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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Zweigang-Planetengetriebebaugruppe,
wie sie für
die Kraftübertragung
bei Kraftfahrzeugen verwendet wird.
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Planetengetriebe
finden verbreitet Anwendung bei verschiedenen Kraftübertragungen
für Kraftfahrzeuge,
um zumindest zwei Antriebsverbindungen mit unterschiedlichem Drehzahlverhältnis zwischen
einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle bereitzustellen. Derartige
Getriebe enthalten typischerweise einen Satz miteinander in Eingriff
stehende Zahnradkomponenten, wie z.B. einen Satz Planetenräder, die
drehbar von einem Planetenradträger getragen
sind und mit einem Sonnenrad und einem Hohlrad in Eingriff stehen. Üblicherweise
ist eine erste Zahnradkomponente drehfest mit der Antriebswelle
verbunden, während
eine zweite Zahnradkomponente drehfest mit der Abtriebswelle verbunden
ist und eine dritte Zahnradkomponente wahlweise mit der ersten oder
der zweiten Zahnradkomponente gekoppelt wird, um eine Antriebsverbindung
mit direktem Übersetzungsverhältnis einzustellen,
oder mit einer feststehenden Komponente gekoppelt wird, um eine
Antriebsverbindung mit indirektem Übersetzungsverhältnis einzustellen.
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Derartige
Zweigang-Planetengetriebe werden gewöhnlich entweder als Split-Getriebe,
das in Reihenschaltung mit einem herkömmlichen mehrgängigen Getriebe
verbunden werden kann, oder als Untersetzungseinheit bei einem Verteilergetriebe
für einen
Vierradantrieb verwendet. Split-Getriebe-Anordnungen sind in dem
US-Patent Nr. 4,569,252 und der internationalen Patentanmeldung
WO90/10806 offenbart. Für
das andere Beispiel offenbaren die gemeinsam gehaltenen US-Patente
Nr. 5,076,112 und 5,346,442 Verteilergetriebe für Vierradantriebe, die mit
Zweigang-Planetengetrieben ausgestattet sind, die ein ein Gehäuse, eine
von dem Gehäuse
drehbar gehaltene und von der Kraftquelle angetriebene Antriebswelle,
eine von dem Gehäuse
drehbar gehaltene und mit der vorderen Transmission verbundene vordere
Abtriebswelle, eine in dem Gehäuse
drehbar gelagerte und mit der hinteren Transmission verbundene hintere
Abtriebswelle, Mittel zum Übertragen von
Antriebsdrehmoment von der hinteren Abtriebswelle auf die vordere
Abtriebswelle und eine Plantengetriebebaugruppe enthalteb, die die
Antriebswelle mit der hinteren Abtriebswelle verbindet, um Antriebsdrehmoment
an diese abzugeben, wobei die Planetengetriebebaugruppe ein drehfest
mit der Eingangswelle verbundenes Sonnenrad, ein Hohlrad und einen
Planetenträger
hat, der einen Satz mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad in Eingriff
stehender Planetenräder
drehbar hält.
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Ein
Verteilergetriebe gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 ist aus der
US 4,602,696 bekannt.
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Ein
Nachteil, der allgemein mit herkömmlichen
Zweigang-Planetengetrieben in Verbindung gebracht wird, besteht
darin, daß die
Planetenräder während des
Direktbetriebs, der in den meisten Fällen den Großteil der
Betriebszeit ausmacht, starken Belastungen ausgesetzt sind. Aus
diesem Grund wurden Versuche unternommen, die Drehmomentbelastung
der Komponenten des Planetengetriebes während des Direktbetriebs zu
reduzieren. Das oben erwähnte
US-Patent Nr. 4,569,252 behandelt dieses Problem, indem ein verschiebbares
Hohlrad vorgesehen wird, das wahlweise mit der Antriebswelle oder mit
dem Sonnenrad gekoppelt wird, wenn der Direktbetrieb eingestellt
ist. Zwar kann eine derartige Anordnung die resultierende Zahnradbelastung
reduzieren, doch wird man feststellen, daß mit der Verwendung eines
verschiebbaren Hohlrads, das wahlweise mit einer anderen Komponente
gekoppelt werden muß,
inhärente
Einschränkungen
verbunden sind. Somit besteht ein Bedarf, weitere Alternativen auf
dem Gebiet der Zweigang-Planetengetriebe zu entwickeln, welche Verbesserungen
gegenüber
Einrichtungen nach dem Stand der Technik bieten.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist demnach auf ein Zweigang-Planetengetriebe
gerichtet, das geeignet ist, die auf seine Zahnradkomponenten ausgeübte Belastung
zu reduzieren, um eine bessere Haltbarkeit und längere Lebensdauer zu erhalten.
