DE69712671T2

DE69712671T2 - Verteilergetriebe mit integriertem Planetengetriebe für permanenten Vierradantrieb

Info

Publication number: DE69712671T2
Application number: DE69712671T
Authority: DE
Inventors: Thomas Bowen
Original assignee: New Venture Gear Inc
Current assignee: New Venture Gear Inc
Priority date: 1996-06-19
Filing date: 1997-06-19
Publication date: 2003-02-20
Anticipated expiration: 2017-06-20
Also published as: DE69712671D1; US5700222A; ATE217844T1; EP0813984A2; EP0813984B1; EP0813984A3

Description

Die Erfindung betrifft im allgemeinen Verteilergetriebe zur Verwendung in Fahrzeugen mit Vierradantrieb und im besonderen ein solches Verteilergetriebe mit einer Zweigang-Untersetzungsgetriebeeinheit und einem Zwischenachsdifferential, das in eine Planetengetriebeanordnung integriert ist.
Heutzutage ist der Antriebsstrang in vielen Leichtfahrzeugen und Freizeit- und Sportfahrzeugen mit einem Verteilergetriebe zum Übertragen des Drehmoments auf alle vier Räder ausgestattet, wodurch eine Betriebszustand mit Vierradantrieb hergestellt wird. Zwecks Anpassung an unterschiedliche Straßenoberflächen und -bedingungen sind viele Verteilergetriebe mit einer Untersetzungseinheit ausgestattet, um einen hohen Bereich (d. h. ein direktes Gangverhältnis) und einen niedrigen Bereich (d. h. ein reduziertes Gangverhältnis) in Zusammenhang mit dem Vierradantriebszustand vorzusehen. Am gewöhnlichsten umfaßt die in solchen Zweigangverteilergetrieben verwendete Untersetzungeinheit entweder eine Vorgelegewellenanordnung oder einen Planetengetriebesatz. Zu einem beispielhaften Verteilergetriebe für Vierradantrieb mit einem Zweigang-Planetengetriebe kann das in gemeinsamer Inhaberschaft befindliche USA-Patent Nr. 4,770,280 zitiert werden.
Typischerweise müssen Fahrzeuge mit Vierradantrieb in einem im wesentlichen bewegungslosen Zustand betätigt werden, wenn das Verteilergetriebe zwischen seinen Vierradantriebszuständen im hohen Bereich und im niedrigen Bereich geschaltet wird. Leider ist es unbequem, das Fahrzeug vor dem Schalten zwischen den verfügbaren Vierradantriebszuständen im hohen Bereich und im niedrigen Bereich anhalten zu müssen, insbesondere dort, wo Straßenzustände oder Oberflächengelände anzutreffen sind, wo das Rollmoment des Fahrzeugs bei Weiterführung dazu beitragen würde, die angetroffenen Bedingungen zu beseitigen. Um einen Teil dieser Unbequemlichkeit zu lindern, wurden Untersetzungseinheiten konstruiert, mit denen der Fahrer des Fahrzeugs "fliegend" von dem Vierradantriebszustand im niedrigen Bereich auf den Vierradantriebszustand im hohen Bereich schalten kann, ohne das Fahrzeug anzuhalten. Beispielsweise wird in dem USA-Patent Nr. 5,054,335 ein Verteilergetriebe offenbart, das mit einer synchronisierten Bereichsschaltanordnung für das "fliegende" Schalten einer Vorgelegewellen-Untersetzungseinheit ausgestattet ist. Als Alternative wird in dem in gemeinsamer Inhaberschaft befindlichen USA-Patent Nr. 5,346,442 ein Verteilergetriebe offenbart, das eine synchronisierte Bereichsschaltanordnung für das "fliegende" Schalten einer Planetengetriebe-Untersetzungseinheit aufweist. Zwar bringen beide Konstruktionen die Technik vorwärts, jedoch bleibt es weiter notwendig, eine Untersetzungseinheit zu entwickeln, die auch "fliegend" von dem Vierradantriebszustand im hohen Bereich auf den Vierradantriebszustand im niedrigen Bereich geschaltet werden kann.
