DE69723824T2

DE69723824T2 - Verteilergetriebe

Info

Publication number: DE69723824T2
Application number: DE69723824T
Authority: DE
Inventors: A. Larry PRITCHARD; Parvinder Ahluwalia; S. James BRISSENDEN; D. John ZALEWSKI
Original assignee: New Venture Gear Inc
Current assignee: New Venture Gear Inc
Priority date: 1996-04-02
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2017-04-01
Also published as: EP0890041A1; EP0890041A4; WO1997037152A1; CA2250782C; EP0890041B1; BR9708520A; DE69723824D1; AU2428697A; CA2250782A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftübertragungssystem für Kraftfahrzeuge mit Vierradantrieb und dabei insbesondere ein Verteilergetriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein entsprechendes Verteilergetriebe ist aus dem US-Patent Nr. 4,677,873 A bekannt.
Im Hinblick auf die wachsende Beliebtheit von Fahrzeugen mit Vierradantrieb wird derzeit eine Vielzahl an Kraftübertragungssystemen zur Verteilung der Antriebskraft (d.h. des Antriebsdrehmoments) auf alle vier Räder des Kraftfahrzeugs eingesetzt. Herkömmlicherweise umfassen die meisten Kraftübertragungssysteme für Vierradantriebe ein Verteilergetriebe mit einer durch die Getriebeausgangswelle angetriebenen Eingangswelle, einer hinteren Ausgangswelle zum Antrieb der Hinterräder, einer vorderen Ausgangswelle zum Antrieb der Vorderräder und einer Drehmomentverteilungsanordnung, die dazu dient, ein Antriebsdrehmoment permanent oder wahlweise von der Eingangswelle zur vorderen und/oder hinteren Ausgangswelle zu übertragen.
Derzeit werden in Fahrzeugen mit Vierradantrieb mehrere unterschiedliche Typen von Kraftübertragungssystemen eingesetzt. Bei "zuschaltbaren" Vierradantriebssystemen ist das Verteilergetriebe mit einem Betriebsartwechselmechanismus ausgerüstet, welcher es dem Fahrer des Kraftfahrzeugs erlaubt, die vordere und die hintere Ausgangswelle wahlweise miteinander zu koppeln oder voneinander zu entkoppeln und so beim Kraftfahrzeug eine Umschaltung von einem Zweirad- zu einem Vierrad-Antriebsmodus vorzunehmen. Ein Beispiel für ein Verteilergetriebe mit zuschaltbarem Vierradantrieb ist im US-Patent Nr. 5,159,847 von Williams et al. beschrieben. Alternativ hierzu werden "bedarfsweise" arbeitende Kraftübertragungssysteme eingesetzt, welche ein Antriebsdrehmoment automatisch auf die nicht angetriebenen Räder übertragen, wenn bei den angetriebenen Rädern ein Traktionsverlust auftritt, ohne daß der Fahrer des Kraftfahrzeugs hierzu irgendetwas unternehmen oder veranlassen müsste. So kann beispielsweise eine Drehmomentverteilungsvorrichtung im Verteilergetriebe montiert werden, um ein Antriebsdrehmoment von der hinteren Ausgangswelle zur vorderen Ausgangswelle zu übertragen, wenn zwischen beiden ein übermäßig großer Drehmomentunterschied auftritt. Das US-Patent Nr. 5,358,454 von Bowen et al. offenbart eine Getriebe-Antriebseinheit für eine solche Anwendung, während im US-Patent 5,363,938 von Wilson et al. ein elektronisch gesteuertes, bedarfsweise arbeitendes System beschrieben ist. Schließlich ist bei "permanenten" Vierradantriebssystemen das Verteilergetriebe mit einem Zwischenachsdifferential zur kontinuierlichen Verteilung des Antriebsdrehmoments zwischen der vorderen und hinteren Ausgangswelle versehen, wobei sich das Drehmoment der beiden Wellen unterscheiden kann. Das US-Patent Nr. 4,677,873 von Eastman et al. beschreibt anhand eines Beispiels ein permanent arbeitendes Verteilergetriebe. Permanent arbeitende Verteilergetriebe sind häufig zusätzlich mit einer "Schlupfbegrenzungs"-Vorrichtung versehen, die wahlweise oder automatisch einen derartigen, durch übermäßigen Radschlupf hervorgerufene Drehmomentunterschied am Zwischenachsdifferential eindämmt oder verhindert. Die US-Patente Nr. 5,078,660 und 5,106,351 von Williams et al. beschreiben Beispiele für permanent arbeitende, mit einer Viskokupplung zur Schlupfbegrenzung am Zwischenachsdifferential ausgestattete Verteilergetriebe.
Die erwähnten Arten von Verteilergetrieben sind üblicherweise so aufgebaut, daß eine Ausgangswelle bzw. beide Ausgangswellen gegenüber der Eingangswelle versetzt ist bzw. sind. Bei den meisten Verteilergetrieben besitzen dabei die Eingangswelle und die hintere Ausgangswelle eine gemeinsame Drehachse, zu der die Drehachse der vorderen Ausgangswelle versetzt ist, während bei einigen Verteilergetrieben die vordere und hintere Ausgangswelle zueinander fluchtend ausgerichtet sind und sich dabei um eine Drehachse drehen, die gegenüber der Drehachse des Eingangswelle versetzt ist. Die GB 2 250 246 A offenbart ein Verteilergetriebe für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb, bei dem sowohl die Eingangswelle als auch die beiden Ausgangswellen jeweils zueinander versetzt sind. Zwar decken diese Verteilergetriebe die Mehrzahl der herkömmlichen Vierradantriebsanordnungen ab; es besteht jedoch ein Bedarf nach Alternativen, die bei Fahrzeuganwendungen eingesetzt werden können, bei denen eine Verwendung der genannten herkömmlichen Verteilergetriebe nicht möglich ist.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Dementsprechend betrifft die vorliegende Erfindung ein Verteilergetriebe gemäß Anspruch 1.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verteilergetriebe, das mit einer Untersetzungsvorrichtung, einem Zwischenachsdifferential und ei nem Schaltbereichsmechanismus ausgestattet ist, welche zusammenwirken, um jeweils einen permanenten Vierrad-Antriebsmodus im hohen und niedrigen Drehzahlbereich sowie einen neutralen Nicht-Antriebsmodus herzustellen.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist das erfindungsgemäße Verteilergetriebe mit einer Drehmomentverteilungsvorrichtung zur automatischen Steuerung der Drehmomentverteilung durch das Zwischenachsdifferential in Abhängigkeit vom jeweiligen Unterschied zwischen dem Drehmoment der vorderen und hinteren Ausgangswelle versehen.
Bei einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel umfaßt das erfindungsgemäße Verteilergetriebe eine Drehmomentverteilungseinrichtung, die zweckmäßigerweise zwischen der ersten und zweiten Ausgangswelle angeordnet ist, um einen bedarfsweise arbeitenden Vierradantriebsmodus herzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die entweder im permanent oder im bedarfsweise arbeitenden Verteilergetriebe eingesetzte Drehmomentverteilungseinrichtung als eine drehmomentabhängige Einrichtung oder als elektronisch gesteuerte Verteilerkupplung auszubilden.
Daneben ist es auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Verteilergetriebe mit einem synchronisierten Bereichsschaltmechanismus zu versehen, welcher einen "fliegenden Wechsel" beim Umschalten zwischen dem Vierrad-Modus im hohen Drehzahlbereich und demjenigen im niedrigen Drehzahlbereich ermöglicht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der eingehenden Betrachtung der folgenden Beschreibung, der beigefügten Zeichnung sowie der anliegenden Ansprüche. In der Zeichnung zeigen
1 eine Draufsicht auf ein Kraftübertragungssystem für ein Kraftfahrzeug mit Vierradantrieb, bei dem die erfindungsgemäßen Verteilergetriebe zur Verbindung des Antriebs mit dem vorderen und hinteren Antriebsstrang eingesetzt werden;
2 eine vollständige Schnittansicht eines permanent arbeitenden Verteilergetriebes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 und 4 vergrößerte Teilansichten des in 2 gezeigten Verteilergetriebes;
5 eine Teilschnittansicht einer in das Verteilergetriebe gemäß 2 integrierten alternativen Untersetzungseinheit;
6 eine Teilschnittansicht des in 2 gezeigten permanent arbeitenden Verteilergetriebes, welches so abgewandelt ist, daß es eine Drehmomentverteilungseinrichtung enthält;
7 eine Teilschnittansicht einer alternativen Anordnung der Drehmomentverteilungseinrichtung gemäß 6;
8 eine schematische Teilansicht einer bedarfsweise arbeitenden Vierradantriebsanordnung für das erfindungsgemäße Verteilergetriebe;
9 eine Vollschnittansicht eines permanent arbeitenden Verteilergetriebes, das mit einem synchronisierten Schaltbereichswechselmechanismus ausgestattet ist;
10 eine vergrößerte Teilansicht von 9;
11 ein Blockdiagramm für eine elektrisch gesteuerte Verteilerkupplung zum Einsatz bei einem permanent arbeitenden Verteilergetriebe entsprechend den 6 und 7 und einem bedarfsweise arbeitenden Verteilergetriebe entsprechend 8;
12 eine Teilschnittansicht eines permanent arbeitenden Verteilergetriebes mit einem einzigen Planeten-Zwischenachsdifferential und einer elektrisch gesteuerten Verteilerkupplung;
13 ein Blockdiagramm eines Steuersystems, das sich zusammen mit dem in 12 gezeigten Verteilergetriebe einsetzen läßt;
14 bis 16 Graphen zur Darstellung verschiedener Beziehungen bei dem in 13 gezeigten Steuersystem; und
17 ein Flußdiagramm zur Darstellung einer Steuersequenz für die durch das in 13 gezeigte Steuersystem durchgeführten Operationen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die vorliegende Erfindung ist allgemein auf verschiedene Ausführungsbeispiele eines Verteilergetriebes gerichtet, welches bei Kraftfahrzeugen mit Vierradantrieb eingesetzt wird und bei dem die Drehachse der Verteilergetriebe-Eingangswelle relativ zur Drehachse der vorderen und der hinteren Verteilergetriebe-Ausgangswelle versetzt ist.
In 1 der Zeichnung ist ein Kraftübertragungssystem 10 für ein Kraftfahrzeug mit Vierradantrieb dargestellt, welches verschiedene Ausführungsbeispiele von Verteilergetrieben enthält, in denen jeweils ein oder mehrere neuartige Prinzipien oder Merkmale der vorliegenden Erfindung verwirklicht sind. Der Antrieb des Kraftfahrzeugs umfaßt einen vorderen Antriebsstrang 12 und einen hinteren Antriebsstrang 14, die jeweils durch eine Kraftquelle, beispielsweise einen Motor 16, über ein Getriebe 18 angetrieben werden können, bei dem es sich um ein manuelles Getriebe oder ein Automatikgetriebe handeln kann. Bei dem speziellen, in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel umfaßt der Antriebsstrang ein Verteilergetriebe 20 zur wahlweisen Übertragung des Antriebsdrehmoments vom Motor 16 und dem Getriebe 18 zum vorderen Antriebsstrang 12 bzw. zum hinteren Antriebsstrang 14. Wie später noch genauer erörtert wird, ist die Eingangswelle des Verteilergetriebes 20 so angeordnet, daß sie mit der Ausgangswelle des Getriebes 18 fluchtet, wobei sich beide um eine erste Drehachse drehen, welche mit dem Bezugszeichen "I" gekennzeichnet ist. Der vordere Antriebsstrang 12 umfaßt ein Paar von Vorderrädern 24, die an gegenüberliegenden Enden einer vorderen Achsbaugruppe 26 angeordnet sind, welche ein vorderes Differential 28 umfaßt, das mit einem Ende einer vorderen Kardanwelle 30 gekoppelt ist, deren entgegengesetztes Ende mit einer vorderen Ausgangswelle 32 des Verteilergetriebes 20 gekoppelt ist. Wie sich der Zeichnung entnehmen läßt, ist die vordere Ausgangswelle im Verteilergetriebe 20 so gelagert, daß sie sich um eine zweite Drehachse dreht, die mit dem Bezugszeichen "F" gekennzeichnet ist. In entsprechender Weise umfaßt der hintere Antriebsstrang 14 ein Paar von Hinterrädern 34, die an entgegengesetzten Enden einer hinteren Achsbaugruppe 36 angebracht sind, welche ein Differential 38 umfaßt, das an einem Ende einer hinteren Kardanwelle 40 angekoppelt ist, deren entgegengesetztes Ende mit einer hinteren Ausgangswelle 42 des Verteilergetriebes verbunden ist. Wie sich der Zeichnung entnehmen läßt, ist die hintere Ausgangswelle 42 innerhalb des Verteilergetriebes 20 so gelagert, daß sie sich um eine dritte Drehachse drehen kann, die mit dem Bezugszeichen "R" gekennzeichnet ist.
