DE4434512B4

DE4434512B4 - Längs angeordnetes Verteilergetriebe

Info

Publication number: DE4434512B4
Application number: DE19944434512
Authority: DE
Inventors: Klaus Lippitsch
Original assignee: Steyr Daimler Puch AG
Current assignee: Steyr Daimler Puch AG
Priority date: 1994-08-03
Filing date: 1994-09-27
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2014-09-28
Also published as: DE4434512A1; AT406851B; ATA152494A

Abstract

Längs angeordnetes Verteilergetriebe mit einem Gehäuse (1), in dem eine Antriebswelle (2) und zwei parallel dazu angeordnete, koaxiale Abtriebswellen (23) mit einem Längsdifferential (4) zwischen den Abtriebswellen (23) angeordnet sind, wobei die Antriebswelle (2) über eine Transmission und ein zu den Abtriebswellen (23) koaxiales Planetengetriebe (3) mit dem Längsdifferential (4) antriebsverbunden ist, die Transmission (6) das Sonnenrad (10) des Planetengetriebes (3) treibt, der Planetenträger (12) des Planetengetriebes (3) mit dem Korb (20) des Längsdifferentials (4) antriebsverbunden ist, und das Hohlrad (13) des Planetengetriebes (3) mit den Planetenrädern (11) des Planetengetriebes (3) kämmt und mit dem Gehäuse (1) kuppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (13) wahlweise entweder mit dem Planetenträger (12) oder mit dem Gehäuse (1) kuppelbar ist, wobei das Sonnenrad (10) zusammen mit einem von der Transmission angetriebenen Sekundärrad (7) eine den Korb (20) umfassende Hohlwelle (8) bildet, wobei das Sekundärrad (7) im wesentlichen in der Symmetrieebene des Korbs...

Description

Die Erfindung betrifft ein längs angeordnetes Verteilergetriebe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Verteilergetriebe werden in Geländefahrzeugen mit konventioneller Triebwerksanordnung (längsliegender Motor-Getriebe-Block, Gelenkwellen zu Vorder- und Hinterachse) dann verwendet, wenn die Lage des Motor-Getriebe-Blockes keine mit der Antriebswelle des Verteilergetriebes koaxiale Abtriebswelle zur Hinterachse gestattet.

So ist etwa aus der US 3,993,152 ein Verteilergetriebe bekannt, dessen Gruppengetriebe als der Antriebswelle zugeordnetes parallelachsiges Zahnradgetriebe ausgeführt ist, von dem aus dann ein Zugband oder eine Kette als Transmission zu den Abtriebswellen führt. In aus der Praxis bekannten Weiterentwicklungen ist das Gruppengetriebe als der Antriebswelle zugeordnetes Planetengetriebe ausgeführt und als Längsdifferential ein Kegelraddifferential vorgesehen.

Nachteilig ist an diesen Anordnungen zunächst, daß das Gruppengetriebe der Antriebswelle zugeordnet ist. Dadurch wird das Zugband im Geländegang mit der mehrfachen Zugkraft belastet, was zu sehr großen Dimensionen und damit zu mehr Gewicht, Bauraum und Geräuschentwicklung führt. Im Getriebegehäuse befindet sich ein Ölsumpf, das der Antriebswelle zugeordnete Gruppengetriebe ist jedoch wegen der abwärts führenden Transmission weit über diesem Sumpf angeordnet, sodaß die Ölversorgung des Gruppengetriebes zusätzliche Maßnahmen erfordert. Erschwerend ist bei Geländefahrzeugen, daß die Schmierölversorgung auch bei extremen Neigungen des Fahrzeuges gewährleistet sein muß.

Wenn das Gruppengetriebe als der Antriebswelle zugeordnetes Planetengetriebe mit demzufolge permanent fixiertem Hohlrad ausgeführt ist, treten noch weitere Nachteile dazu: Das Planetengetriebe wälzt in beiden Schaltstellungen (Straßengang, Geländegang) innen ab, was mehr Verschleiß und höhere Verluste verursacht, außerdem sind Schmierung und Kühlung problematisch.

