DE69210137T2

DE69210137T2 - Leistungsübertragungseinrichtung mit T-förmiger Anordnung

Info

Publication number: DE69210137T2
Application number: DE69210137T
Authority: DE
Inventors: Donald L Carriere
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1991-08-15
Filing date: 1992-07-20
Publication date: 1996-09-19
Anticipated expiration: 2012-07-21
Also published as: EP0528547A3; US5162025A; EP0528547B1; DE69210137D1; EP0528547A2

Description

Technischer Bereich

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leistungsübertragungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor, dessen Kurbewellenachse quer zur Mittelebene des Fahrzeuges montiert ist, und dessen Transmission auf einer Achse montiert ist, die mit der Motorkurbelwellenachse ein "T" bildet; es umfaßt ein Differentialgetriebe, das angepaßt ist, das Antriebsmoment auf die hinteren und die vorderen Antriebsräder des Fahrzeuges zu übertragen, wie im Oberbegriff von Patentanspruch 1 spezifiziert ist. Solch eine Leistungsübertragungseinrichtung ist von EP-A-439761 bekannt.

Hintergrund der Erfindung

Bekanntlich wird der Verbrennungsmotor der Leistungsübertragungseinrichtung eines Fahrzeuges in Quer- bzw. Ost-West-Richtung relativ zur längsseitigen Mittellinie des Fahrzeuges montiert. Ein Mehrgeschwindigkeitengetriebe mit Planetengetriebe ist auf einer Achse parallel zur Kurbewellenachse des Motors angebracht. Das über das Getriebe vermittelte Drehmoment wird an ein abschließendes Antriebssystem und dann an einen Differentialmitnehmer übertragen, der mit seitlichen Differentialkegerädern zusammenwirkt, um Drehmoment auf die beiden Achsenhalbwellen zu übertragen. Das Übertragungssystem kann einen Strömungswandler einschließen, der entweder auf der Kurbelwellenachse des Motors, oder auf der Achse des Planetengetriebes montiert ist, wobei der Antrieb für den Drehmomenttransfer zwischen der Kurbelwellenachse des Motors und der Antriebswelle der Transmission liegt.
Anordnungen dieser Art werden gewöhnlich als "U-Antriebe" bezeichnet. Die Abtriebswelle des Getriebes erstreckt sich quer zur Kurbelwelle des Motors bis zu den angetriebenen Enden der beiden Achsen wellen der Antriebsräder. Ein Beispiel für einen U-Antrieb dieses Typs ist in U.S.-Patent Nr.4,368,649 gezeigt. Eine Anordnung, bei der sich die Kurbelwelle des Motors mit der Hauptachse des Transmissionsgetriebes kreuzt, wie in dieser Erfindung, wird in den EP- Publikationen Nr.439761, 451710 und 524791 beschrieben.
In jeder der Ausführungsformen dieser früheren Patentanmeldungen wird das Drehmoment vom Motor über ein transversal ausgerichtetes Getriebe, das mittig mit der Motorkurbelwelle verbunden ist, und weiter über einen Strömungswandler auf ein Planetengetriebe mit mehreren Übersetzungsverhältnissen übertragen. Ein rechtwinklig angeordneter Antrieb zwischen dem Motor und dem Planetengetriebe bildet einen Pfad für den Drehmomentfluß zu den beiden vorderen Antriebsrädern des Fahrzeuges.
In der Ausführungsform der Leistungsübertragungseinrichtung mit T-förmiger Anordnung, die in der Publikation Nr. 439761 beschrieben ist, liegt der Strömungswandler zwischen der Kurbelwellenachse des Motors und den rechtwinklig angeordneten Teilen der Leistungsübertragungseinrichtung. In der in Publikation Nr.451710 offenbarten Ausführungsform liegen der Winkelantrieb und die Antriebsradachsen beim Motor zwischen der Motorkurbelwelle und dem Strömungswandler. Das Abtriebsmoment der Turbine des Drehmomentwandlers wird durch das Transmissionsgetriebe auf die Antriebselemente des Planetengetriebes übertragen.
Die hier vorgelegte Erfindung befaßt sich mit einer Weiterentwicklung von Leistungsübertragungseinrichtungen mit T-förmiger Anordnung in Fahrzeugen wie sie in den oben erwähnten früheren Patentanmeldungen beschrieben wurden, die die Übertragung von Drehmoment sowohl auf die vorderen als auch auf die hinteren Antriebsräder des Fahrzeuges gestatten.

