DE3912895C2

DE3912895C2 -

Info

Publication number: DE3912895C2
Application number: DE3912895A
Authority: DE
Inventors: Masao Tochigi Jp Teraoka
Original assignee: Tochigi Fuji Sangyo KK
Current assignee: GKN Driveline Torque Technology KK
Priority date: 1988-04-22
Filing date: 1989-04-19
Publication date: 1992-01-23
Also published as: JP2643979B2; GB2219363A; GB8908938D0; GB2219363B; US5017183A; JPH01269745A; DE3912895A1

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Kraftübertragungsvor richtung, die eine Differentialbegrenzungsfunktion (Diffe rentialsperre) hat, und insbesondere mit einer Kraftüber tragungsvorrichtung, die den Differentialbetrieb zwischen zwei Antriebswellen sowohl einschränken als auch verstärken kann.

Eine übliche Kraftübertragungsvorrichtung, die eine Diffe rentialbegrenzungsfunktion hat, ist in der ungeprüften, offengelegten japanischen Patentanmeldung (Kokai) 62-2 14 021 beispielsweise angegeben, bei der die Kraft bzw. Leistung durch ein Vervielfachen der Differentialdrehung übertragen wird, das zwischen Eingangs- und Ausgangswellen unter Zwischenschaltung eines Planetengetriebes erzeugt wird, um die Differentialdrehung mittels einer Zentrifugal bremse zu begrenzen.

Zusätzlich beschreiben die ungeprüften japanischen offengelegten Patentanmeldungen (Kokai) 56-43 031 und 55-72 240 eine Kraftübertragungsvorrichtung der Bauart, die eine naß arbeitende Mehrscheibenkupplung hat, wobei die Differential verteilung und der Differentialbetrieb durch eine Hydraulik kupplung begrenzbar sind. Die geprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung (Kokoku) 50-53 beschreibt eine Vorrichtung, bei der eine Nockeneinrichtung und eine Mehrscheibenkupplung als eine Widerstandseinrichtung genutzt werden, die einer Differentialdrehung entgegenwirkt. Die ungeprüfte, veröffentlichte japanische Patentanmeldung (Kokai) 62-1 65 032 beschreibt eine Vorrichtung mit einer Viskose kupplung. Ferner beschreiben die ungeprüfte, veröffentlichte japanische Patentanmeldung (Kokai) 60-1 04 426 und die geprüfte japanische Gebrauchsmusteranmeldung (Kokoku) 46-35 772 eine Vorrichtung, bei der jeweils eine Pumpe vor gesehen ist. Bei dieser Kraftübertragungsvorrichtung jedoch wird der Differentialbetrieb derart gesteuert, daß nur die Differenz hinsichtlich der Drehgeschwindigkeit zwischen den beiden Wellen reduziert werden kann.

Aus der DE-OS 35 07 492 ist ein Allradantrieb für ein Kraftfahrzeug bzw. eine Kraftübertragungsvorrichtung zur differentiellen Übertragung einer Drehantriebsleitung von einer Eingangswelle auf erste und zweite Abtriebswellen bekannt, wobei die Kraftübertragungsvorrichtung ein Differentialgetriebe aufweist, das als Zwischenverbindung zwischen der Eingangswelle und den ersten und zweiten Antriebswellen zur Zulassung einer Differentialdrehung zwischen den beiden Abtriebswellen vorgesehen ist.

Bei der Kraftübertragungsvorrichtung gemäß dieser Druckschrift soll mittels einer Viskose/Lamellenkupplung erreicht werden, daß bei der Drehmomentübertragung von der Vorderachse zur Hinterachse eine andere Drehmoment-Drehzahldifferenz-Kennlinie vorliegt als bei der Drehmomentübertragung von der Hinterachse zur Vorderachse. Somit weist die Kraftübertragungsvorrichtung zwei starre Kraftübertragungs- bzw. Drehmomentübertragungseigenschaften auf.

Bei Fahrzeugen ist es jedoch häufig erforderlich, die Differentialdrehung zwischen den Fahrzeugrädern entsprechend der Fahrt des Fahrzeugs, der Lenkung oder den Straßenoberflächenverhältnissen zusätzlich zu einer Begrenzung der Differentialdrehung zu verstärken. Bei den üblichen Kraftübertragungsvorrichtungen mit einer Differentialsteuerung ist jedoch unvermeidbar eine Grenze vorhanden, wenn man das Fahrzeugverhalten verbessern möchte, da die Differentialdrehung nur im Sinne einer Abnahme begrenzbar ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, unter Überwindung der zuvor geschilderten Schwierigkeiten eine Kraftübertragungsvorrichtung bzw. eine Leistungsübertragungsvorrichtung zu schaffen, welche die Fähigkeit hat, die Differentialdrehung nicht nur einzuschränken, sondern auch zu verstärken.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 4 gelöst.

Gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Lösung weist die Kraftübertragungsvorrichtung ein Übersetzungsgetriebe auf, das dem Differentialgetriebe zum Erfassen und Übersetzen der Differentialdrehung zwischen den beiden Antriebswellen zugeordnet ist, einen Motor auf, der mit dem Übersetzungsgetriebe zur Begrenzung oder Verstärkung der Differentialdrehung verbunden ist, indem das Übersetzungsgetriebe in die jeweilige Richtung gedreht wird, und eine Steuereinrichtung auf, die mit dem Motor zur Steuerung der Drehrichtung und des Moments des Motors verbunden ist, wobei die Polarität der Versorgungsspannung und die Stärke des Motorstroms verändert werden, um den Differentialbetrieb zwischen den beiden Abtriebswellen zu steuern.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Kraftübertragungsvorrichtung ein Übersetzungsgetriebe auf, das zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle zur Zulassung einer relativen Drehung zwischen den ersten und zweiten Wellen angeordnet ist, einen Motor auf, der mit dem Übersetzungsgetriebe zur Begrenzung oder Verstärkung der Differentialdrehung durch Antrieb des Übersetzungsgetriebes in die jeweilige Richtung verbunden ist, und eine Steuereinrichtung auf, die mit dem Motor zur Steuerung der Drehrichtung und des Drehmoments des Motors verbunden ist, wobei die Polarität der Versorgungsspannung und die Stärke des Motorstroms zur Steuerung des Differentialbetriebs zwischen den beiden Abtriebswellen genutzt wird.