Angesichts der zunehmenden Beliebtheit von Fahrzeugen mit Vierradantrieb zur täglichen Verwendung werden manche Zweigang-Verteilergetriebe auch mit einem Zwischenachsdifferential ausgestattet, um eine Proportionierung des Drehmoments und differentielle Drehzahländerungen zwischen der Vorder- und der Hinterachse zuzulassen. Dadurch kann das Fahrzeug in einem "permanenten" Vierradantriebszustand auf trockener Fahrbahn angetrieben werden, ohne eine zu hohe Abnutzung der Antriebsstrangteile zu bewirken. Es kann das in gemeinsamer Inhaberschaft befindliche USA-Patent Nr. 4,677,873 zitiert werden, in dem ein beispielhaftes permanentes Zweigang-Verteilergetriebe offenbart wird, das mit einer Einfachplanetengetriebe-Untersetzungseinheit und einem Doppelplanetengetriebe-Zwischenachsdifferential ausgestattet ist. In dem Bemühen, die Gesamtgröße solcher Verteilergetriebe zu minimieren, wurde vorgeschlagen, die Untersetzungseinheit und das Zwischenachsdifferential zu einer gemeinsamen Planetengetriebeanordnung zu integrieren. Eine solche Anordnung ist in dem USA-Patent Nr. 4,644,822 beschrieben, in dem ein Verteilergetriebe mit "Rücken an Rücken" angeordneten ersten und zweiten Planetengetriebesätzen mit gemeinsamen Teilen offenbart wird, die wahlweise geschaltet werden können, um verschiedene Vieradantriebszustände herzustellen. Ebenso wird in jedem der in gemeinsamer Inhaberschaft befindlichen USA- Patente Nr. 5,284,068 und Nr. 5,411,447 ein permanentes Zweigang-Verteilergetriebe offenbart, das mit einer integrierten Planetengetriebeanordnung ausgestattet ist, die als Einheit geschaltet wird, um verschiedene Antriebszustände herzustellen. Schließlich wird in den USA-Patenten Nr. 4,677,875; 4,344,335; 4,215,593 und 4,805,484 jeweils ein Verteilergetriebe mit einer gemeinsamen Planetengetriebeanordnung offenbart, die so betreibbar ist, daß durch Betätigung von einem oder von mehreren geeigneten Schaltmechanismen verschiedene Antriebszustände hergestellt werden. Zwar wird durch solche Anordnungen gemäß dem Stande der Technik eine kompakte Konstruktion bereitgestellt, es ist jedoch weiter notwendig, preiswerte vereinfachte Alternativen zu entwickeln, die den modernen Forderungen nach geringem Lärm und niedrigem Gewicht genügen.
In dem USA-Patent Nr. 5,030,182 wird ein Verteilergetriebe zur Verwendung in einem Fahrzeug mit Vierradantrieb offenbart, das eine Leistungsquelle und einen vorderen und einen hinteren Antriebsstrang aufweist, mit einem Gehäuse, einer Eingangswelle, die an dem Gehäuse drehbar gelagert wird und von der Leistungsquelle angetrieben wird, einer vorderen Ausgangswelle, die an dem Gehäuse drehbar gelagert wird und von der Leistungsquelle angetrieben wird, einer vorderen Ausgangswelle, die an dem Gehäuse drehbar gelagert wird und mit dem vorderen Antriebsstrang verbunden ist, einer hinteren Ausgangswelle, die in dem Gehäuse drehbar gelagert wird und mit dem hinteren Antriebsstrang verbunden ist; und einer Planetengetriebeanordnung, die die Eingangswelle mit den vorderen und hinteren Ausgangswellen verbindet, um ein Antriebsmoment von der Leistungsquelle auf den vorderen und den hinteren Antriebsstrang zu übertragen und hierbei einen Drehzahlunterschied dazwischen zuzulassen, wobei die Planetengetriebeanordnung einen ersten und einen zweiten Planetengetriebesatz aufweist, die sich eine gemeinsame Trägeranordnung teilen, wobei der erste Planetengetriebesatz ein Sonnenrad aufweist, das mit der Eingangswelle drehfest verbunden ist, einen Zahnkranz, der relativ zu der Eingangswelle drehbar gelagert wird, ein Planetenrad, das an der Trägeranordnung drehbar gelagert wird und mit dem Sonnenrad kämmt, wobei der zweite Planetengetriebesatz ein Sonnenrad aufweist, das drehfest mit der vorderen Ausgangswelle verbunden ist, einen Zahnkranz, der über ein Kupplungspaket drehbar mit der hinteren Ausgangswelle angebracht ist, ein Planetenrad, das an der Trägeranordnung drehbar gelagert wird und mit dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebesatzes kämmt, und eine Kupplungsvorrichtung zum wahlweisen Kuppeln der Trägeranordnung mit der Eingangswelle, um die Trägeranordnung in einem direkten Übersetzungsverhältnis relativ zu der Eingangswelle anzutreiben und somit einen Vierradantriebszustand in einem oberen Bereich herzustellen, wobei die Kupplungsvorrichtung ferner so betreibbar ist, daß sie den Zahnkranz des ersten Planetengetriebesatzes wahlweise mit dem Gehäuse kuppelt, um die Trägeranordnung mit einem reduzierten Übersetzungsverhältnis relativ zu der Eingangswelle anzutreiben und somit eine Vierradantriebsweise in einem unteren Bereich herzustellen. Dieses Verteilergetriebe ist ein teilpermanentes Verteilergetriebe, wodurch ein Fahrzeug entweder mit Zweiradantrieb im unteren Bereich, Zweiradantrieb im oberen Bereich, Vierradantrieb im unteren Bereich oder Vierradantrieb im oberen Bereich fahren kann, wobei ein veränderliches Drehmoment zwischen dem vorderen und dem hinteren Antriebsstrang aufgeteilt wird.