Zusammenfassung der Erfindung

Im Einklang mit der vorliegenden Erfindung wird ein T-Antrieb bereitgestellt, wie nachstehend hierin unter Anspruch 1 der beigefügten Patentansprüche ausgeführt wird.
Andere Aspekte der Erfindung werden in den Ansprüchen 2 bis 7 der beigefügten Patentansprüche ausgeführt.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Steuerung des Verhältnisses der Drehmomente bereitgestellt, die auf die vorderen und die hinteren Antriebsräder übertragen werden. Ferner kann bereitgestellt werden, daß das Verhältnis des Drehmomentes, das auf die vorderen Antriebsräder übertragen wird, zu dem Drehmoment, das auf die hinteren Antriebsräder übertragen wird, variiert werden kann. Neigen die vorderen Antriebsräder zu rutschen, so wird ein größerer Prozentsatz des Gesamtdrehmomentes auf die hinteren Antriebsräder verteilt und umgekehrt. Unter idealen Fahrbedingungen, ohne Rutschen der Räder, wird ungefähr ein Drittel des Gesamtdrehmomentes des Motors auf die vorderen und zwei Drittel auf die hinteren Antriebsräder übertragen.
Um eine Veränderung im Aufteilungsverhältnis des Drehmomentes zu bewirken, wenn die Fahrbedingungen dies verlangen, ist mit dem Planetengetriebe ein Differentialgetriebe verbunden. Diese Steuerung wird durch eine computerüberwachte Kupplung erreicht, die das Sperren und Lösen der Antriebswelle veranlaßt und so das Rutschen der Räder kontrolliert und die Handhabung und die Steuerung des Fahrzeuges verbessert.
Wie im Falle der Übertragungssysteme mit T-förmiger Anordnung der oben erwähnten, gleichfalls eingereichten U.S..-Patentanmeldungen ermöglicht es diese Erfindung, die vordere Profilhöhe des Fahrzeuges auf ein Minimum zu verringern und das Eindringen der Übertragungsgruppe in den Fahrgastraum zu verringern oder zu beseitigen. Das niedrige Profil der Motorhaube und des Wagendaches des Fahrzeuges, das durch die verbesserte Konstruktion des Übertragungssystems erreicht wird, steigert die Entwurfsflexibilität.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann das Profil von Motorhaube und Wagendach sogar noch weiter verringert werden, indem das Kreuzgetriebe als Hypoidgetriebe angeordnet ist und das Getrieberad mittig auf der Motorkurbelwelle sitzt. Die Getriebegruppe kann zusätzlich noch um den Betrag des Versatzes zwischen den Achsen des Übertragungsgetrieberades und des eingreifenden Winkel-Kegelradgetriebes, das sich im Hypoid-Kreuzgetriebe befindet, abgesenkt werden.
Die Hinterachse kann einen Strömungswandler enthalten, der zwischen dem Motor und dem Winkelantrieb liegt und das Drehmoment vom Abtrieb des Getriebes zu den Achsenhalbwellen überträgt.
Wahlweise kann die Hinterachse einen Strömungswandler enthalten, der zwischen dem Winkelantrieb und den Planetenelementen der Hinterachse liegt. Jede dieser Anordnungen wird ebenso wie ihre jeweiligen Vorteile in den oben bezeichneten, ebenfalls eingereichten Patentanmeldungen beschrieben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nun weiter anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben werden, in denen:
Abbildung 1 eine schematische Darstellung eines Antriebssystems mit T-förmiger Anordnung ist, das Merkmale meiner Erfindung enthält, worin der Strömungswandler zwischen dem Motor und dem Winkelantrieb der Achsenhalbwellen liegt;
Abbildungen 2-8 zusammen eine zweite Ausführungsform meiner Erfindung zeigen, worin der Winkelantrieb der Achsenhalbwellen zwischen dem Motor und dem Strömungswandler liegt;
Abbildung 9 ein Längsschnitt entlang einer Vertikalebene ist, die die Achse des Transmissionsgetriebes und des Strömungswandlers enthält und Details des Kegelradgetrie bes zwischen dem Kurbel wellengetrieberad und den Antriebselementen zeigt, wobei die Schnittebene von Abbildung 9 senkrecht zu den Schnittebenen der Abbildungen 2, 3 und 4 liegt;
Abbildung 10 eine schematische Darstellung des Getriebes, der Kupplungen und der Bremsen des Übertragungssystems aus den Abbildungen 6, 7 und 8 ist;
Abbildung 11 ein Schaubild ist, das das Schema für die Aktivierung und das Lösen der in Abbildung 10 schematisch dargestellten Kupplungen und Bremsen zeigt;
Abbildung 12 ein Querschnitt des Differentialgetriebes auf der Abtriebsseite des Planetengetriebes der Transmission aus den Abbildungen 6, 7 und 8 ist, welches zur Übertragung von Drehmoment auf die vorderen ebenso wie auf die hinteren Antriebsräder angepaßt ist;
Abbildung 13 ein teilweiser Querschnitt der Anordnung des Hypoidgetriebes des Kreuzantriebs zwischen dem Kurbelwellengetrieberad und dem Antriebsgetrieberad der Leistungsübertragungseinrichtung ist (dies ist eine Alternativkonstruktion, die für beide oben erwähnten Ausführungsformen verwendet werden kann); und Abbildung 14 ein Querschnitt des Hypoidgetriebes aus Abbildung 13 ist, wie er sich in der Schnittebene entlang Linie 14-14 in Abbildung 13 darstellt.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