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Das
Zweigang-Planetengetriebe der vorliegenden Erfindung ist gut zur
Verwendung für
Kraftübertragungen
in Kraftfahrzeugen, und insbesondere zur Verwendung als Zweigang-Untersetzungseinheit in
einem Verteilergetriebe für
den Vierradantrieb geeignet.
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Es
ist daher eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
synchronisierte Schaltanordnung für das Untersetzungs-Planetengetriebe
anzugeben, die es erlaubt, „in
fliegendem Wechsel" zwischen
einer direkten (d.h. Hochbereich, schneller Fahrbereich) und einer
indirekten (d.h. Niedrigbereich, langsamer Fahrbereich) Betriebsart
zu schalten. Demnach kann ein Fahrer dank der Schaltanordnung der
vorliegenden Erfindung das Verteilergetriebe zwischen seinem Betrieb
im Vierrad-Hochbereich und seinem Betrieb im Vierrad-Niedrigbereich
umzuschalten, ohne das Fahrzeug anzuhalten.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung enthält
das Planetengetriebe ein drehfest auf einem Antrieb angeordnetes
Sonnenrad, ein Hohlrad und einen drehfest auf einem Abtrieb angeordneten
Planetenradträger,
auf dem mehrere Planetenräder
drehbar getragen sind, die mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad in
Eingriff stehen. Als Mittel zum Einstellen der Antriebsverbindungen
im Hoch- bzw. im Niedrigbereich zwischen dem Antrieb und dem Abtrieb
des Verteilergetriebes enthält
die vorliegenden Erfindung eine erste Bereichsschaltmuffe, die so
gelagert ist, daß sie
sich mit dem Antrieb dreht, und zwischen einer neutralen Stellung
und einer eingerückten
Stellung bewegbar ist, in der der Antrieb mit dem Planetenradträger gekoppelt
ist. Weiterhin ist eine zweite Bereichsschaltmuffe so gelagert,
daß sie
sich mit dem Hohlrad dreht, und ist zwischen einer neutralen Stellung
und einer eingerückten
Stellung bewegbar, in der das Hohlrad mit einer feststehenden Bremsscheibe
gekoppelt ist. Folglich ist die Antriebsverbindung im Hochbereich
zwischen Antrieb und Abtrieb eingestellt, wenn die erste Schaltmuffe
in ihrer eingerückten
und die zweite Schaltmuffe in ihrer neutralen Stellung ist. Ferner
ist die Antriebsverbindung im Niedrigbereich zwischen Antrieb und
Abtrieb eingestellt, wenn die erste Schaltmuffe in ihrer neutralen
und die zweite Schaltmuffe in ihrer eingerückten Stellung ist. Schließlich ist
ein neutraler Betrieb eingestellt, in dem der Abtrieb nicht von
dem Antrieb angetrieben wird, wenn sowohl die erste als auch die
zweite Schaltmuffe jeweils in ihrer neutralen Stellung ist.
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Um
das Schalten „in
fliegendem Wechsel" zwischen
dem Betrieb im Niedrigbereich und dem Betrieb im Hochbereich zu
ermöglichen,
enthält
jede Schaltmuffe eine Synchronisiereinrichtung zur Drehzahlsynchronisation
zwischen den entsprechenden wahlweise in Eingriff zu bringenden
Teilen.
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Weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben
sich aus dem Studium der folgenden ausführlichen Beschreibung und der
beiliegenden Ansprüche
unter Bezugnahme auf die zugehörigen
Zeichnungen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
die Kraftübertragung
eines Kraftfahrzeugs mit Vierradantrieb, ausgestattet mit dem Verteilergetriebe
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine schematische Darstellung des Verteilergetriebes gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; und
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3 ist
eine schematische Teildarstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels
für das
Verteilergetriebe der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im wesentlichen ein Planetengetriebe
und einen Schaltmechanismus, die zusammenwirken, um ein Mittel zum Schalten
eines Vierradantrieb-Verteilergetriebes zwischen einem Antriebsbetrieb
im Hochbereich und einem Antriebsbetrieb im Niedrigbereich. Die
vorliegende Erfindung ist somit besonders für Zweigang-Verteilergetriebe
zu verwenden, um dem Fahrer das Schalten zwischen den verfügbaren Drehzahlbereichen „im fliegenden
Wechsel" zu ermöglichen.