Es ist ebenfalls bekannt, in Verteilergetrieben Doppelplanetengetriebesätze mit zwei Sonnenrädern und zwei Planetenrädern zu verwenden, siehe US-A-5 443 426.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist durch Anspruch 1 definiert. Weiterentwicklungen und Modifizierungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verteilergetriebe für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb mit einer Planetengetriebeanordnung bereitzustellen, das eine Untersetzungseinheit und ein Zwischenachsdifferential zu einer gemeinsamen Anordnung integriert. Ein Bereichsschaltmechanismus ist funktionell der Planetengetriebeanordnung zugeordnet und kann wahlweise geschaltet werden, um einen permanenten Vierradantriebszustand im hohen Bereich, einen unangetriebenen Leerlaufzustand und einen permanenten Vierradantriebszustand im niedrigen Bereich herzustellen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, den Bereichsschaltmechanismus mit Synchronisierern zu versehen, damit das Verteilergetriebe "fliegend" zwischen dem permanenten Vieradantriebszustand im hohen Bereich und im niedrigen Bereich geschaltet werden kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt noch die weitere Aufgabe zugrunde, den Bereichsschaltmechanismus mit einer Lastschaltanordnung zu versehen, damit "fliegend" zwischen den verschiedene Antriebszuständen geschaltet werden kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, das Verteilergetriebe mit einem Schlupfbegrenzungs- und Drehmomentvorspannmechanismus zu versehen, der betreibbar ist, um den Drehzahlunterschied in der gesamten Planetengetriebeanordnung zu steuern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Planetengetriebeanordnung funktionell zwischen einem Eingangselement und ersten und zweiten Ausgangselementen des Verteilergetriebes installiert und ist in einer kompakten Anordnung konstruiert. Die Planetengetriebeanordnung umfaßt erste und zweite Doppelplanetengetriebesätze, die durch eine gemeinsame Trägeranordnung miteinander verbunden sind. Der erste Doppelplanetengetriebesatz ist funktionell zwischen dem Eingangselement und der Trägeranordnung installiert, um die Trägeranordnung entweder mit einem direkten Übersetzungsverhältnis (d. h. im "hohen Bereich") oder einem reduzierten Übersetzungsverhältnis (d. h. im "niedrigen Bereich") relativ zu dem Eingangselement anzutreiben. In Zusammenhang mit dem ersten Doppelplanetengetriebesatz ist ein Bereichsschaltmechanismus vorgesehen, damit "fliegend" zwischen den Übersetzungsverhältnissen im hohen Bereich und im niedrigen Bereich geschaltet werden kann. Des weiteren wirkt die gemeinsame Trägeranordnung als Eingang zu dem zweiten Doppelplanetengetriebesatz, während ihre Ausgänge jeweils mit dem ersten und dem zweiten Ausgangselementen des Verteilergetriebes verbunden sind. Mithin ist der zweite Doppelplanetengetriebesatz so betreibbar, daß ein Drehzahlunterschied ermöglicht wird und das Antriebsdrehmoment zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgangselement des Verteilergetriebes verteilt wird, wodurch eine permanente Vierradantriebsweise hergestellt wird.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus dem Studium der folgenden ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Ansprüche bei Betrachtung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen erkennbar.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 stellt den Antriebsstrang eines Motorfahrzeugs mit Vierradantrieb dar, das mit dem permanenten Verteilergetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist.
Fig. 2 ist eine schematische Zeichnung des permanenten Verteilergetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 ist eine schematische Zeichnung einer alternativen Ausführungsform für das permanente Verteilergetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 ist eine schematische Teilzeichnung, die eine andere alternative Ausführungsform für das permanente Verteilergetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 5 ist eine schematische Teilzeichnung, die einen Schlupfbegrenzungs- und Drehmomentvorspannmechanismus zeigt, der mit jedem der beiden in Fig. 2 bis Fig. 4 gezeigten permanenten Verteilergetriebe verwendet werden kann.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Im allgemeinen betrifft die vorliegenden Erfindung die Kombination einer Untersetzungseinheit und eines Zwischenachsdifferentials zu einer "integrierten" Planetengetriebeanordnung. Vorzugsweise ist die integrierte Planetengetriebeanordnung in dem Verteilergetriebe eines Motorfahrzeugs mit Vierradantrieb installiert, um permanente Vierradantriebszustände im hohen Bereich und im niedrigen Bereich herzustellen. Außerdem ist der integrierten Planetengetriebeanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung funktionell ein Bereichsschaltmechanismus zugeordnet, und dieser umfaßt Mittel, damit das Verteilergetriebe während der Betätigung des Motorfahrzeugs im permanenten Vierradantrieb "fliegend" zwischen dem Übersetzungsverhältnis im niedrigen Bereich und dem Übersetzungsverhältnis im hohen Bereich geschaltet werden kann.
Es wird nun insbesondere auf Fig. 1 der Zeichnungen verwiesen, wo ein Antriebsstrang 10 für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb gezeigt ist. Der Antriebsstrang 10 umfaßt einen vorderen Antriebsstrang 12 und einen hinteren Antriebsstrang 14, die beide von einer Leistungsquelle, beispielsweise einem Motor 16, durch ein Getriebe 18 antreibbar sind, das entweder ein Schaltgetriebe oder ein Automatikgetriebe sein kann. Bei der gezeigten speziellen Ausführungsform ist der Antriebsstrang 10 ein permanentes Vierradantriebssystem, das ein Verteilergetriebe 20 in sich schließt, um ein Antriebsdrehmoment von dem Motor 16 und dem Getriebe 18 auf den vorderen Antriebsstrang 12 und den hinteren Antriebsstrang 14 zu übertragen. Wie gezeigt ist, umfaßt der vordere Antriebsstrang 12 ein Paar Vorderräder 24, die an einander gegenüberliegenden Enden einer Vorderachsenanordnung 26 mit einem vorderen Differentialgetriebe 28 verbunden sind, das mit einem Ende einer vorderen Gelenkwelle 30 verbunden ist, deren gegenüberliegendes Ende mit einer vorderen Ausgangswelle 32 des Verteilergetriebes 20 verbunden ist. In ähnlicher Weise umfaßt der hintere Antriebsstrang 14 ein Paar Hinterräder 24, die an einander gegenüberliegenden Enden einer Hinterachsenanordnung 36 mit einem hinteren Differentialgetriebe 38 verbunden sind, das mit einem Ende einer hinteren Gelenkwelle 40 verbunden ist, deren gegenüberliegendes Ende mit einer hinteren Ausgangswelle 42 des Verteilergetriebes 20 verbunden ist.