Wie sich aus den 2 bis 4 ergibt, umfaßt das hier dargestellte Verteilergetriebe 20 eine Eingangswelle 44, die durch die Ausgangswelle des Getriebes 18 drehbeweglich angetrieben wird, ein Zwischenachsdifferential 46 mit Ausgangselementen, welche die vordere Ausgangswelle 32 und die hintere Ausgangswelle 42 so verbinden, daß das Drehmoment zwischen beiden verteilt wird, wobei beide Wellen eine unterschiedliche Drehzahl aufweisen können, sowie eine Drehmomentverteilungsanordnung 48, die dazu dient, das Antriebsdrehmoment, falls gewünscht, von der Eingangswelle 44 zum Eingangselement des Zwischenachsdifferentials 46 zu übertragen. Die Drehmomentverteilungsanordnung 48 umfaßt eine Antriebswelle 50, einen Antriebsmechanismus 52 zur Übertragung des Antriebsdrehmoments von der Eingangswelle 44 zur Antriebswelle 50, eine Hohlwelle 54, die mit dem Eingangselement des Zwischenachsdifferentials 46 verbunden ist, eine Untersetzungsvorrichtung 56, die in Wirkverbindung mit der Antriebswelle 50 steht, sowie eine Getriebekupplung 58 zur wahlweisen Ankopplung der Hohlwelle 54 in einer solchen Weise, daß diese entweder durch die Antriebswelle 50 oder die Ausgangswelle der Untersetzungsvorrichtung 56 in eine Drehbewegung versetzt wird. Das Verteilergetriebe 20 umfaßt zudem einen Schaltmechanismus 60 zur Bewegung der Schaltbereichskupplung 58, einen Betätiger 62 zur Betätigung des Schaltmechanismus 60 in Abhängigkeit von einer durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs vorgenommenen Eingabe zur Einstellung einer von drei zur Auswahl stehenden Betriebsarten. Zu diesen Betriebsarten gehören ein permanenter Vierradantrieb im hohe Drehzahlbereich, ein permanenter Vierradantrieb im niedrigen Drehzahlbereich und ein Leerlaufmodus ohne An triebsübertragung. Die Zeichnung zeigt schematisch einen Betriebsart-Auswahlmechanismus 64, der unter der Kontrolle des Fahrers des Kraftfahrzeugs so eingestellt wird, daß der Betätiger 62 ein Signal empfängt, das die jeweils ausgewählte Betriebsart angibt.
Wie ebenfalls aus den 2 bis 4 ersichtlich ist, umfaßt das Verteilergetriebe 20 ein Gehäuse 66, das durch eine Reihe von Gehäuseabschnitten 68a, 68b und 68c gebildet wird, welche durch Befestigungselemente 70 miteinander verbunden sind. Wie sich der Zeichnung entnehmen läßt, ist die Eingangswelle 44 über Lagerbaugruppen 72 und 74 im Gehäuse 66 so gehaltert, daß sie sich um die Drehachse "I" drehen kann. Ein Bügel 76 ist an der Eingangswelle 44 befestigt und so ausgelegt, daß er sich mit der Ausgangswelle des Getriebes 18 verbinden läßt. Der Antriebsmechanismus 52 umfaßt einen Antriebszahnkranz 78, der über eine Kerbverzahnungsverbindung 79 derart mit der Eingangswelle 44 verbunden ist, daß er sich gemeinsam mit dieser dreht. Der Antriebsmechanismus 52 umfaßt zudem einen angetriebenen Zahnkranz 80, der über eine Kerbverzahnungsverbindung 81 so fixiert ist, daß er sich gemeinsam mit der Antriebswelle 50 dreht. Eine Antriebskette 82 verbindet den angetriebenen Zahnkranz 76 mit dem Antriebszahnkranz 72. Bei der Antriebswelle 50 handelt es sich um eine längliche röhrenförmige Welle, die eine Übertragungswelle 84 konzentrisch umgibt und drehbeweglich auf dieser gelagert ist. Die Antriebswelle 50 ist im Gehäuse 66 über Lagerbaugruppen 88 und 90 gehaltert. Zudem ist ein Ende der Übertragungswelle 84 drehbeweglich über eine Lagerbaugruppe 92 im Gehäuse 66 gehaltert, während ihr entgegengesetztes Ende in einer in einem Ende der hinteren Ausgangswelle 42 ausgebildeten Bohrung geführt wird. Die hintere Ausgangswelle 42 ist ihrerseits im Gehäuse 66 über eine Lagerbaugruppe 94 gehaltert. Wie sich der Zeichnung entnehmen läßt, ist ein hinterer Bügel 96 derart am entgegengesetzten Ende der hinteren Ausgangswelle 42 befestigt, daß er eine im übrigen herkömmliche Verbindung zum hinteren Antriebsstrang 14 herstellt. Somit sind die Antriebswelle 50, die Übertragungswelle 84 und die hintere Ausgangswelle 42 gemeinsam so ausgerichtet, daß sie sich um die Drehachse "R" drehen.
Wie sich am besten 4 entnehmen läßt, umfaßt das Verteilergetriebe 20 einen vorderen Übertragungsmechanismus 98, der zur Übertragung eines Antriebsdrehmoments von der Übertragungswelle 84 auf die vordere Ausgangswelle 32 dient. Im einzelnen umfaßt der vordere Übertragungsmechanismus 98 einen zweiten Antriebszahnkranz 100, der über eine Kerbverzahnungsverbindung 101 derart an der Übertragungswelle 84 befestigt ist, daß es sich zusammen mit dieser dreht, einen zweiten angetriebenen Zahnkranz 102, der über eine Kerbverzahnungsverbindung 103 derart mit der vorderen Ausgangswelle 32 verbunden ist, daß es sich zusammen mit dieser dreht, sowie eine zweite Antriebskette 104, die den zweiten angetriebenen Zahnkranz 102 mit dem zweiten Antriebszahnkranz 100 verbindet. Wie sich der Zeichnung entnehmen läßt, wird die vordere Ausgangswelle 32 vom Gehäuse 66 durch ein paar axial zueinander beabstandeter Lagerbaugruppen 106 und 108 so gehaltert, daß sie sich um die Drehachse "F" drehen kann. Wie sich der Zeichnung ebenfalls entnehmen läßt, ist ein vorderer Bügel 110 an der vorderen Ausgangswelle 32 befestigt, wobei er eine Verbindung zum restlichen vorderen Antriebsstrang 12 herstellt.
Wie sich insbesondere aus den 2 und 3 ergibt, umfaßt die dargestellte Untersetzungsvorrichtung 56 ein Sonnenrad 112, das drehbeweglich auf der Antriebswelle 50 gehaltert ist. Das Sonnenrad 112 umfaßt ein axiales Verlängerungsstück 114, an dem externe Kupplungszähne 116 ausgebildet sind. An einem ringförmigen Endbereich der Antriebswelle 50 sind zudem externe Kupplungszähne 118 ausgebildet, die den Kupplungszähnen 116 des Sonnenrades benachbart sind und sich relativ zu diesen ausrichten lassen. Die Hohlwelle 54 ist auf der Übertragungswelle 84 drehbeweglich gehaltert und weist an ihr ausgebildete externe Kupplungszähne 120 auf, die den Kupplungszähnen 118 der Antriebswelle benachbart sind und sich relativ zu diesen ausrichten lassen. Zwischen der Antriebswelle 50 und der Hohlwelle 54 ist eine Radiallagerbaugruppe 122 vorgesehen, um Relativdrehbewegungen zwischen beiden Wellen zu erleichtern. Die Untersetzungsvorrichtung 56 umfaßt zusätzlich ein Hohlrad 124, das am Gehäuse 66 so befestigt ist, daß es relativ zu diesem stationär gehaltert wird. Mehrere Planetenräder 126 (von denen nur eines gezeigt ist), sind jeweils drehbeweglich auf einer Planetenradwelle 128 gehaltert, wobei jede Planetenradwelle 128 sich zwischen vorderen und hinteren Tragringen 130 bzw. 132 erstreckt, die in Kombination mit den Planetenradwellen 128 und den Planetenrädern 126 einen Planetenradträger 134 bilden. Die Planetenräder 126 stehen mit dem Sonnenrad 112 und dem Hohlrad 124 in Eingriff. Schließlich sind am hinteren Tragring 132 interne Kupplungszähne 136 ausgebildet.
Die Bereichskupplung 58 umfaßt ein Paar von Buchsen 138 und 140, die sich wahlweise mit dem Sonnenrad 112 und/oder der Antriebswelle 50 und/oder der Hohlwelle 54 in Eingriff bringen lassen, um so zwei unterschiedliche Antriebsver bindungen zwischen der Antriebswelle 50 und der Hohlwelle 54 herzustellen. Im einzelnen weist dabei die äußere Buchse 138 interne Kupplungszähne 142 auf, die mit auf der Hohlwelle 54 ausgebildeten Kupplungszähnen 120 ständig in Eingriff stehen. Zudem besitzt die äußere Buchse 138 externe Kupplungszähne 144, die auf einem trommelartigen axialen Verlängerungsstück 145 der Buchse ausgebildet sind und sich wahlweise mit am hinteren Tragring 132 ausgebildeten internen Kupplungszähnen 136 in Eingriff bringen lassen. Die innere Buchse 140 ist drehbeweglich gegen eine innere Lagerfläche gehaltert, welche im Bereich des axialen Verlängerungsstücks 145 der äußeren Buchse 138 ausgebildet ist, und wird relativ zu dieser durch einen Sprengring 146 fixiert. Die innere Buchse 140 umfaßt interne Kupplungszähne 148, die ständig mit den externen Zähnen 118 der Antriebswelle 50 in Eingriff stehen und zudem abhängig von der Axialposition der Bereichskupplung 58 wahlweise mit den Kupplungszähnen 116 des Sonnenrades oder den Kupplungszähnen 120 der Hohlwelle in Eingriff gebracht werden können. Aufgrund der Eingriffsverbindung zwischen der äußeren Buchse 138 und der Hohlwelle 54 sowie der Eingriffsverbindung zwischen der inneren Buchse 140 und der Antriebswelle 50 läßt sich die Bereichskupplung 58 axial zwischen einer Position für den niedrigen Drehzahlbereich ("L"), einer neutralen Position ("N") und einer Position für den hohen Drehzahlbereich ("H") verschieben. Befindet sich die Bereichskupplung 58 in der "L"-Position, wie dies in der unteren Hälfte der 2 und 3 gezeigt ist, so stehen die Kupplungszähne 148 der inneren Buchse 140 sowohl mit den Kupplungszähnen 116 des Sonnenrades als auch mit den Kupplungszähnen 118 der Antriebswelle in Eingriff. Außerdem stehen die externen Kupplungszähne 144 auf der äußeren Buchse 138 mit den Kupplungszähnen 136 am Tragring in Eingriff, während die internen Kupplungszähne 142 der Buchse in die Kupplungszähne 120 der Hohlwelle eingreifen. Hierbei wird das Sonnenrad 112 derart an die innere Buchse 140 gekoppelt, daß es sich zusammen mit der Antriebswelle 50 dreht, wodurch das Sonnenrad 112 die Planetenräder 126 derart im Hohlrad 124 antreibt, daß der Planetenradträger 134 mit einem gegenüber der Antriebswelle 50 herabgesetzten Drehzahlverhältnis angetrieben wird. Zudem führt die Verbindung des Planetenradträgers 134 mit der Hohlwelle 54 über die äußere Buchse 138 der Bereichskupplung 58 dazu, daß auch die Hohlwelle 54 mit dem gegenüber der Antriebswelle 50 herabgesetzten Drehzahlverhältnis angetrieben wird, wodurch zwischen beiden die Verbindung für den niedrigen Drehzahlbereich hergestellt wird.
