DE4011857A1 - Anordnung zur stufenlosen antriebsverteilung des drehmomentes eines antriebsmotores eines kraftfahrzeuges auf zwei fahrzeugachsen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung nach dem Oberbe­ griff von Patentanspruch 1.

Bei einer unter der Bezeichnung "Multiplate Transfer 4WD" be­ kannten Anordnung dieser Art (Zeitschr. "Automobil Revue" Bern, 82. Jahrgang, Nr. 22, vom 28. Mai 1987, Seite 19) ist die vor­ dere Fahrzeugachse permanent von der Ausgangswelle eines dem Antriebsmotor im Kraftfluß nachgeordneten automatischen Gang­ wechselgetriebes über einen Antriebsstrang mit gleichbleibender Drehmomentübertragungsfähigkeit angetrieben. Die Ausgangswelle steht mit der zum Achsantrieb der hinteren Fahrzeugachse füh­ renden Kardanwelle über eine Lamellenkupplung in Antriebsver­ bindung, welche durch Öldruck mikroprozessorgesteuert zusam­ mengepreßt oder gelöst wird, je nachdem, wieviel Drehmoment auf die hintere Fahrzeugachse übertragen werden soll. Der Mikro­ prozessor erhält sowohl die Drehzahl von jedem Rad über vier Sensoren als auch den Unterdruck im Saugrohr, die Drosselklap­ penstellung und die Öltemperatur gemeldet. Prinzipiell ist bei Fahrt die im Ölbad laufende Lamellenkupplung eingerückt und somit der Vierradantrieb eingeschaltet. Das Motormoment wird dabei im Verhältnis 50 : 50 auf beide Fahrzeugachsen aufge­ teilt. Nur wenn, etwa in sehr engen Kurven, die Sensoren an den Rädern größere Drehzahldifferenzen melden, gibt der Mikroprozessorregler das Kommando an die Lamellenkupplung, die Antriebsverbindung mehr oder weniger zu lösen. Dadurch entsteht ein Rutschen der Lamellen, das jedoch im Ölbad ohne Folgen bleibt.

Die bekannte Anordnung baut jedoch insbesondere infolge der Öldruckbetätigung der Kupplung aufwendig und schwer.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht im wesent­ lichen darin, eine Anordnung zur stufenlosen Antriebsverteilung nach dem Oberbegriff von Patenanspruch 1 zu schaffen, welche sich durch eine leichte Bauweise auszeichnet.

Die erläuterte Aufgabe ist in vorteilhafter Weise mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.

Bei der Anordnung nach der Erfindung wird die dem Antriebsmotor zugehörige Kupplungshälfte durch Vermittlung des Planetenge­ triebes ins Schnelle angetrieben, wodurch das Drehmoment der Kupplung reduziert ist und somit nur schwache Kupplungsbetäti­ gungskräfte erforderlich werden, weshalb die Verwendung eines elektromagnetischen anstelle eines schwer bauenden Ölhydrau­ lischen Stellgliedes für die Kupplungsbetätigung ermöglicht ist.

Bei der Anordnung nach der Erfindung können der Antriebsmotor bzw. die von letzterem angetriebene Hauptwelle beispielsweise mit dem äußeren Zentralrad und die zugehörige Kupplungshälfte mit dem inneren Zentralrad des Planetengetriebes verbunden sein, um das Kupplungsmoment zu reduzieren. Eine stärkere Re­ duzierung ergibt sich naturgemäß unter Nutzung der Schnell­ gang-Übersetzung des Planetengetriebes, bei welcher der Pla­ netenträger vom Antriebsmotor her angetrieben und das äußere Zentralrad als Reaktion verwendet, d. h., mit der der permanent angetriebenen anderen Fahrzeugachse zugehörigen Kupplungshälfte verbunden ist.

Die Erfindung im Rahmen des Patentanspruches 1 oder 2 umfaßt auch eine in ihrer Füllung regelbare hydrokinetische Kupplung.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs­ beispieles.

Ein Verteilergetriebe 17 weist zwei zueinander parallele Aus­ gangswellen 9 und 10 sowie eine zu der einen Ausgangswelle 9 koaxial und drehfest angeordnete Hauptwelle 1 auf, wobei letz­ tere die Abtriebswelle eines Gangwechselgetriebes sein kann, welches einem Antriebsmotor im Kraftfluß nachgeordnet ist. Die Ausgangswelle 9 weist einen Abtriebsflansch 23 auf, welcher in der üblichen Weise für den Anschluß einer zum Achsantrieb einer hinteren Fahrzeugachse führenden Kardanwelle verwendet werden kann. Die Ausgangswelle 9 ist mit der Hauptwelle 1 durch kor­ respondierende Keilnutenverzahnungen 24 formschlüssig verbun­ den. Die andere Ausgangswelle 10 weist ebenfalls einen Ab­ triebsflansch 25 auf, welcher zum Anschluß einer zum Achsan­ trieb einer vorderen Fahrzeugachse führenden Kardanwelle in der bekannten Weise verwendet werden kann.