Die JP 62238119 A beschreibt ein gattungsgemäßes längs angeordnetes Verteilergetriebe mit einer Antriebswelle und zwei parallel dazu angeordneten koaxialen Abtriebswellen zwischen denen ein Längsdifferential angeordnet ist. Die Antriebswelle ist über eine Transmission und ein zu den Abtriebswellen koaxiales Planetengetriebe mit dem Längsdifferential antriebsverbunden. Die Transmission treibt das Sonnenrad des Planetengetriebes an. Der Planetenträger des Planetengetriebes ist mit dem Korb des Längsdifferentials antriebsverbunden. Das Hohlrad des Planetengetriebes kämmt mit den Planetenrädern des Planetengetriebes und ist über eine Bremse mit dem Gehäuse koppelbar. Außerdem ist eine Kupplung vorgesehen, um für den Straßengang das Sonnenrad mit dem Planetenträger zu verbinden, wobei die Bremse in diesem Fall gelöst ist. Wenn dahingegen die Kupplung gelöst und die Bremse betätigt wird, wird das Hohlrad für den Geländegang fest mit dem Gehäuse verbunden. Obwohl durch diese Konstruktion die Verwendung kürzerer Wellen erreicht werden soll, erfordert sie jedoch relativ viel Bauraum.

Die DE 31 16 242 A1 beschreibt einen Vierradantrieb für Fahrzeuge mit einem quer eingebauten Motor und einem quer eingebauten Verteilergetriebe. Die Antriebswelle steht über eine Transmission mit einem Sonnenrad eines Planetenradgetriebes in Verbindung. Der Planetenträger des Planetengetriebes kann über eine Schaltmuffe mit dem Korb eines Achsdifferentials verbunden werden. Die Ausgangswellen des Achsdifferentials gehen zu den beiden Vorderrädern.

In der DE 36 11 968 A1 ist ein quer angeordnetes Verteilergetriebe bei dem ein Zahnrad einer Transmission über ein Zahnrad an einem Korb eines Achsdifferentials und eine Hohlwelle mit einem Planetenträger eines Planetenradgetriebes antriebsverbunden ist.

Die DE 17 50 546 A beschreibt ein Planetenradgetriebe, dessen Hohlrad wahlweise mit dem Planetenträger oder dem Gehäuse durch axiale Verschiebung verbunden werden kann. Die Innenzähne des Hohlrads greifen entweder in erste Kuppelzähne des Planetenträgers oder in im Gehäuse fest angebrachte zweite Kuppelzähne ein, wobei die ersten und zweiten Kuppelzähne auf der einen und anderen Seite des Planetenträgers vorgesehen sind. Außerdem ist zur Umschaltung des Planetengetriebes eine Schaltgabel vorgesehen, die am Hohlrad angreift.

In der US 49 36 406 ist eine Antriebsvorrichtung beschrieben, die eine Flüssigkeitskupplung zur Verteilung eines Drehmoments auf die Vorder- und Hinterräder aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein längs angeordnetes Verteilergetriebe zu schaffen, das bei geringem Bauraum und Gewicht alle Anforderungen mit größter Sicherheit und minimalem Aufwand erfüllt.

Diese Aufgabe wird durch ein längs angeordnetes Verteilergetriebe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verteilergetriebes sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 8.

Durch die Anordnung des Planetengetriebes auf der von der Transmission getriebenen Seite wird zunächst deren Belastung wesentlich verringert. Dadurch braucht nur das dem Straßengang entsprechende Moment übertragen werden. Die Untersetzung in den Geländegang findet erst anschließend statt. Dadurch kann die Transmission wesentlich kleiner dimensioniert werden. Außerdem wird die Schmierung des Planetengetriebes ohne zusätzlich Maßnahmen sichergestellt, in allen Fahrzeuglagen und ohne dass das Verteilergetriebe genau senkrecht eingebaut werden muss.

Bei dem erfindungsgemäßen Verteilergetriebe bildet außerdem das Sonnenrad zusammen mit dem von der Transmission angetriebenen Sekundärrad die den Korb umfassende Hohlwelle, wobei das Sekundärrad im Wesentlichen in der Symmetrieebene des Korbs angeordnet ist. Hierdurch wird eine Verringerung des Einbauraumes und eine Versteifung der im Geländegang beanspruchten Bauteile erreicht. Falls als Transmission ein Zugelement verwendet wird, hat das Sekundärrad zur Schonung des Zugelements und aus Übersetzungsgründen ohnehin einen ausreichend großen Durchmesser, so dass das Sekundärrad auf dem Korb angeordnet werden kann.