Wird die Bereichskupplung 58 aus ihrer L- in ihre N-Position bewegt, so werden die Kupplungszähne 148 der inneren Buchse 140 von den Zähnen 116 des Sonnenrades entkoppelt, so daß sie nur noch mit den Zähnen 118 der Antriebswelle in Eingriff stehen. Zudem werden die Kupplungszähne 144 an der äußeren Buchse 138 von den Zähnen 136 des Tragrings entkoppelt, während ihre internen Kupplungszähne 142 nur mit den Kupplungszähnen 120 der Hohlwelle in Eingriff stehen. In dieser Position kann sich die innere Buchse 140 relativ zur äußeren Buchse 138 frei drehen. Zwischen der Antriebswelle 50 und der Hohlwelle 54 besteht dabei an sich keine Antriebsverbindung, so daß hier der neutrale Leerlaufmodus hergestellt ist. Schließlich ergibt sich eine direkte Verbindung zwischen der Antriebswelle 50 und der Hohlwelle 54, wenn die Bereichskupplung 58 aus der N-Position in die H-Position gebracht wird, wie dies in der oberen Hälfte der 2 und 3 dargestellt ist. Befindet sich die Bereichskupplung 58 in der H-Position, so wird im einzelnen die äußere Buchse 138 vom Planetenradträger 134 entkoppelt, während ihre internen Kupplungszähne 142 in Eingriff mit den Zähnen 120 der Hohlwelle verbleiben. Zudem stehen die internen Kupplungszähne 148 der inneren Buchse 140 sowohl mit den Zähnen 118 der Antriebswelle als auch mit den Zähnen 120 der Hohlwelle in Eingriff, wodurch die innere Buchse 140 direkt mit der Hohlwelle 54 gekoppelt ist und sich somit in einem Übersetzungsverhältnis von 1 : 1 zusammen mit der Antriebswelle 50 dreht, wodurch die Antriebsverbindung im hohen Drehzahlbereich zwischen beiden hergestellt wird.
Als Mittel zur Herstellung eines permanenten (d. h. Differential-) Vierradantriebsmodus, durch den das Antriebsdrehmoment sowohl an den vorderen Antriebsstrang 12 als auch an den hinteren Antriebsstrang 14 geliefert wird, ist das Verteilergetriebe 20 mit einem Zwischenachsdifferential 46 ausgestattet, das eine durch die Hohlwelle 54 angetriebene Eingangswelle sowie Ausgangswellen aufweist, die so ausgelegt sind, daß sie die vordere bzw. hintere Ausgangswelle 32 bzw. 42 antreiben bzw. von diesen angetrieben werden können. Beim Zwischenachsdifferential 46 handelt es sich um eine zweistufige Planetenbaugruppe, die ein erstes Sonnenrad 150 umfaßt, das durch eine Kerbverzahnungsverbindung 151 an dem hinteren Ende der Übertragungswelle 84 befestigt ist, ein zweites Sonnenrad 152, das über eine Kerbverzahnungsverbindung 153 mit der hinteren Ausgangswelle 42 verbunden ist, sowie einen Planetenradträger 154, der die Hohlwelle 54 mit den Sonnenrädern 150 und 152 verbindet. Im einzelnen umfaßt der Planetenradträger 154 einen ersten Tragring 156 und einen zweiten Tragring 158, die durch Befestigungselemente 160 miteinander verbunden sind. Wie sich der Zeichnung entnehmen läßt, ist der erste Tragring 156 über eine Kerbverzahnungsverbindung 162 mit der Hohlwelle 54 gekoppelt. Ein Satz erster (nicht dargestellter) Planetenräder halber Länge ist drehbeweglich auf (nicht dargestellten) Planetenradwellen zwischen den Tragringen 156 und 158 gehaltert und steht mit dem ersten Sonnenrad 150 in Eingriff. Ein Satz zweiter Planetenräder 164 ganzer Länge ist auf Planetenradwellen 166 zwischen den Tragringen 156 und 158 drehbeweglich gehaltert, wobei jedes dieser Planetenräder jeweils mit dem zweiten Sonnenrad 152 in Eingriff steht. Zudem steht jedes erste Planetenrad mit einem der zweiten Planetenräder 164 in Eingriff, wobei diese Planetenräder jeweils miteinander in Eingriff stehende Paare bilden, die um den Umfang des Planetenradträgers 154 angeordnet sind. Befindet sich nun die Bereichskupplung 58 in ihrer H-Position, so ergibt sich eine permanenter Vierradantriebsmodus im hohen Drehzahlbereich. In entsprechender Weise ergibt sich ein permanenter Vierradantriebsmodus im niedrigen Drehzahlbereich, sofern sich die Bereichskupplung 58 in ihrer L-Position befindet. Wenn sich die Bereichskupplung 58 schließlich in ihrer N-Position befindet, so ist die Hohlwelle 54 von der Antriebswelle 50 abgekoppelt, so daß durch das Zwischenachsdifferential 46 kein Antriebsdrehmoment an die vordere und hintere Ausgangswelle 32 bzw. 42 übertragen wird. Natürlich bestimmt hierbei die spezifische Getriebeanordnung für die miteinander in Eingriff stehenden Zahnräder des Zwischenachsdifferentials 46 das Drehmomentverteilungsverhältnis zwischen der vorderen Ausgangswelle 32 und der hinteren Ausgangswelle 42. Zwar ist das Zwischenachsdifferential 46 als eine zweistufige Planetenbaugruppe dargestellt; natürlich könnte statt dessen aber auch jeder beliebige bekannte Differentialmechanismus Verwendung finden, der für den Einsatz als ein Zwischenachsdifferential geeignet ist.
Als Mittel zum Schalten der Bereichskupplung 58 zwischen ihren drei unterschiedlichen Positionen umfaßt der Schaltmechanismus 60 eine mit der äußeren Buchse 138 der Bereichskupplung 58 gekoppelte Schaltgabel 170 sowie eine Vorrichtung 172 mit Federvorspannung zur axialen Bewegung der Schaltgabel 170. Die Vorrichtung 172 mit Federvorspannung ist an einer Schaltschiene 174 gehaltert, die wiederum am Gehäuse 66 befestigt ist, und umfaßt einen an der Schiene 174 angebrachten Bügel 176 sowie ein Paar von Federn 178. Die Federn 178 wirken zwischen dem Bügel 176 und der Schaltgabel 170 ein und spannen dabei die Schaltgabel 170 in eine bestimmte Richtung vor. Diese Anordnung ist dazu geeignet, eine derartige Vorspannung auf die Schaltgabel 170 auszuüben, daß hierdurch ein Bewegen der Bereichskupplung 58 in ihre voll eingerückte L- bzw. H- Position gewährleistet ist. Ein (nicht dargestellter), an der Schaltgabel 170 befestigter Bereichs-Stift erstreckt sich in einen (nicht dargestellten) Bereichsschlitz, der in einer Stellplatte 184 ausgebildet ist. Der Umriß des Bereichs-Schlitzes ist so gewählt, daß bei einem Drehen der Stellplatte 184 eine Axialbewegung der Schaltgabel 170 erfolgt. Bei dem dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel handelt es sich beim Betätiger 62 um einen elektrischen Getriebemotor 186, der eine drehbewegliche Ausgangswelle 188 aufweist, welche mit der Stellplatte 184 gekoppelt ist. Der Getriebemotor 186 kann dementsprechend dazu eingesetzt werden, die Stellplatte 184 in Abhängigkeit von durch eine (nicht gezeigte) Fernsteuerungseinheit an den Getriebemotor 186 gesandten Steuersignalen in beide Richtungen zwischen ihren drei Positionen zu drehen, welche den drei Positionen der Bereichskupplung 58 entsprechen. Die Steuereinheit erzeugt die Steuersignale in Abhängigkeit von den an sie gelieferten Betriebsartsignalen, wenn der Fahrer des Kraftfahrzeugs den Betriebsart-Auswahlmechanismus 64 betätigt, der in diesem Fall geeignete Umschalter oder Drucktasten umfaßt, die im Fahrgastraum des Fahrzeugs angeordnet sind. Bei einer von Hand betätigten alternativen Version würde der Betätiger 62 eine mechanische Gestängeanordnung enthalten, die zum Drehen der Stellplatte 184 eingesetzt wird, während der Betriebsart-Auswahlmechanismus 64 einen manuell zu bedienenden Schalthebel umfaßt.
In 5 ist eine modifizierte Untersetzungsvorrichtung 56' gezeigt, die die Untersetzungsvorrichtung 56 im Verteilergetriebe 20 ersetzen kann. Die Untersetzungsvorrichtung 56' umfaßt ein Sonnenrad 112', das so mit der Antriebswelle 50 gekoppelt ist, daß es sich zusammen mit dieser dreht, und auf dem Kupplungszähne 116' ausgebildet sind. Die Hohlwelle 54' ist drehbeweglich auf der Übertragungswelle 84 gelagert und über eine Kerbverzahnungsverbindung am ersten Tragring 156 des Zwischenachsdifferentials 46 fixiert. Das Hohlrad 124 ist am Gehäuse befestigt. Planetenräder 126 werden drehbeweglich von Planetenradwellen 128 getragen, die an Tragringen 130 und 132 befestigt sind und so den Planetenträger 134 bilden. Die Planetenräder 126 stehen mit dem Sonnenrad 112' und dem Hohlrad 124 in Eingriff.
Die Bereichskupplung 58 umfaßt eine Schaltbuchse 138' und ist im Inneren mit Keilen 142' versehen, die mit an der Hohlwelle 54' ausgebildeten äußeren Keilen 120' in Eingriff stehen. Hierdurch kann die Buchse 138' eine axiale Gleitbewegung relativ zur Hohlwelle 54' zwischen einer Position ("H") für den hohen Drehzahlbereich, einer neutralen Position ("N") und einer Position ("L") für den niedrigen Drehzahlbereich ausführen. Die Buchse 138' besitzt Kupplungszähne 144', die mit den Zähnen 116' des Sonnenrads in Eingriff gebracht werden können, um die Hochbereichs-Direktantriebsverbindung zwischen der Antriebswelle 50 und der Hohlwelle 54' herzustellen, wenn sich die Schaltbuchse 138' in der H-Position befindet. Die Kupplungszähne 144' lassen sich mit Kupplungszähnen 136 am Tragring 132 in Eingriff bringen, um die Niedrigbereichs-Untersetzungsverbindung zwischen der Antriebswelle 50 und der Hohlwelle 54' herzustellen, wenn sich die Schaltbuchse 138' in der L-Position befindet. Befindet sich die Schaltbuchse 138' hingegen in der N-Position, so wird die Hohlwelle 54' nicht durch die Antriebswelle 50 angetrieben. Der Schaltmechanismus 60 wird dazu eingesetzt, die Schaltbuchse 138' zwischen ihren drei unterschiedlichen Bereichspositionen hin- und herzubewegen. Dabei bewirkt der Umriß des Bereichsschlitzes in der Stellplatte 184 wiederum die gewünschte Axialbewegung der Bereichsbuchse 138'. Ebenso wie die Untersetzungsvorrichtung 56 bietet auch die Untersetzungsvorrichtung 56' zwei unterschiedliche, vom Fahrer der Fahrzeugs wählbare Drehzahlbereiche. Alternativ hierzu könnte das Verteilergetriebe 20 auch für nur einen Drehzahlbereich ausgelegt sein, wobei dann auf die Untersetzungsvorrichtungen 56 und 56' verzichtet und die Bereichskupplung 58 dazu eingesetzt würde, eine Antriebsmodus-Verbindung zwischen der Antriebswelle 50 und der Hohlwelle 54, 54' bzw. einen neutralen Leerlaufmodus herzustellen.