In den Abbildungen 2 und 3 bezeichnet die Bezugsziffer 10 einen Strömungswandler, der sich im Pfad des Kraftflusses zwischen einem Verbrennungsmotor, schematisch gezeigt bei 12 in Abbildung 2, und einem Mehrgeschwindigkeitengetriebe für ein Planetengetriebesystem, allgemein mit der Bezugsziffer 14 in Abbildung 7 bezeichnet, befindet.
In den Abbildungen 2 und 3 dient ein mit Schaufeln versehenes, ringförmiges Strömungsbauteil 16 mit Laufradgehäuse 18 als Laufrad für den Drehmomentwandler 10. Eine Kupplungsscheibe 20 ist entlang ihrem äußeren Umfang mit dem radial nach außen gerichteten Bereich des Laufradgehäuses 18 verschraubt, wie in 22 gezeigt ist. Ein radial nach innen weisender Bereich der Kupplungsscheibe 20 ist bei 24 mit der Antriebswelle 26 des Getriebes verschraubt, deren Achse senkrecht zur Achse der Kurbelwelle des Motors 12 steht.
Der Drehmomentwandler 10 schließt eine Turbine 28 und ein mit Schaufeln versehenes Leitrad 30 zwischen dem Strömungsaustritt von Turbine 28 und dem Strömungseintritt von Laufrad 16 ein. Der Drehmomentwandler 10 liegt in Abschnitt 32 des Getriebegehäuses, der mit dem Zylindergehäuse des Motors verschraubt ist.
Der Drehmomentwandler 10 umfaßt eine Turbine 28 und ein mit Rippen versehenes Leitrad 30, das sich zwischen dem Austrittsbereich der Turbine 28 und dem Eintritts bereich des Laufrades 16 befindet. Der Drehmomentwandler 10 befindet sich in einem Abschnitt 32 des Gehäuses der Transmission, der mittels Bolzen am Gehäuse der Motorenzylinder befestigt ist.
Das Gehäuse 18 des Laufrades, das sich innerhalb des Abschnittes 32 des Gehäuses der Transmission befindet, schließt eine Kupplungsscheibengruppe 34 ein, die eine ringförmige Reibungsfäche 36 in der Nähe einer ringförmigen Kupplungsscheibe 38 besitzt, die an der Innenwand des Gehäuses 18 befestigt ist.
Ein dämpfende Gruppe 40 legt eine federnde Verbindung zwischen der Kupplungsscheibengruppe 34 und der Nabe 42 der Kupplungsscheibe fest, die bei 44 an der Turbinennabe 46 angenutet ist. Die Nabe 46 ist ihrerseits bei 50 an der Hohlwelle 52 der Turbine angenutet.
Der Wandler 10 vervielfacht das an das Laufrad 16 übertragene Drehmoment. Bei hohem Drehzahlverhältnis wird das vom Wandler erzeugte Turbinendrehmoment direkt auf die Turbinenhohiwelle 52 übertragen. Beim Anlegen der Verriegelungskupplung wird eine auf Reibung beruhende Antriebsverbindung zwischen der Mitnehmerscheibe 38 und der Kupplungsscheibe 34 hergestellt. Das an der Kupplungsscheibe 34 angelegte Drehmoment wird über die tangential befestigten Federn des Dämpfungssystems 40 auf die Kupplungsscheibennabe 42 übertragen, die, wie erörtert, mit der Turbinennabe vernutet ist. So wird ein Umgehungspfad für den Kraftfluß um den hydrokinetischen Kraftflußverlauf des Drehmomentwandlers 10 hergestellt.
Das Leitrad 30 ist auf einer Leitradhohlwelle 54 befestigt, die Auflaufbremse 56 stellt ein Reaktionsdrehmoment für das Leitrad 30 her, wenn der Drehmomentwandler als Drehzahlvervielfacher arbeitet und erlaubt eine Freilaufbewegung des Leitrades 30 in der Bewegungsrichtung des Laufrades und der Turbine, wenn der Drehmomentwandler 10 einen Kupplungspunkt bei hohem Drehzahlverhältnis erreicht.
Ein Zweigang-Antriebsmechanismus für die Leistungsübertragung ist bei 58 in Abbildung 5 gezeigt. Dieser umfaßt ein erstes Übertragungsgetrieberad 60 und ein Übertragungsgetrieberad 62 mit großer Ganghöhe, die auf der Antriebswelle 64 montiert sind. Das Getrieberad 62 mit großem Durchmesser ist bei 66 an der Antriebswelle 64 befestigt und bei 68 in der Endwand 70 des Gehäuseabschnitts 72 gelagert.
Das Kupplungsgehäuse 74 ist bei 76 mit der Welle 64 vernutet, die das Getrieberad 62 antreibt. Das Kupplungsgehäuse 74 ist durch das Lager 80 in Bauteil 78 gelagert. Das Bauteil 78 ist mit der Turbinenhohlwelle 52 verbunden, wie man in Abbildung 3 sieht. Die außen vernuteten Kupplungsscheiben der Mehrscheibenkupplung 82 sind mit dem Kupplungsgehäuse 74 verbunden und wirken mit den innen vernuteten Mitnehmerscheiben 84 zusammen, die am Kupplungsbauteil 86 befestigt sind. Bauteil 86 ist am Getrieberad 60 befestigt, welches durch konische Walzendrucklager 88 auf Welle 64 gelagert ist, wie aus Abbildung 5 ersichtlich ist.
Das Kupplungsgehäuse 74 bildet einen ringförmigen Zylinder 90, in dem sich der Kupplungskolben 92 befindet, der mit Zylinder 90 zusammenwirkt und so eine Druckkammer bildet. Wird durch die radiale Passage 94 Fluidumdruck in die Druckkammer geleitet, so wird eine hydrostatische Kraft auf den Kolben ausgeübt, der die Reibungskupplung betätigt und so die Welle 78 mit dem Getrieberad 62 verbindet.
Die Getrieberäder 60 bzw. 62 greifen in die Getrieberäder 96 bzw. 98. Das Getrieberad 98 ist direkt mit der Antriebswelle 100 des Planetengetrieberadsystems verbunden. Eine Überholkupplung in Form einer Walzenkupplung liegt zwischen Getrieberad 98 und Nabe 102, wobei die Überholkupplung mit der Bezugsziffer 104 sowie dem Symbol OWC3 bezeichnet ist.
Das in den Abbildungen 6, 7 und 8 gezeigte Planetengetrieberadsystem basiert auf dem in US-Patent 4,509,389 gezeigten Planetengetrieberadsystem. Zur Ergänzung dieser Offenbarung kann auf dieses Patent Bezug genommen werden, um das Verständnis der Arbeitsweise der Planetenelemente des in den Abbildungen 6, 7 und 8 gezeigten Getrieberadsystems zu erleichtern.
