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Kraftfahrzeug' mit Vierradantrieb DieErfindung betrifft eine Vierradschaltung
mit Wechsel- und Umschaltgetriebe für Kraftfahrzeuge. Es ist schon eine Antriebsanordnung
bekanntgeworden, bei welcher die Zusehaltung eines Räderpaares reit einer Umschalteng
des Übersetzungsverhältnisses auf kleinen Gang und die Abschaltung des Räderpaares
mit. einer Umschaltung auf großen Gang verbunden ist. Bei der in - Vorschlag gebrachten
Ausführungsform dieser bekannten Anordnung (deutsche Patentschrift 642 094) wird
bei der Umschaltung auf großen Gang das 'V@örderräderpaar abgeschaltet; so daß diese
bekannte Antriebsanordnung zwei Schaltmöglichkeiten liefert, und zwar die Anwendung
des Vierradantriebes bei kleinem Gang. Die Erfindung hat zunächst den Zweck, diese
Schaltmöglichkeiten zu verbessern und zu vermehren und hierbei ohne wesentliche
Vermehrung des Gewichtes des Getriebes sechs bzw. acht verschiedene Gänge schalten
zu können.
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Die Aufgabe; welche durch die Vierradschaltung für Kraftfahrzeuge
nach der Erfindung gelöst wird, besteht in den nachstehenden drei Schaltmöglichkeiten:
i. Vorderradantrieb bei großem Gang in der Ebene und auf Autobahnen. Hinterradantrieb
bei kleinem Gang für Fahrten in der Stadt, in schwierigem Gelände, bei starken Steigungen:
3. Vierradantrieb bei kleinem Gang für Fährten in schwierigstem Gelände.
Der
reine Vorderradantrieb hat wegen der Lenkfähigkeit bei hoher Geschwindigkeit in
der Kurve, ferner hinsichtlich der Lagefestigkeit bei Seitenwind große Bedeutung.
Bei kleinem Gang hinwiederum hat man bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung
die Wahl zwischen reinem Hinterradantrieb, der besonders bei kleinen Anfahr- bzw.
Berggängen erwünscht ist, und dem Allradantrieb, der vorzugsweise nur im. allerschwierigsten
Gelände bevorzugt werden wird.
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Die Erfindung besteht darin, daß das im Sinne des Kraftflusses vom
Motor zu den Rädern dem ersten Getriebe wirkungsmäßig nachgeschaltete zweite Getriebe
durch eine Kupplung so umschaltbar- ist, daß es nur in seinem kleineren Gang eine
Verbindung zwischen der vom vorgeschalteten Getriebe kommenden mit der zu den Hinterrädern
des Fahrzeuges führenden Welle, dagegen in seinem größeren Gang und gegebenenfalls
auch in seinem kleineren Gang mit der zu den Vorderrädern führenden Weile bewirkt.
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Durch die Anordnung nach der Erfindung ist eine Übertragung der Kraft
auf alle Räder oder nur auf die Hinterräder beim kleinen Gang gegeben, während beim
größeren Gang der Antrieb nur auf die Vorderräder übertragen wird. Diese Schaltungsmöglichkeiten
sind unter Benutzung zweier wirkungsmäßig einander nachgeschalteter Getriebe derart
ausgenutzt, daß die Wahl der Kraftübertragung auf die einen oder die anderen Fahrzeugräder
durch das nachgeschaltete Getriebe vollzogen wird. Das vorgeschaltete Getriebe mag
dabei eine mehr oder weniger große Zahl von Gangschaltungen aufweisen.
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Nachgeschaltete Getriebe sind an sich als Hilfsmittel zur Erzeugung
einer möglichst großen Gangzahl bekannt, jedoch nicht in Verbindung mit einer Anordnung;
welche selbsttätig eine Umschaltung des Antriebes der Fahrzeugräder mit dem Wechselgetriebe
verbindet.
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Das nachgeschaltete Getriebe kann vorteilhafterweise, wie schon vorgeschlagen
wurde, den Kegelradantrieb von der Längswelle zu einer der ein Radpaar antreibenden
Querwellen bilden und zu diesem Zweck mehrere Kegelradpaare mit verschiedenen Übersetzungsverhältnissen
aufweisen, die wahlweise einschaltbar sind und deren Antriebsritzel vom vorgeschalteten
Wechselgetriebe aus angetrieben sind. Wenn das den Kegelradantrieb bildende Getriebe
an der Vorderachse angeordnet ist, braucht die zur Hinterradwelle führende Antriebswelle
nur mit dem Kegelradpaar des kleineren Übersetzungsverhältnisses zusammenzuarbeiten.
Wie erwähnt, ist die Einschaltung der Kegelräder in dem Kraftübertragungsmechanismus
an sich bekannt und ist nur im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung geschützt.