Die Anbindung der Glieder des Planetengetriebes hat den Vorteil, daß das Planetengetriebe im Straßengang als ganzes, also verlustlos, umläuft. Im Geländegang wird das hohe Drehmoment für den Achsantrieb am Planetenträger abgenommen, der bereits von Natur aus sehr stark ausgeführt und auf kurzem Weg mit dem Differentialkorb verbunden ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Hohlrad zur wahlweisen Verbindung mit Planetenträger oder Gehäuse axial verschiebbar (Anspruch 2). Dadurch ist die Schaltung in besonders einfacher Weise ausführbar und die Betätigungsglieder brauchen besonders wenig Bauraum.

Eine weitere Vereinfachung und Ersparnis wird erreicht, wenn die Innenzähne des Hohlrades selbst entweder in erste Kuppelzähne des Planetenträgers oder in gehäusefest angebrachte zweite Kuppelzähne eingreifen, und wobei erste und zweite Kuppelzähne auf der einen und anderen Seite der Planetenräder vorgesehen sind (Anspruch 3).

Das zur Umschaltung verschiebbare und mit Planetenträger oder Gehäuse verbindbare Hohlrad hat den Vorteil, daß dessen bereits vorhandene Verzahnung auch gleich als Zahnkupplung dienen kann, wobei wegen dessen großen Durchmessers die Umfangskräfte relativ gering sind und die entsprechenden Kuppelzähne nur sehr schmal ausgeführt zu werden brauchen, was geringen Einbaumaßen und nebstbei auch einem kurzen Schaltweg förderlich ist. Weiters ist das Hohlrad auf diese Weise ohne eigene Lagerung selbstzentrierend.

Es sind verschiedene Möglichkeiten der Verschiebung des Hohlrades möglich, in einer verfeinerten Variante greift eine zur Umschaltung des Gruppengetriebes vorgesehene Schaltgabel am Hohlrad selbst an (Anspruch 4). Das Hohlrad dient somit gleichzeitig als Schaltmuffe, was weitere Bauteile und Platz einspart. Da Schaltvorgänge zwischen Gelände- und Straßengang bei kleinen Geschwindigkeiten stattfinden, ist die Umfangsgeschwindigkeit am relativ großen Hohlrad kein Nachteil, für den Einbau einer Synchronisierung (Anspruch 5) ist sie sogar ein Vorteil.

In das erfindungsgemäße Getriebe kann jede beliebige totale oder teilweise Sperre eingebaut werden, an der dem Planetengetriebe abgewandten Seite des Differentiales ebenso wie an derselben Seite. Eine Flüssigkeitsreibungskupplung wird mit Vorteil so angebracht, daß eine der Abtriebswellen von ihr umgeben ist und deren Innenteil mitnimmt, und daß deren Außenteil mit dem Differentialkorb bzw. dem Planetenträger antriebsverbunden ist (Anspruch 6).