Es wird nun insbesondere auf Fig. 2 der Zeichnungen verwiesen, wo schematisch das Verteilergetriebe 20 dargestellt ist, das eine Eingangswelle 44 umfaßt, die drehbar in einem Gehäuse 46 gelagert ist. Die Eingangswelle 44 ist mit einer (nicht gezeigten) Ausgangswelle des Getriebes 18 derart verbindbar, daß beide drehbar durch einen Motor 16 des Motorfahrzeugs angetrieben werden. Ebenso sind die vordere Ausgangswelle 32 und die hintere Ausgangswelle 42 drehbar in dem Gehäuse 46 gelagert. Wie angemerkt, ist die vordere Ausgangswelle 32 mit der vorderen Gelenkwelle 30 verbindbar, und die hintere Ausgangswelle 42 ist mit der hinteren Gelenkwelle 40 verbindbar. Wie gezeigt ist, umfaßt das Verteilergetriebe 20 auch eine Planetengetriebeanordnung 50, die funktionell zwischen der Eingangswelle 22 und der vorderen und der hinteren Ausgangswelle 32 bzw. 42 installiert ist. Wie im einzelnen dargestellt ist, integriert die Planetengetriebeanordnung 50 eine Zweigang-Untersetzungsgetriebeeinheit und ein Zwischenachsdifferential zu einer einzigen Einheit, um drei getrennte Betriebszustände herzustellen. Die drei Betriebszustände umfassen einen permanenten Vierradantriebszustand im hohen Bereich, einen unangetriebenen Leerlaufzustand und einen permanenten Vierradantriebszustand im niedrigen Bereich. Das Verteilergetriebe 20 ist ferner mit einem synchronisierten Bereichsschaltmechanismus 52 ausgestattet, damit der Fahrer des Fahrzeugs zwischen den verschiedenen Betriebszuständen schalten kann, ohne das Fahrzeug anzuhalten (d. h. "fliegend").
Die Planetengetriebeanordnung 50 umfaßt einen ersten Doppelplanetengetriebesatz 54 und einen zweiten Doppelplanetengetriebesatz 54, die durch eine gemeinsame Trägeranordnung 58 miteinander verbunden sind. Der erste Doppelplanetengetriebesatz 54 ist betreibbar, um den Antriebszustand im hohen Bereich herzustellen, indem die Trägeranordnung 58 mit einem direkten Übersetzungsverhältnis (d. h. von 1 : 1) relativ zu der Eingangswelle 44 angetrieben wird. Ebenso ist der erste Doppelplanetengetriebesatz 54 betreibbar, um den Antriebszustand im niedrigen Bereich herzustellen, indem die Trägeranordnung 58 mit einem reduzierten Überset zungsverhältnis (d. h. von 0,51 : 1) relativ zu der Eingangswelle 44 angetrieben wird. Schließlich ist der erste Doppelplanetengetriebesatz 54 betreibbar, um den unangetriebenen Leerlaufzustand herzustellen, indem die Übertragung des Antriebsdrehmoments von der Eingangswelle 44 zu der gemeinsamen Trägeranordnung 58 unterbrochen wird. Der zweite Doppelplanetengetriebesatz 56 fungiert als Zwischenachsdifferential, um den Drehzahlunterschied zu erleichtern und das Drehmoment zwischen der vorderen Ausgangswelle 32 und der hinteren Ausgangswelle 42 zu verteilen. Wie im einzelnen dargestellt ist, wirkt die Trägeranordnung 58 bei Antrieb mit einem der beiden Übersetzungsverhältnisse als Eingang des Doppelplanetengetriebesatzes 56, wobei dessen Ausgänge mit der vorderen Ausgangswelle 32 und der hinteren Ausgangswelle 42 verbunden sind.
Der erste Doppelplanetengetriebesatz 54 umfaßt ein erstes Sonnenrad 60, ein zweites Sonnenrad 62, einen Satz von permanenten oder ersten Planetenrädern 64 jeweils mit Zähnen 66, die mit Zähnen 68 des ersten Sonnenrads 60 kämmen, und einen Satz von halbpermanenten oder zweiten Planetenrädern 70 jeweils mit Zähnen 72, die mit Zähnen 66 eines entsprechenden von den ersten Planetenrädern 64 sowie mit Zähnen 74 des zweiten Sonnenrads 62 kämmen. Wie gezeigt ist, ist das erste Sonnenrad 60 drehfest mit der Eingangswelle 44 verbunden, während das zweite Sonnenrad 62 relativ zu der Eingangswelle 44 drehgelagert ist. Des weiteren ist jedes permanente Planetenrad 64 drehbar auf einer Ritzelwelle 76 gelagert, deren einander gegenüberliegende Enden jeweils in ersten und zweiten Trägerringen 78 und 80 der Trägeranordnung 58 angebracht sind. In ähnlicher Weise ist jedes halbpermanente Planetenrad 70 drehbar auf einer (teilweise gestrichelt gezeigten) Ritzelwelle 82 gelagert, deren einander gegenüberliegende Enden ebenfalls jeweils in ersten und zweiten Trägerringen 78 und 80 gelagert sind.