Da bei der Kraftübertragungsvorrichtung nach der Erfindung die Differentialdrehung zwischen den Abtriebswellen detektiert und ferner mit Hilfe des Übersetzungsgetriebes verviel facht bzw. verstärkt und dann auf den Motor übertragen werden kann, ist es möglich, daß die Differentialdrehung durch die Steuerung der Drehrichtung und des Drehmoments des Motors begrenzt oder verstärkt werden kann. In anderen Worten aus gedrückt, ermöglicht die Erfindung die Bereitstellung einer Kraftübertragungsvorrichtung, bei der eine größere Differen tialdrehung oder eine größere Kraftübertragungsleistungs verteilung gesteuert werden.

Ausführungsbei spiele der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1(A) eine schematische Ansicht zur Verdeut lichung eines ersten, vollständigen Kraftübertragungssystems für ein Kraftfahrzeug, bei der eine erste bevorzugte Aus führungsform der Kraftübertragungsvorrichtung nach der Er findung vorgesehen ist,

Fig. 1(B) eine Querschnittsansicht zur Verdeut lichung der ersten bevorzugten Ausführungsform der Kraftüber tragungsvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2(A) eine schematische Ansicht zur Verdeut lichung eines zweiten, vollständigen Kraftübertragungssystems für ein Kraftfahrzeug, bei dem eine zweite bevorzugte Aus führungsform der Kraftübertragungsvorrichtung nach der Er findung vorgesehen ist,

Fig. 2(B) eine Querschnittsansicht zur Verdeut lichung der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Kraft übertragungsvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 3 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Kraftüber tragungsvorrichtung nach der Erfindung, und

Fig. 4 eine ähnliche schematische Ansicht zur Ver deutlichung einer vierten bevorzugten Ausführungsform der Kraftübertragungsvorrichtung nach der Erfindung.

Eine erste bevorzugte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1(A) und 1(B) erläutert. Die erste bevorzugte Ausführungsform wird bei einem Mitteldifferentialgetriebe 7 verwendet, das in einem Verteilergetriebe 6 eines vierrädri gen Kraftfahrzeugs untergebracht ist, wie dies in Fig. 1(A) gezeigt ist. In der nachstehenden Beschreibung beziehen sich die Angaben bezüglich rechts und links in Fig. 1(B) auf die vertikale Richtung in Fig. 1(A) und diese Angaben sind der Fahrzeugvorder- und -rückseite im Hinblick auf die Rich tung zugeordnet.

Die Kraftfahrzeug-Kraftübertragungsvorrichtung wird unter Bezug nahme auf Fig. 1(A) beschrieben.

Die Drehkraft bzw. die Drehleistung einer Brennkraftmaschine 1 wird mittels einer Transmission 3 bei der Schaltung über tragen und dann auf ein Differentialgetriebe 7 übertragen, das in einem Verteilergetriebe 6 untergebracht ist und eine Übertragung auf eine Abtriebswelle 5 ermöglicht. Das Dif ferentialgetriebe (z. B. Mitteldifferentialgetriebe) überträgt die übertragene Drehkraft auf ein Differentialge triebe 13, das der Vorderradseite zugeordnet ist, über eine Abtriebswelle 9 und auf ein Differentialgetriebe 15, das der Hinterradseite zugeordnet ist, über eine Gelenkwelle 11. Das Differentialgetriebe 13 oder 15 verteilt die Fahzeug antriebskraft unterschiedlich auf die rechten und linken Rädern 19 und 17 oder 23 und 21 jeweils.

Die Auslegungsform der Kraftübertragungsvorrichtung nach der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1(B) beschrieben.

Eine Eingangswelle bzw. Antriebswelle 25, die mit einer Abtriebswelle 5 ent sprechend Fig. 1(A) verbunden ist, ist über ein Verteiler getriebegehäuse 29 unter Zwischenschaltung eines Lagers 27 drehbar gelagert, um eine Antriebsleistung der Brennkraft maschine 1 von dem Getriebe 3 aufzunehmen. Das Verteiler getriebegehäuse 29 umfaßt zwei Teile, die an einer Verbin dungsfläche 31 miteinander verbunden sind. Eine erste Ab triebswelle 33 ist ebenfalls mit Hilfe des Verteilergetriebe gehäuses 29 unter Zwischenschaltung von zwei Lagern 35 und 36 koaxial zu der Eingangswelle 25 gelagert. Eine Hohlwelle 37, die einen Flansch 37A aufweist, ist in Keileingriff mit einem hinteren Endabschnitt der ersten Abtriebswelle 33 und ist fest mit dieser mit Hilfe einer Sicherungsmutter 39 verbunden. Ein Dichtungselement 41 ist zwischen der Hohl welle 37 und dem Verteilergetriebegehäuse 29 angeordnet. Diese erste Abtriebswelle 33 ist mit der Gelenkwelle 11 über den Flansch 37A der Hohlwelle 37 verbunden, um die Antriebs leistung auf das Differentialgetriebe 15 der Hinterradseite zu übertragen. Das vordere Ende der ersten Abtriebswelle 33 ist trichterförmig ausgebildet. In diesem trichterförmig ausgebildeten Ende sind die Eingangswelle 25 und die erste Abtriebswelle 33 miteinander mittels eines Nadellagers 43 derart verbunden, daß sie relativ zueinander drehbar sind.