Die Antriebshohl welle 100 in den Abbildungen 6, 7 und 8 ist bei 106 mit der Kupplungshohl welle 108 vernutet. Hohl welle 108 ist bei 110 mit dem vorderen Kupplungszylinder 112 vernutet und auch als Direktkupplung 116 direkt mit dem Zylindergehäuse 114 verbunden. Das Gehäuse 114 dient auch der Zwischenkupplung 118 als Zylindergehäuse
Die vordere Kupplung, die allgemein durch die Bezugsziffer 120 bezeichnet wird, umfaßt mit dem Kupplungsgehäuse 112 verbundene Scheiben und Gegenscheiben, die mit dem Kupplungsring der Überholkupplung 122 verbunden sind. Der innere Gegenkupplungsring 124 ist an der Bremstrommel 126 befestigt, die so beschaffen ist, daß sie durch das Reibungsbremsband 128 blockiert wird. Die Kupplungsringe der Überholkupplung 122 und 124 bilden einen Teil einer Überholkupplungsgruppe, die allgemein durch die Bezugsziffer 130 bezeichnet wird.
Die Mitnehmerscheiben der vorderen Kupplung 120 werden betätigt, wenn sich hinter dem ringförmigen Kolben 132, der sich in einem durch das Zylindergehäuse 112 gebildeten Zylinder befindet, Druck aufbaut.
Die Direktkupplung 116 umfaßt Mitnehmerscheiben, die mit dem Kupplungsgehäuse 114 verbunden sind und mit ihnen zusammenwirkende Mitnehmerscheiben, die mit dem äußeren Kupplungsring 134 der Überholkupplung verbunden sind, der einen Teil der Überholkupplung 1 36 bildet. Der innere Kupplungsring 140 der Überholkupplung 136 ist über das Kupplungsbauteil 142 mit der Bremstrommel 126 verbunden.
Das Bauteil für die Leistungsübertragung 144, das in den Abbildungen 6 und 7 zu sehen ist, erstreckt sich axial, umgibt die Zwischenkupplung 146 und leitet das Drehmoment weiter auf das Sonnenrad 148. Das Sonnenrad 148 bildet einen Teil der ersten Planetengetriebeeinheit 150, die auch ein Hohlrad 152, einen Planetenradträger 154 und Planetenritzel 156 umfaßt, die vom Planetenradträger 154 getragen werden und in die das Hohlrad 152 und das Sonnenrad 148 eingreifen. Der Planetenradträger 154 ist mit der Hohl welle 158 verbunden, die mit Kupplungsbauteil 160 der Zwischenkupplung 146 vernutet ist. Die Kupplung 146 umfaßt Mitnehmerscheiben entlang ihrem äußeren Umfang. Diese Scheiben greifen zwischen Kupplungsscheiben, die vom Zylindergehäuse 114 getragen werden.
Das Gehäuse 114 bildet einen Zwischenkupplungszylinder, der den Ring kolben 162 aufnimmt. Wenn in der teilweise durch Kolben 162 gebildeten Druckkammer Druck aufgebaut wird, betätigt der Kolben die Mitnehmerscheiben der Kupplung 146. Auf ähnliche Weise bildet das Zylinderbauteil 114 einen ringförmigen Zylinder, der den Ring kolben 164 aufnimmt. Wird Druck in die Druckkammer gelassen, die teilweise vom Kolben 164 gebildet wird, so kommen die Kupplungsscheiben der Direktkupplung 116 über Reibung zur Wirkung.
Der Planetenradträger 154 des Planetengetriebes 150 wird vom Bremsscheibensystem 166 gebremst. Das Bremsscheibensystem 166 wird im Rückwärtsgang betätigt. Es wird teilweise durch den Bremszylinder 168 gebildet, der am Abschnitt 170 des Getriebegehäuses befestigt ist. Der Bremszylinder 168 nimmt den ringförmigen Bremskolben 172 auf, der eine Druckkammer bildet, die unter Druck gesetzt werden kann, um einen Einsatz durch Reibung der Scheiben des Bremssystems 166 zu bewirken.
Planetenradträger 154 ist steuerbar mit dem Hohlrad 174 des zweiten einfachen Planetengetriebes 176 verbunden. Das Hohlrad 152 der Getriebeeinheit 150, die in den Abbildungen 7 und 8 gezeigt ist, ist direkt mit dem Planetenradträger 178 der Getriebeeinheit 176 verbunden. Das Sonnenrad 180 der Getriebeeinheit 176 ist mit der Bremstrommel 182 verbunden, die angepaßt ist, daß sie beim Betrieb mit kleinen und mittleren Übersetzungsverhältnissen von Bremsband 184 festgehalten wird. Die Ritzel 186 werden vom Träger 178 getragen und greifen in das Hohlrad 174 und das Sonnenrad 180. Sonnenrad 180 ist in der Trägerhohl welle 188 gelagert und ist über die Aufl aufbremse 192 mit dem Bremsglied 190 verbunden.
Das Bremsglied 190 trägt die Reibungsbremsscheiben 194 für niedrige Übersetzungsverhältnisse, die mit den Reibungsbremsscheiben 196 als Reibungsbremse für niedrige Übersetzungsverhältnisse zusammenwirken, die allgemein durch die Bezugsziffer 198 bezeichnet wird. Ein Bremskolben 200 für niedrige Übersetzungsverhältnisse wird von Bremszylinder 202 aufgenommen, der an einem Ende des Getriebegehäuses 170 gebildet ist. Wird in der teilweise durch Kolben 200 gebildeten Druckkammer Druck aufgebaut, so wird die Bremse für niedrige Übersetzungsverhältnisse 198 in Betrieb gesetzt, um das Sonnenrad 180 zu blockieren.
Der Planetenradträger 178 ist bei 204 mit der Hohlwelle 206 vernutet, die ihrerseits direkt mit der Abtriebswelle 208 verbunden ist, die sich durch die Planetengetriebeeinheiten und die Kupplungs- und Bremsanordnungen hindurch erstreckt. Das linke Ende der Abtriebswelle 208 lagert, wie in den Abbildungen 3 und 4 gezeigt, in der mittels Nadeln tragenden Anordnung 210, die in Abbildung 6 zu sehen ist. Das linke Ende der Welle 208 trägt das Abtriebsgetrieberad 212, das in das auf Welle 216 montierte Abtriebsgetrieberad 214 greift.