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Im
folgenden wird besonders auf die 1 der Zeichnungen
Bezug genommen, in der eine Kraftübertragung 10 für ein Kraftfahrzeug
mit Vierradantrieb dargestellt ist. Die Kraftübertragung 10 enthält einen
vorderen Antriebsstrang 12 und einen hinteren Antriebsstrang 14,
die beide von einer Kraftquelle, wie beispielsweise einem Motor 16 über ein Getriebe 18 angetrieben
werden können,
das von der manuellen oder der automatischen Art sein kann. Bei dem
speziellen dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Kraftübertragung 10 ein
zuschaltbares Vierradantriebssystem, das ein Verteilergetriebe 20 enthält, um Antriebsdrehmoment
von dem Motor 16 und dem Getriebe 18 auf den vorderen
Antriebsstrang 12 und den hinteren Antriebsstrang 14 zu übertragen.
Gemäß der Darstellung
enthält
der vordere Antriebsstrang 12 ein Paar Vorderräder 24,
die an einander abgewandten Enden einer Vorderachsbaugruppe 26 angebracht
sind, die ein vorderes Differential 28 hat, das an ein
Ende einer vorderen Antriebswelle 30 gekoppelt ist, deren
anderes Ende an eine vordere Abtriebswelle 32 des Verteilergetriebes 20 gekop pelt
ist. Entsprechend enthält
der hintere Antriebsstrang 14 ein Paar Hinterräder 34,
die an einander abgewandten Enden einer Hinterachsbaugruppe 36 angebracht sind,
die ein Differential 38 hat, das an ein Ende einer hinteren
Antriebswelle 40 gekoppelt ist, deren anderes Ende an eine
hintere Abtriebswelle 42 des Verteilergetriebes 20 gekoppelt
ist.
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Wie
insbesondere in 2 der Zeichnungen schematisch
dargestellt, hat das Verteilergetriebe 20 eine Antriebswelle 44,
die drehbar in einem Gehäuse 46 gelagert
ist. Die Antriebswelle 44 ist geeignet, derart mit einer
(nicht dargestellten) Abtriebswelle des Getriebes 18 verbunden
zu werden, daß beide
drehbar vom Motor 16 des Kraftfahrzeugs angetrieben werden.
Auch die vordere Abtriebswelle 32 und die hintere Abtriebswelle 42 sind
drehbar in dem Gehäuse 46 gelagert.
Wie erwähnt,
ist die vordere Abtriebswelle 32 geeignet, mit der vorderen
Antriebswelle 30 verbunden zu werden, und die hintere Abtriebswelle 42 ist
geeignet, mit der hinteren Antriebswelle 40 verbunden zu
werden. Wie dargestellt, enthält
das Verteilergetriebe 20 auch ein Planetengetriebe 50,
das wirkungsmäßig zwischen
der Antriebswelle 44 und der hinteren Abtriebswelle 42 installiert
ist. Wie noch ausgeführt
wird, kann das Planetengetriebe 50 in einem Hochbereichsbetrieb
zum Antreiben der hinteren Abtriebswelle 42 mit einem direkten
Drehzahlverhältnis
(d.h. 1:1) relativ zur Antriebswelle 44 betrieben werden.
Zudem kann das Planetengetriebe 50 in einem Niedrigbereichsbetrieb
zum Antreiben der hinteren Abtriebswelle 42 mit einem untersetzten
Drehzahlverhältnis
(d.h. 0,37:1) relativ zur Antriebswelle 44 betrieben werden.
Schließlich
kann das Planetengetriebe 50 in einem neutralen Betrieb
zum Unterbrechen der Drehmomentübertragung
von der Antriebswelle 44 auf die hintere Abtriebswelle 42 betrieben werden.
Das Verteilergetriebe 20 ist ferner mit einem synchronisierten
Bereichsschaltmechanismus 52 ausgestattet, um dem Fahrer
das Schalten zwischen den unterschiedlichen Betriebsarten ohne Anhalten des
Fahrzeugs zu ermöglichen.
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Das
Planetengetriebe 50 enthält ein drehfest auf der Antriebswelle 44 angeordnetes
Sonnenrad 54, ein Hohlrad 56 und einen drehfest
auf einem Planetenradträger 60 gehaltenen
Satz Planetenräder 58,
von denen jedes mit dem Sonnenrad 54 und dem Hohlrad 56 in
Eingriff stehen. Wie dargestellt, enthält der Planetenradträger 60 einen
vorderen Trägerring 62,
der in geeigneter Weise mit einem hinteren Trägerring 64 verbunden
ist, während
dazwischen die Planetenradwelle 66 montiert ist, auf der
jedes Planetenrad 58 drehbar gelagert ist.