Eine hohle Riemenscheibe, die als eine zweite Abtriebswelle 45 dient, ist koaxial zu der Eingangswelle 25 angeordnet und mit Hilfe der Eingangswelle 25 über Nadellager 47 und durch das Verteilergetriebegehäuse 29 über eine Lagerung 49 dreh bar gelagert. An einem Ende des Verteilergetriebegehäuses 29 in Fahrzeugbreitenrichtung gesehen, ist eine weitere Riemenscheibe 51 mit Hilfe von Lagern 53 und 55 derart dreh bar gelagert, daß sie parallel zu der Riemenscheibe 45 ange ordnet ist. Mit dieser Riemenscheibe 51 ist eine weitere Abtriebswelle (nicht gezeigt) mittels einer Keilverbindung verbunden, um eine Antriebsleistung auf das Differential getriebe 13 über die Abtriebswelle 9 zu übertragen, wobei das Differentialgetriebe 13 den Vorderrädern zugeordnet ist.

Die Oberfläche der Riemenscheibe 45 oder 51 ist mit Nuten mit einer konstanten Steigung versehen, so daß ein Steuer riemen 51 in stabiler Weise um die Riemenscheiben 45 und 51 gezogen werden kann.

Eine Differentialeinrichtung 59 ist als Planetengetriebe ausgebildet, welches ein Sonnenrad 61, eine Mehrzahl von Planetenrädern 63, die in Kämmeingriff mit dem Sonnenrad 61 sind, ein Träger 67 zum drehbaren Lagern der jeweiligen Planetenräder 63 über die jeweiligen Achsen 65, die in regel mäßigen Winkelabständen über den Umfang hinweg verteilt ange ordnet sind, und ein Innenrad 69 aufweist, das in Kämmein griff mit den Planetenrädern 63 ist. Das Sonnenrad 61 ist einteilig mit dem rechten Ende der Riemenscheibe 45 ausge bildet, und der Träger 67 ist mittels einer Keilverbindung mit dem hinteren Ende der Eingangswelle 25 verbunden. Ferner ist das Innenrad 69 mittels einer Keilverbindung mit dem trichterförmigen Ende der ersten Abtriebswelle 33 verbunden.

Eine Antriebsleistung der Brennkraftmaschine 1, die über die Eingangswelle 25 eingeleitet wird, dreht das Sonnenrad 61 und das Innenrad 69 über den Träger 67 und die Planetenräder 63, und dann wird sie auf die Vorderräder 17 und 19 über die zweite Abtriebswelle (Riemenscheibe) 45, den Steuerriemen 57 und die Riemenscheibe 51 übertragen. Die Übertragung auf die Hinterräder 21 und 23 erfolgt andererseits über die zweite Abtriebswelle 33. Die Differentialdrehung bzw. die unterschiedliche Drehung zwischen der ersten Abtriebswelle 33 (beispielsweise der Hinterräder 21 und 23) und der zweiten Abtriebswelle oder der Riemenscheibe 45 (z. B. der Vorderräder 17 und 19) kann durch die Drehung um die Achsen 65 und die Umlaufbewegung um die Welle 25 (Umlaufbewegung des Trägers 67) der Planetenräder 63 ausgeglichen werden.

Ein Kupplungsteil 71, das eine zylindrische Seitenwand hat, ist in Eingriff mit der Riemenscheibe 45 auf der linken Seite des Eingriffsabschnittes zwischen dem Sonnenrad 61 und den Planetenrädern 63. Eine axiale (Schub) Bewegung des Kupplungsteils 71 wird mittels eines Anschlagringes 73 ge stoppt. Ein weiteres Innenrad 75 ist fest mit der inneren Umfangsfläche des rechtsseitigen Endes des Kupplungsteils 71 verbunden, so daß diese zusammen mit dem Innenrad 69 der Differentialeinrichtung 59 nebeneinanderliegend angeordnet sind. Die Zähnezahl des Innenrads 75 unterscheidet sich um einige Zähne von jener des Innenrads 69. Weitere Planeten räder 77 sind in Kämmeingriff mit den beiden Innenrädern 69 und 75. Die Planetenräder 77 sind um Achsen 81 drehbar ge lagert, die in regelmäßigen Mittelabständen auf der Seiten fläche eines durchmessergroßen Rads 79 bzw. Getrieberads mit großem Durchmesser angeordnet sind, das mit einem durchmesserkleinen Rad bzw. Ritzel 83 zusammenarbeitet, dessen Zähnezahl einen Drittel oder einem Viertel des Getrieberads 79 entspricht. Dieses Ritzel 83 ist mit einer Drehwelle eines Gleichstrommotors 85 (z. B. Drehmoment generator) verbunden.

Ein besonderes Getriebe 87 umfaßt zwei Innenräder 69 und 75 und die Planetenräder 77. Ferner ist eine Dreherfassungseinrichtung bzw. ein Getriebe 89 (beispielsweise ein Übersetzungsgetriebe) vorge sehen, welches dieses besondere Getriebe 87 und das Getrieberad 79 und das Ritzel 83 umfaßt. Eine Differentialdrehung, die durch das besondere Getriebe 87 verstärkt ist, wird weiter um das Mehrfache in Abhängigkeit von einem Verhältnis der Zähnezahl zwischen dem Getrieberad 79 und dem Ritzel 83 verstärkt, um einen Rotor eines Gleichstrommotors 85 über das Ritzel 83 anzutreiben. Wie vorstehend beschrieben ist, wandelt dieses Übersetzungsgetriebe 89 eine differentiale Drehung in eine Drehkraft um und vervielfacht diese. Daher kann die Anzahl der Differentialumdrehungen zwischen der ersten Abtriebswelle 33 und der zweiten Abtriebswelle 45 um mehrere Zehn mal durch das Übersetzungsgetriebe 89 verstärkt werden und dann an den Gleichstrommotor 85 abgegeben werden.

Der Gleichstrommotor 85 ist fest mit dem Verteilergetriebe gehäuse 29 verbunden und mit einer Steuereinrichtung 91 ver bunden, die die Dreh-(Ein-Aus)-Bewegung, die Drehrichtung, das Abtriebsdrehmoment, usw. des Gleichstrommotors 85 da durch steuert, daß die Polarität der Versorgungsquelle und die Stärke des durch den Gleichstrommotor 85 gehenden Stroms gesteuert werden. Diese Steuereinrichtung 91 kann von dem Fahrer manuell betätigt werden, oder sie kann automatisch in Abhängigkeit von Signalen aktiviert werden, die von Sen soren geliefert werden, welche die Fahr- oder Lenkbedingun gen erfassen. Wenn ferner der Gleichstrommotor 85 nicht an getrieben ist, dient dieser Gleichstrommotor 85 als ein Dynamo (Generator), der die Differentialbewegung der Diffe rentialgetriebeeinrichtung 59 bremsen kann.