Die Welle 216 ist in der tragenden Anordnung 218 gelagert und kann auf einer Achse rotieren, die genügend weit von der Achse des Drehmomentwandlers versetzt ist, daß sie nicht durch das Laufradgehäuse 18 behindert wird. Das linke Ende der Welle 216 trägt das Abtriebskegelrad 220, das das Hohlrad 222 eines Vorderachsendifferentials 224 steuerbar antreibt. Das Kegelhohlrad 222 wird vom Differentialgehäuse 226 getragen, das die seitlichen Differentialkegelräder 228 und 230 einschließt. Diese greifen in die untereinander versetzten Differentialritzel 232 und 234. Das seitliche Getrieberad 228 ist mit einer ersten Achsenhalbwelle 236 vernutet, und das seitliche Getrieberad 230 ist mit der anderen Achsenhalbwelle 238 vernutet. Die Halbwelle 238 erstreckt sich durch die Hohlwelle 240 entlang einer Richtung, die quer zur Achse des Drehmomentwandlers liegt, und befindet sich zwischen dem Motor 12 und der Kupplungsscheibe 20 des Drehmomentwandlers.
Das äußere Ende der Hohlwelle 240 ist durch das Lager 242 in der Lagerschale 244 gelagert, die vom Getriebegehäuse getragen wird. Ein vorderes Antriebsrad des Fahrzeuges ist mittels des schematisch bei 246 in Abbildung 2 gezeigten Kreuzgelenks mit dem Außenende der Welle 238 verbunden, wofür eine vernutete Verbindung 248 bereitgestellt ist.
Die Wellen 236 und 238 lagern in ihren jeweiligen Hohiwellen mittels geeigneter Hülsen Eine Kupplungsscheibe 20 des Drehmomentwandlers ist, wie vorstehend erwähnt, mit der Antriebswelle verbunden, die in Abbildung 3 bei 26 gezeigt ist.
Ein mit der Welle 26 verbundenes Antriebskegelrad 252 greift in das Kurbelwellengetrieberad 254, das schematisch in den Abbildungen 2 und 3 gezeigt ist.
In der Ausführungsform der Abbildungen 2 bis 8 besitzt der Motor, wie schematisch gezeigt, acht Zylinder, doch können die Prinzipien meiner Erfindung auch auf Motoren mit weniger oder mehr Zylindern angewandt werden. Das Getrieberad 254 liegt in der Mitte der Kurbelwelle, wobei sich vier Zylinder auf einer und vier Zylinder auf der entgegengesetzten Seite davon befinden. Das Kurbelwellengetrieberad 254 besitzt eine Achse, die mit jener der Kurbelwellenachse zusammenfällt. Es greift in das Getrieberad 252 und bildet so, wie dargestellt, einen Winkelantrieb. So ermöglicht der Versatz der Achsen des Drehmomentwandlers und des Planetengetriebes, daß das Getrieberad 254 direkt in der Mitte der Kurbelwellenachse liegen kann. Dies steht im Gegensatz zu der in der EP-Veröffentlichung 439761 gezeigten Anordnung, wo die Achse des Antriebsgetrieberades des Drehmomentwandlers im Zentrum der Kurbelwellenachse liegt und das Winkelkurbelwellenritzel, in das es greift, gegen die Kurbelwelle um einen Betrag versetzt ist, der dem Radius des Antriebskegelrades entspricht. Die Position des Getrieberades 254 fällt mit dem Knotenpunkt der ersten Torsionseigenfrequenz zusammen. Der Knotenpunkt entsteht durch die Wirkung der Rotationsträgheit des Laufradgehäuses des Drehmomentwandlers und der anderen rotierenden Bauteile zwischen dem Antriebskegelrad und der Transmission.
In Abbildung 9 zeigen wir als schematischen Querschnitt die Beziehung des Getrieberades 252 zur Kurbelwelle. Wird das Getriebe in dieser Form montiert, so wird Getrieberad 252 rittlings auf die Gehäusewand 256 der Transmission montiert. Rittlings montierte Lager, die bei 258 und 260 gezeigt sind, liegen auf den gegenüberliegenden Seiten des Getrieberades 252. Lager 260 liegt in einer Lageröffnung 262 in der Wand des Motorgehäuses 256. Die Nabe des Getrieberades 252 ist bei 264 mit der Welle 250 vernutet, wobei das Innenende 266 der Welle 250 von Lager 258 unterstützt wird, das in einer Lageröffnung liegt, die in dem Vorsprung 268 des Motorgehäuses ausgebildet ist.
Die Kurbelwelle setzt sich aus Kröpfungen zusammen, von denen eine bei 270 in Abbildung 9 gezeigt ist. Ein Ende 272 einer Pleuelstange 274 ist durch einen Kurbelwellenlagerdeckel 276 an der Kröpfung 270 befestigt. Der Motorkolben 278, der mit der Pleuelstange 274 verbunden ist, bewegt sich im Motorenzylinder 280 hin und her und bildet so eine Brennkammer mit veränderlichem Volumen, wie bei 282 gezeigt. Die Ventilöffnungen 284 und 286 stehen mit der Motorbrennkammer auf bekannte Weise in Verbindung. Der Zufluß des Luft/Kraftstoffgemisches zur Brennkammer und die Ableitung der Abgase aus der Brennkammer werden durch die Einlaß- und Auslaßventile gewährleistet, die in ihre entsprechenden Ventilöffnungen eingepaßt sind. Die Anordnung von Nockenwelle und Ventilstößelstangen 288 regelt den Betrieb der Ventile (nicht gezeigt). Der Kreispfad, dem das kurbelwellennahe Ende der Pleuelstange 274 folgt, ist schematisch durch die Gruppe von Kurbelwellenpositionen dargestellt, die allgemein in Abbildung 9 durch die Bezugsziffer 290 bezeichnet sind.
Abbildung 10 ist eine Strichzeichnung, die die Kupplungen und Planetenelemente des Getriebes schematisch zeigt. Dies soll das Verständnis der Arbeitsweise des Getriebes erleichtern. In der schematischen Darstellung aus Abbildung 10 wird das Hohlrad des Planetengetriebes 150 mit dem Symbol R1 und das Sonnenrad mit dem Symbol S1 bezeichnet. Ähnlich werden das Hohlrad und das Sonnenrad der Getriebeeinheit 176 mit den Symbolen R2 bzw. S2 bezeichnet. Die Kupplungen 104, 130 und 136 werden jeweils mit den Symbolen OWC3, OWC1 bzw. OWC2 bezeichnet.
In Abbildung 10 sind zwei Abtriebswellen gezeigt, von denen sich die eine zu den Vorderachsen und die zweite zu den Hinterachsen erstreckt. Die zweite Abtriebswelle ist der Übertragung in Fahrzeugen mit Allradantrieb zugedacht.