In 6 ist eine modifizierte Version des Verteilergetriebes 20 dargestellt, bei der eine Drehmomentverteilungseinrichtung 180 zweckmäßig so installiert wurde, daß die Drehmomentverteilung über das Zwischenachsdifferential 46 abhängig von Drehzahlunterschieden (d. h. dem Schlupf zwischen den Wellen) zwischen der vorderen Ausgangswelle 32 und der hinteren Ausgangswelle 42 automatisch gesteuert wird. Dabei ist die Mehrzahl der in 6 gezeigten Bestandteile mit denjenigen identisch, die bereits unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 beschrieben wurden, wobei die modifizierten Bestandteile nunmehr durch mit einem Strichindex versehene Bezugsziffern gekennzeichnet sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Drehmomentverteilungseinrichtung 180 um eine Viskokupplung 181 mit einer inneren Trommel 182, die über eine Kerbverzahnungsverbindung 183 an der hinteren Ausgangswelle 42' fixiert ist, und mit einer Abdeckanordnung 184, welche relativ zur inneren Trommel 182 gehaltert und gegenüber dieser abgedichtet ist und sich relativ zu dieser drehen läßt. Im einzelnen umfaßt die Abdeckanordnung 184 eine äußere Trommel 186, an der eine vordere Stirnplatte 188 und eine hintere Stirnplatte 190 befestigt sind. Wie sich der Zeichnung entnehmen läßt, ist die vordere Stirnplatte 188 über eine Kerbverzahnungsverbindung 192 derart mit dem zweiten Tragring 158 des Planetenträgers 154 verbunden, daß sie sich zusammen mit diesem dreht. In der zwischen der Abdeckanordnung 184 und der inneren Trommel 182 ausgebildeten abgedichteten Kammer befindet sich eine Kupplungspackung 194, die einen Satz innerer Kupplungsscheiben 196, die so angebracht sind, daß sie sich zusammen mit der inneren Trommel 182 drehen, sowie einen Satz äußerer Kupplungsscheiben 198 umfaßt, die so angebracht sind, daß sie sich zusammen mit der äußeren Trommel 186 drehen. Die inneren und äußeren Kupplungsscheiben 196 bzw. 198 sind abwechselnd miteinander verzahnt und die abgedichtete Kammer ist mit einer bestimmten Menge einer viskosen Flüssigkeit gefüllt. Wie bereits bekannt ist, führt eine zunehmende Relativdrehung zwischen der äußeren Trommel 186 und der inneren Trommel 182 zu einer Scherbeanspruchung des viskosen Fluids in der abgedichteten Kammer, wodurch ein Drehmoment durch die Kupplungspackung 194 auf die sich langsamer drehenden Bestandteile übertragen und so die Drehmomentübertragung durch das Zwischenachsdifferential 46 automatisch erzwungen wird.
Somit erfolgt der Drehmomentausgleich automatisch und in Abhängigkeit von der Drehzahl. Im übrigen wird davon ausgegangen, daß andere, bei Bedarf zuschaltbare Drehmomentübertragungsvorrichtungen die Viskosekupplung 181 ersetzen können. So beschreibt beispielsweise das US-Patent Nr. 5,456,642 von Frost et al. eine kraftschlüssige Getriebeeinheit, die sich problemlos so abwandeln ließe, daß sie für einen Einsatz als Schlupfbegrenzungsvorrichtung im Verteilergetriebe 20 geeignet wäre. Natürlich kann als Drehmomentverteilungsvorrichtung 180 jede geeignete geschwindigkeits- und/oder drehmomentabhängige Vorrichtung eingesetzt werden, die zur Verwendung in Fahrzeugen mit Vierradantrieb geeignet ist.
7 läßt sich eine Alternative zu der in 6 dargestellten Anordnung entnehmen. Dabei handelt es sich bei der in der Zeichnung gezeigten Drehmomentverteilungsvorrichtung 180 im einzelnen um eine Viskokupplung 181', bei der eine innere Trommel 182' über eine Kerbverzahnungsverbindung 183' an der Übertragungswelle 84' fixiert ist, während die vordere Stirnplatte 188' der Abdeckanordnung 184' über eine Kerbverzahnungsverbindung 192' so am zweiten Sonnenrad 152' fixiert ist, daß sie sich mit diesem dreht, und das zweite Sonnenrad 152' über ein Wellenlager auf der Übertragungswelle 84' gehaltert ist. Zudem besitzt die Abdeckanordnung 184' eine hintere Stirnplatte 190', die über eine Kerbverzahnungs verbindung 185 mit der hinteren Ausgangswelle 42 gekoppelt ist. Die Abdeckanordnung 184' selbst koppelt das zweite Sonnenrad 152' an die hintere Ausgangswelle 42. Die übrigen Bestandteile entsprechen im wesentlichen denjenigen, die bereits für die Viskokupplung 181 in 6 gezeigt und beschrieben wurden, wobei die Viskokupplung 181' natürlich auch als Schlupfbegrenzungs-/Drehmomentangleichvorrichtung zur Begrenzung eines übermäßigen Schlupfes am Differential 46' dient.
8 zeigt eine schematische Teilansicht eines alternativen Aufbaus des Verteilergetriebes 20. Im wesentlichen wird bei diesem modifizierten Aufbau auf das Zwischenachsdifferential 46 verzichtet, während die Drehmomentübertragungsvorrichtung 180 zwischen der Übertragungswelle 84 und der hinteren Ausgangswelle 42 angeordnet ist, wodurch ein "bedarfsweise" arbeitendes Vierradantriebs-Kraftübertragungssystem entsteht. Im einzelnen ist dabei die Drehmomentübertragungsvorrichtung 180 wiederum als Viskokupplung 199 ausgebildet, die eine innere Trommel 200 umfaßt, welche so an der Übertragungswelle 84 fixiert ist, daß sie sich zusammen mit dieser dreht, wobei die Viskokupplung zudem eine Abdeckanordnung 202, die die innere Trommel 200 umschließt und gegenüber dieser abgedichtet ist, und eine Kupplungspackung 204 enthält. Die Abdeckanordnung 202 umfaßt eine äußere Trommel 206, eine vordere Stirnplatte 208, die an der äußeren Trommel 206 befestigt und an die Hohlwelle 54 gekoppelt ist, sowie eine hintere Stirnplatte 210, die ebenfalls an der äußeren Trommel 206 befestigt und mit der hinteren Ausgangswelle 42 gekoppelt ist. Die Abdeckanordnung 202 ist hierdurch so angeordnet, daß sie eine direkte Antriebsdrehmomentübertragung von der Hohlwelle 54 zur hinteren Ausgangswelle 42 bewirkt. Die Kupplungspackung 204 umfaßt einen Satz innerer Kupplungsscheiben 212, die an der inneren Trommel 200 fixiert sind, sowie einen Satz äußerer Kupplungsscheiben 214, die an der äußeren Trommel 206 fixiert und mit den inneren Kupplungsscheiben 212 verzahnt sind. Wie bereits erwähnt, wird das Antriebsdrehmoment normalerweise nur zur hinteren Ausgangswelle 42 übertragen. Wenn allerdings ein Traktionsverlust an den Hinterrädern 34 dazu führt, das sich die hintere Ausgangswelle 42 schneller dreht als die vordere Ausgangswelle 32, so bewirkt die Viskokupplung 199 eine automatische bedarfsgemäße Übertragung des Antriebsdrehmoments an die Übertragungswelle 84 und somit an die vordere Ausgangswelle 32. Natürlich kann für jede spezielle Kraftfahrzeuganwendung eine entsprechende "Feineinstellung" der Drehmomentübertragungseigenschaften der Viskokupplung 199 erfolgen, um festzulegen, welchen Wert der Drehzahlunter schied erreichen muß, damit diese Drehmomentübertragung einsetzt. Zudem läßt sich auch das Verhältnis von Drehmoment zu Drehzahldifferenz speziell einstellen. Außerdem könnte natürlich auch eine modifizierte Version der Viskokupplung 199 so angeordnet werden, daß sie das Antriebsdrehmoment normalerweise zur Übertragungswelle 84 und nur bei Bedarf zur hinteren Ausgangwelle 42 überträgt, auch wenn sich dies der Zeichnung nicht entnehmen läßt.
In den 9 und 10 ist eine alternative Version des Verteilergetriebes 20 dargestellt, das hier mit einer Untersetzungseinheit 230 und einer synchronisierten Bereichswechselanordnung 232 ausgestattet ist, um einen "fliegenden Wechsel" beim Schalten zwischen dem Hochbereichs- und dem Niedrigbereichs-Vierradantriebsmodus zu ermöglichen. Wie sich der Zeichnung entnehmen läßt, handelt es sich bei der Untersetzungseinheit 230 um eine Planetengetriebeanordnung mit einem Sonnenrad 234, welches intern an der Antriebswelle 50' ausgeformt ist, einem Hohlrad 236 und einem Planetenträger 238 mit einer Vielzahl von Planetenrädern 240, die vom Planetenträger drehbeweglich getragen werden und mit dem Sonnenrad 234 und dem Hohlrad 236 in Eingriff stehen. Der Planetenträger 238 umfaßt einen vorderen Tragring 242, einen hinteren Tragring 244 sowie sich zwischen diesen erstreckende Planetenradwellen 246, auf denen die Planetenräder 240 drehbeweglich gehaltert sind. Der hintere Tragring 244 ist über eine Kerbverzahnungsverbindung 245 so mit der Hohlwelle 54' gekoppelt, daß er sich mit dieser dreht. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, ist die Hohlwelle 54' drehbeweglich auf einem axialen Verlängerungsstück der Antriebswelle 50' gehaltert. Der Schaltmechanismus 232 umfaßt eine bidirektionale Kupplungsvorrichtung 247 mit einer Kupplungsnabe 248, die so fixiert ist, daß sie sich mit dem Hohlrad 236 dreht, sowie eine Bereichs-Buchse 250, die so gehaltert ist, daß sie sich mit der Kupplungsnabe 248 dreht und zudem eine Gleitbewegung in Achsrichtung auf dieser Nabe ausführen kann. Wie sich der Zeichnung entnehmen läßt, ist zur Kopplung der Kupplungsnabe 248 an das Hohlrad 236 ein glockenförmiges Ansprechelement 249 vorgesehen. Die Bereichsbuchse 250 läßt sich von der dargestellten neutralen Mittelposition (N) in eine Niedrigbereichsposition (L) bzw. eine Hochbereichsposition (H) und zurück bewegen. Im einzelnen bewirkt eine Bewegung der Bereichsbuchse 250 in ihre Niedrigbereichsposition eine Kopplung der Kupplungsnabe 248 durch die Bereichsbuchse 250 mit einer am Gehäuse 66 fixierten stationären Bremsscheibe 252. Das Hohlrad 236 selbst wird dabei stationär gehalten, so daß sich der Planetenträger 238 mit einer geringeren Geschwindigkeit als die Antriebswelle 50' dreht, wodurch sich eine Niedrigbereichs-Antriebsverbindung zwischen der reichs-Antriebsverbindung zwischen der Antriebswelle 50' und der Hohlwelle 54' ergibt. Die Bereichsbuchse 250 kann aber auch in ihre Hochbereichsposition bewegt werden, in der sie dann die Kupplungsnabe 248 mit einer Kupplungsscheibe 254 koppelt, die über eine Kerbverzahnungsverbindung 256 an der Hohlwelle 54' befestigt ist. Die Bereichsbuchse 250 selbst koppelt dabei das Hohlrad 236 so an den Planetenträger 238, daß es sich zusammen mit diesem dreht. Das Sonnenrad 234, die Planetenräder 240 und das Hohlrad 236 sind hierdurch in wirksamer Weise derart miteinander arretiert, so daß sie sich als eine gemeinsame Einheit drehen und hierdurch das Antriebsdrehmoment von der Antriebswelle 50' direkt auf die Hohlwelle 54' übertragen. Befindet sich die Bereichsbuchse 250 in ihrer neutralen Position, so ist das Hohlrad 236 von der Bremsscheibe 252 und der Kupplungsscheibe 254 entkoppelt. Die Drehung der Antriebswelle 50' bewirkt nun eine Drehbewegung des Sonnenrades 234, was wiederum dazu führt, daß sich die Planetenräder 240 um ihre jeweilige Planetenräderwelle 242 drehen, wodurch das Hohlrad 236 in eine Drehbewegung versetzt wird. Bei einer Drehbewegung des Sonnenrads 234 erfolgt somit kein Drehantrieb des Planetenträgers 238, so daß die Hohlwelle 54' in einem nicht angetriebenen Zustand verbleibt. Wie sich der Zeichnung entnehmen läßt, ist die Hohlwelle 54' über eine Kerbverzahnungsverbindung 258 mit der Eingangswelle des Zwischenachsdifferentials 46 gekoppelt. Allerdings könnte diese synchronisierte Bereichswechselanordnung auch in ein bedarfsweise zuschaltbares Verteilergetriebe integriert werden, das dem 8 dargestellten ähnelt, wenn die Hohlwelle 54' so angekoppelt ist, daß sie die hintere Ausgangswelle 42 direkt antreibt.