Diese Arbeitsweise wird nachstehend näher erläutert. Eine Drehantriebskraft der Brennkraftmaschine 1, die der Antriebs welle 25 zugeführt wird, wird auf die erste Abtriebswelle 33 und die zweite Abtriebswelle (Riemenscheibe) 45 über die Differentialgetriebeeinrichtung 59 übertragen. Wenn die Differentialdrehung zwischen den beiden Abtriebswellen 33 und 45 auftritt, d. h. zwischen den beiden Innenrädern 69 und 75, wird die Differentialdrehgeschwindigkeit mit Hilfe des Übersetzungsgetriebes 89 ver stärkt und dann an den Rotor des Gleichstrommotors 85 über das Ritzel 83 angelegt. Da in diesem Fall der Gleichstrommotor 85 als ein Dynamo (d. h. als ein Generator) arbeitet, wird ein Drehmoment an das Ritzel 83 von dem Motor 85 angelegt. Deshalb wird dieses Drehmoment durch das Übersetzungsgetriebe 89 verstärkt, um den Differentialbetrieb der Differentialein richtung 59 zu begrenzen. Wenn andererseits der Motor 85 durch die Steuereinrichtung 91 betrieben wird, kann der Differentialbetrieb unterstützt bzw. verstärkt werden, da das Motordrehmoment an dem Übersetzungsgetriebe 89 an liegt. In diesem Fall kann der Differentialbetrieb zwischen den beiden An- bzw. Abtriebswellen 25 und 33 durch die Drehrichtung des Gleichstrommotors 85 gesteuert werden. Wenn beispiels weise der Gleichstrommotor 85 sich in Uhrzeigerrichtung be wegt, dreht sich die erste Welle 33 mit einer Geschwindig keit, die höher als jene der zweiten Welle 45 ist. Wenn der Gleichstrommotor 85 in Gegenuhrzeigerrichtung gedreht wird, dreht sich die erste Welle 33 mit einer Geschwindigkeit, die niedriger als jene der zweiten Welle 45 ist. Der vor stehend genannte Zusammenhang zwischen den Umlaufgeschwin digkeiten der beiden Abtriebswellen 33 und 45 kann durch die Differenz der Zähnezahl zwischen den beiden Innenrädern 69 und 75 bestimmt werden, die beide in Kämmeingriff mit ein und denselben Planetenrädern 77 sind.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung wird nachstehend im Hinblick auf das Verhalten des Fahrzeuges erläutert.

Wenn die Differentialdrehung zwischen der Abtriebswelle 9 (zweite Abtriebswelle 45) und der Gelenkwelle 11 (erste Ab triebswelle 33) durch das Differentialgetriebe 7 begrenzt oder gesperrt wird, so ist es möglich zu verhindern, daß die Antriebsleistung entweder auf die Vorderräder 17, 19 oder die Hinterräder 21 und 23 übertragen wird, wenn das Fahrzeug auf schlechten oder unebenen Straßen fährt, bei denen der Radoberflächenwiderstand der Fahrzeugräder sich plötzlich ändert. In anderen Worten ausgedrückt, ist es hierdurch möglich, ein Festsitzen des Fahrzeugs zu verhindern.

Wenn die Differentialdrehung vollständig in den Sperrstellun gen gestoppt wird, wird die gleiche Leistung bzw. Kraft auf die zweite Abtriebswelle 45 (die Vorderräder 17 und 19) und zugleich auf die erste Abtriebswelle 33 (die Hinterräder 21 und 23) übertragen. Daher schlupfen in diesem Fall die Vorderräder 17 und 19 oder die Hinterräder 21 und 23, da eine Antriebsleistung auf die nicht-durchdrehenden Räder übertragen wird. Hierdurch ist es möglich, das Traktions vermögen bzw. das Herausziehen des Fahrzeuges auf einer schlammigen Fahrbahn zu verbessern. Wenn beispielsweise die Vorderräder 17 und 19, wie mit gebrochenen Linien dargestellt, durchrutschen, werden die Hinterräder 21 und 23 angetrieben, wie dies mit durchgezogenen Linien in Fig. 1(A) gezeigt ist. Wenn andererseits die Hinterräder 21 und 23 durchrutschen, wie dies mit gebrochenen Linien dargestellt ist, werden die Vorderräder 17 und 19 angetrieben, wie dies mit durchge zogenen Linien in Fig. 1(A) dargestellt ist. Wenn die Differentialdrehung durch Begrenzung des Drehmoments ge stoppt wird, ist die Differentialeinrichtung 59 gesperrt. Wenn ferner der Gleichstrommotor 85 sich dreht, um die Dif ferentialdrehung zu unterstützen, wird die Differentialdrehung verstärkt. Bei dem üblichen Differentialgetriebe, das mit einer Differentialbegrenzungsfunktion bzw. einer Differen tialsperre versehen ist, wird eine Antriebsleistung ver änderbar nur unter Begrenzung bzw. Reduzierung der Differen tialdrehung verteilt. Bei der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung jedoch kann das Differentialgetriebe 7 nicht nur eine Begrenzung sondern auch eine Verstärkung der Differentialdrehung bewirken, wie dies voranstehend be schrieben ist. Wenn daher beispielsweise die Vorderräder durchrutschen, so ist es möglich, nicht nur die Differential drehung zwischen den Vorder- und Hinterrädern auf Null zu reduzieren, sondern es kann auch zwangsläufig ein Drehmoment auf die Hinterräder übertragen werden, um zu ermöglichen, daß das Fahrzeug gleichmäßiger auf einer schlammigen Fahr bahn gezogen werden kann.