Während des Betriebes im Vorwärtsgang ist die bei 82 teilweise gezeigte Kupplung ausgekuppelt. Das Turbinenmoment wird dann direkt über Bauteil 78 auf das Getrieberad 60 übertragen. Das Drehmoment wird dann von Getrieberad 60 über die Überholkupplung OWC3 auf die Antriebswelle 100 des Planetengetriebes übertragen. Kupplung C1 wird so wie beim Betrieb in jedem der ersten vier Vorwärtsgänge eingesetzt. Die Auflaufbremse 192, die auch die Bezeichnung OWC4 trägt, und die Bremse 198 liefern ein Reaktionsdrehmoment für das Sonnenrad S2, das beim Betrieb mit niedrigen Übersetzungsverhältnissen als Reaktionselement dient. Um einen Wechsel von der Übersetzung bei langsamen Geschwindigkeiten zu einem zweiten Übersetzungsverhältnis zu erreichen, wird die Kupplung C2 zusammen mit Kupplung C1 betätigt. Obwohl Kupplung C1 eingekuppelt bleibt, wird das Drehmoment nicht durch sie übertragen, da sich die Überholkupplung OWC1 im Freilauf befindet, wenn über die eingekuppelte Kupplung C2 das Drehmoment von der Welle 100 direkt zum Träger der Planetengetriebeeinheit 150 übertragen wird. Dies betätigt das Hohlrad R2 des Planetengetriebes 176. Da das Sonnenrad S2 als Gegenpunkt dient, wird die Abtriebswelle 208 mit größerer Drehzahl angetrieben.
Der Betrieb in einem dritten Übersetzungsverhältnis wird erreicht, indem die Kupplungen C1, C2 und C5 (in Abbildung 5 teilweise gezeigt) gleichzeitig eingesetzt werden. Dies bewirkt eine Übertragung des Turbinenmomentes auf Getrieberad 68, welches das Antriebsgetrieberad 98 antreibt, das direkt mit der Antriebswelle 100 verbunden ist. Unter diesen Umständen befindet sich die Überholkupplung OWC3 im Leerlauf.
Ein viertes Übersetzungsverhältnis wird dadurch erreicht, daß die Kupplungen C1, C2 und C3 gleichzeitig betätigt werden. Dies bewirkt eine 1:1-Übersetzung in den Getriebeeinheiten 150 und 176, während das Getrieberad 98 weiterhin als Antriebsgetrieberad dient.
Kupplung C1 wird gelöst, und die Auflaufbremse 128, die in Abbildung 6 durch das Symbol B1 bezeichnet ist, wird angezogen. Dies blockiert das Sonnenrad S1 des Planetengetriebes 150. Das Hohlrad R1 und dadurch die Abtriebswelle 208 operieren dann im Overdrive.
Einen Rückwärtsgang erhält man durch gleichzeitiges Anziehen der Bremse C4 (in Abbildung 7 auch als Bremse 166 bezeichnet), welche den Planetenradträger blockiert, während das Sonnenrad S1 als Antriebselement dient. Das Hohlrad R1 wird dann in der Rückwärtsrichtung angetrieben und treibt dadurch die Abtriebswelle 208 in Rückwärtsrichtung.
Das Schema für Einsatz und Lösen der Bremsen und Kupplungen ist in Abbildung 11 gezeigt. Hierauf und auf die Strichzeichnung in Abbildung 10 kann Bezug genommen werden, um die Wirkungsweise der Planetenelemente für jedes der Übersetzungsverhältnisse zu verstehen.
Abbildung 12 zeigt bei 294 eine Anordnung des hinteren Differentials, das dazu dient, einen Weg für den Fluß von Drehmoment zwischen Welle 208 und der Abtriebshohlwelle 206 sowie zwischen der hinteren Radantriebswelle 296 und der Abtriebshohlwelle 206 einzurichten. Das Differentialgetriebe 294 umfaßt ein Gehäuse 298, das zur Verschraubung oder anderweitigen Befestigung seiner linken Randseite 300 am rechten Ende des Transmissionsgehäuses 170 angepaßt ist.
Das Differentialgehäuse 298 besitzt am rechten Ende eine Lagerfläche 302, die ein Kugellager 304 trägt. Die Differentialabtriebswelle 306 lagert in Lager 304 und ist mit der Achsenantriebswelle 308 verbunden. Die Hohl welle 310, die einen Teil der Achsenhalbwelle bildet, ist mit der Welle 308 vernutet.
Eine Differential-Planetengetriebeanordnung 312 besitzt ein Hohlrad 314, das mittels eines radialen Bauteils 316 mit der Hohlwelle 206 verbunden ist. Ein erster Satz Planetengetrieberäder 318 greift in das Hohlrad 314. Ein zweiter Satz Planetengetrieberäder 320 greift in die Planetengetrieberäder 318 und das Sonnenrad 322. Die Getrieberäder 318 greifen in die Getrieberäder 320. Beide Ritzelsätze, 318 und 320, sind mit dem Planetenradträger 324 mittels der Getrieberadwellen verbunden, die bei 326 bzw. 328 gezeigt sind. Planetenradträger 324 ist bei 330 mit der Welle 208 vernutet.
Der Planetenradträger 324 ist direkt mit der Kupplungstrommel 332 verbunden, die mit axialen Schlitzen oder Nuten ausgeführt ist, die an die externen Schlitze oder Nuten der Mitnehmerscheibe 332 angepaßt sind. Diese Scheiben 332 greifen zwischen die Scheiben 334 und sind mit diesen über Reibung in einer Doppelkammanordnung verbunden. Die Scheiben 334 werden von einem Ankerbauteil 336 getragen, welches sich axial erstreckt und mit dem Druckteller 338 gebildet ist. Das Bauteil 336 ist an Bauteil 340 befestigt, das direkt neben dem Gehäuse 342 der elektromagnetischen Kupplung liegt. Eine elektromagnetische Spule 344 befindet sich in Gehäuse 342 und ist durch das Lager 346 auf der Welle 306 gelagert.