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Wie
in 2 zu erkennen, sind die Antriebswelle 44 und
die hintere Abtriebswelle 42 vorzugsweise zum Drehen um
eine gemeinsame Längsachse
ausgerichtet, während
die vordere Abtriebswelle 32 dazu versetzt ist. Es sind
Mittel zum Übertragen von
Antriebsdrehmoment von der hinteren Abtriebswelle 42 an
die vordere Abtriebswelle 32 vorgesehen, die jedoch für die vorliegende
Erfindung nicht entscheidend sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist ein Kettenträger 68 drehbar
auf der hinteren Abtriebswelle 44 gelagert und enthält ein Antriebskettenrad 70,
das antreibend in eine Kette eingreift, die bei 72 mit
gestrichelten Linien dargestellt ist und mit einem unteren angetriebenen
Kettenrad 74 gekoppelt ist. Das angetriebene Kettenrad 74 ist
an der vorderen Abtriebswelle 32 befestigt. Eine Betriebsartkupplung 76 ist
dargestellt, mittels derer der Fahrer den Kettenträger 68 wahlweise
drehfest mit der hinteren Abtriebswelle 42 koppeln kann,
um das Verteilergetriebe 20 von einem Zweiradantriebsbetrieb
in einen zugeschalteten Vierradantriebsbetrieb schalten kann. Im
zugeschalteten Vierradantriebsbetrieb ist die vordere Abtriebswelle 32 zur
Drehung mit der hinteren Abtriebswelle 42 fest verbunden.
Die Betriebsartkupplung 76 enthält eine an der hinteren Abtriebswelle 42 befestigte
Nabe 78, eine Synchronisiereinrichtung 80 und
eine Betriebsartmuffe 82. Die Betriebsartmuffe 82 ist
drehfest auf der Nabe 78 gelagert und auf dieser zwischen
einer Stellung für
den Zweiradantrieb (2WD) und einer Stellung für den Vierradantrieb (4WD)
axial verschiebbar. In der 2WD-Stellung ist der Kettenträger 68 nicht
mit der hinteren Abtriebswelle 42 verbunden, so daß das gesamte
Antriebsdrehmoment durch das Verteilergetriebe 20 auf den
hinteren Antriebsstrang 14 abgegeben wird, wodurch der
Zweiradantriebsbetrieb eingestellt wird. Wenn die Betriebsartmuffe 82 von
der 2WD-Stellung in die 4WD-Stellung
bewegt wird, koppelt sie den Kettenträger 68 lösbar mit
der hinteren Abtriebswelle 42, um den zugeschalteten Vierradantriebsbetrieb
einzustellen. Wie es normalerweise der Fall ist, verhindert die
Synchronisiereinrichtung 80 das komplette Einrücken der
Betriebsartmuffe 82 in ihre 4WD-Stellung, bis die Drehzahlsynchronisation zwischen
der hinteren Abtriebswelle 42 und dem Kettenträger 68 abgeschlossen
ist, um dem Fahrer zu ermöglichen, „in fliegendem
Wechsel" zwischen
den beiden Betriebsarten Zweiradantrieb und Vierradantrieb umzuschalten.
Block 84 deutet schematisch eine Betätigungseinheit an, die die
Aktivierung einer Betriebsartstellvorrichtung 86 steuert,
die wiederum auf eine Eingabe seitens des Fahrers hin die Bewegung
der Betriebsartmuffe 82 zwischen ihrer 2WD-Stellung und
ihrer 4WD-Stellung steuert. Eine Betriebsartgabel 88 koppelt
die Betriebsartmuffe 82 mit der Betriebsartstellvorrichtung 86.
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Als
Mittel zum wahlweisen Einstellen der Antriebsverbindung im Hochbereich
bzw. im Niedrigbereich zwischen der Antriebswelle 44 und
der hinteren Abtriebswelle 42 ist der synchronisierte Bereichsschaltmechanismus 52 in
Verbindung mit dem Planetengetriebe 50 vorgesehen. Wie
erwähnt,
ist der synchronisierte Bereichsschaltmechanismus 52 betätigbar,
um zu ermöglichen,
daß das
Verteilergetriebe 20 „in
fliegendem Wechsel" zwischen
seinem Hochbereichsbetrieb und seinem Niedrigbereichsbetrieb geschaltet
werden kann. Der synchronisierte Bereichsschaltmechanismus 52 enthält eine
erste Bereichskupplung 90, die einrückbar ist, um wahlweise die Antriebswelle 44 mit
dem Planetenradträger 60 zu koppeln.