Schließlich erlaubt es die Erfindung auch, einen Nebenabtrieb an der dem Motor abgekehrten Seite der Antriebswelle anzuordnen (Anspruch 7). Das, weil durch die Anordnung des Gruppengetriebes auf Höhe der Abtriebswellen die dem Motor abgekehrte Seite des Gehäuses frei ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren beschrieben und erläutert. Es stellen dar:
1: einen Vertikalschnitt durch eine erste Ausführungform des erfindungsgemäßen Verteilergetriebes;
2: einen Vertikalschnitt durch eine zweite Ausführungform des erfindungsgemäßen Verteilergetriebes;
3: einen Wertikalschnitt durch eine dritte Ausführungform des erfindungsgemäßen Verteilergetriebes.
Im Gehäuse 1 eines Verteilergetriebes gemäß 1 befindet sich eine vom nicht dargestellten Motor-Getriebe-Block angetriebene Antriebswelle 2, weiter ein Gruppengetriebe 3 und ein Längsdifferential 4, von dem aus die beiden nicht dargestellten Achsen angetrieben werden.
Das vom Motor-Getriebe-Block gelieferte Antriebsmoment wird über die Antriebswelle 2, die im Gehäuse 1 entsprechend gelagert ist, an ein an der Antriebswelle 2 montiertes Primärrad 5 und von diesem mittels eines Zugbandes 6 oder einer Kette hinunter auf ein mit dem Längsdifferential 4 koaxiales Sekundärrad 7 übertragen. Primärrad 5, Zugband 6 und Sekundärrad 7 bilden eine abwärts führende Transmission. Das Sekundärrad 7 und ein Sonnenrad 10 sind Teil einer Hohlwelle 8, die entsprechend gelagert, oder mit dieser drehfest verbunden ist.
Das Sonnenrad 10 ist Teil des Gruppengetriebes 3, das als Planetengetriebe ausgebildet ist. Dieses Planetengetriebe 3 besteht aus dem Sonnenrad 10, einem Planetenträger 12 mit Planetenrädern 11, in die das Sonnenrad 10 kämmend eingreift, einem Hohlrad 13, mit einer Innenverzahnung 14, in die auch die Planetenräder 11 eingreifen. Das Hohlrad 13 dient zugleich als Schaltmuffe und besitzt dazu außen eine Nut 15, in die eine nicht eingezeichnete Schaltgabel greift.
Zusätzlich besitzt der Planetenträger 12 an seiner dem Gehäuse 1 abgewandten Seite erste Kuppelzähne 25 und zweite Kuppelzähne 26 auf einem am Gehäuse 1 drehfest angebrachten Verbindungsring 27. Die Kuppelzähne 25, 26 greifen in die Innenverzahnung 14 des Hohlrades 13. Zur Erleichterung des Schattens kann eine Synchronisierung, beispielsweise Synchronisierkegel 16 vorgesehen sein.
Der Planetenträger 12 ist etwa mittels Keilverzahnung drehfest mit dem Korb 20 des Kegelradlängsdifferentials 4 verbunden. Der Differentialkorb 20 treibt über Ausgleichskegelräder 21 die Abtriebskegelräder 22, die auf Abtriebswellen 23 montiert sind. Diese Abtriebswellen 23 sind mit den nicht dargestellten Achsen verbunden. Auf dem Differentialkorb 20 ist die Hohlwelle 8 wälzgelagert. Sie bildet ungefähr mittig zum Differential 4 das Sekundärrad 7 für das Zugband 6 und geht auf einer Seite in das Sonnenrad 10 über.
Das Planetengetriebe 3 wird in der dargestellten Ausführungsform folgendermaßen geschaltet:
In der gezeigten Stellung N ist das Hohlrad 13 frei drehbar. Das Getriebe kann daher kein Moment übertragen. Wird nun das Hohlrad 3 durch Verschieben in die Schaltstellung H, das ist der Straßengang, gebracht, greift die Innenverzahnung 14 des Hohlrades 13 auch in die ersten Kuppelzähne 25 des Planetenträgers 12 ein. Das Planetengetriebe 3 läuft als Ganzes um. Sekundärrad 7 und Differentialkorb 20 drehen sich gleich schnell.
Wird das Hohlrad 3 in die Schaltstellung L, das ist der Geländegang, geschoben, greifen die gehäusefesten zweiten Kuppelzähne 26 in die Innenverzahnung 14 des Hohlrades 13. Dadurch ist es festgehalten und die Planetenräder 11 wälzen sich auf ihm ab. Der Planetenträger 12 dreht sich dadurch langsamer als das Sonnenrad 10, wodurch die Untersetzung des Geländeganges erreicht wird.
Das Längsdifferential 4 kann auf verschiedene Weise ganz oder teilweise gesperrt werden, zum Beispiel, wie in den 1 bis 3 unterhalb der Mittellinie dargestellt, mittels einer an einer der beiden Abtriebswellen 23 angeordneten Flüssigkeits reibungskupplung 30. Dabei wird der Innenteil der Flüssigkeitsreibungskupplung 30 von der Abtriebswelle 23 und der Außenteil über eine Keilverzahnung 31 von dem Differentialkorb 20 mitgenommen. Die Flüssigkeitsreibung zwischen den nicht dargestellten Lamellen des Innen- und Außenteiles bewirkt eine teilweise Sperrung des Längsdifferentials 4.
Schließlich besteht noch die Möglichkeit, wie in den Figuren strichliert angedeutet, die Antriebswelle 2 zur Bildung eines Nebenabtriebes 32 zu verlängern.
Die in 2 dargestellte zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten nur durch die anders ausgebildete Transmission 40. Sie ist hier eine Zahnradtransmission, bestehend aus den Zahnrädern 5' auf der Antriebswelle 2, einem im Gehäuse 1 gelagerten Zwischenzahnrad 33 und einem Sekundärzahnrad 7'.
Die in 3 dargestellte dritte Ausführungform unterscheidet sich von der ersten in der Anordnung der Kuppelzähne. Sie wirken hier nicht mit der Innenverzahnung des Hohlrades 13'' zusammen, sondern das Hohlrad 13'' ist mit einer Glocke 41 fest verbunden, die eine eigene Innenverzahnung 43 und eine Nut 42 für den Eingriff der Schaltgabel aufweist. Die Innenverzahnung 43 greift wahlweise in erste Kuppelzähne 44 des Planetenträgers 12" oder in zweite Kuppelzähne 45 des Gehäuses 1 ein.

