DE4343953A1 - Transfer-Gehäuse für Fahrzeugantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Transfer-Gehäuse für einen Fahrzeugantrieb für ein Fahrzeug für Allradantrieb oder Zweiradantrieb.

Fahrzeuge mit Mehrradantrieb benötigen ein Transfer-Gehäu­ se, um eine einzige Drehmomentquelle in eine Drehmomentquelle für ein oder mehr hintere Differentiale und eines oder mehr vordere Differentiale umzuwandeln, von denen jedes ein Paar Antriebsräder auf einer Achse antreibt.

Bei einem solchen Antrieb ist ein Differential mit einem Ritzel direkt an der Eingangswelle des Transfer-Gehäuses angebracht, um die Kraft zwischen der vorderen Antriebs­ welle und der hinteren Antriebswelle zu verteilen. Ein erstes Ritzel im Differential dient zum Antrieb eines ersten Kettenrades, das mit einem zweiten Kettenrad und da­ mit mit der vorderen Antriebswelle über einen Hochgeschwin­ digkeits-Kettentrieb verbunden ist. Ein zweites Ritzel an der entgegengesetzten Seite des Differentiales dient zum Antrieb der hinteren Antriebswelle. Das erste Kettenrad wird durch eine erste Kupplung in das erste Ritzel eingerückt oder ausgerückt. Das zweite Ritzel steht in kontinuierlichem Ein­ griff mit der hinteren Ausgangswelle, wobei das Abkoppeln der Energie zu den hinteren Antriebsrädern durch ein Stan­ dardgetriebe durchgeführt wird, das die Kraftzufuhr zur Ein­ gangswelle unterbricht.

Bei einem ständigen bekannten Vier-Rad-Antrieb wird ein Pla­ netenraddifferential benutzt, um das Drehmoment vom Fahrzeug­ getriebe auf die vordere und die hintere Ausgangswelle auf­ zuteilen. Bei einem solchen System ist eine elektromagnetische Kupplung vorgesehen, um selektiv das Planetenraddifferential zu sperren, wenn ein vorgegebener Schlupf zwischen der vorde­ ren und der hinteren Ausgangswelle gemessen wird. Bei Normal­ betrieb ist die elektromagnetische Kupplung nicht erregt, und das Sonnenrad und der Zahnring können relativ zueinander ro­ tieren, so daß ein Antriebsmoment an die vordere und an die hintere Antriebswelle gelegt wird. Wenn die elektromagnetische Kupplung aktiviert wird, wird der Zahnring relativ zum Sonnenrad gesperrt, so daß eine direkte Antriebsverbindung zwischen der Eingangswelle des Transfer-Gehäuses und der vorderen und der hinteren Ausgangswelle vorhanden ist, da die Planetenräder nicht um ihre zugeordneten Achsen rotieren können, wodurch eine Drehung des Planetenträgers verhindert wird, der mit der Eingangswelle des Transfer-Gehäuses arretiert ist.

Es wurde nun gefunden, daß Bedarf besteht für ein Fahrzeug mit Mehrradantrieb, das ein Transfer-Gehäuse hat, bei welchem das Eingangsdrehmoment zwischen mehreren Achs-Differentialen aufgeteilt werden kann, wenn das Fahrzeug sich im Allradan­ trieb befindet, wobei jedoch eine Überholmöglichkeit (overdrive) vorgesehen sein soll, wenn der Fahrer den Zweiradantrieb wählt.

Die Erfindung betrifft daher ein solches Transfer-Gehäuse.

In einer bevorzugten Ausführungsform hat das Transfer-Gehäuse für ein Fahrzeug mit einem Paar Vorderrädern und einem Paar Hinterrädern eine Eingangswelle, die mit einem Planetenträger eines Planetenraddifferentiales verbunden ist, dessen Zahnring mit einer ersten Ausgangswelle zum Antrieb eines ersten Paar Räders verbunden ist und dessen Sonnenrad mit einer zweiten Ausgangswelle verbunden ist zum Antrieb eines zweiten Räder- Paares.