Allgemein kann die erste Bereichskupplung 90 in einen ersten
Zustand, in dem eine Relativdrehung zwischen Antriebswelle 44 und
Planetenradträger 60 ermöglicht wird,
und in einen zweiten Zustand eingestellt werden, in dem eine derartige
Relativdrehung verhindert wird. Die erste Bereichskupplung 90 enthält eine
auf der Antriebswelle 44 befestigte Nabe 92, eine
Synchronisiereinrichtung 94, eine erste Bereichsschaltmuffe 96,
die so angeordnet ist, daß sie sich
mit der Nabe 92 dreht und axial auf dieser bewegbar ist.
Die Synchronisiereinrichtung 94 ist wirkungsmäßig zwischen
der Nabe 92 und einer axialen Verlängerung 98 des Planetenradträgers 60 befestigt,
die von dem vorderen Trägerring 62 ausgeht.
Die Synchronisiereinrichtung 94 enthält eine Kupplungsscheibe 100,
die an der axialen Verlängerung 98 des Planetenradträgers 60 befestigt
ist. Die Synchronisiereinrichtung 94 ist betätigbar,
um eine Drehzahlsynchronisation zwischen Antriebswelle 44 und
Planetenradträger 60 herzustellen,
bevor die Bewegung der Bereichsschaltmuffe 96 aus ihrer
dargestellten neutralen Stellung (durch die Linie „N" angedeutet) in eine
Hochbereichsstellung (durch die Linie „H" angedeutet) freigegeben wird, in der
die Bereichsschaltmuffe 96 antreibend mit der Kupplungsscheibe 100 gekoppelt
ist. Wenn also die Bereichsschaltmuffe 96 in ihrer neutralen
Stellung ist, kann sich der Planetenradträger 60 relativ zur
Antriebswelle 44 drehen. Ist die Bereichsschaltmuffe 96 dagegen
in ihrer Hochbereichsstellung, so ist der Planetenradträger 60 fest mit
der Antriebswelle 44 verbunden und eine Relativdrehung
dazwischen ist nicht möglich.
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Der
synchronisierte Bereichsschaltmechanismus 52 enthält ferner
eine zweite Bereichskupplung 102, die zum wahlweisen Koppeln
des Hohlrads 56 mit dem Gehäuse 46 einrückbar ist.
Im wesentlichen ist die Bereichskupplung 102 in einen ersten Zustand,
in dem die Drehung des Hohlrads 56 relativ zu dem Gehäuse 46 freigegeben
ist, und in einen zweiten Zustand einstellbar, in dem eine derartige Drehung
nicht möglich
ist. Die zweite Bereichskupplung 102 enthält eine
auf einer axialen Verlängerung 106 des
Hohlrads 56 befestigte Nabe 104, eine Synchronisiereinrichtung 108 und
eine zweite Bereichsschaltmuffe 110, die so auf der Nabe 104 gelagert
ist, daß sie
sich mit ihr dreht und axial auf ihr verschiebbar ist. Die Synchronisiereinrichtung 108 ist
wirkungsmäßig zwischen
der Nabe 104 und einer zweiten Kupplungsscheibe 112 angeordnet,
die an dem Gehäuse 46 befestigt
ist. Die Synchronisiereinrichtung 108 ist betätigbar,
um eine Drehzahlsynchronisation zwischen Hohlrad 56 und
Gehäuse 46 herzustellen,
bevor die Bewegung der Bereichsschaltmuffe 110 aus ihrer
dargestellten neutralen Stellung (durch die Linie „N" angedeutet) in eine
Niedrigbereichsstellung (durch die Linie „L" angedeutet) freigegeben wird, in der
die Bereichsschaltmuffe 110 mit der zweiten Kupplungsscheibe 112 gekoppelt
ist. Wie man erkennen wird, dient die zweite Synchronisiereinrichtung 108 als
eine Bremse zum Anhalten der Drehung des Hohlrads 56. Wenn
also die erste Bereichsschaltmuffe 96 in ihrer Hochbereichsstellung
und die zweite Bereichsschaltmuffe 110 in ihrer neutralen Stellung
ist, wird der Planetenradträger 60 zur
gemeinsamen Drehung mit der Antriebswelle 44 festgehalten,
wodurch der Antrieb im Hochbereich eingestellt wird. Somit wird
die hintere Abtriebswelle 42 mit der gleichen Drehzahl
angetrieben wie die Antriebswelle 44. Wenn jedoch die erste
Bereichsschaltmufe 96 in ihrer neutralen Stellung und die
zweite Bereichsschaltmuffe 110 in ihrer Niedrigbereichsstellung
ist, so ist zwischen Antriebswelle 44 und Trägerbaugruppe 60 der
Antrieb im Niedrigbereich eingestellt. Dies bedeutet, daß der Plantenradträger 60 mit einer
verminderten Drehzahl relativ zur Antriebswelle 44 angetrieben
wird, da das Hohlrad 56 relativ zu dem Gehäuse 46 festgehalten
wird. Wenn schließlich die
erste und die zweite Bereichsschaltmuffe 96 bzw. 110 jeweils
in ihrer neutralen Stellung sind, ist der neutrale antriebslose
Betrieb eingestellt.