Gemäß einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform sind an dem ersten Sonnenrad 60 die Zahnradzähne 68 in einem ersten radialen Abstand von der Hauptachse der Eingangswelle 44 angeordnet, während die Zahnradzähne 74 des zweiten Sonnenrads 62 in einem zweiten, geringeren radialen Abstand relativ zu der Hauptachse angeordnet sind. Um das gewünschte reduzierte Übersetzungsverhältnis über den gesamten ersten Doppelplanetengetriebesatz 54 bereitzustellen, weist das erste Sonnenrad 60 achtundzwanzig Zähne auf, das zweite Sonnenrad 62 weist sechsundzwanzig Zähne auf, jedes permanente Planetenrad 64 weist dreiundzwanzig Zähne auf, und jedes halbpermanente Planetenrad 70 weist achtundzwanzig Zähne auf.
Um Mittel zum wahlweisen Herstellen der Antriebsverbindungen im hohen Bereich und im niedrigen Bereich zwischen der Eingangswelle 44 und der Trägeranordnung 58 bereitzustellen, ist der synchronisierte Bereichsschaltmechanismus 52 in Verbindung mit dem ersten Doppelplanetengetriebesatz 54 vorgesehen. Wie angemerkt, ist der synchronisierte Bereichsschaltmechanismus 52 betreibbar, damit das Verteilergetriebe 20 "fliegend" zwischen seinem permanenten Vierradantriebszustand im hohen Bereich und im niedrigen Bereich geschaltet werden kann. Der synchronisierte Bereichsschaltmechanismus 52 umfaßt eine bidirektionale Kupplungsvorrichtung 84, die betreibbar ist, um wahlweise das zweite Sonnenrad 62 entweder mit der Eingangswelle 44 oder dem Gehäuse 46 zu verbinden. Insbesondere umfaßt die Kupplungsvorrichtung 84 eine Nabe 86~ die auf einer axialen Verlängerung 88 des zweiten Sonnenrads 62 befestigt ist. Die Nabe 86 weist einen äußeren zylindrischen Rand auf, an dem äußere Keile 90 ausgebildet sind. Die Kupplungsvorrichtung 84 umfaßt ferner eine Bereichshülse 92 mit inneren Längskeilen 94, die in konstanter Kämmung mit den äußeren Keilen 90 an der Nabe 86 stehen. Mithin wird die Bereichshülse 92 zwecks gleichzeitiger Drehung mit der Nabe 86 und axialer Gleitbewegung auf dieser gelagert. Die Kupplungsvorrichtung 84 umfaßt auch eine erste Synchronisiereranordnung 96, die funktionell zwischen der Nabe 86 und einer ersten Kupplungsscheibe 100 angeordnet ist, die auf der Eingangswelle 44 befestigt ist und daran ausgebildete Kupplungszähne 98 aufweist. Die erste Synchronisiereranordnung 96 ist betreibbar, um eine Drehzahlsynchroni sierung zwischen der Eingangswelle 44 und dem zweiten Sonnenrad 62 herzustellen, bevor sich die Bereichshülse 92 in eine (durch die Positionslinie "H" bezeichnete) Position im hohen Bereich bewegen kann, in der ihre Keile 94 kämmend in die Kupplungszähne 98 an der ersten Kupplungsscheibe 100 eingreifen. Demgemäß sind dann, wenn die Bereichshülse 92 in ihrer Position im hohen Bereich positioniert ist, das erste Sonnenrad 60 und das zweite Sonnenrad 62 blockiert, um eine relative Drehung zwischen ihnen zu verhindern, wodurch sich die Trägeranordnung 58 mit der gleichen Drehzahl wie die Eingangswelle 44 dreht, um den Antriebszustand im hohen Bereich herzustellen.
Die Kupplungsvorrichtung 84 umfaßt ferner eine zweite Synchronisiereranordnung 102, die funktionell zwischen der Nabe 86 und einer zweiten Kupplungsscheibe 106 angeordnet ist, die an dem Gehäuse 46 befestigt ist und daran ausgebildete Kupplungszähne 104 aufweist. Die zweite Synchronisiereranordnung 102 ist betreibbar, um eine Drehzahlsynchronisierung zwischen dem zweiten Sonnenrad 62 und dem Gehäuse 46 herzustellen, bevor sich die Bereichshülse 92 in eine (durch die Positionslinie "L" bezeichnete) Position im niedrigen Bereich bewegen kann, in der ihre Keile 94 kämmend in die Kupplungszähne 104 an der zweiten Kupplungsscheibe 106 eingreifen, um die Antriebsverbindung mit reduziertem Verhältnis dazwischen herzustellen. Wie zu erkennen ist, fungiert die zweite Synchronisiereranordnung 102 als Bremse zum Anhalten der Drehung des zweiten Sonnenrads 62. Demgemäß liegt dann, wenn die Bereichshülse 92 in ihrer Position im niedrigen Bereich positioniert ist, das zweite Sonnenrad 62 an Erde an dem Gehäuse 46 und wird derart ortsfest gehalten, daß die Trägeranodnung 58 mit dem reduzierten Übersetzungsverhältnis relativ zu der Eingangswelle 44 angetrieben wird, um dadurch den Antriebszustand im niedrigen Bereich herzustellen. Die erste Synchronisiereranordnung 96 und die zweite Synchronisiereranordnung 102 sind zwar nur schematisch gezeigt, können jedoch jede herkömmliche Konstruktion aufweisen, beispielsweise eine Einfachkegel- oder eine Doppelkegelanordnung.