Eine zweite bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 2(A) und 2(B) erläutert. Wie in Fig. 2(A) gezeigt ist, wird bei die ser bevorzugten Ausführungseinrichtung ein Differentialge triebe für die Hinterräder eines Kraftfahrzeugs mit Front motor und Hinterradantrieb (FR) und einem Zweiradantrieb (2WD) verwendet. Bei der nachstehenden Beschreibung beziehen sich die Angaben bezüglich rechts und links in Fig. 2(B) auf die horizontale Richtung in Fig. 2(A) und sie beziehen sich auf die rechten und linken Seiten des Fahrzeugs. Das Kraftübertragungssystem des Fahrzeuges wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2(A) erläutert.

Eine Antriebskraft einer Brennkraftmaschine 93 wird mit Hilfe eines Getriebes 95 durch Schalten verändert und dann auf einem Differentialgetriebe 99 für die Hinterradseite des Fahrzeuges gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform über eine Gelenkwelle 97 übertragen. Das Differentialge triebe 99 überträgt die geschaltete Energie auf die rechten und linken Hinterräder 111 und 109 über rechte und linke Hinterradachsen 103 und 101. Die beiden Vorderräder 105 und 107 werden nur für Lenkbewegung genutzt.

Die Auslegung des Differentialgetriebes 99 gemäß der Erfin dung wird nachstehend näher erläutert.

Ein Antriebsritzelrad 113 ist fest mit einem hinteren Ende einer Getriebe-(Eingangs-)Welle 115 verbunden, die mit der Gelenkwelle 97 verbunden ist und dieses Rad ist in Kämmein griff mit einem Hohlrad 117.

Eine Differentialeinrichtung 119 des Differentialgetriebes 99 ist als Kegelradgetriebe ausgebildet. Ein Differential gehäuse 121 umfaßt einen Gehäusekörper 123 und es ist mit Hilfe eines Differentialträgers über ein Lager (beide nicht gezeigt) drehbar gelagert. Der Gehäusekörper 123, der Deckel 125 und das Hohlrad 117 sind mit Schrauben 127 fest miteinan der verbunden. Eine Ritzelwelle 129 mit Hilfe des Gehäuse körpers 123 des Differentialgehäuses 121 gelagert. Zwei Ritzelräder 131 sind mit Hilfe der Ritzelwelle 129 in dem Differentialgehäuse 121 drehbar gelagert. Das Ritzelrad 131 ist in Kämmeingriff mit den beiden Seitenrädern 133 und 135, die relativ zueinander koaxial zu dem Differentialgehäuse 121 drehbar angeordnet sind. Ferner ist das Seitenrad 135 mittels einer Keilverbindung mit einer ersten Abtriebswelle (nicht gezeigt) verbunden, die mit der rechten Hinterrad achse 103 verbunden ist, und das zweite Seitenrad 133 ist mittels einer Keilverbindung mit der zweiten Abtriebswelle (nicht gezeigt) verbunden, die mit der linken Hinterradachse 101 verbunden ist.

Ein Innenrad 137 ist fest mit dem linken Seitenrad 133 ver bunden, und ein weiteres Innenrad 139 ist fest mit der inneren Umfangsfläche des Gehäusekörpers 123 verbunden. Die Zähnezahl des Innenrads 137 unterscheidet sich um einige Zähne von jener des Innenrads 139. Diese beiden Innenräder 137 und 139 sind in Kämmeingriff mit einer Mehrzahl von Planetenrädern 141, die mit Hilfe einer Mehrzahl von Achsen 145 drehbar gelagert sind, die in regelmäßigen Winkelab ständen auf der Umfangsseitenfläche des Trägers 143 angeord net sind. Das linke Ende des Trägers 143 ist als eine Hohl welle 147 ausgebildet und ist mit Hilfe des Differential gehäuses 121 über ein Lager 149 drehbar gelagert. Eine be sondere Getriebeeinrichtung 151 (d. h. ein Übersetzungsgetriebe umfaßt die beiden Innenräder 137 und 139, die Planetenräder 141 und den Träger 143. Eine Differential drehung, die zwischen den beiden Innenrädern 137 und 139 erzeugt wird, dreht die Planetenräder 141 um die Mitte des Differentialgetriebes 99, um den Träger 143 zu drehen. Ferner ermöglicht die Drehung des Trägers 143, daß die beiden Innen räder 137 und 139 unterschiedlich gedreht werden. Daher dient die besondere Getriebeeinrichtung oder das Übersetzungsgetriebe 151 als eine Drehdetektionseinrichtung. Wenn bei dieser Drehdetektionseinrichtung die Differentialdrehung zwischen den beiden Innenrädern 137 und 139 zu der Drehbe wegung des Trägers 143 in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Übersetzungsgetriebes 151 umgekehrt wird, wird die Anzahl der Umdrehungen um mehrmals das Zehnfache verstärkt, so daß das Dreh moment um mehrmals das Zehnfache verstärkt wird, wenn die Drehung des Trägers 143 zu einer Differentialdrehung zwischen den beiden Innenrädern 137 und 139 umgewandelt wird.

Ein Gleichstrommotor 157 ist in dem Differentialgehäuse 121 angeordnet. Ein Stator 159 ist fest mit dem Differential gehäuse 121, und ein Rotor 161 ist fest mit der Hohlwelle 145 des Trägers 143 verbunden. Der Gleichstrommotor 157 ist mit einer Steuereinrichtung (nicht gezeigt) über Schleifringe (nicht gezeigt) verbunden.

Die Steuereinrichtung kann manuell vom Fahrer aus betätigt werden, oder sie kann automatisch in Abhängigkeit von Signa len betätigt werden, die von Sensoren zur Detektion der Fahrzeugfahrbedingungen und der Lenkbedingungen zugeführt werden. Die Dreh-(Ein-Aus-)Bewegung, die Drehrichtung, das Abtriebsdrehmoment usw. des Gleichstrommotors 157 sind durch die Steuerung der Polarität der Versorgungsquelle und der Stärke des durch den Gleichstrommotor 157 gehenden Stromes veränderbar.