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Wie
weiter in 2 dargestellt, steuert eine Bereichsstellvorrichtung 114 die
koordinierte Bewegung einer mit der ersten Bereichsschaltmuffe 96 gekoppelten
ersten Schaltgabel 116 und einer mit der zweiten Bereichsschaltmuffe 108 gekoppelten
zweiten Schaltgabel 118. Die Bereichsstellvorrichtung 114 ist
betätigbar,
um die koordinierte Bewegung der ersten und der zweiten Schaltmuffe 96 bzw. 108 in Abhängigkeit
einer bestimmten Betriebsart zu steuern, die durch den Fahrer durch
Manipulation des Betätigers 84 gewählt wurde.
Die Bereichsstellvorrichtung 114 kann jegliche geeignete
Einrichtung sein, die zum Bewegen der Schaltgabeln 116 und 118 und damit
der Bereichsschaltmuffen 96 und 108 zwischen ihren
unterschiedlichen Stellungen betätigbar
ist. Vorzugsweise kann eine drehbare Sektorenplattenanordnung ähnlich der
in dem gemeinsam gehaltenen US-Patent Nr. 5,076,112 beschriebenen
und hiermit durch Bezugnahme inkorporierten Sektorenplattenanordnung
als Bereichsstellvorrichtung 114 für das Verteilergetriebe 20 verwendet
werden. Es wird angemerkt, daß eine
derartige Betätigeranordnung
der Sektorenart auch für
die Betriebsartstellvorrichtung 86 verwendet werden kann,
um auch die Bewegung der Betriebsartmuffe 82 zwischen ihrer
2WD-Stellung und ihrer 4WD-Stellung zu koordinieren. Man wird erkennen,
daß der
Betätiger 84 jegliche
geeignete mechanisch betätigte
(d.h. ein an einen Schalthebel gekoppeltes Gestänge) oder eine kraftbetätigte Anordnung
(d.h. ein durch Betriebsartsignale von Bedienknöpfen gesteuerter Motor) sein
kann, die vom Fahrer anzusteuern ist und die Aktivierung der Stellvorrichtungen 114 und 116 zum
Einstellen der speziellen von dem Fahrer gewählten Antriebsart steuert.
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Vorzugsweise
ist das Verteilergetriebe geeignet, einen Zweiradantrieb im Hochbereich,
einen zuschaltbaren Vierradantrieb im Hochbereich, einen neutralen
antriebslosen Betrieb und einen zuschaltbaren Vierradantrieb im
Niedrigbereich bereitzustellen. Wenn also das Verteilergetriebe 20 in
seinem Zweiradantrieb im Hochbereich arbeiten soll, manipuliert
der Fahrer den Betätiger 84,
um die Betriesartstellvorrichtung 86 zu veranlassen, die
Betriebsartmuffe 82 in ihre 2WD-Stellung zu bringen und die erste Bereichsschaltmuffe 96 in
ihre Hochbereichsstellung und die zweite Bereichsschaltmuffe 108 in
ihre neutrale Stellung zu bringen. Entsprechend wird, wenn das Verteilergetriebe 20 in
seinen zugeschalteten Vierradantrieb im Hochbereich geschaltet werden soll,
der Betätiger 84 manipuliert,
um die erste Bereichsschaltmuffe 96 in ihrer Hochbereichsstellung und
die zweite Bereichsschaltmuffe 108 in ihrer Niedrigbereichsstellung
zu halten, während
die Betriebsartmuffe 82 von ihrer 2WD-Stellung in ihre
4WD-Stellung verschoben wird. Soll das Verteilergetriebe 20 in seinen
zugeschalteten Vierradantrieb im Niedrigbereich geschaltet werden,
wird der Betätiger 84 manipuliert,
um die Betriebsartstellvorrichtung 86 zu veranlassen, die
Betriebsartmuffe 82 in ihrer 4WD-Stellung zu halten, während die
erste Bereichsschaltmuffe 96 in ihre neutrale Stellung
und die zweite Bereichsschaltmuffe 108 in ihre Niedrigbereichsstellung bewegt
wird. Wenn schließlich
das Verteilergetriebe 20 in seinen neutralen Betrieb geschaltet
werden soll, ist die Bereichsstellvorrichtung 114 betätigbar,
um die Bereichsschaltmuffen 96 und 108 in ihre
jeweilige neutrale Stellung zu bringen.