Claims

Längs angeordnetes Verteilergetriebe mit einem Gehäuse (1), in dem eine Antriebswelle (2) und zwei parallel dazu angeordnete, koaxiale Abtriebswellen (23) mit einem Längsdifferential (4) zwischen den Abtriebswellen (23) angeordnet sind, wobei die Antriebswelle (2) über eine Transmission und ein zu den Abtriebswellen (23) koaxiales Planetengetriebe (3) mit dem Längsdifferential (4) antriebsverbunden ist, die Transmission (6) das Sonnenrad (10) des Planetengetriebes (3) treibt, der Planetenträger (12) des Planetengetriebes (3) mit dem Korb (20) des Längsdifferentials (4) antriebsverbunden ist, und das Hohlrad (13) des Planetengetriebes (3) mit den Planetenrädern (11) des Planetengetriebes (3) kämmt und mit dem Gehäuse (1) kuppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (13) wahlweise entweder mit dem Planetenträger (12) oder mit dem Gehäuse (1) kuppelbar ist, wobei das Sonnenrad (10) zusammen mit einem von der Transmission angetriebenen Sekundärrad (7) eine den Korb (20) umfassende Hohlwelle (8) bildet, wobei das Sekundärrad (7) im wesentlichen in der Symmetrieebene des Korbs (20) angeordnet ist.
Längs angeordnetes Verteilergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (13) zur wahlweisen Verbindung mit Planetenträger (12) oder Gehäuse (1) axial verschiebbar ist.
Längs angeordnetes Verteilergetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenzähne (14) des Hohlrades (13) entweder in erste Kuppelzähne (25) des Planetenträgers (12) oder in gehäusefest angebrachte zweite Kuppelzähne (26) eingreifen, und wobei die ersten und zweiten Kuppelzähne (25, 26) auf der einen und anderen Seite der Planetenräder (11) vorgesehen sind.
Längs angeordnetes Verteilergetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zur Umschaltung des Planetengetriebes (3) vorgesehene Schaltgabel am Hohlrad (13) selbst angreift.
Längs angeordnetes Verteilergetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (13) und die ersten und zweiten Kuppelzähne (25, 26) mit an sich bekannten Synchronisiereinrichtungen (16) ausgestattet sind.
Längs angeordnetes Verteilergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Abtriebswellen (23) von einer Flüssigkeitsreibungskupplung (30) umgeben ist und deren Innenteil mitnimmt, wobei deren Außenteil mit dem Korb (20) bzw. dem Planetenträger (12) antriebsverbunden ist.
Längs angeordnetes Verteilergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (2) an der dem Motor abgekehrten Seite einen Nebenabtrieb (32) bildet.
Längs angeordnetes Verteilergetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Transmission ein Zugmittel eingesetzt ist.