Mithin werden die Fachleute erkennen, daß jede Art einer geeigneten Synchronisiereranordnung verwendet werden kann, um die Drehzahlsynchronisierung zwischen den Teilen zu erleichtern, die direkt gekuppelt sind.
Die Bereichshülse 92 ist in ihrer (durch die Positionslinie "N" bezeichneten) Leerlaufstellung gezeigt, in der ihre Keile 94 aus dem Eingriff mit den Kupplungszähnen 98 an der ersten Kupplungscheibe 100 und den Kupplungszähnen 104 an der zweiten Kupplungscheibe 106 gelöst sind. Daher wird durch die angetriebene Drehung des ersten Sonnenrades 60 bewirkt, daß die Planetenräder 64 und 70 auf ihren jeweiligen Ritzelwellen 76 und 82 umlaufen und drehbar das zweite Sonnenrad 62 antreiben. Da jedoch die Bereichshülse 92 das zweite Sonnenrad 62 nicht mit einer der Kupplungscheiben 100 und 106 kuppelt, bleibt die Trägeranordnung 58 ortsfest, und auf die vorderen und hinteren Ausgangswellen 32 und 42 wird kein Antriebsdrehmoment übertragen, wodurch der unangetriebene Leerlaufzustand hergestellt wird.
Immer noch in Fig. 2 ist gezeigt, daß der Bereichsschaltmechanismus 52 Mittel umfaßt, damit der Fahrer des Fahrzeugs die Bereichshülse 92 zwischen ihren drei verschiedenen Positionen schalten kann. Insbesondere kuppelt eine Schaltgabel 108 die Bereichshülse 92 mit einem Stellglied 110, das unter Steuerung durch den Fahrer des Fahrzeugs von einem Schaltbetätigungsglied 112 betätigt wird. Das Stellglied 110 kann jede geeignete Vorrichtung sein, die betreibbar ist, um die Schaltgabel 108 und ihrerseits die Bereichshülse 92 zwischen ihren drei verschiedenen Positionen zu schalten. Vorzugsweise kann eine drehbare Sektorscheibenanordnung ähnlich derjenigen, die in dem in gemeinsamer Inhaberschaft befindlichen und hier durch Verweis darauf einbegriffenen USA-Patent Nr. 5,076,112 beschrieben ist, mit dem Verteilergetriebe 20 verwendet werden kann. Auf Grund der Nutzung der Synchronisiereranordnungen 96 und 102 kann die Bereichshülse 92 fliegend zwischen ihren drei verschiedenen Positionen geschaltet werden, um die entsprechenden Betriebszustände herzustellen. Schließlich kann das Schaltbetäti gungsglied 112 jede geeignete mechanisch betätigte Anordnung (d. h. ein mit einem Gangschalthebel gekuppelte Verbindungselement) oder eine leistungsbetätigte Anordnung (d. h. ein durch Betriebszustandssignale von Druckknöpfen gesteuerter Motor) unter Steuerung durch den Fahrer des Fahrzeugs sein, die die Betätigung des Stellglieds 110 steuert, um den von dem Fahrer des Fahrzeugs gewählten speziellen Antriebszustand herzustellen.
Wie angemerkt, fungiert der zweite Doppelplanetengetriebesatz 56 als Zwischenachsdifferential, um den Drehzahlunterschied zu erleichtern und das Drehmoment zwischen der vorderen Ausgangswelle 32 und der hinteren Ausgangswelle 42 zu verteilen. Der zweite Doppelplanetengetriebesatz 56 umfaßt ein über eine Kettenantriebsanordnung 116 auf der vorderen Ausgangswelle 32 befestigtes drittes Sonnenrad 114, ein auf der hinteren Ausgangswelle 42 befestigtes viertes Sonnenrad 118, einen Satz von permanenten oder dritten Planetenrädern 120 jeweils mit Zähnen 122, die mit Zähnen 124 des dritten Sonnenrads 114 kämmen, und einen Satz von halbpermanenten oder vierten Planetenrädern 126 jeweils mit Zähnen 128, die mit Zähnen 122 an einem entsprechenden von dritten Planetenrädern 130 sowie mit Zähnen 130 des vierten Sonnenrads 118 kämmen. Jedes dritte Planetenrad 120 ist drehbar auf einer Ritzelwelle 132 gelagert, deren einander gegenüberliegenden Enden jeweils in zweiten und dritten Trägerringen 80 und 134 der Trägeranordnung 58 gelagert sind. In ähnlicher Weise ist jedes vierte Planetenrad 126 drehbar auf einer (teilweise gestrichelt gezeigten) Ritzelwelle 136 gelagert, deren einander gegenüberliegenden Enden ebenfalls jeweils in zweiten und dritten Trägerringen 80 und 132 gelagert sind. Die dritten Planetenräder 120 und die vierten Planetenräder 126 sind an der Trägeranordnung 58 gleich beabstandet, wobei ein drittes Planetenrad 120 konstant mit einem vierten Planetenrad 126 kämmt. Bekanntlich wird das Drehmomentverteilungsverhältnis (d. h. die Drehmomentteilung), das normalerweise über den zweiten Doppelplanetengetriebesatz 56 an die Ausgangswellen 32 und 42 geliefert wird, durch die Anzahl der Zahnradzähne bestimmt, die dem dritten Son nenrad 114, dem vierten Sonnenrad 118, den dritten Planetenrädern 120 und den vierten Planetenrädern 126 zugeordnet sind. Wie gezeigt ist, umfaßt die Kettenantriebsanordnung 116 ein auf einer axialen Verlängerung 138 des dritten Sonnenrads 114 befestigtes Antriebskettenrad 136, ein auf der vorderen Ausgangswelle 32 befestigtes angetriebenes Kettenrad 140 und eine durchgehende Kette 142, die