Das Differentialgetriebe 99 umfaßt die Differentialgetriebe einrichtung 119, das Übersetzungsgetriebe 151, den Gleichstrommotor 157 und die Steuereinrichtung.

Die Arbeitsweise der zweiten bevorzugten Ausführungsform wird nachstehend näher erläutert.

Eine Antriebskraft der Brennkraftmaschine 93 dreht das Dif ferentialgehäuse 121 über das Antriebs-Ritzelrad 113 und das Hohlrad 117, und sie wird dann auf die rechten und linken Hinterräder 111 und 109 über die Ritzelwelle 129, das Ritzel rad 131, die rechten und linken Seitenräder 135 und 133 und die rechten und linken Hinterradachsen 103 und 101 über tragen. Wenn eine Differentialdrehung zwischen den rechten und linken Hinterrädern 111 und 109 erzeugt wird, dreht sich das Ritzelrad 131, um zu ermöglichen, daß die beiden Innen räder 137 und 139 unterschiedlich über das Differentialgehäuse 121 und das linke Seitenrad 133 gedreht werden. Diese Diffe rentialdrehung wird durch das Übersetzungsgetriebe 151 verstärkt und in eine Dreh kraft umgewandelt, und dann wird diese an den Rotor 161 des Gleichstrommotors 157 über den Träger 143 und die Hohlwelle 145 abgegeben. Wenn in diesem Fall die Energieversorgung des Gleichstrommotors 157 durch eine externe Betätigung unter brochen wird, dient dieser Gleichstrommotor 157 als ein Dynamo, um das Drehmoment zu begrenzen. Ferner wird das begrenzte Drehmoment, das der elektromotorischen Kraft ent spricht, um mehrmals das Zehnfache durch das Übersetzungsgetriebe 151 verstärkt, um die Differentialdrehung der rech ten und linken Räder 111 und 109 über die Differentialein richtung 119 zu begrenzen. Wenn ferner die Drehrichtung des Gleichstrommotors 157 auf die Differentialdrehrichtung der Differentialeinrichtung 119 durch eine externe Betätigung umgeschaltet wird, so wird ermöglicht, daß die Differential drehung auf Grund der Drehdetektionseinrichtung bzw. des Übersetzungsgetriebes 151 verstärkt wird, welche eine Drehkraft erzeugt, deren Richtung in die gleiche Richtung wie die Differentialdrehung wirkt. In anderen Worten ausgedrückt, bedeutet dies, daß es hierbei möglich ist, die Stärke des Differentialbetriebes frei da durch zu verändern, daß das Drehmoment des Gleichstrommotors 157 vergrößert oder herabgesetzt wird. Wie zuvor bei dieser bevorzugten Ausführungsform beschrieben worden ist, ist es nicht nur möglich, die Differentialdrehung über einen großen Bereich hinweg von der Drehmomentbegrenzung bis zur Dreh momentverstärkung zu steuern, sondern es kann auch die Stärke oder die Größe der Drehmomentbegrenzung und der Ver stärkung frei bestimmt werden.

Die Arbeitsweise dieser bevorzugten Ausführungsform wird nachstehend unter Bezugnahme auf das Fahrzeugverhalten näher erläutert.

Wenn es erforderlich ist, die Differentialdrehung des Dif ferentialgetriebes 99 durch eine externe Bedienung zu be grenzen, so ist es möglich, daß verhindert wird, daß eines der Hinterräder auf einer schlammigen Fahrbahn durchrutscht, auf der das Fahrzeug fährt, und daher läßt sich das Fahrzeug fahrverhalten verbessern.

Wenn das Fahrzeug eine Kurvenrichtung nach links in Fig. 2(A) ausführt, und wenn das Verteilerverhältnis der Antriebs kraft zwischen den rechten und linken Hinterrädern 111 und 109 durch das Differentialgetriebe 99 verstellt wird, so ist es dann beispielsweise, wenn die Antriebskraft des lin ken Hinterrads 109 größer als jene des rechten Hinterrads 111 bemessen ist, wie dies mit durchgezogenen Linien in Fig. 2(A) dargestellt ist, möglich, das Drehmoment der Kurvenfahrt des Fahrzeuges nach links zu verringern und hierdurch werden die Fahrzeugfahrbedingungen zu einer Unter steuerungsbewegung verändert. Wenn andererseits das Vertei lungsverhältnis umgekehrt ist, können die Fahrzeugfahrbe dingungen zu einer Versteuerungsbewegung verändert werden, da die Fahrzeugdrehbewegung nach links verstärkt wird, wie dies mit gebrochenen Linien in Fig. 1(A) dargestellt ist. Da es somit möglich ist, in einem großen Verteilungsbereich der Antriebskraft wählbar zu arbeiten, so ist es möglich, die Lenkcharakteristika innerhalb eines großen Bereiches zu steuern und zu verändern. Hier bedeutet "Untersteuerung", daß der Radius des Fahrzeugspurkreises wie der Fahrzeug kurvengeschwindigkeit zunimmt, und "Übersteuerung" bedeutet, daß der Radius des Fahrzeugspurkreises gefährlich mit einer zunehmenden Kurvengeschwindigkeit des Fahrzeuges abnimmt.

Wenn ferner das Fahrzeug auf einer geraden Straße fährt, und wenn das Fahrzeug derart gesteuert wird, daß das Dreh moment infolge von Unebenheiten aufgehoben wird, so ist es möglich, daß man hierdurch die Fahrzeugfahrstabilität ver bessern kann. Wenn ferner das Fahrzeug eine Kurve durchfährt, so ist es möglich, die Fahrzeugstabilität und die Lenkbarkeit dadurch zu verbessern, daß die Fahrzeuglenkcharakteristika auf der Basis des Fahrzeugverhaltens, wie der Kurvenge schwindigkeit, der Beschleunigung, des Bremsens, usw. zu Beginn, im Zwischenbereich und am Ende der Kurvenfahrt zu steuern.

