrzeug, das zeitweilig in der Antriebsart Vierradantrieb antreibbar ist mit hoher Geschwindigkeit bewegt, ist eine Viskositätskupplungsvorrichtung zwischen einem inneren Gehäuse, das drehbar durch eine Eingangswelle gelagert ist und einem äußeren Gehäuse, das drehbar durch das innere Gehäuse gelagert ist und mit einer Abtriebswelle gekuppelt ist, vorgesehen. Wenn sie axial relativ zu der Eingangswelle bewegt wird, wird eine Kupplungsvorrichtung zuerst mit dem inneren Gehäuse über eine Synchronisiereinrichtung (Sperring) gekuppelt, um die Leistung bzw. das Drehmoment von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle über die Viskositätskupplungsvorrichtung zu übertragen. Wenn die Kupplungsvorrichtung jedoch axial weiterbewegt wird, wird die Kupplungsvorrichtung außerdem mit dem äußeren Gehäuse gekuppelt, um direkt die Leistung bzw. das Drehmoment von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle zu übertragen.

Claims

1. Leistungsübertragungseinrichtung zum Übertragen einer Leistung von einer Eingangswelle auf eine Ausgangswelle oder umgekehrt, gekennzeichnet durch:
ein inneres Gehäuse (7), das drehbar entweder durch die Eingangs- oder die Ausgangswelle gelagert ist,
ein äußeres Gehäuse (13), das drehbar durch das innere Gehäuse (7) gelagert ist und entweder mit der Ausgangs- oder der Eingangswelle gekuppelt ist,
eine Kupplungsvorrichtung (41, 53), die axial gleitbar und in Umfangsrichtung fest durch entweder die Eingangs- oder die Ausgangswelle gelagert ist, und
einen Sperring (47), der zwischen dem inneren Gehäuse (7) und der Kupplungsvorrichtung (41, 53) angeordnet ist, um die Drehzahl des inneren Gehäuses (7) mit derjenigen der Kupplungsvorrichtung (41, 53) zu synchronisieren, so daß die Kupplungsvorrichtung (41, 53) glatt und ohne Stoßbelastung mit dem inneren Gehäuse (7) kuppelbar ist, wobei eine Viskositätskupplungsvorrichtung (5) zwischen dem inneren Gehäuse (7) und dem äußeren Gehäuse (13) angeordnet ist.

2. Leistungsübertragungseinrichtung zum Übertragen einer Leistung von einer Eingangswelle auf eine Ausgangswelle oder umgekehrt, gekennzeichnet durch:

a) ein inneres Gehäuse (7), das drehbar durch entweder eine Eingangs- oder eine Ausgangswelle gelagert ist,
b) ein äußeres Gehäuse (13), das drehbar durch das innere Gehäuse (7) gelagert ist und entweder mit der Ausgangs- oder der Eingangswelle gekuppelt ist,
c) eine Viskositätskupplungsvorrichtung (5), die zwischen dem inneren Gehäuse (7) und dem dem äußeren Gehäuse (13) angordnet ist,
d) eine Kupplungsvorrichtung (41, 53), die axial gleitbar und in Umfangsrichtung fest durch entweder die Eingangs- oder die Ausgangswelle gelagert ist,
e) einen Sperring (47), der zwischen dem inneren Gehäuse (7) und der Kupplungsvorrichtung (41, 53) angeordnet ist, wenn die Kupplungsvorrichtung (41, 53) axial relativ zu entweder der Eingangs- oder der Ausgangswelle bewegt wird, wobei die Kupplungsvorrichtung (41, 53) zuerst mit dem Sperring (47) gekuppelt und anschließend mit dem inneren Gehäuse (7) gekuppelt wird, nachdem eine Drehzahl des inneren Gehäuses (7) mit derjenigen der Kupplungsvorrichtung (41, 53) durch den Sperring (47) synchronisiert ist, um die Leistung von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle oder umgekehrt über die Viskositätskupplungsvorrichtung (5) zu übertragen, und daß dann, wenn die Kupplungsvorrichtung (41, 53) axial weiter relativ zu entweder der Eingangs- oder der Ausgangswelle bewegt wird, die Kupplungsvorrichtung (41, 53) außerdem mit dem äußeren Gehäuse (13) gekuppelt wird, nachdem eine Drehzahl des äußeren Gehäuses (13) mit derjenigen des inneren Gehäuses (7) durch die Viskositätskupplungsvorrichtung (5) synchronisiert ist, um die Leistung direkt von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle, oder umgekehrt, zu übertragen.

3. Leistungsübertragungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsvorrichtung (41, 53) aufweist:

a) ein Gleitprofilnut-Getrieberad (41), das fest durch die Eingangswelle (3) gelagert ist und mit ersten äußeren Gleitprofilnuten (39) auf einer Außenumfangsfläche versehen ist, und
b) eine Kupplungshülse (53), die mit inneren Gleitprofilnuten (55) versehen ist, die mit den ersten äußeren Gleitprofilnuten (39) des Gleitprofilnut-Getrieberades (41) in Eingriff bringbar sind und die axial gleitbar und in Umfangsrichtung festgelegt durch das Gleitprofilnut-Getrieberad (41) gelagert ist.

4. Leistungsübertragungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Gehäuse (7) mit zweiten äußeren Gleitprofilnuten (33) versehen ist, das äußere Gehäuse (13) mit dritten äußeren Gleitprofilnuten (35) versehen ist und der Sperring (47) mit vierten äußeren Gleitprofilnuten (51) versehen ist, wobei sämtliche Gleitprofilnuten mit den inneren Gleitprofilnuten (55) der Kupplungshülse (53) in Eingriff bringbar sind, wenn die Kupplungshülse (53) axial relativ zu dem Gleitprofilnut-Getrieberad (41) bewegt ist.

5. Leistungsübertragungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Gehäuse (7) mit einer äußeren konischen Oberfläche (37) versehen ist und der Sperring (47) mit einer inneren konischen Oberfläche (49) versehen ist, die mit der äußeren konischen Fläche (37) des inneren Gehäuses (7) in Eingriff bringbar ist, wenn die Kupplungsvorrichtung (41, 53) axial relativ zu der Eingangswelle bewegt ist.

6. Leistungsübertragungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskositätskupplungsvorrichtung (5) aufweist:

a) eine Mehrzahl innerer Widerstandsplatten (19), die radial in Profilnuteingriff mit einer Außenumfangsfläche des inneren Gehäuses (7) sind,
b) eine Mehrzahl von äußeren Widerstandsplatten (23), die radial in Profilnuteingriff mit einer Innenumfangsfläche des äußeren Gehäuses (13) sind, wobei jede äußere Widerstandsplatte (23) zwischen zwei innere Widerstandsplatten (19) greift, und
c) ein viskoses Fluid, das eine Arbeitskammer (15), ausgebildet zwischen dem inneren und äußeren Gehäuse (7, 13) füllt, wobei ein Übersetzungsverhältnis des viskosen Fluides innerhalb der Arbeitskammer (15) gesteuert wird, um die Stoßbelastung zu vermindern, die auf den Sperring (47) übertragen wird, wenn die Kupplungsvorrichtung (41, 53) mit dem inneren Gehäuse (7) gekuppelt wird.