Um ein "fliegendes" Umschalten der Bereichsbuchse 250 zwischen den drei einzelnen Positionen zu ermöglichen, ist die Bereichsbuchse 250 mit der Schaltgabel 170 gekoppelt. Zudem umfaßt der Synchron-Schaltmechanismus 232 eine erste Synchronisiereinrichtung 260, die zweckmäßig zwischen der Kupplungsnabe 248 und der Bremsscheibe 252 angeordnet ist, sowie eine zweite Synchronisiereinrichtung 262, die zweckmäßig zwischen der Kupplungsnabe 248 und der Kupplungsscheibe 254 angeordnet ist. Die erste Synchronisiereinrichtung 260 dient dazu, eine Drehzahlsynchronisierung zwischen dem Hohlrad 236 und der Bremsscheibe 252 herzustellen, während die Bereichsbuchse 250 in ihre Niedrigbereichsposition bewegt wird, und diese Drehzahlsynchronisierung abzuschließen, ehe die auf der Bereichsbuchse 250 vorhandenen Kupplungszähne 264 mit den auf der Bremsscheibe 252 vorhandenen Kupplungszähnen 266 gekoppelt werden. In entsprechender Weise dient die zweite Synchronisiereinrichtung 262 dazu, während einer Bewegung der Bereichsbuchse während einer Bewegung der Bereichsbuchse 250 in Richtung ihrer Hochbereichsposition, eine Drehzahlsynchronisation zwischen dem Hohlrad 236 und dem Planetenträger 238 zu bewirken und diese Drehzahlsynchronisierung zwischen beiden Elementen abzuschließen, ehe die auf der Bereichsbuchse 250 vorhandenen Kupplungszähne 264 mit den Kupplungszähnen 268 auf der Kupplungsscheibe 254 in Kupplungseingriff kommen. Als Synchronisiereinrichtungen 260 und 262 kommen alle geeigneten bekannten Synchronisier-Kupplungsvorrichtungen in Frage, die eine derartige Drehzahlsynchronisierung zwischen relativ zueinander drehbaren Bauteilen ermöglichen.
11 zeigt ein Blockschaltbild eines elektronisch gesteuerten Kraftübertragungssystems 216, das sich derart auslegen läßt, daß es den Betätigungszustand der Drehmomentverteilungseinrichtung 180 entweder in einer permanent arbeitenden Anordnung gemäß 6 und 7 oder in einer bedarfsweise arbeitenden Anordnung gemäß 8 zu steuern. In jedem Fall handelt es sich bei der Drehmomentverteilungseinrichtung 180 um eine Verteilerkupplung 218 mit einer Mehrscheiben-Kupplungsbaugruppe und einem Schiebemechanismus, der eine Kupplungseingriffskraft auf die Kupplungspackung ausübt. Der Schiebemechanismus wird durch einen elektrischen Betätiger 228, der elektrische Steuersignale von einer Steuerung 226 empfängt, relativ zur Kupplungspackung bewegt. Als Verteilerkupplung 218 kommt jeder beliebige Kupplungstyp (d. h. elektromechanisch, elektromagnetisch, mit Hydraulik-Betätigung etc.) in Frage. Zu diesem Zweck umfaßt das System 216 einen vorderen Drehzahlgeber 222 zur Messung der Drehzahl der vorderen Ausgangswelle 32 (bzw. der Verteilerwelle 84 bzw. der vorderen Kardanwelle 30), einen hinteren Drehzahlgeber 224 zur Messung der Drehzahl der hinteren Ausgangswelle 42' (oder der hinteren Kardanwelle 40), eine Steuerung 226 und einen elektrisch betätigten Betriebsart-Betätiger 228. Die Drehzahlsignale von den Sensoren 222 und 224 werden der Steuerung 226 zugeführt, die auf der Grundlage dieser Signale ein Drehzahldifferenzsignal erzeugt. Übersteigt das Drehzahldifferenzsignal einen bestimmten Schwellenwert, so betätigt die Steuerung 226 den Betriebsartbetätiger 228, wodurch eine Kupplungseingriffskraft auf die Kupplungspackung in der Verteilerkupplung 218 einwirkt, um ein Antriebsdrehmoment entweder auf die Ausgangswelle 32 oder auf die Ausgangswelle 42 zu übertragen, je nachdem welche dieser Wellen sich langsamer dreht. Der Schwellenwert läßt sich in Nachschlagetabellen speichern oder aus gespeicherten Algorithmen errechnen. Die Betätigung des Betriebsart-Betätigers 228 ist entweder vom EIN/AUS- oder vom adaptiven Typ. Bei einer EIN/AUS-Steuerung wird die Verteilerkupplung 218 vollständig betätigt, wenn das Drehzahldifferenzsignal den Schwellenwert übersteigt. Vorzugsweise wird allerdings das adaptive Steuerungssystem eingesetzt, um die Größe der Kupplungseingriffskraft in Abhängigkeit von der Größe des Drehzahldifferenzsignals zu verändern. Zur Modifikation der Parameter für die Betätigung der Verteilerkupplung 218 können auch zusätzliche Sensoreingangssignale, die insgesamt durch den Block 230 dargestellt sind, der Steuerung 226 zugeführt werden. Als Sensoren können dabei Geschwindigkeitssensoren, Bremssensoren, Beschleunigungssensoren etc. von Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen. Bei einer permanent arbeitenden Verteilergetriebeanordnung wird die Verteilerkupplung 218 zur Steuerung der Differenzierung und zum Drehmomentausgleich am Zwischenachsdifterential eingesetzt. Bei der bedarfsweise arbeitenden Verteilergetriebeanordnung dient die Verteilerkupplung 218 zur Verteilung des Drehmoments zwischen der vorderen und hinteren Ausgangswelle 32 und 42. Beim Betriebsart-Betätiger 228 kann es sich um eine elektrisch betriebene Vorrichtung handeln, die zusätzlich zum Betätiger 62 vorgesehen ist. Statt dessen kann aber auch der Betätiger 62 zur koordinierten Steuerung der Bereichskupplung 58 und der Verteilerkupplung 218 eingesetzt werden, wobei dann eine modifizierte Stellplattenanordnung Verwendung findet.
In den 12 bis 17 der Zeichnung ist eine weitere Version des permanent arbeitenden Verteilergetriebes 20 gezeigt, das in das Kraftübertragungssystem 10 integriert werden kann. Bei dieser speziellen Anordnung handelt es sich beim Zwischenachsdifferential 46' um einen Satz von Planetenrädern, wobei ein Sonnenrad 270 (über eine Kerbverzahnungsverbindung) so mit einer Übertragungswelle 84 gekoppelt ist, daß es sich mit dieser zusammen dreht, ein Hohlrad 272 (über eine Kerbverzahnungsverbindung) derart mit einer hinteren Ausgangswelle 42 gekoppelt ist, daß es sich mit dieser zusammen dreht, und eine Vielzahl von miteinander kämmenden Planetenrädern 274 durch einen Planetenträger 276 getragen werden, welcher (über eine Kerbverzahnungsverbindung) derart mit einer Hohlwelle 54 gekoppelt ist, daß er sich zusammen mit dieser dreht. Darüber hinaus kämmt jedes Planetenrad 274 sowohl mit dem Sonnenrad 270 als auch mit dem Hohlrad 272. Das Verteilergetriebe 20 ist zudem mit einer elektrisch gesteuerten "Schlupfbegrenzungs-/Drehmomentübertragungs"-Anordnung ausgestattet, die eine Übertragungskupplung 218 umfaßt, welche zweckmäßig zwischen der Hohlwelle 54 und der hinteren Ausgangswelle 42 so angeordnet ist, daß sie die Größe der Drehzahldifferenz automatisch steuert und das Drehmomentverteilungsverhältnis zwischen der vorderen und hinteren Ausgangswelle 32 bzw. 42 modifiziert. Das permanent arbeitende Verteilergetriebe 20 ist zudem mit einem Antriebsmechanismus 278 ausgestattet, der eine schwenkbaren Hebelarmanordnung 280 umfaßt, die an der Stellplatte 184' angekoppelt ist. Ein an der Hebelarmanordnung 280 befestigter Betriebsart-Stift 282 erstreckt sich in einen in der Stellplatte 184' ausgebildeten Betriebsart-Schlitz 284. Der Umriß des in der Stellplatte 184' ausgebildeten Betriebsartschlitzes und Bereichsschlitzes 284 ist jeweils so gewählt, daß hierdurch eine koordinierte Bewegung der Bereichskupplung 58 und der Hebelarmanordnung 280 in Abhängigkeit von der Drehung der Stellplatte 184' aufgrund einer Betätigung des Getriebemotors 186 erfolgt. Alternativ hierzu könnten zur Steuerung der Betätigung der Hebelarmanordnung 280 auch ein gesonderter zweiter Getriebemotor und eine gesonderte zweite Stellplatte vorgesehen werden. Ein permanent arbeitendes Verteilergetriebe 20 läßt sich leicht so auslegen, das es zusammen mit einem Kraftübertragungssystem eingesetzt werden kann, das eine erste Sensorgruppe 286 zur Ermittlung spezifischer dynamischer Eigenschaften sowie Betriebseigenschaften des Kraftfahrzeugs und zur Erzeugung von diese Eigenschaften anzeigenden Sensoreingangssignalen umfaßt, wobei die Steuerung 226 zur Erzeugung eines Steuersignals in Abhängigkeit von den Sensoreingangssignalen verwendet wird. Im Betrieb steuert die Steuerung 226 den kraftschlüssigen Drehmomentausgleich durch die Verteilerkupplung 218 auf die beiden Ausgangselemente (Sonnenrad 270 und Hohlrad 272) des Zwischenachsdifferentials 46' durch Betätigung des Getriebemotors 186 in Abhängigkeit vom Steuersignal.
Wie bereits erwähnt, kann die Steuerung 226 so programmiert werden, das die Betätigung der Verteilerkupplung 218 nach dem "EIN/AUS"-Steuerschema automatisch gesteuert wird. Bei einer solchen Anordnung wird die Verteilerkupplung 218 normalerweise in einem nicht betätigten Zustand gehalten, um eine Drehzahldifferenz zwischen der vorderen und hinteren Ausgangswelle 32 bzw. 42 zu ermöglichen. In diesem Betriebszustand arbeitet das Verteilergetriebe 20 in seinem permanenten "Differential"-Vierradantriebsmodus. Zeigen allerdings die Sensoreingangssignale an, daß beim Fahrzeugzustand ein festgelegter Wert überschritten wird, so wird die Verteilerkupplung 218 vollständig betätigt, um eine "Sperre" des Zwischenachsdifferentials 46' zu erzielen, bei der die vordere und hintere Ausgangswelle 32 bzw. 42 tatsächlich derart starr miteinander gekoppelt sind, daß ein "Nicht-Differential"-Vierradandtriebsmodus hergestellt wird. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Fahrzeugzustand, der zur Steuerung der Betätigung der Verteilerkupplung 218 herangezogen wird, um den Drehzahlunterschied (ΔN) zwischen der vorderen Kardanwelle 30 und der hinteren Kardanwelle 40 oder zwischen der vorderen Ausgangswelle 32 und der hinteren Ausgangswelle 42. Wenn die Sensoreingangssignale sodann anzeigen, daß der Wert des Fahrzeugzustands unter dem festgelegten Wert liegt, so wird die Verteilerkupplung 218 wieder in ihren nicht betätigten Zustand zurückversetzt. Alternativ hierzu kann die Steuerung 226 nach dem "adaptiven" Steuerungsschema programmiert sein, um den Betätigungszustand der Verteilerkupplung 218 zwischen deren nicht betätigten und vollständig betätigten Grenzzuständen zur Veränderung des Umfangs des Drehzahlunterschieds und des über das Zwischenachsdifferential 46' übertragenen Antriebsdrehmoments in Abhängigkeit von den Sensoreingangssignalen zu regulieren. Bei beiden genannten Steuerungsschemata erfolgt die Steuerung für die Betätigung der Verteilerkupplung 218 automatisch, ohne daß der Fahrer des Kraftfahrzeugs hierzu irgendeine Handlung durchführen bzw. eine Modusauswahl vornehmen müßte. Somit steuert die Verteilerkupplung 218 die Drehzahldifferenz am Differential 46' sowohl im hohen als auch im niedrigen Antriebsdrehzahlbereich.