In dem Verteilergetriebe 17 sind konzentrisch zur Ausgangswelle 9 hintereinander angeordnet ein ringförmiges elektromagne­ tisches Stellglied 8, eine Lamellenkupplung 2, ein Planetenge­ triebe 3 und ein ringförmiges Eingangszahnrad 12 eines Räder­ zuges 11.

Das Verteilergetriebe 17 ist in zwei parallelen, zu den Ge­ triebewellen 1, 9 und 10 senkrecht liegenden Gehäuseebenen 15-15 und 16-16 in ein vorderes Adaptergehäuse 18 zur Lagerung der Hauptwelle 1 und Aufnahme des elektromagnetischen Stell­ gliedes 8, in ein sich anschließendes Zwischengehäuse 19 zur Aufnahme der Lamellenkupplung 2 und des Planetengetriebes 3 sowie in einen sich anschließenden hinteren Räderkasten 20 zur Aufnahme der Ausgangswelle 10 und des zugehörigen Räderzuges 11 unterteilt, wobei diese drei Gehäuse in der üblichen Weise aneinandergeflanscht und mittels Schrauben und dergleichen starr miteinander verbunden sind.

Das in das Adaptergehäuse 18 hineinragende Ende der Hauptwelle 1 ist mittels eines Wälzlagers 26 und eines Gehäuseflansches 27 im Adaptergehäuse abgestützt. Der Elektromagnet 8 ist an einem inneren Gehäuseansatz 28 des Adaptergehäuses 18 bewegungsfest gehaltert.

Zwischen zwei konzentrisch zueinander liegenden Kupplungshülsen 4 und 5 ist ein Lamellenpaket 29 angeordnet, welches in der üblichen Weise aus wechselweise axial hintereinander liegenden Innen- und Außenlamellen besteht, wobei die Innenlamellen in eine axiale Keilnutenverzahnung am Außenumfang der Kupplungs­ hülse 4 drehfest und axial verschiebbar eingreifen, während die Außenlamellen in eine axiale Keilnutenverzahnung am Innenumfang der Kupplungshülse 5 drehfest und axial verschiebbar eingrei­ fen. Zwischen dem Lamellenpaket 29 und dem Elektromagneten 8 ist ein Stützring 30 für das Lamellenpaket 29 angeordnet, welcher auf der Kupplungshülse 4 drehbar gelagert, jedoch in den Axialrichtungen im wesentlichen unbeweglich festgelegt ist. Die als Innenlamellenträger verwendete Kupplungshülse 4 ist einerseits auf der Ausgangswelle 9 mittels eines radialen Na­ dellagers drehbar abgestützt und andererseits konzentrisch auf eine hülsenförmige Nabe 31 eines inneren Zentralrades 32, welches ein erstes Getriebeglied des Planetengetriebes 3 bil­ det, unter Vermittlung axialer Keilnutenverzahnungen drehfest aufgesteckt. Die Nabe 31 ist ebenfalls mittels eines Radialna­ dellagers auf der Ausgangswelle 9 drehbar abgestützt.

Die als Außenlamellenträger arbeitende Kupplungshülse 5 und ein äußeres Zentralrad 6, welches als Reaktionsglied des Planeten­ getriebes 3 arbeitet, sowie eine in die Zentralöffnung des Eingangsrades 12 hineinragende Nabe 34 sind mit einer im Quer­ schnitt etwa Z-förmig ausgebildeten Antriebsglocke 33 jeweils einteilig ausgebildet.

Die Zentralräder 6 und 32 kämmen mit Planetenrädern 35, welche in der üblichen Weise auf Lagerbolzen eines Planetenträgers 7 drehbar gelagert sind, welcher das mit der Hauptwelle 1 ver­ bundene Getriebeglied des Planetengetriebes 3 bildet. Zu diesem Zweck weist der Planetenträger 7 eine Nabe 36 auf, welche unter Vermittlung korrespondierender Keilnutenverzahnungen und Si­ cherungsringe auf der Ausgangswelle 9 bewegungsfest angeordnet ist.

Das Eingangszahnrad 12 ist mit einer hülsenförmigen Nabe 38 versehen, welche mittels zweier seitlicher Kegelrollenlager 40 und 41 im Verteilergetriebe 17 drehbar und axial unverschiebbar abgestützt ist. Die Nabe 38 weist einen radial inneren Naben­ ansatz 37 auf, an welchem die Antriebsglocke 33 unter Vermitt­ lung ihrer Nabe 34 zentriert und in den Axialrichtungen fest­ gelegt ist. Die Naben 34 und 38 sind mittels korrespondierender Keilnutenverzahnungen 39 drehfest zueinander festgelegt, so daß die Kupplungshälfte 5 über die Antriebsglocke 33 sowohl mit dem äußeren Zentralrad 6 als auch - über den Räderzug 11 und die Ausgangswelle 10 - mit dem Achsantrieb der vorderen Fahrzeug­ achse verbunden ist. Der Räderzug enthält noch ein zur Aus­ gangswelle 10 einteiliges und zentrisches Ausgangszahnrad 13 sowie ein Zwischenzahnrad 14, welch letzteres mit Ein- und Ausgangszahnrad 12 und 13 kämmt.