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Im
folgenden wird speziell auf 3 Bezug genommen,
die ein Verteilergetriebe 20 zeigt, das mit einem Planetengetriebe 50 ausgestattet
ist, welches wirkungs mäßig mit
einem modifizierten Bereichsschaltmechanismus 52' verbunden ist,
um in fliegendem Wechsel zwischen dem Antrieb im Hochbereich und
dem Antrieb im Niedrigbereich umzuschalten. Allgemein zeigt 3 einen
Bereichsschaltmechanismus der „Lastschalt"-Art („Power-Shift"), der anstelle des
in 2 gezeigten synchronisierten Bereichsschaltmechanismus 52 eingesetzt
wird. Die gleichen Bezugszeichen werden somit zur Bezeichnung gemeinsamer
oder im wesentlichen ähnlicher Komponenten
verwendet. Der Bereichsschaltmechanismus 52' erlaubt die automatische oder
selektive Bereichsumschaltung des Verteilergetriebes 20.
Der Bereichsschaltmechanismus 52' enthält eine erste Mehrscheibenkupplung 120,
die wahlweise einrückbar
ist, um die Antriebswelle 44 mit dem Planetenradträger 60 zu
koppeln, und eine zweite Mehrscheibenkupplung 122, die
wahlweise einrückbar
ist, um das Hohlrad 56 mit dem Gehäuse 46 zu koppeln.
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Wie
weiter in 3 dargestellt, hat die erste Kupplung 120 eine
Innentrommel 124, die an der axialen Verlängerung 98 des
Planetenradträgers 60 befestigt
ist, und eine Außentrommel 126,
die an dem Gehäuse 46 befestigt
ist. Die erste Kupplungsbaugruppe 120 enthält einen
Satz innerer Kupplungsscheiben 128, die drehfest mit der
Innentrommel 124 verbunden sind und sich wechselseitig
mit einem Satz äußerer Kupplungsscheiben 130 überlappen, die
drehfest mit der Außentrommel
verbunden sind. Ein Schubmechanismus 132 dient zum Ausüben einer
zusammendrückenden
Kupplungskraft auf die sich überlappenden
Kupplungsscheiben. Die Bewegung des Schubmechanismus 132 wird
von der Bereichsstellvorrichtung 114 gesteuert. In diesem
Ausführungsbeispiel
kann die Bereichsstellvorrichtung 114 jegliche/s kraftbetätigte (d.h.
motorbetrieben, elektromagnetisch, hydraulisch etc.) Vorrichtung oder
System sein, die/das zum Aktivieren der ersten Kupplungsbaugruppe 120 betätigbar ist.
Die Führungslinie 134 stellt
die mechanische, elektrische oder hydraulische Verbindung zwischen
Bereichsstellvorrichtung 114 und Schubmechanismus 132 zum
Steuern der Betätigung
der ersten Kupplungsbaugruppe 120 dar. So kann die erste
Kupplungsbaugruppe 120 in einen unbetätigten Zustand eingestellt werden,
in dem eine minimale Kupplungskraft von dem Schubmechanismus 132 auf
die sich überlappenden
Kupplungsscheiben ausgeübt
wird, so daß der
Planetenradträger 60 sich
relativ zur Antriebswelle 44 frei drehen kann. Ferner kann
die erste Kupplungsbaugruppe in einen vollständig betätigten Zustand eingestellt
werden, in dem eine maximale Kupplungskraft von dem Schubmechanismus 132 auf
die sich überlappenden
Kupplungsscheiben ausgeübt
wird, so daß der
Planetenradträger 60 fest
mit der Antriebswelle 44 gekoppelt ist und sich gemeinsam
mit dieser dreht.