Als weitere Option kann der Betriebsart-Auswahlmechanismus 64 so ausgelegt sein, daß er es dem Fahrer des Fahrzeugs ermöglicht, entweder einen "Automatik"-Modus oder einen "Sperr"-Modus auszuwählen. Im Automatik-Modus läßt sich die Verteilerkupplung 218 entsprechend dem AN/AUS-Steuerprogramm oder dem adaptiven Steuerprogramm betätigen, ohne daß der Fahrer hierzu eine Eingabe vornehmen müßte. Wurde allerdings der "Sperr"-Antriebsmodus ausgewählt, so wird die Verteilerkupplung 218 vollständig betätigt, um das Differential 46' zu sperren, wodurch ein nicht differenziertes Antriebsdrehmoment auf die Ausgangswellen 32 und 42 des Verteilergetriebes übertragen wird. Der "Sperr"-Modus ist dazu vorgesehen, eine verbesserte Traktion zu ermöglichen, wenn das Fahrzeug im Gelände oder bei ungünstigen Straßenbedingungen eingesetzt wird. Zudem kann der "Sperr"-Modus so ausgelegt sein, daß er sich wahlweise in Verbindung mit dem hohen oder dem niedrigen Drehzahl-Antriebsmodus oder mit beiden einstellen läßt. Wie zuvor, kann der Betriebsart-Auswahlmechanismus 64 einen beliebigen geeigneten Auswahlmechanismus (d. h. einen Schalthebel, einen Schaltknopf etc.) umfassen, der in der Lage ist, ein Betriebsartsignal zu erzeugen, das der Steuerung 226 zugeführt wird.
Weiterhin unter Bezugnahme auf 12 wird im folgenden eine bevorzugte Ausführung der Verteilerkupplung 218 beschrieben. Dabei verbindet eine sich in radialer Richtung erstreckende Stirnplatte 290 das Hohlrad 272 mit der hinteren dialer Richtung erstreckende Stirnplatte 290 das Hohlrad 272 mit der hinteren Ausgangswelle 42. Das Hohlrad 272 wird durch einen Satz von Hohlradzähnen 292 gebildet, die an der Innenumfangsfläche einer äußeren zylindrischen Trommel 294 ausgebildet sind, welche an der Stirnplatte 290 befestigt ist. Wie sich der Zeichnung entnehmen läßt, befinden sich die Hohlradzähne 292 des Hohlrads 272 in permanentem Eingriff mit den Zähnen 296 der Planetenräder 274. Wie sich der Zeichnung ebenfalls entnehmen läßt, umfaßt der Planetenradträger 276 ein paar ringförmiger Tragringe 298 und 300, zwischen denen Planetenräder 274 über Wellenlager drehbeweglich auf Stiften 302 gehaltert sind. Der Tragring 298 ist (über eine Kerbverzahnungsverbindung) so fixiert, daß er sich zusammen mit der Hohlwelle 54 dreht. Das Sonnenrad 270 weist externe Getrieberadzähne 304 auf, die darauf ausgeformt sind und mit den Getrieberadzähnen 296 der Planetenräder 274 in ständigem Eingriff stehen.
Bei der Verteilerkupplung 218 handelt es sich um eine mechanisch betätigte, kraftschlüssige Mehrscheibenkupplungsbaugruppe, die so angeordnet ist, daß sie einen Abschnitt der Hohlwelle 54 konzentrisch umgibt. Wie bereits erwähnt, ist die äußere Trommel 294 durch die Stirnplatte 290 an der hinteren Ausgangswelle 42 so befestigt, daß beide sich gemeinsam drehen. Die Verteilerkupplung 218 umfaßt zudem eine innere Trommel 306, die (über eine Kerbverzahnungsverbindung) so an der Hohlwelle 54 fixiert ist, daß sie sich gemeinsam mit dieser dreht. Die äußere Trommel 294 umgibt somit die innere Trommel 306, wobei zwischen beiden eine innere Kammer vorhanden ist und die äußere Trommel 294 und die innere Trommel 306 in der Lage sind, sich relativ zueinander zu drehen. Eine Anschlagplatte 308 ist über eine Kerbverzahnungsverbindung so mit der inneren Trommel 306 verbunden, daß sie sich gemeinsam mit dieser dreht, und liegt an einem radialen Flanschanschlag 310 an, der an dieser ausgebildet ist. In der inneren Kammer sind zwei Sätze der abwechselnd miteinander verzahnten Kraftschluß-Kupplungsscheiben angeordnet, die dazu dienen, die Drehzahldifferenz zu begrenzen und die Drehmomentverteilung über das Zwischenachsdifterential 46' zu erzwingen. Die inneren Kupplungsscheiben 312 sind (über eine Kerbverzahnungsverbindung) derart an einem an seiner Außenseite mit Keilen versehenen Randabschnitt 314 der inneren Trommel 306 gehaltert, daß sie zusammen mit der Hohlwelle 54 in eine Drehbewegung versetzt werden. Am mit inneren Keilen versehenen Abschnitt der äußeren Trommel 294 sind äußere Kupplungsscheiben 316 (über Kerbverzahnungsverbindungen) so gehaltert, daß sie sich zusammen mit der hinteren Ausgangswelle 42 drehen. Die verzahnt angeordneten Kupp lungsscheiben sind so gehaltert, daß sie axiale Gleitbewegungen ausführen können, wodurch zwischen ihnen ein kraftschlüssiger Kontakt entsteht.
Am Außenumfang der Hohlwelle 54 ist ein Schiebemechanismus 318 so gehaltert, daß er axiale Gleitbewegungen ausführen kann, wobei er dazu dient, in Abhängigkeit von der ausgeübten Kupplungseingriffskraft ein kraftschlüssiges Zusammenpressen der miteinander verzahnten Kupplungsscheiben zu bewirken. Der Schiebemechanismus 318 umfaßt eine ringförmige innere Lagerhalterung 320, die bei diesem speziellen Ausführungsbeispiel derart über Gelenklager an der Hohlwelle 54 gehaltert ist, daß sie zwar eine Gleitbewegung, aber keine Drehbewegung ausführen kann. Die innere Lagerhalterung 320 umfaßt einen oder mehrere Axialflansch(e) 322, der bzw. die in entsprechenden Öffnungen in einem Hebelarm 324 eingreifen und so die Drehbewegung der inneren Lagerhalterung 320 relativ zur Hohlwelle 54 und der inneren Trommel 306 begrenzen. Der Schiebemechanismus 318 umfaßt zudem eine ringförmige äußere Lagerhalterung 326, die so an die innere Trommel 294 gekoppelt ist, daß sie sich zusammen mit dieser dreht. Wie sich der Zeichnung entnehmen läßt, sind am distalen Ende des zylindrischen Randsegments 314 axiale Vorsprünge 328 ausgebildet, die in Vertiefungen 330 in einem Plattensegment 332 der äußeren Lagerhalterung 326 eingreifen. Zwischen der inneren Lagerhalterung 320 und der äußeren Lagerhalterung 326 ist eine Lagerbaugruppe 333 gehaltert. Hierdurch ist die äußere Lagerhalterung 326 derart an der inneren Trommel 306 befestigt, daß sie sich zusammen mit dieser dreht, während die innere Lagerhalterung 320 relativ zu ihr statisch gehaltert ist. Am Hebelarm 324 angebrachte Tasten wirken auf die innere Lagerhalterung 320 ein und bewirken dabei eine Gleitbewegung des Schiebemechanismus 318 in Abhängigkeit von einer Schwenkbewegung der Hebelarmanordnung 280, wodurch eine Kupplungseingriffskraft durch das Plattensegment 332 der äußeren Lagerhalterung 326 auf die miteinander verzahnten Kupplungsscheiben ausgeübt wird. Eine ringförmige Rückführfeder 334 ist zwischen der inneren Trommel 306 und der äußeren Lagerhalterung 326 gehaltert und dient dazu, den Schiebemechanismus 318 normalerweise in eine von den miteinander verzahnten Kupplungsscheiben wegweisende Richtung vorzuspannen.
Wie bereits erwähnt, handelt es sich beim Betätiger 62 um einen elektrischen Getriebemotor, der dazu dient, ein Ausgangsdrehmoment zu erzeugen, dessen Wert sich in Abhängigkeit von der Größe des elektrischen Steuersignals verändert, das ihm durch die Steuerung 226 zugeführt wird. Dabei ist der Antriebsmechanismus 278 derart mit dem Ausgangselement 188 des Getriebemotors 186 verbunden, daß das Ausgangsdrehmoment in eine in Achsrichtung wirkende Kraft umgewandelt wird, die zur Steuerung der auf den Schiebemechanismus 318 der Verteilerkupplung 218 einwirkenden Kupplungseingriffskraft genutzt wird. Im einzelnen wird dabei die Stellplatte 184' durch den Modusstift 282 mit dem Schwenkarm 324 verbunden und mit Hilfe des Ausgangselements 188 des Getriebemotors 186 in einem festgelegten Winkelbereiche bewegt. Die Richtung und der Umfang der Drehung der Stellplatte 184' verursachen nun eine entsprechende Schwenkbewegung des Hebelarms 324, die ihrerseits eine Gleitbewegung des Schiebemechanismus 318 herbeiführt, wodurch die Kupplungseingriffskraft auf die miteinander verzahnten Kupplungsscheiben einwirkt. Zur Erzeugung der gewünschten Kupplungseingriffskraft, umfaßt die Stellplatte 184' einen Modus-Schlitz 284, in dem eine am Modus-Stift 282 befestigte, einen Rundkopf aufweisende Rolle 336 gehaltert wird. Der Modus-Stift 282 ist am Flanschabschnitt 338 des Hebelarmes 324 fixiert. Die gegabelten Enden des Hebelarms 324 werden schwenkbeweglich auf der Schiene 340 gehaltert, deren Enden in (nicht dargestellten) geeigneten, im Gehäuse 56 ausgebildeten Halterungen gehaltert sind.
Das erfindungsgemäße, in 12 gezeigte und mit einem permanent arbeitenden Verteilergetriebe 20 ausgestattete Kraftübertragungssystem dient zur kontinuierlichen Überwachung des Drehzahlunterschieds (ΔN) zwischen den Wellen am Differential 46'. Da die Größe der Kupplungseingriffskraft, die durch die Schwenkarmbaugruppe 280 erzeugt und der Verteilerkupplung 218 zugeführt wird, der Größe des durch den Getriebemotor 186 erzeugten Ausgangsdrehmoments proportional ist, das wiederum der Größe des dem Getriebemotor 186 durch die Steuerung 226 zugeführten Steuersignals (d. h. dem Anteil am Arbeitstakt) proportional ist, ist auch die Größe der auf die Verteilerkupplung 218 einwirkenden Kupplungseingriffskraft der Größe des Steuersignals proportional. Zudem kann eine (in 13 gezeigte) Bremse 342 zum Bremsen des Ausgangselementes 188 des Betätigers 62 eingesetzt werden, um die Stellplatte 184 nach Auswahl des Sperr-Modus über den Modusauswahlmechanismus 64 in einer Sperr-Position zu halten, was es erlaubt, die Kraftübertragung zum Betätiger 62 zu unterbrechen, um dessen betriebszeitbedingten Wartungsbedarf zu minimieren.