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Dadurch, daß mit der Umschaltung vom größeren auf ein kleineres Übersetzungsverhältnis
auch die Zu- und Abschaltung des auf die Hinterräder wirkenden Antriebes verbunden
ist, hat man den Vorteil, daß man in der Stadt, im Gelände und im Gebirge mit Vierradantrieb
fahren kann, dagegen in der Ebene bei großer Geschwindigkeit nur Vorderantrieb benutzt.
Man erreicht dadurch, daß bei nicht allzu hohen Motordrehzahlen die Geschwindigkeit
des Fahrzeuges in der Ebene außerordentlich hoch wird und andererseits in schwierigstem
Gelände ein hohes Antriebsmoment verfügbar ist. Der Motor kann entweder als Front-
oder als Heckmotor untergebracht sein.
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Die besondere Ausgestaltung der Mittel zur Lösung der vorliegenden
Aufgabe hat aber noch weitere Vorteile: So erhält man an Stelle eines Getriebes
reit vielen, z. B. sechs oder acht Gängen ein solches mit wenigen, z. B. drei oder
vier, das mit einem ihm vorgeschalteten Zweiganggetriebe oder mit einer umschaltbaren
Übersetzung im Ausgleichsgetriebe Anwendung findet, das eine Veränderung im Übersetzungsverhältnis
des Antriebes bewirkt, in der Art, daß der Antrieb entweder - für Stadt-, Gelände-.
und Gebirgsfahrten - mit kleinerem Übersetzungsverhältnis oder - für Fahrten in
der Ebene und auf Autobahnen - mit größerem Übersetzungsverhältnis auf die Räder
wirkt. Innerhalb dieser verschiedenen Übersetzungsverhältnisse soll die übliche
Schaltmöglichkeit mit Zahnräderstufengetriebe oder auch mit stufenlosem, z. B. Planeten-
oder Flüssigkeitsgetriebe für das Anfahren und Beschleunigen beibehalten werden.
Vereinigt man in dieser Weise z. B. ein Dreigang- bzw. Vierganggetriebe mit einem
nachgeschalteten Zweiganggetriebe, so hat man im ganzen sechs bzw. acht verschiedene
Gänge. Das vor- oder nachgeschaltete Getriebe ändert den üblichen Schaltvorgang
der im Kraftfahrzeugbau üblichen Wechselgetriebe in keiner Weise. Für Stadt- und
Bergfahrten kann es durch einen gesonderten Schalthebel auf kleine Untersetzung,
bei Fahrten in der Ebene und insbesondere auf Autobahnen auf große Untersetzung
eingestellt werden, womit eine tatsächliche Unterteilung des Motordrehmomentes in
sechs Schaltstufen (bei dreistufigem Hauptgetriebe) oder acht Schaltstufen (bei
vierstufigem Hauptgetriebe) erreicht wird; ohne daß die Baugewichte und Baumasse
des Fahrzeuges wesentlich vermehrt werden.
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Für die Frage, wieviel Schaltstufen notwendig sind, ist entscheidend,
daß man praktisch
den Geschwindigkeitsbereich einer Stufe nicht
größer als 2o km/Std. wählen kann, weil sonst an der oberen Geschwindigkeitsgrenze
die Drehzahlen zu hoch werden und an der unteren Geschwindigkeitsgrenze die notwendige
Leistung nicht erreichbar ist. Dies führt dazu, daß man bei einem Wagen, der beispielsweise
auf der Autobahn eine Dauerspitzengeschwindigkeit von i2o km/Std. haben soll, mindestens
sechs Schaltstufen benötigt.
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Mit der Umschaltung vom größeren auf das kleinere Übersetzungsverhältnis
kann entsprechend auch die Zu- und Abschaltung des auf die Hinterräder wirksamen
Antriebes verbunden sein, so daß man in der Stadt, im Gelände und im Gebirge mit
Vierradantrieb, in der Ebene dagegen mit reinem Vorderradantrieb fährt. Die Getriebeanordnung
mit zwei wählbaren Übersetzungsstufen ist vor allem wichtig für solche Fahrzeuge,
die mit sehr hohen Geschwindigkeiten bei nicht übermäßig -hohen Drehzahlen fahren
sollen, z. B. Stromlinienfahrzeugen, die aber außerdem auch im Gebirge und Gelände
über ausreichend große Drehmomente verfügen sollen.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung durch schematische Abbildungen
erläutert. Es zeigt die Abb. i eine Seitenansicht, die Abb. 2 eine Draufsicht mit
den Antriebsteilen bei vorgebautem Frontmotor und dem Wechselgetriebe nachgeschaltetem
Umstellgetriebe, die Abb. 3 eine Anordnung mit vorgeschaltetem Umstellgetriebe,
das der Vorderachse vorgebaut ist, und mit Frontmotor, die Abb. 4 eine Anordnung
mit Heckmotor und nachgeschaltetem Umstellgetriebe, die Abb. 5 eine Anordnung mit
Heckmotor und mit dem Wechselgetriebe vorgeschaltetem Umstellgetriebe, die Abb.