das Antriebskettenrad 136 mit dem angetriebenen Kettenrad 140 verbindet. Mithin wird durch die angetriebene Umdrehung der Trägeranordnung 58 entweder mit dem direkten Übersetzungsverhältnis oder dem verminderten Übersetzungsverhältnis bewirkt, daß das dritte Sonnenrad 114 die vordere Ausgangswelle 32 antreibt, und daß das vierte Sonnenrad 144 die hintere Ausgangswelle 42 antreibt. Deshalb können die "permanenten" Vierradantriebszustände im hohen Bereich und im niedrigen Bereich über die Planetengetriebeanordnung 50 hergestellt werden, wobei es durch den zweiten Planetengetriebesatz 56 zu einem Drehzahlunterschied zwischen dem vorderen Antriebsstrang 12 und dem hinteren Antriebsstrang 15 kommen kann.
Unter speziellem Verweis auf Fig. 3 ist nunmehr gezeigt, daß das Verteilergetriebe 20 als Alternative mit einer integrierten Planetengetriebeanordnung 150 ausgestattet ist, die funktionell die Eingangswelle 44 jeweils mit der vorderen und der hinteren Ausgangswelle 32 und 32 verbindet. Auf Grund der Ähnlichkeit der Planetengetriebeanordnung 150 mit der oben beschriebenen Planetengetriebeanordnung 50 werden die gleichen Nummern zum Kennzeichnen von gemeinsamen oder im wesentlichen ähnlichen Teilen verwendet. Außerdem umfaßt die Planetengetriebeanordnung 150 einen ersten Doppelplanetengetriebesatz 154 und einen zweiten Doppelplanetengetriebesatz 56, die durch eine gemeinsame Trägeranordnung 158 miteinander verbunden sind. Wie deutlich erkennbar ist, ist der erste Doppelplanetengetriebesatz 154 weitgehend identisch mit dem ersten Doppelplanetengetriebesatz 54 (Fig. 2) mit der Ausnahme, daß die gemeinsame Trägeranordnung 158 einen vierten Trägerring 160 mit einer axialen Verlängerung 162 umfaßt, die drehbar zwischen der Eingangswelle 44 und der axialen Verlängerung 88 des zwei ten Sonnenrads 62 gelagert ist. Die integrierte Planetengetriebeanordnung 150 ist funktionell einem synchronisierten Bereichsschaltmechanismus 152 zugeordnet, damit der Fahrer des Fahrzeugs fliegend zwischen dem permanenten Vierradantriebszustand im hohen Bereich und im niedrigen Bereich schalten kann.
Der synchronisierte Bereichsschaltmechanismus 152 umfaßt eine Kupplungsvorrichtung 184, die betreibbar ist, um wahlweise das zweite Sonnenrad 62 mit dem Gehäuse 46 zu kuppeln und wahlweise die Trägeranordnung 158 mit der Eingangswelle 44 zu kuppeln. Zusätzlich zu den oben für die Kupplungsvorrichtung 84 beschriebenen Teilen umfaßt die Kupplungsvorrichtung 184 eine zweite Nabe 186, die auf der axialen Verlängerung 162 der vierten Trägerplatte 160 befestigt ist, und eine zweite eine Bereichshülse 192 mit inneren Längskeilen 194, die in konstanter Kämmung mit äußeren Keilen 190 an der zweiten Nabe 186 stehen. Mithin wird die zweite Bereichshülse 192 zwecks gemeinsamer Drehung mit einer axialen Gleitbewegung auf der zweiten Nabe 186 gelagert. Die Synchronisiereranordnung 96 ist funktionell zwischen der zweiten Bereichshülse 192 und der ersten Kupplungsscheibe 100 angeordnet, um eine Drehzahlsynchronierung zwischen der Eingangswelle 44 und der Trägeranordnung 158 herzustellen, bevor sich die zweite Bereichshülse 192 aus ihrer gezeigten (durch die Positionsline "N" bezeichneten) Leerlaufstellung in eine (durch die Positionslinie "H" bezeichnete) Position im hohen Bereich bewegen kann, in der ihre Keile 194 kämmend in die Kupplungszähne 98 an der ersten Kupplungsscheibe 100 eingreifen. Wie gezeigt, ist die zweite Synchronisiereranordnung 102 wiederum funktionell zwischen der Nabe 86 und der zweiten Kupplungsplatte 106 angeordnet, um einen Drehzahlunterschied zwischen dem zweiten Sonnenrad 62 und dem Gehäuse 46 herzustellen, bevor sich die Bereichshülse 92 aus ihrer gezeigten (durch die Positionsline "N" bezeichneten) Leerlaufstellung in eine (durch die Positionslinie "L" bezeichnete) Position im niedrigen Bereich bewegen kann, in der ihre Keile 94 kämmend in die Kupplungszähne 104 an der zweiten Kupplungsscheibe 106 eingreifen. Demgemäß wird dann, wenn die zweite Bereichshülse 192 in ihrer Stellung im hohen Bereich positioniert ist und sich die Bereichshülse 92 in ihrer Leerlaufstellung befindet, die Trägeranordnung 158 direkt mit der Eingangswelle 44 gekuppelt, um den Antriebszustand im hohen Bereich herzustellen. Außerdem wird dann, wenn die Bereichshülse 92 in ihrer Stellung im niedrigen Bereich positioniert ist und sich die zweite Bereichshülse 192 in ihrer Leerlaufstellung befindet, der Antriebszustand im niedrigen Bereich zwischen der Eingangswelle 44 und der Trägeranordnung 158 hergestellt. Schließlich wird dann, wenn sich die Bereichshülsen 92 und 192 jeweils in ihrer Leerlaufstellung befinden, der unangetriebene Leerlaufzustand hergestellt.