Die Gehäusetrennebene 16-16 ist so gelegt, daß das Lagerauge für das vordere Kegelrollenlager 40 und die vordere Abschluß­ wand 21 des Räderkastens 20 mit dem Zwischengehäuse 19 eintei­ lig ausgebildet sind. Ein in Nähe der hinteren Abschlußwand 22 des Räderkastens 20 und zusammen mit dem anderen Kegelrollen­ lager 41 in demselben Axialabschnitt der Nabenhülse 38 ange­ ordnetes Wälzlager 42 stützt das hintere Ende der Ausgangswelle 9 indirekt nach Gehäuse ab, wobei die Abschlußwand 22 und der Räderkasten 20 einteilig ausgebildet sind.

Ein Druckring 44 ist einerseits konzentrisch zwischen den Kupplungshülsen 4 und 5 sowie andererseits axial zwischen dem Lamellenpaket 29 und einem Bund 43 der Nabenhülse 31 angeordnet und dabei drehfest und axial verschiebbar an der Kupplungshülse 4 festgelegt. Der Stützring 30 ist mit einer Vielzahl von axi­ alen Durchgängen 45 versehen, welche gleichmäßig in den Um­ fangsrichtungen verteilt sowie mit gleichem Radius zur Dreh­ achse der Kupplung 2 angeordnet sind. In entsprechender Weise sind die Innen- und Außenlamellen des Lamellenpaketes 29 mit axialen Durchgängen versehen, welche in den Umfangsrichtungen gleichmäßig verteilt und mit demselben Radius wie die Durch­ gänge 45 zur Kupplungsdrehachse angeordnet sind. Auf diese Weise ergibt sich etwa ein solcher Verlauf des magnetischen Flusses durch den Elektromagneten 8 und die Lamellenkupplung 2, wie dies durch die punktierte Linie 46 dargestellt ist.

Wenn Schlupf an den Fahrzeugrädern der hinteren Fahrzeugachse (welche von der Ausgangswelle 9 angetrieben ist) über Sensoren und einen elektronischen Rechner in der üblichen Weise festge­ stellt wird, werden die Fahrzeugräder der vorderen Fahrzeug­ achse mittels der Lamellenkupplung 2 stufenlos zugeschaltet. Hierbei sind die Betätigungskräfte des Elektromagneten 8 ge­ ring, weil die Differenzdrehzahl der Lamellenkupplung 2 um das Übersetzungsverhältnis des Planetengetriebes 3 multiplikativ gegenüber der durch den Radschlupf bedingten Differenzdrehzahl der Ausgangswelle 9 gegenüber dem Eingangszahnrad 12 vergrößert ist, wobei der Antrieb des Planetenträgers 7 durch die Haupt­ welle 7 eine Übersetzung ins Schnelle in bezug auf die Dreh­ zahlen, jedoch ein reduziertes Drehmoment an der Kupplungshülse 4 ergibt.

Der Aufbau der beschriebenen Anordnung kann dadurch einfacher gestaltet werden, wenn die axiale Reihenfolge von Elektromagnet 8, Kupplung 2 und Planetengetriebe 3 umgekehrt wird, wobei das äußere Zentralrad 6 mit der Hauptwelle 1 und das innere Zen­ tralrad 32 mit der Kupplungshülse 5 sowie der Planetenträger 7 sowohl mit der Kupplungshülse 4 als auch mit dem Eingangszahn­ rad 11 verbunden sind.

Claims (4)

1. Anordnung zur stufenlosen Antriebsverteilung des von einem Antriebsmotor abgegebenen Drehmomentes über eine Hauptwelle auf zwei Fahrzeugachsen, bei der zwischen der Hauptwelle und der einen Fahrzeugachse eine permanente Antriebsverbindung mit gleichbleibender Drehmomentübertragungsfähigkeit vorgesehen ist, während eine in ihrem Drehmoment regelbare Kupplung in eine Antriebsverbindung zwischen der Hauptwelle und der anderen Fahrzeugachse eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptwelle (1) ausschließlich durch ein dreigliedriges Planetengetriebe (3) mit der zugehörigen einen Kupplungshälfte (4) und die der Fahrzeugachse zugehörige andere Kupplungshälfte (5) zusätzlich mit dem als Reaktion arbeitenden dritten Ge­ triebeglied (6) verbunden ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptwelle (1) mit dem Planetenträger (7) verbunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als regelbare Kupplung eine Reibkupplung verwendet ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Kupplungsmomentes ein elektromagne­ tisches Stellglied (8) verwendet ist.