Im folgenden wird insbesondere auf 13 Bezug genommen, die ein Blockschaltbild des Steuersystems zeigt. Bei der Steuerung 226 handelt es sich hierbei vorzugsweise um eine elektronische Steuereinheit bzw. ein elektronisches Modul 350, das zur Signalverarbeitung und Informationsspeicherung in der Lage ist. Innerhalb des Fahrgastraums des Fahrzeugs ist eine visuelle Anzeigeeinheit 351 vorgesehen, welche die jeweilige Betriebsart anzeigt, in der das Verteilergetriebe 20 jeweils gerade arbeitet. Zudem ist die erste Sensorgruppe 286 als eine Gruppe verschiedener "System"-Sensoren dargestellt, die dazu dienen, spezifische Dynamik- und Betriebseigenschaften des Kraftfahrzeugs zu ermitteln und entsprechende Signale zu liefern. Die durch die "System"-Sensorgruppe erzeugten Eingangssignale werden dem elektronischen Steuermodul 350 zugeführt. Vorzugsweise umfassen diese Sensoren einen vorderen Drehzahlgeber 222, der die Drehzahl (n_F) der vorderen Kardanwelle 30 oder der vorderen Ausgangswelle 32 ermittelt, einen hinteren Drehzahlgeber 224, der die Drehzahl (n_R) der hinteren Kardanwelle 40 bzw. der hinteren Ausgangswelle 42 ermittelt, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 352 zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit (V), ein Zündschloß 354, das ein Signal über den Betriebszustand des Fahrzeugs liefert, sowie einen Batterieeingang 356 für die Stromzuführung zum elektronischen Steuermodul 350. Bei mit einem Antiblockiersystem (ABS) ausgestatteten Fahrzeugen lassen sich die ursprünglich zur ABS-Ausrüstung gehörenden, an jedem Rad vorgesehenen Sensoren dazu einsetzen, eine "mittlere" Drehzahl der vorderen und hinteren Antriebswelle zu ermitteln. Zudem ist es möglich, auf den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 352 zu verzichten, wenn das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal (V) aus dem durch den vorderen Drehzahlgeber 222 erzeugten vorderen Drehzahlsignal (n_F) errechnet wird. Allerdings liegt natürlich jede geeignete Anordnung zur Ermittlung der Drehzahl, die in der Lage ist, ein die Drehzahl einer Welle repräsentierendes Signal zu erzeugen, im Bereich der vorliegenden Erfindung.
Das Steuersystem zeigt zudem den Einsatz verschiedener "auf den Fahrzeugführer zurückgehender" Eingaben, die allgemein durch ein zweites Sensormittel 360 wiedergegeben sind. Zu den Eingabemitteln gehören hier ein Bremssensor 362, der feststellt, wann der Fahrzeugführer die Bremsen betätigt, ein Lenkwinkelsensor 364, der die Größe des Lenkwinkels (Φ) ermittelt, und ein Beschleunigungssensor, der den Beschleunigungszustand des Fahrzeugs ermittelt. Beim Beschleunigungssensor handelt es sich vorzugsweise um einen Drosselklappensensor 366, der den Öffnungsgrad einer zum Motor 16 gehörenden Drosselklappe ermittelt oder feststellt, wie weit das Gaspedal herabgedrückt ist, und der zur Erzeugung eines Drosselklappensignals (A) dient. Die auf den Fahrzeugführer zurückgehenden Eingangssignale werden dem Steuermodul 350 zugeführt, wo sie zusammen mit den Systemeingangssignalen zur weiteren Steuerung der "bedarfsweise" ausgeführten Operationen eingesetzt werden.
In 17 ist eine Steuersequenz für die Steuerung von "bedarfsweise" ausgeführten Operationen des Kraftübertragungssystems 10 dargestellt. Allgemein gesagt, zeigt das Flußdiagramm eine Abfolge von Operationen, die durch das elektronische Steuermodul 350 durchgeführt werden und die in Blockform schematisch dargestellt sind. Im einzelnen zeigt das Flußdiagramm dabei eine Abfolge von Steuerschritten, die kontinuierlich zur Auswahl des Wertes des Steuersignals wiederholt werden, das dem Betätiger 62 entsprechend verschiedenen vorab festgelegten Beziehungen zwischen dem momentanen Wert des Vorder-/Hinterraddrehzahlunterschieds (ΔN) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) zugeführt wird und das im Hinblick auf den Lenkwinkel (Φ) und andere auf den Fahrzeugführer zurückgehende Eingaben modifiziert wird. Der Block 368 steht für einen Schritt, in dem festgelegt wird, ob ein Betriebsartsignal vom Betriebsart-Auswahlmechanismus 64, das die Auswahl der "Sperr"-Betriebsart anzeigt, empfangen wurde. Ist dies der Fall, so geht die Steuersequenz zu einer Sperr-Routine über, wie dies durch den Block 370 angezeigt ist, wobei die Verteilerkupplung 218 vollständig betätigt wird und sodann die Bremse 342 betätigt wird. Ist dies nicht der Fall, so geht die Steuersequenz zum Block 372 über, der den "Automatik"-Steuerschritt repräsentiert, in dem der momentane Wert der vorderen Drehzahl (n_F) und der hinteren Drehzahl (n_R) eingelesen werden. Der Block 374 zeigt den Schritt an, in dem der Wert des vom Lenkwinkelsensor 364 ermittelten Lenkwinkels (Φ) eingelesen wird, während der Block 376 die Operation der Auswahl einer Steuereigenschaft (C) entsprechend dem Lenkwinkel (Φ) wiedergibt. 15 zeigt einen Graphen, der eine beispielhafte Beziehung angibt, die als eine Nachschlagetabelle gespeichert oder aus einer arithmetischen Gleichung im Steuermodul 350 errechnet werden kann und die Steuereigenschaft (C) als eine lineare Funktion zum ermittelten Lenkwinkel (Φ) in Beziehung setzt. Der folgende Block 378 gibt den Schritt einer Berechnung eines Drehzahlunterschieds (ΔN) gemäß der Gleichung ΔN = nR – nF + Cwieder.
Die Blöcke 380 und 382 zeigen Schritte, in denen der gegenwärtige Wert der durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 352 ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit (V) bzw. der durch den Drosselklappensensor 366 ermittelten Drosselklappenposition (A) eingelesen werden. Wie sich dem Block 384 entnehmen läßt, ermittelt das Steuermodul 350, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) einen festgelegten Schwellenwert (V_T) von beispielsweise 5 Meilen pro Stunde übersteigt. Liegt die Fahrzeuggeschwindigkeit unter dem Schwellenwert (V_T), so wird bei Block 386 eine zweite Bestimmung vorgenommen, ob der Wert der Drosselklappenposition (A) einen festgelegten Schwellenwert (A_T) von beispielsweise 50 des Gaspedal-Depressionswinkels übersteigt. Liegt die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) unter ihrem Schwellenwert (V_T) und übersteigt die Drosselklappenposition ihren Schwellenwert (A_T), so wird die Größe (d. h. der Prozentsatz des Arbeitstaktes) des elektrischen Steuersignals auf einen Vorgabewert gesetzt, beispielsweise auf 30% des Arbeitstaktes, wie dies durch den Block 388 angedeutet ist. Auf diese Weise ist das Kraftübertragungssystem 10 dazu ausgelegt, in Abhängigkeit von der Beschleunigung bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten ein Drehmoment auf die Vorderräder 12 zu übertragen, um einem vorauszusehenden Rutschen der Räder entgegenzuwirken. Liegt der Wert der Drosselklappenposition (A) jedoch unter dem Schwellenwert (A_T), so wird die Größe des Arbeitstaktes für das Steuersignal entsprechend den festgelegten Beziehungen zwischen dem Drehzahlunterschiedssignal (ΔN) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) eingestellt, wie dies durch den Block 390 angedeutet ist. Der Block 392 repräsentiert den Schritt der Ausgabe des elektrischen Steuersignals an den Drehbetätiger 186 zur Herbeiführung einer Drehmomentübertragung über die Verteilerkupplung 218 im gewünschten Umfang, sofern diese überhaupt stattfinden soll. Wie in Block 394 dargestellt ist, wird gleichzeitig mit der Energiezuführung zum Drehbetätiger 186 eine Zeitsteuerungsschaltung innerhalb des Steuermoduls 350 betätigt, um diese Energiezuführung über einen festgelegten Zeitraum (T) hinweg aufrechtzuerhalten. Sobald der Zeitraum der Energiezuführung (t) dem festgelegten Zeitraum (T) entspricht (bzw. t ≥ T), wiederholt das Steuermodul 350 die Steuerroutine.
Zur Verbesserung der Lenksteuerung erfolgt zwischen den Schritten 384 und 390 ein durch den Block 396 angedeuteter Steuerschritt zur Bestimmung, ob der Fahrzeugführer die Bremsen betätigt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) den Schwellenwert (V_T) übersteigt. Wenn also der Fahrzeugführer versucht, das Fahrzeug anzuhalten, indem der die Bremsen einsetzt (was durch den Bremssensor 362 ermittelt wird), während die Straßenbedingungen eine geringe Radtraktion bieten und die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) den festgelegten Schwellenwert (V_T) übersteigt, so setzt das Steuermodul 350 die Größe des an den Drehbetätiger 186 gesandten Steuersignals auf null (Block 398), um so die Verteilerkupplung 218 zu deaktivieren und die "bedarfsweise" einsetzbaren Betriebseigenschaften abzuschalten. Diese Steuersequenz verhindert, daß das Bremsen und die "bedarfsweise" einsetzende Operation simultan erfolgen, wodurch der Fahrzeugführer eine bessere Lenk- und Bremskontrolle erhält. Wenn allerdings bei schlechten Radtraktionsbedingungen der Bremssensor 362 dem Steuermodul 350 anzeigt, daß der Fahrzeugführer die Bremsen nicht einsetzt, so führt das elektronische Steuermodul 350 dem Drehbetätiger 186 automatisch Strom zu (Block 392), um so die Verteilerkupplung 218 entsprechend den allgemein durch den Block 390 angezeigten Beziehungen zu betätigen.
Im folgenden wird insbesondere unter Bezugnahme auf die 14 ein Satz beispielhafter Graphen für die Bestimmung der Größe des Arbeitstaktes, der dem Drehbetätiger 186 in Abhängigkeit vom gegenwärtigen Wert des Drehzahlunterschieds (ΔN) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) während der "bedarfsweise" durchführbaren Operation übermittelt wird, näher beschrieben, was in 17 durch den Block 390 schematisch widergegeben ist. Wie sich der Zeichnung entnehmen läßt, setzt ein Stromübertragungssystem 10 den durch das dem Drehbetätiger 186 zugeführte Steuersignal angegebenen Prozentanteil des Arbeitstaktes in Beziehung zu einer Auswahl an Werten für den Drehzahlunterschied (ΔN). Allgemein gesagt erhöht sich der Prozentanteil des Arbeitstaktes für das Steuersignal linear von einem minimalen Betätigungswert (Y%) zu einem maximalen Betätigungswert (100%) wenn der Wert des Drehzahlunterschieds (ΔN) innerhalb eines speziellen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereichs von einem minimalen Grenzwert für den Drehzahlunterschied bis zu einem maximalen Grenzwert (X) für den Drehzahlunterschied ansteigt. Wenn der Wert des Drehzahlunterschieds (ΔN) an sich geringer ist als der minimale Grenzwert für den Drehzahlunterschied, so erfolgt keine Drehmomentangleichung über die Verteilerkupplung 218. Übersteigt der Wert des Drehzahlunterschieds (ΔN) hingegen den minimalen Unterschiedsgrenzwert, so wird eine Drehmomentangleichung vorgenommen, indem dem Drehbetätiger 186 ein Steuersignal zugeführt wird, das einen Arbeitstaktwert von über (Y%) aufweist. Somit steht der minimale Betätigungs-Arbeitstakt (Y%) für das Steuersignal mit dem Punkt in Beziehung, an dem ein kraftschlüssiger Eingriff zwischen den miteinander verzahnten Kupplungsscheiben 312 und 316 den Be ginn einer Drehmomentangleichungssteuerung durch die Verteilerkupplung 218 herbeiführt.
Der Anteil des Gesamtantriebsdrehmoments, der durch die Verteilerkupplung 218 übertragen wird, erhöht sich im wesentlichen linear, während sich die Größe des Arbeitstaktes für das Steuersignal vom minimalen Betätigungswert (Y%) zum maximalen Betätigungswert (100%) erhöht. Vorzugsweise fällt der maximale Wert (X) des Drehzahlunterschieds (ΔN) mit dem maximalen Betätigungs-Arbeitstakt (100%) zusammen, wobei an diesem Punkt die maximale Kupplungseingriffskraft erzeugt wird, um die Kupplungsscheiben 312 und 316 vollständig miteinander zu arretieren. Im Betrieb führt eine Verringerung der Größe des an den Drehbetätiger 186 gesandten Steuersignals dazu, daß das Betätiger-Ausgangselement 188 aufgrund der durch die Hebelarmanordnung 280 auf die Stellplatte 184 ausgeübte Kupplungseingriffslast rückwärts angetrieben wird. Statt dessen läßt sich die Richtung der Antriebsdrehung des Betätigerausgangselements 188 auch so lange umkehren, bis die gewünschte Kupplungseingriffskraft erzielt ist. Insbesondere 16 läßt sich eine beispielhafte lineare Beziehung zwischen der Größe des Arbeitstaktes für den Drehbetätiger 186 und der erzeugten Kupplungseingriffskraft sowie der Größe des hierdurch wiederum durch die Verteilerkupplung 218 übertragenen Drehmoments entnehmen.