Wenn die elektromagnetische Spule 344 nicht unter Strom steht, können sich die Kupplungsscheiben 332 relativ zu den Kupplungsscheiben 334 bewegen. Das von Welle 206 übertragene Drehmoment wird dann direkt auf das Hohlrad 314 übertragen. Das Drehmoment wird dann auf zwei Leistungsübertragungswege aufgeteilt, von denen der eine den Planetenradträger 324 einschließt, während der andere das Sonnenrad 322 einschließt. Ein Teil des auf Welle 306 übertragenen Drehmomentes wird auf Welle 208 weitergeleitet, die sich bis zu den Vorderrädern erstreckt, und ein Teil wird auf die Abtriebswelle 208 übertragen. In einer typischen Ausführungsform der Erfindung wird ein Drittel des Drehmomentes auf die Vorder- und zwei Drittel auf die Hinterräder übertragen.
Falls entweder die vorderen oder die hinteren Räder rutschen sollten, wird die resultierende Veränderung der Winkelgeschwindigkeit des rutschenden Rades von einem Geschwindigkeitssensor der Räder des Fahrzeuges detektiert, worauf ein Mikroprozessor (nicht gezeigt) ein Signal an eine Stromversorgung für die elektromagnetische Spule 344 sendet. Die Größe des durch die Spule 344 gesandten Stromes ist proportional zur Stärke des Rutschens. Nun betätigt der Anker 340 der elektromagnetischen Kupplung die Kupplungsscheiben 322 und 344, die sich der Relativbewegung des Sonnenrades 332 gegenüber dem Hohlrad 314 widersetzen. So findet ein teuweises Blockieren und Lösen der Antriebswelle unter Computerkontrolle statt.
Wenn der Rutschsensor das Rutschen eines Antriebsrades über einen abnormalen Anstieg der Rotationsgeschwindigkeit des rutschenden Rades erfaßt, wird die Antriebswelle des Rades für einige Mikrosekunden mit der Antriebswelle des nicht rutschenden Rades gekoppelt. In der normalen Hintergrundsteuerschleife des Mikroprozessors wird dann eine Kontrolle durchgeführt, ob das Rutschen noch stattfindet. Ist dies der Fall, so werden die Wellen wieder miteinander verbunden und der Zyklus wiederholt sich, bis ein normaler Vierradantrieb hergestellt ist. Nun habe ich unter Bezugnahme auf Abbildung 1 eine Ausführungsform meiner Erfindung gezeigt, in der das hintere Differential in der Lage ist, Drehmoment auf die hinteren Antriebsräder zu übertragen, und bei der ein Teil des Antriebsmomentes über Welle 208', die der Welle 208 der Ausführungsform aus Abbildungen 2 bis 8 entspricht, auf die vorderen Antriebsräder übertragen wird. Das Antriebsgetrieberad treibt das vordere Differentialgetriebe, wie in Abbildung 1 bei 448' gezeigt. Dieses Getrieberad entspricht dem in Abbildung 8B gezeigten Getrieberad 448. Getrieberad 448' in Abbildung 1 treibt ein Differential 442' an, das dem Differential 452 in Abbildung 8B entspricht.
Die Ausführungsform aus Abbildung 1 unterscheidet sich von der vorher beschriebenen Ausführungsform, weil der allgemein bei 10' in Abbildung 1 gezeigte Drehmomentwandler zwischen der Kurbelwelle des Motors und dem Differentialgetriebe 452' liegt. In dieser Hinsicht unterscheidet sich die Ausführungsform nach Abbildung 1 von der vorher beschriebenen Ausführungsform, in der der Drehmomentwandler 10, der dem Drehmoment wandler 10' in Abbildung 1 entspricht, zwischen dem Differentialgetriebe und dem Antriebsgetrieberad auf der Abtriebsseite des Planetengetriebes liegt.
In der Ausführungsform nach Abbildung 1 entspricht das Kurbelwellengetrieberad 254' dem Kurbelwellengetrieberad 254 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform. Es greift in das Getrieberad 252', das dem vorstehend beschriebenen Getrieberad 252 entspricht. Getrieberad 252' ist direkt mit dem Laufrad des Strömungswandlers 10' verbunden.
Die anderen Bestandteile der Ausführungsform nach Abbildung 1, denen Bestandteile in den Ausführungsformen aus den Abbildungen 2 bis 8 entsprechen, sind durch ähnliche Bezugssymbole gekennzeichnet, wobei Striche hinzugefügt wurden. Die Funktion dieser Bestandteile ist dieselbe Funktion, wie für die ihnen entsprechenden Elemente beschrieben wurde.
Abbildungen 13 und 14 zeigen eine Altern ativanordnung für die Montage des Kurbel wellengetrieberades und des Kegelrades, in das das Kurbel wellengeirieberad greift. Das Kurbel wellengetrieberad ist in Abbildung 13 mit dem Bezugssymbol 254'' bezeichnet. Das Kegelrad, in das es greift, wird durch das Bezugssymbol 252'' bezeichnet. Das Winkelgetriebe aus Abbildung 13 unterscheidet sich von dem Winkelgetriebe der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, da die Getrieberäder 254'' und 252'' Hypoidkegelräder mit gegeneinander versetzten Achsen sind. Der Versatz ist am besten aus Abbildung 14 ersichtlich.
Das Getrieberad 252'' ist bei 348 mit der Getrieberadnabe 350 verschraubt oder anderweitig verbunden, die bei 352 mit der Antriebswelle der Hinterachse vernutet ist. Diese Antriebswelle ist im Fall der vorstehend beschriebenen Ausführungsform in Abbildung 3 mit 26 bezeichnet.
Die Getrieberadnabe 350 ist mittels konischer Walzenlager 352 und 354 auf der Unterlegplatte zur Befestigung der Lager 356 gelagert, die in einer (nicht gezeigten) Öffnung im Motorblock befestigt ist. Die Unterlage 356 ist an ihrer Peripherie 358 mit dem Rand der Öffnung im Zylinderblock verschraubt.
Die Kontermutter 360 drückt die Nabe fest gegen die innere Führung des konischen Walzenlagers 352.
Durch Verwendung des in den Abbildungen 13 und 14 gezeigten Hypoidkegelradgetriebes ist es möglich, die Achse der Motorkurbelwelle um einen Betrag zu senken, der dem Betrag des Hypoidversatzes entspricht, der in Abbildung 14 gezeigt ist. Dies verringert die Höhe des Motors und ermöglicht es, das Profil des Motorraums und der Motorhaube des Fahrzeuges niedriger zu gestalten.