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Die
zweite Kupplungsbaugruppe 122 enthält eine an dem Hohlrad 56 befestigte
Innentrommel 136 und eine an dem Gehäuse 46 befestigte
Außentrommel 138.
Die zweite Kupplungsbaugruppe 122 enthält einen Satz innerer Kupplungsscheiben 140,
die drehfest an der Innentrommel 136 befestigt sind und sich
wechselseitig mit einem Satz äußerer Kupplungsscheiben 142 überlappen,
die drehfest an der Außentrommel
befestigt sind. Ein Schubmechanismus 144 übt eine
zusammendrückende
Kupplungskraft auf die sich überlappenden
Kupplungsscheiben aus, um die Betätigung der zweiten Kupplungsbaugruppe 122 zu
steuern. Die Führungslinie 146 deutet die
Verbindung zwischen Bereichsstellvorrichtung 114 und Schubmechanismus 144 zum
Steuern der Betätigung
der zweiten Kupplungsbaugruppe 122 an. Die zweite Kupplungsbaugruppe 122 kann
in einen unbetätigten
Zustand eingestellt werden, in dem eine minimale Kupplungskraft
auf die sich überlappenden Kupplungsscheiben
ausgeübt
wird, wodurch das Hohlrad 56 sich relativ zu dem Gehäuse 46 frei
drehen kann. Zudem kann die zweite Kupplungsbaugruppe 122 in
einen vollständig
betätigten
Zustand eingestellt werden, so daß eine maximale Kupplungskraft
auf die Kupplungsscheiben ausgeübt
wird, um das Hohlrad 56 fest mit dem Gehäuse 46 zu
koppeln.
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Wenn
beim Betrieb die erste Kupplungsbaugruppe 120 in ihrem
betätigten
Zustand und die zweite Kupplungsbaugruppe 122 in ihrem
unbetätigten Zustand
ist, ist der Planetenradträger 60 zur
gemeinsam Drehung mit der Antriebswelle 44 gekoppelt und der
Antrieb im Hochbereich ist eingestellt. Entsprechend ist, wenn die
erste Kupplungsbaugruppe 120 in ihrem unbetätigten Zustand
und die zweite Kupplungsbaugruppe 122 in ihrem betätigten Zustand
ist, das Hohlrad 56 fest mit dem Gehäuse 46 verbunden, um
den Antrieb im Niedrigbereich einzustellen. Wenn schließlich die
erste Kupplungsbaugruppe 112 in ihrem unbetätigten Zustand
und die zweite Kupplungsbaugruppe 122 in ihrem unbetätigten Zustand
ist, so ist der neutrale antriebslose Betrieb eingestellt. Die Bereichsstellvorrichtung 114 ist
betätigbar,
um in Abhängigkeit
der von dem Fahrer durch Manipulation des Betätigers 84 gewählten speziellen
Betriebsart die koordinierte Aktivierung der ersten und der zweiten
Kupplungsbaugruppe 120 bzw. 122 zu bewirken. Alternativ
könnte
der Betätiger 84 ein
automatisches Steuersystem sein, bei dem der Betriebszustand jeder
der Kupplungsbaugruppen 120 und 122 in Abhängigkeit
spezieller Betriebsparameter und -zustände des Fahrzeugs, die durch
verschiedene am Fahrzeug montierte Sensoren erfaßt werden, automatisch gesteuert
wird.
-
Die
vorstehende Besprechung offenbart und beschreibt unterschiedliche
Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung. Es sei darauf hingewiesen, daß die verschiedenen
Alternativen für
den Bereichsschaltmechanismus in praktisch jedem zuschaltbaren,
permanenten oder bedarfsabhängigen Verteilergetriebe
verwendet werden können.
So kann jeglicher Drehmomentübertragungsmechanismus (d.h.
Zwischenachsdifferential, drehzahlabhängige Viskokupplung, elektronisch
gesteuerte Kupplung, etc.) statt des offenbarten synchronisierten
Bereichsschaltsystems verwendet werden und wird als äquivalent
dazu betrachtet. Der Fachmann wird aus dieser Beschreibung und aus
den Zeichnungen und Ansprüchen
erkennen, daß unterschiedliche Änderungen,
Modifikationen und Variationen dabei möglich sind, ohne von dem Umfang
der Erfindung, wie er in den folgenden Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.