Die Fig. 3 und 4 zeigen weitere bevorzugte Ausführungs formen nach der Erfindung. Diese beiden Vorrichtungen werden als ein Mitteldifferentialgetriebe für ein Fahrzeug mit vier getriebenen Rädern verwendet, wobei eine Brennkraftmaschinen antriebsleistung direkt auf eine erste Abtriebs-(Vorderrad-) Welle unmittelbar und auf eine zweite Abtriebs-(Hinterrad-) Welle über ein Übersetzungsgetriebe zur Vervielfachung der Differentieldrehung zwischen der ersten und der zweiten (Vorder- und Hinterrad-)Welle übertragen wird, welche mittels eines Motors gesteuert ist. Wenn daher der Motorwiderstand unerheblich ist (Null ist), wird keine Kraft bzw. Leistung auf die zweite Abtriebswelle übertragen. Wenn der Motor sich mit derselben Geschwindigkeit wie die erste Abtriebswelle dreht, dreht sich die zweite Abtriebswelle mit derselben Geschwindigkeit wie die erste Abtriebswelle. Wenn sich der Motor mit einer höheren Geschwindigkeit als die erste Ab triebswelle dreht, dreht sich die zweite Abtriebswelle mit einer höheren Geschwindigkeit als die erste Abtriebswelle.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung wird ein besonderes Getriebe 163 von einem Übersetzungsgetriebe gebildet. Eine An triebsleistung einer Brennkraftmaschine 165 wird entsprechend dem in gebrochener Linie dargestellten Pfeil angelegt und auf eine erste Abtriebswelle 160A unverändert und auf eine zweite Abtriebswelle 160B über das Übersetzungsgetriebe 163 übertragen, wie dies mit den in durchgezogenen Linien dargestellten Pfeilen verdeutlicht ist. Genauer gesagt, wird die Drehung der ersten Abtriebswelle 160A von einem Rad 161 auf ein erstes Rad 164 über eine Kette 162 übertragen. Das erste Rad 164, das mit der ersten Abtriebswelle 160A gekoppelt ist, und ein zweites Rad 166, das mit der zweiten Abtriebswelle 160B gekoppelt ist, sind beide in Kämmeingriff mit Planetenrädern 168, die auf einem Träger 169 in regelmäßigen Winkelabständen drehbar gelagert sind. Die Zähnezahl des ersten Rads 164 unterscheidet sich von jener des zweiten Rads 166. Der Träger 169 ist mit einem Motor 167 verbunden. Die Differentialdrehung zwischen den ersten und zweiten Abtriebswellen 160A und 160B kann daher durch die besondere Getriebeeinrichtung detektiert und vervielfacht werden, und dann kann sie mit Hilfe des Motors 167 im Hinblick auf eine Begrenzung oder eine Ver stärkung gestaltet werden.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung, umfaßt eine Plane tengetriebeanordnung 169 ein Übersetzungsgetriebe. Eine Antriebskraft einer Brennkraftmaschine 171 wird entsprechend dem in gebrochener Linie dargestellten Pfeil angelegt und auf eine erste Ab triebswelle 174A unverändert über ein vorderes Differential getriebe 172 und auf eine zweite Abtriebswelle 174B über die Planetengetriebeanordnung bzw. das Übersetzungsgetriebe 169 übertragen, wie dies mit in durchgezogenen Pfeilen ver deutlicht ist.

Genauer gesagt, wird die Drehbewegung der ersten Abtriebs welle 174A auf ein durchmessergroßes Innenrad 175 übertra gen. Ein Träger 180 ist mit einer zweiten Abtriebswelle 174B über erste und zweite Kegelräder 176 und 177 verbunden. Eine Mehrzahl Planetenräder 178 ist auf dem Träger 180 an regel mäßigen Winkelabständen derart drehbar gelagert, daß sie in Kämmeingriff mit dem Innenrad 175 großen Durchmessers kommen. Ein Sonnenrad 179 ist mit einem Motor 173 verbunden, das in Kämmeingriff mit den Planetenrädern 178 ist. Daher kann die Differentialdrehbewegung zwischen den ersten und zweiten Abtriebswellen 174A und 174B erfaßt und mit Hilfe der Plane tengetriebeanordnung 169 verstärkt, und dann mit Hilfe des Motors 167 derart gesteuert werden, daß sie begrenzt oder verstärkt wird. Da die Drehdetektionseinrichtung als das Übersetzungsgetriebe dient, und die Drehmomentver stärkungsfunktion übernimmt, ist es möglich, einen klein bemessenen Gleichstrom- oder Wechselstrommotor zu verwenden, so daß die Abmessungen der Vorrichtung kompakt werden.

Wie zuvor angegeben, kann die Kraftübertragungsvorrichtung nach der Erfindung innerhalb eines großen Bereiches aus gehend von einer Begrenzung bis zu einer Verstärkung der Differentialdrehung zwischen den beiden Wellen gesteuert werden, und ferner kann das Ausmaß der Kraftübertragungs verteilung verändert werden. Wenn daher diese Vorrichtung in einem Fahrzeuggetriebesystem zur Anwendung kommt, ist es möglich, nicht nur die Fahrzeugstabilität und das Fahrzeug fahrverhalten zu verbessern, sondern auch die Fahrzeuglenk fähigkeit läßt sich verbessern, da jede gewünschte Lenk charakteristika über einen großen Variationsbereich hinweg frei bestimmt werden kann.