Claims

1. Eine Leistungsübertragungseinrichtung für ein Fahrzeug mit Rädern mit vorderen und hinteren Antriebsrädern, umfassend einen Verbrennungsmotor (12) und eine Mehrgeschwindigkeitentransmission (14), wobei dieser Motor und diese Transmission ein gemeinsames, mehrteiliges Gehäuse umfassen;

wobei dieser Motor (12) eine Kurbelwelle besitzt, die für den Einbau quer zur geometrischen, mittig gelegenen Längsebene dieses Fahrzeuges geeignet ist;

wobei diese Transmission (14) eine Abtriebswelle (208) besitzt, die sich im wesentlichen senkrecht zur Achse dieser Kurbelwelle erstreckt, einen abschließenden Hinterachsenantrieb (224), der sich zwischen diesem Motor (12) und dieser Transmission (14) befindet, die ein Differentialgetriebe mit Achsenantriebsgetrieberädern (228, 230) für diese vordere Antriebsräder besitzt, sowie eine Getrieberadverbindung zwischen der Abtriebswelle (208) dieser Transmission und von diesen Achsenantriebsgetrieberädern (228, 230) getrennte Achsenantriebsgetrieberäder, wobei jedes Achsenantriebsgetrieberad angepaßt ist, steuerbar mit der Achsenwelle (236, 238) verbunden zu werden;

wobei ein Winkentrieb ein Antriebskegelrad (254) umfaßt, das an einer Position zwischen den Enden dieser Kurbelwelle so verbunden ist, daß es mit ihr rotieren kann, und ein getriebenes Kegelrad (252), das in dieses Antriebskegelrad (254) eingreift, wobei dieses getriebene Kegelrad (252) steuerbar mit den Antriebsteilen dieser Transmission verbunden ist und sich auf einer im wesentlichen senkrecht zu dieser Kurbelwelle verlaufenden Achse befindet;

wobei eine hydrokinetische Einheit (10) eine Turbine (28) und ein Laufrad (16) umfaßt, die eine toroidale Strömung des Fluidums bereitstellen, wobei dieses Laufrad (16) mit diesem getriebenen Kegelrad (252) und diese Turbine mit den Antriebselementen dieser Transmission (14) verbunden sind, wodurch diese hydrokinetische Einheit eine Verbindung für den Kraftfluß zwischen diesem Antriebskegelrad (254) und diesen Antriebsementen dieser Transmission bildet, wobei dieses getriebene Kegelrad (252) sich auf einer im wesentlichen senkrecht zu dieser Kurbelwelle verlaufenden Achse befindet;

dadurch gekennzeichnet, daß:

das Antriebskegelrad (254) sich in einer mittigen Position entlang der Kurbelwellenachse befindet und das getriebene Kegelrad (252) um eine Achse rotiert, die von der zentralen Position entlang der Kurbewellenachse versetzt ist,

und daß

ein hinteres Differentialgetriebe (294) bereitgestellt ist, das Differentialgetriebeelemente (314, 332) besitzt, die das Drehmoment von dieser Transmission differential auf diese vorderen und hinteren Antriebsräder übertragen, und das Differentialkupplungselemente (332, 334) umfaßt, die angepaßt sind, zwei dieser Differentialgetriebeelemente (314, 332) zu verbinden, um das Auftreten unterschiedlicher Winkelgeschwindigkeiten dieser vorderen und hinteren Antriebsräder zu verhindern.

2. Eine Leistungsübertragungseinrichtung für ein Fahrzeug mit Rädern nach Anspruch 1, worin das Antriebskegelrad (254) und das getriebene Kegelrad (252) Hypoidkegelräder sind und dieses getriebene Kegelrad (252) um eine Achse rotiert, die gegen diese Kurbelwelenachse um einen Betrag versetzt ist, der dem Hypoidversatz entspricht.