Es wird davon ausgegangen, daß für die Anwendungen, in denen das Zwischenachsdifferential 46' nicht benötigt wird, eine Version der beschriebenen Verteilerkupplung 218 zusammen mit der in 12 gezeigten permanent arbeitenden Verteilergetriebeanordnung ebenfalls in einer bedarfsweise arbeitenden Vierradantriebsanordnung Verwendung finden kann. Bei einer solchen Anordnung würde die Verteilerkupplung 218 zur automatischen Übertragung des Drehmoments von der Hohlwelle 50 zur Verteilerwelle 84 dienen, wenn an den Hinterrädern 34 ein Traktionsverlust auftritt.
Schließlich umfaßt das Verteilergetriebe 20 einen Einlaßschlitz 400 und einen Auslaßschlitz 402, die im Gehäuse 66 zur Verbindung mit einem externen Schmiermittelzuführ- und Kühlsystem 404 vorgesehen sind. Statt dessen kann aber auch eine interne Schmiermittelpump- und -zuführvorrichtung im Verteilergetriebe 20 eingebaut sein.
Die obige Beschreibung offenbart und erläutert verschiedene erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele. Für einen Fachmann auf diesem Gebiet ergibt sich aus den vorliegenden Erläuterungen sowie den beigefügten Zeichnungen und Ansprüchen, daß sich verschiedene Änderungen, Modifikationen und Abwandlungen vornehmen lassen, ohne daß hierdurch die Reichweite der Ansprüche überschritten würde.

Claims

Verteilergetriebe (20) zum Übertragen von Antriebsdrehmoment von einem Antrieb auf einen ersten (14) und einen zweiten (12) Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei das Verteilergetriebe umfaßt: eine Eingangswelle (44), die um eine erste Drehachse drehbar gelagert und dazu geeignet ist, von dem Antrieb angetrieben zu werden; eine Antriebswelle (50, 50'), die um eine zweite Drehachse drehbar gelagert ist; einen ersten Antriebsmechanismus (52), der die Antriebswelle mit der Eingangswelle (44) koppelt; eine erste Ausgangswelle (42), die um die zweite Drehachse drehbar gelagert und dazu geeignet ist, mit dem ersten Antriebsstrang (14) verbunden zu werden; eine zweite Ausgangswelle (32), die um eine dritte Drehachse drehbar gelagert ist, die bezüglich der ersten und der zweiten Achse versetzt ist, wobei die zweite Ausgangswelle dazu geeignet ist, mit dem zweiten Antriebsstrang (12) verbunden zu werden; ein Zwischenachsdifferential (46, 46') mit einem Eingang, einem mit der ersten Ausgangswelle (42) gekoppelten ersten Ausgang und einem mit der Übertragungswelle (84, 84') gekoppelten zweiten Ausgang; und eine Kupplung (58, 247) zum wahlweisen Koppeln der Antriebswelle (50, 50') mit dem Eingang des Zwischenachsdifferentials (46, 46'), gekennzeichnet durch versetzte Anordnung der zweiten Drehachse gegenüber der ersten Drehachse; durch eine Übertragungswelle (84, 84'), die um die zweite Drehachse drehbar gelagert ist; durch einen zweiten Antriebsmechanismus (98) zum Koppeln der Übertragungswelle (84, 84') mit der zweiten Ausgangswelle (32); und dadurch daß der zweite Ausgang des Zwischenachsdifferentials (46, 46') mit der Übertragungswelle (84, 84') gekoppelt ist.
Verteilergetriebe nach Anspruch 1, das ferner eine Drehmomentverteilungseinrichtung (180) enthält, die Schlupf begrenzt und die Drehmomenverteilung über den ersten und den zweiten Ausgang des Zwischenachsdifferentials (46, 46') erzwingt.
Verteilergetriebe nach Anspruch 2, wobei die Drehmomentverteilungseinrichtung (180) eine Verteilerkupplung (181, 218) ist, mit einem ersten Satz Kupplungsscheiben (198, 312), der so befestigt ist, daß er sich mit dem Eingang des Zwischenachsdifferentials (46, 46') dreht, und einem zweiten Satz Kupplungsscheiben (196, 316), der so befestigt ist, daß er sich mit dem ersten Ausgang des Zwischenachsdifferentials dreht, wobei der zweite Satz Kupplungsscheiben mit dem ersten Satz Kupplungsscheiben derart verzahnt ist, daß eine darauf wirkende Klemmkraft die Relativbewegung zwischen ihnen einschränkt.
Verteilergetriebe nach Anspruch 2, wobei die Drehmomentverteilungseinrichtung (180) eine Verteilerkupplung (181') ist, mit einem ersten Satz Kupplungsscheiben (198), der so befestigt ist, daß er sich mit dem ersten Ausgang des Zwischenachsdifferentials dreht, und einem zweiten Satz Kupplungsscheiben (196), der so befestigt ist, daß er sich mit dem zweiten Ausgang des Zwischenachsdifferentials dreht, wobei der zweite Satz Kupplungsscheiben mit dem ersten Satz Kupplungsscheiben derart verzahnt ist, daß eine darauf wirkende Klemmkraft die Relativbewegung zwischen ihnen einschränkt.
Verteilergetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Antriebsmechanismus eine an dem Eingang des Zwischenachsdifferentials befestigte Hohlwelle (54, 54') und eine Kupplung (58, 247) zum wahlweisen Koppeln der Antriebswelle mit der Hohlwelle enthält.
Verteilergetriebe nach Anspruch 5, das ferner eine Untersetzungseinheit (56, 230) enthält, die dazu geeignet ist, von der Antriebswelle (50, 50') in einem kleineren Übersetzungsverhältnis relativ zu dieser angetrieben zu werden, wobei die Kupplung (58, 247) in einer ersten Betriebsart betätigbar ist, um die Hohlwelle (54, 54') zur Drehung mit der Antriebswelle (50, 50') in einem direkten Übersetzungsverhältnis zu koppeln, und die Kupplung in einer zweiten Betriebsart betätigbar ist, um die Untersetzungseinheit (56, 230) mit der Hohlwelle (54, 54') zu koppeln, um die Hohlwelle in dem kleineren Übersetzungsverhältnis anzutreiben.
Verteilergetriebe nach Anspruch 6, das ferner eine Synchronisiereinrichtung (260, 262) enthält, die in Verbindung mit der Kupplung (247) betätigbar ist, um eine Drehzahlsynchronisation zwischen der Antriebswelle (50') und der Hohlwelle (54') zu bewirken, wenn die Kupplung (247) in die erste Betriebsart eingerückt ist, und wobei die Synchronisiereinrichtung (260, 262) eine Drehzahlsynchronisation zwischen der Hohlwelle (54') und der Untersetzung (230) bewirkt, und zwar wenn die Kupplung (247) in die zweite Betriebsart eingerückt ist, und das einen Schaltmechanismus (232) zum Schalten der Kupplung zwischen der ersten und der zweiten Betriebsart enthält.
Verteilergetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Zwischenachsdifferential (46, 46') eine zweistufige Planetenbaugruppe ist, das eine Trägerbaugruppe (154) als den Eingang, ein erstes Sonnenrad (152) als den ersten Ausgang und ein zweites Sonnenrad (150) als den zweiten Ausgang enthält, wobei die Trägerbaugruppe ein mit dem ersten Sonnenrad (152) in Eingriff stehendes erstes Planetenrad (164) und ein mit dem zweiten Sonnenrad (150) und dem ersten Planetenrad (164) in Eingriff stehendes zweites Planetenrad enthält.
Verteilergetriebe nach Anspruch 3, wobei die Verteilerkupplung (218) einen Schiebemechanismus (318) zum Ausüben der Klemmkraft auf die verzahnten Kupplungsscheiben (312, 316) enthält, wobei der Schiebemechanismus so gelagert ist, daß er eine Bewegung relativ zu den verzahnten Kupplungsscheiben (312, 316) ausführen kann, um die Klemmkraft in Abhängigkeit einer Drehzahldifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgang des Zwischenachsdifferentials (46') zwischen einem maximalen Wert und einem minimalen Wert zu verändern.
Verteilergetriebe nach Anspruch 9, das ferner umfaßt: Sensoren (224, 222) zum Erfassen der Drehgeschwindigkeit des ersten und des zweiten Ausgangs des Zwischenachsdifferentials (46') oder der ersten (42) und der zweiten (32) Ausgangswelle und zum Erzeugen von diese repräsentierenden Sensoreingangssignalen, einen Betätiger (62) zum Bewegen des Schiebemechanismus, um die Klemmkraft auf die verzahnten Kupplungsscheiben (312, 316) auszuüben, und eine Steuerung (226) zum Erzeugen eines Drehzahldifferenzsignals aus den Sensoreingangssignalen und zum Steuern der Betätigung des Betätigers in Abhängigkeit dieses Drehzahldifferenzsignals.
Verteilergetriebe nach Anspruch 4, das ferner umfaßt: Sensoren (224, 222) zum Erfassen der Drehgeschwindigkeit des ersten und des zweiten Ausgangs des Zwischenachsdifferentials (46, 46') oder der ersten (42) und der zweiten (32) Ausgangswelle und zum Erzeugen von diese repräsentierenden Sensoreingangssignalen, einen Schiebemechanismus (318) zum Ausüben der Klemmkraft auf die verzahnten Kupplungsscheiben, wobei der Schiebemechanismus bewegbar ist, um die Klemmkraft zwischen einem minimalen Wert und einem maximalen Wert zu verändern, einen Betätiger (62) zum Bewegen des Schiebemechanismus zum Ausüben der Klemmkraft auf die verzahnten Kupplungsscheiben (196, 198) und eine Steuerung (226) zum Erzeugen eines Drehzahldifferenzsignals aus den Sensoreingangssignalen und zum Steuern der Betätigung des Betätigers in Abhängigkeit des Drehzahldifferenzsignals.
Verteilergetriebe nach Anspruch 1, das ferner eine Untersetzungseinheit (56, 230) enthält, die dazu geeignet ist, von der Antriebswelle (50, 50') in einem kleineren Übersetzungsverhältnis relativ zu dieser angetrieben zu werden, wobei die Kupplung (58, 247) in einer ersten Betriebsart betätigbar ist, um den Eingang des Zwischenachsdifferentials zur Drehung mit der Antriebswelle (50, 50') in einem direkten Übersetzungsverhältnis zu koppeln, und die Kupplung (58, 247) in einer zweiten Betriebsart betätigbar ist, um die Untersetzungseinheit (56, 247) für eine Drehung mit der Antriebswelle (50, 50') in dem kleineren Übersetzungsverhältnis mit dem Eingang zu koppeln.
Verteilergetriebe nach Anspruch 12, das ferner eine Synchronisiereinrichtung (260, 262) enthält, die in Verbindung mit der Kupplung (247) betätigbar ist, um eine Drehzahlsynchronisation zwischen der Antriebswelle (50') und der Hohlwelle (54') zu bewirken, wenn die Kupplung (247) in die erste Betriebsart eingerückt ist, und wobei die Synchronisiereinrichtung (260, 262) eine Drehzahlsynchronisation zwischen der Hohlwelle (54') und der Untersetzung (230) bewirkt, und zwar wenn die Kupplung (247) in die zweite Betriebsart eingerückt ist, und das einen Schaltmechanismus (232) zum Schalten der Kupplung zwischen der ersten und der zweiten Betriebsart enthält.
Verteilergetriebe nach Anspruch 1, 3 oder 4, wobei die Verteilerkupplung (181, 218) eine Viskokupplung ist.
Verteilergetriebe nach Anspruch 1, wobei die Antriebswelle (50, 50') die Übertragungswelle (84, 84') für eine Relativdrehung um die zweite Drehachse konzentrisch umgibt.