Claims

1. Kraftübertragungsvorrichtung zur differentiellen Übertragung einer Drehantriebsleistung von einer Eingangs welle (25; 115) auf erste und zweite Ab triebswellen (33, 45; 103, 101), mit

(a) einem Differentialgetriebe (59; 119), das als Zwischenverbindung zwischen der Eingangswelle und den ersten und zweiten Abtriebswellen zur Zulassung einer Differentialdrehung zwischen den beiden Abtriebswellen vorgesehen ist, gekennzeichnet durch:
(b) ein Übersetzungsgetriebe (89; 115), das dem Differentialgetriebe zum Erfassen und Übersetzen der Differentialdrehung zwischen den beiden Abtriebswellen zugeordnet ist,
(c) einen Motor (85; 161), der mit dem Übersetzungsgetriebe zur Begrenzung oder Verstärkung der Differentialdrehung verbunden ist, indem die Übersetzungsgetriebe in die jeweilige Richtung gedreht wird, und
(d) eine Steuereinrichtung (91), die mit dem Motor zur Steuerung der Drehrichtung und des Moments des Motors verbunden ist, wobei die Polarität der Versorgungsspannung und die Stärke des Motorstroms verändert werden, um den Differentialbetrieb zwischen den beiden Abtriebswellen zu steuern.

2. Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialgetriebe (59) aufweist:

(a) einen Träger (67), der fest drehbar mit der Eingangswelle (25) verbunden ist,
(b) erste Planetenräder (63), die auf dem Träger in regelmäßigen Winkelabschnitten drehbar gelagert sind, und
(c) ein Sonnenrad (61), das drehbar fest mit der zweiten Abtriebswelle (45) verbunden und in Kämmeingriff mit den Planetenrädern ist, und daß das Übersetzungsgetriebe (89) aufweist:
(d) ein erstes Innenrad (69), das drehbar fest mit der ersten Abtriebswelle (33) verbunden und in Kämmeingriff mit den Planetenrädern ist,
(e) ein zweites Innenrad (75), das neben dem ersten Innenrad (69) angeordnet ist, und drehfest mit der zweiten Abtriebswelle verbunden ist, wobei die Zähnezahl des zweiten Innenrades sich von jener des ersten Innenrades unterscheiden,
(f) ein Getrieberad großen Durchmessers (79), das drehbar gelagert ist,
(g) zweite Planetenräder (77), die auf dem Getrieberad in regelmäßigen Winkelabständen gelagert und in Kämmeingriff mit den ersten und zweiten Innenrädern sind, und
(h) ein Ritzel (83), das durch einen Gleichstrommotor angetrieben wird und in Kämmeingriff mit dem Getrieberad (79) ist.

3. Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialgetriebe (119) aufweist.

(a) ein Antriebsritzelrad (113), das drehfest mit der Eingangswelle (115) verbunden ist,
(b) ein Differentialgehäuse (121), das mit einem Hohlraum (117) versehen ist, das in Kämmeingriff mit dem Antriebsritzelrad derart ist, daß es durch dieses angetrieben wird,
(c) Ritzelräder (131), die drehbar in dem Differentialgehäuse untergebracht sind,
(d) ein erstes Seitenrad (135), das drehfest mit der ersten Abtriebswelle (103) verbunden ist, und
(e) ein zweites Seitenrad (133), das drehfest mit der zweiten Abtriebswelle (101) verbunden ist, und

daß die Übersetzungsgetriebe (151) aufweist:

(f) ein erstes Innenrad (139), das drehfest mit dem Differentialgehäuse verbunden ist,
(g) ein zweites Innenrad (137), das drehfest mit dem zweiten Seitenrad verbunden ist, wobei die Zähnezahl des zweiten Innenrads sich von jener des ersten Innenrads unterscheidet,
(h) einen Träger (143), der drehbeweglich gelagert und durch den Gleichstrommotor angetrieben ist, und
(i) Planetenräder (141), die auf den Träger in regelmäßigen Winkelabständen drehbar gelagert und in Kämmeingriff mit den ersten und zweiten Innenrädern sind.

4. Kraftübertragungsvorrichtung zum Übertragen einer Brennkraftmaschinenleistung auf Vorder- und Hinterräder eines Fahrzeugs mit vier Rädern, mit

(a) eine erste Welle (160A, 174A), die direkt durch die Brennkraftmaschinenleistung angetrieben wird,
(b) eine zweite Welle (160B, 174B), die relativ zur ersten Welle drehbeweglich ist,

dadurch gekennzeichnet:

(c) ein Übersetzungsgetriebe (161, 169), das zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle zur Zulassung einer relativen Drehung zwischen den ersten und zweiten Wellen angeordnet ist,
(d) einen Motor (167, 173), der mit dem Übersetzungsgetriebe zur Begrenzung oder Verstärkung der Differentialdrehung durch Arbeiten der Übersetzungsgetriebes in die jeweilige Richtung verbunden ist, und
(e) eine Steuereinrichtung (191), die mit dem Motor zur Steuerung der Drehrichtung und des Drehmoments des Motors verbunden ist, wobei die Polarität der Versorgungsspannung und die Stärke des Motorstroms zur Steuerung des Differentialbetriebs zwischen den beiden Abtriebswellen genutzt wird.

5. Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsgetriebe (163) aufweist:

(a) ein erstes Rad (164), das drehbar mit der ersten Abtriebswelle (160A) verbunden ist,
(b) ein zweites Rad (166), das drehbar mit der zweiten Abtriebswelle (160B) verbunden ist, wobei die Zähnezahl des zweiten Rads sich von jener des ersten Rads unterscheidet,
(c) einen Träger (169), der drehbeweglich gelagert und mittels eines Gleichstrommotors (167) antreibbar oder verzögerbar ist, und
(d) Planetenräder (168), die auf dem Träger in regelmäßigen Winkelabständen gelagert und in Kämmeingriff mit den ersten und zweiten Rädern sind.

6. Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsgetriebe (169) aufweist:

(a) ein Getriebeinnenrad mit großem Durchmesser (175), das drehbar mit der ersten Abtriebswelle (174A) verbunden ist,
(b) einen Träger (180), der drehbar mit der zweiten Abtriebswelle (174B) verbunden ist,
(c) Planetenräder (178), die drehbar auf dem Träger in regelmäßigen Winkelabständen gelagert und in Kämmeingriff mit dem Getriebeinnenrad sind, und
(d) ein Sonnenrad (179), das mittels dieses Gleichstrommotor antreibbar oder verzögerbar und in Kämmeingriff mit den Planetenrädern ist.