Eine Kupplung ist an dem Planetendifferential vorgesehen, um selektiv die erste und die zweite Ausgangswelle zusammen­ zukoppeln für gleichlaufende Rotation, wenn die Planeten­ differentialkupplung eingerückt ist, um dadurch einen Allrad­ antrieb zu schaffen. Eine Bremse ist vorgesehen, um selektiv die zweite Ausgangswelle an einer Drehung zu hindern, so daß, wenn die Bremse für die zweite Ausgangswelle angelegt wird, die Kupplung des Planetendifferentiales ausgerückt wird, worauf die erste Ausgangswelle in einem Overdrive-Verhältnis ro­ tiert, relativ zur Drehzahl der Eingangswelle, wodurch ein Zweiradantrieb in einem Schnellgangverhältnis oder Over­ drive-Verhältnis ermöglicht wird.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nach­ folgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 schematisch in Draufsicht den Antriebs­ zug eines Mehrrad-getriebenen Fahrzeuges zeigt, bei welchem ein Transfer-Gehäuse nach der Erfindung verwendet wird.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch das Allradantrieb- Transfer-Gehäuse nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein Vierradantriebssystem nach der Erfindung. Ein Transfer-Gehäuse 10 ist am hinteren Ende eines nur strichpunktiert dargestellten Getriebes 12 befestigt, das seinerseits mit einem ebenfalls nur strichpunktiert darge­ stellten Antriebsmotor 14 gekoppelt ist. Das Getriebe 12 ist mit einer Ausgangswelle versehen, die mit einer Eingangs­ welle 42 des Transfer-Gehäuses 10 gekoppelt ist. Das Transfer- Gehäuse 10 hat eine hintere Ausgangswelle oder ein Joch 16, das mit dem vorderen Ende einer hinteren Antriebswelle 18 über ein konventionelles Universalgelenk 20 verbunden ist. Das hintere Ende der hinteren Antriebswelle 18 ist mit einer Eingangswelle oder einem Joch 22 eines hinteren Differentiales 24 über ein Universalgelenk 26 gekoppelt. Das hintere Dif­ ferential 24 gibt das von der hinteren Antriebswelle 18 auf­ genommene Drehmoment weiter an die Hinterräder 28.

Das Transfer-Gehäuse 10 ist ferner mit einer vorderen Aus­ gangswelle oder einem Joch 30 versehen, das mit dem hinteren Ende einer vorderen Antriebswelle 32 über ein Universalgelenk 34 verbunden ist. Die vordere Antriebswelle 32 hat ein vor­ deres Ende, das mit einer Eingangswelle oder einem Joch 36 eines vorderen Differentiales 38 mittels eines Universalgelenkes 39 verbunden ist, und sie teilt das von der Antriebswelle 32 aufgenommene Drehmoment auf die Vorderräder 40 des Fahrzeuges auf. In dieser Anordnung kann sich die hintere Antriebs­ welle 18 um eine Achse R und die vordere Antriebswelle 32 um eine Achse F drehen.

Im Innern des Transfer-Gehäuses 10 wird das vom Getriebe 12 kommende Drehmoment aufgeteilt zwischen der hinteren und der vorderen Ausgangswelle 16 und 30. In einem Fall, das heißt bei Allradantrieb, wird das Antriebsmoment auf beide Wellen gegeben. Im anderen Fall, dem Zweiradantrieb, wird das Dreh­ moment nur auf eine Antriebswelle gegeben. Gewöhnlich ist dies die hintere Ausgangswelle 16. Wie ersichtlich, ist jede im Transfer-Gehäuse angeordnete Welle drehbar im Gehäuse mit­ tels geeigneter Lager gelagert, z. B. Kugellagern oder dgl. und die Bohrungen, durch welche die Wellen in das Gehäuse ein- oder austreten, sind mit geeigneten Dichtungen versehen. Ebenso sind alle Verbindungen zwischen den Wellen und den zugehörigen Elementen mittels bekannter Mittel, z. B. Keilver­ zahnungen, ausgeführt.

Fig. 2 zeigt das Transfer-Gehäuse im Schnitt. Das Antriebs­ moment wird über eine Eingangswelle 42 in das Transfer-Gehäuse 10 eingeleitet. Das Drehmoment von der Eingangswelle 42 wird auf eine innere Welle 44 übertragen mit Hilfe eines kon­ ventionellen zweistufigen Getriebes 46. Die innere Welle 44 gibt das Drehmoment an ein Planetenraddifferential 48, das im einzelnen nachstehend beschrieben wird. Das Differential 48 teilt das Drehmoment auf zwischen der vorderen Ausgangswelle 30 und der hinteren Ausgangswelle 16, die gleichlaufend ro­ tieren und damit den Allradantrieb bilden. Die Übertragung des Drehmomentes vom Differential 48 auf die vordere Aus­ gangswelle 30 erfolgt über einen Kettentrieb 52 mit einem ersten Kettenrad 54 und einem zweiten Kettenrad 56.

Wenn die Kupplung 50 des Planetenraddifferentiales ausge­ rückt ist und eine elektromechanische Bremse 58 an der vorderen Ausgangswelle 30 aktiviert ist, welche eine Drehung der vorderen Ausgangswelle verhindert, läuft das Fahrzeug im Zweiradantrieb, der durch die hintere Ausgangswelle 16 bewirkt wird. Dieser Zweiradantrieb erfolgt in einem Schnellgang-Ge­ triebe-Verhältnis (overdrive gear ratio), wie nachfolgend erläutert wird.