6 eine Anordnung mit Frontmotor und veränderbarer Untersetzung am Ausgleichsgetriebe,
die Abb. 7 eine Einzelheit hierzu, die Abb.8 eine Anordnung mit versetzt arbeitendem
Wechselgetriebe und veränderlichem Übersetzungsverhältnis am Ausgleichsgetriebe.
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Bei der Anordnung nach der Abb. i führt das Antriebsmoment vom Motor
i über die normale Kupplung 2 und das Wechselgetriebe 3, das z. B. ein Dreiganggetriebe
enthalten kann, zum nachgeschalteten Umstellgetriebe 4, das in der einen Stellung
des Kupplungsstückes 12 bei der Kraftübertragung durch die Zahnräder 5 und 6 eine
große Übersetzungsstufe, in der anderen Stellung durch die Zahnräder 7 und 8 eine
kleinere Übersetzungsstufe einstellt. Der Antrieb über die Räder 5 und 6 wirkt ausschließlich
auf das Vorderradausgleichsgetriebe 9, während der Antrieb über die Räder 7 und
8 gleichzeitig oder ausschließlich über die Längswelle io auf das Hinterradausgleichsgetriebe
i i wirkt.
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Vorteilhaft ist die Anordnung so getroffen, daß die Motorwelle bis
zum Getriebe 4 oberhalb der Vorderachse verläuft und erst in diesem die das Drehmoment
abgebende Welle io in Achshöhe zu liegen kommt.
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Bei der Anordnung nach der Abb. 3 ist die vom Motor i ausgehende Welle
13 zum Umstellgetriebe 4 nach vorn geführt und dieses Getriebe dem Wechselgetriebe
3 vorgeschaltet, das von vorn auf das Ausgleichsgetriebe der Vorderräder wirkt.
Die Umschaltung vom Vorderradantrieb auf Hinterrad- bzw. Vierradantrieb kann, wie
durch die gestrichelten Linien 14, 15 angedeutet, zwangläufig mit der Umstellung
vom kleinen auf das große Übersetzungsverhältnis gekuppelt sein.
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Bei der Anordnung nach der Abb. 4 liegt der Motor i im Heck, und das
Umstellgetriebe 4 ist dem Wechselgetriebe 3 nachgeschaltet. Der Antrieb über die
Räder 5 und 6 kann bei dieser Anordnung in besonders einfacher Weise nach vorn über
die Welle 16 zum Ausgleichsgetriebe 9 geleitet sein, während der über die Welle
io auf das Hinterradgetriebe i i führende Antrieb nur dann eingeschaltet wird, wenn
das Umstellgetriebe über die kleinere Übersetzung der Zahnräder 7, 8 arbeitet. Diese
Anordnung ist konstruktiv deshalb besonders einfach, weil der Kraftantrieb aus dem
Umstellgetriebe 4 nach vorn und hinten leicht umschaltbar ist.
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Bei der Anordnung nach der Abb.5, die wieder einen Heckmotor zeigt,
ist das Umstellgetriebe 4 dem Wechselgetriebe 3 vorgeschaltet, und es ist daher
durch die gestrichelten Linien 14, 15 die zwangläufige Kupplung der Umstellung angedeutet,
bei der der Antrieb i i zu den Hinterrädern zu dem normalen über Welle 16 nach vorn
verlaufenden Antrieb bei Umstellung auf kleineren Gang zwangläufig hinzugenommen
wird.
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Bei der Anordnung nach der Abb. 6 und 7 sind an der Vorderachse zwei
Kegelradpaare 17 und 18 vorgesehen, die zwei verschiedene Untersetzungsverhältnisse
ergeben. Die zu den Hinterrädern führende Welle io ist nur von dem einen mit kleinerem
Übersetzungsverhältnis arbeitenden Kegelradpaar 18 abgenommen. Wie in der Abb.7
ersichtlich, läuft das Kegelradpaar 18 leer, wenn das größere Übersetzungsverhältnis
über das Zahnradpaar 4, 5 und das Kegelradpaar 17 eingeschaltet ist, das nur auf
die Vorderradwelle i9 wirkt.
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Bei der Anordnung nach der Abb. 8 ist auf ein besonderes Umstellgetriebe
verzichtet; die
Versetzung der Welle in die Achsebene erfolgt unmittelbar
durch das Wechselgetriebe 3, von dem aus die zwei verschiedenen Kegelradantriebe
17, 18 mit untereinander verschiedenen Übersetzungsverhältnissen auf die Vorderachse
wirken. Der Antrieb mit dem kleineren Übersetzungsverhältnis führt über Welle io
zum Hinterradantrieb ii.