Das Planetendifferential 48 nach der Erfindung wird be­ schrieben anhand des oberen rechten Abschnittes der Fig. 2. Das Sonnenrad 62 ist mit dem ersten Kettenrad 54 verbunden, um eine Drehung des Kettenrades 54 zusammen mit dem Sonnenrad zu bewirken. Über das Kettenrad 54 und dessen Verbindung zum zweiten Kettenrad 56 über den Kettentrieb 52 ist das Sonnenrad 62 mit der vorderen Ausgangswelle 30 gekoppelt. Die innere Welle 44 des Transfer-Gehäuses ist direkt mit einem Träger 64 des Planetendifferentiales 44 verbunden. Der Planetenträger 64 trägt eine Mehrzahl von in Umfangs­ richtung beabstandeten Planetenrädern 66, von denen jedes drehbar auf einer separaten Achse 68 angeordnet ist. Ein Anschlagring 69 ist am hinteren Ende der Welle 44 ange­ bracht, um die axiale Bewegung des Planetenträgers 64 zu begrenzen. Die Außenverzahnung jedes Planetenrades 66 kämmt mit der Außenverzahnung des Sonnenrades 62, um wel­ ches die Planetenräder rotieren, sowie mit einem Zahnring 70, innerhalb welchem die Planetenräder rotieren. Die Innenverzahnung des Zahnringes 70 steht in Eingriff mit der Außenverzahnung der Planetenräder 66. Der Zahnring 70 hat eine Stirnplatte 72, die direkt mit der hinteren An­ triebswelle 16 verbunden ist, so daß eine Drehung des Zahnringes 70 auch eine Drehung der hinteren Antriebswelle zur Folge hat.

Wenn das Sonnenrad 62 und der Zahnring 70 frei rotieren kön­ nen, führt eine Drehung des Planetenträgers 64, bewirkt durch die Drehung der Welle 44, zu einer gleichlaufenden Drehung des Zahnringes und des Sonnenrades, wodurch ein An­ triebsmoment an die hintere und die vordere Ausgangswelle 16 und 30 abgegeben wird. Wenn das Sonnenrad 62 aufhört, sich frei zu drehen, weil die elektromechanische Bremse 58 be­ tätigt worden ist, wird das gesamte Antriebsmoment vom Pla­ netenträger 64 über die Planetenzahnräder 66 auf den Zahn­ ring 70 übertragen, und diese Drehmomentübertragung erfolgt in einem Schnellgang-Verhältnis oder Overdrive-Verhältnis. Dieses Overdrive-Verhältnis liegt insbesondere in einem Be­ reich von 0,3 bis 1,0 und vorzugsweise in einem Bereich von etwa 0,5 bis 0,7.

Das Transfer-Gehäuse 10 umfaßt ferner ein Gehäuse 74, das all­ gemein aus mehreren Abschnitten besteht, die durch konventio­ nelle Mittel, wie z. B. Schrauben, miteinander verbunden sind. Es wird noch ergänzt, daß Nabenarretierungen oder dgl. (nicht gezeigt) erforderlich sind, um die Vorderräder vom Antriebs­ zug zu trennen, wenn das Fahrzeug im Zweiradbetrieb läuft.

Claims (7)

1. Transfer-Gehäuse für ein Fahrzeug mit einem vorde­ ren Räder-Paar und einem hinteren Räder-Paar, ge­ kennzeichnet durch eine Eingangswelle, die mit einem Träger eines Planetenraddifferentiales verbunden ist, das einen Zahnring hat, der mit einer ersten Aus­ gangswelle verbunden ist sowie ein Sonnenrad, das mit einer zweiten Ausgangswelle verbunden ist, eine Kupplung am Planetenraddifferential, um selektiv die erste und die zweite Ausgangswelle zusammenzu­ koppeln für eine gleichlaufende Drehung, wenn die Kupplung des Planetenraddifferentiales eingerückt ist, und durch eine Bremse, um selektiv eine Drehung der zweiten Ausgangswelle zu verhindern, so daß, wenn diese Bremse eingerückt und die Kupplung des Plane­ tenraddifferentiales ausgerückt ist, die erste Aus­ gangswelle in einem Schnellgang-Verhältnis (overdrive gear ratio) relativ zur Drehzahl der Eingangswelle ro­ tiert.

2. Transfer-Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangswelle mit dem Planetenträger über einen zweistufigen Getriebeabschnitt und eine innere Welle verbunden ist.

3. Transfer-Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenrad mit der zweiten Ausgangswelle mit­ tels einer Büchse verbunden ist, die um die innere Welle angeordnet ist, und daß diese Büchse ein erstes Kettenrad trägt, welches über eine Kette mit einem zweiten Kettenrad verbunden ist, das auf der zweiten Ausgangswelle montiert ist.

4. Transfer-Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die erste Ausgangswelle ein Antriebsmoment an das hintere Räder-Paar legt und die zweite Ausgangs­ welle ein Antriebsmoment an das vordere Räder-Paar legt.

5. Transfer-Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schnellgang-Verhältnis im Bereich von etwa 0,3 bis 1,0 liegt.

6. Transfer-Gehäuse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schnellgang-Verhältnis im Bereich von etwa 0,5 bis 0,7 liegt.

7. Transfer-Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse der ersten Ausgangswelle elektromechanisch betätigt ist.