Immer noch in Fig. 3 ist gezeigt, daß ein Stellglied 210 die koordinierte Bewegung der mit der Bereichshülse 92 gekuppelten Schaltgabel 108 und einer zweiten, mit der zweiten Bereichshülse 192 gekuppelten Schaltgabel 208 steuert. Das Stellglied 210 ist betreibbar, um eine koordinierte Bewegung der Bereichshülsen 92 und 192 entsprechend einem speziellen Antriebszustand zu bewirken, den der Fahrer des Fahrzeugs über eine Betätigung des Schaltbetätigers 112 wählt. Das Stellglied 210 kann eine modifizierte Version der oben beschriebenen drehbaren Sektorplattenanordnung sein oder ein Paar Betätigungsvorrichtungen umfassen, die zwecks koordinierten Betriebs in geeigneter Weise mit dem Schaltbetätiger 112 verbunden sind. Demgemäß betätigt der Fahrer des Fahrzeugs, wenn das Verteilergetriebe 20 in seinem permanenten Vierradantriebszustand im hohen Bereich funktionieren soll, den Schaltbetätiger 112, damit das Stellglied 210 die Bereichshülse 92 in ihre Leerlaufstellung und die zweite Bereichshülse 192 in ihre Stellung im hohen Bereich bringt. Ebenso wird, wenn das Verteilergetriebe 20 in den Vierradantriebszustand im niedrigen Bereich geschaltet werden soll, der Schaltbetätiger 112 so betätigt, daß das Stellglied 210 die Bereichshülse 92 in ihre Stellung im niedrigen Bereich bringt und die zweite Bereichshülse 192 in ihre Leerlaufstellung bringt. Schließlich ist dann, wenn das Verteilergetriebe 20 in seine unangetriebene Leerlaufstellung geschaltet werden soll, das Stellglied 210 betreibbar, um die Bereichshülsen 92 und 192 jeweils in ihre Leerlaufstellungen zu bringen.
Zwar offenbart Fig. 3 eine Trägeranordnung 158 als vier Trägerringe aufweisend, die Fachleute werden jedoch erkennen, daß der zweite Trägerring 80 und der vierte Ring 160 zu einem gemeinsamen Ringelement integriert werden können, wobei die axiale Verlängerung 162 einstückig mit diesem ausgebildet ist oder verbunden ist. Mithin kann mit der in Fig. 3 offenbarten Anordnung ein Mittel zum direkten Verbinden der Trägeranordnung 158 mit der Eingangswelle 44 bereitgestellt werden, wenn der Antriebszustand im hohen Bereich hergestellt werden soll. Jede Konstruktion einer Trägeranordnung, mit der ein solches Mittel zum direkten Kuppeln bereitgestellt wird, gilt als der gezeigten gleichwertig. Wenn die Trägeranordnung 158 während des Betriebs des Verteilergetriebes 20 in seinem permanenten Vierradantriebszustand im hohen Bereich direkt mit der Eingangswelle 44 gekuppelt wird, werden die Ritzelräder 70 und 64 nicht belastet, wie das beim Betrieb im hohen Bereich mit der in Fig. 2 gezeigten Anordnung der Fall ist.
Insbesondere in Fig. 4 ist gezeigt, daß das Verteilergetriebe 20 mit einer integrierten Planetengetriebeanordnung 150 ausgestattet ist, die funktionell einem Bereichsschaltmechanismus 220 zugeordnet ist, um fliegend zwischen dem permanenten Vierradantriebszustand im hohen Bereich und dem im niedrigen Bereich zu schalten. Allgemein stellt Fig. 4 einen "Lastschalt"-Zustand des Bereichsschaltmechanismus 220 dar, der den in Fig. 3 gezeigten "synchronisierten" Bereichsschaltmechanismus 152 ersetzt. Deshalb werden die gleichen Bezugsnummern zum Kennzeichnen von gemeinsamen oder im wesentlichen ähnlichen Teilen verwendet. Der Bereichsschaltmechanismus 220 ist eine Lastschaltanordnung, mit der das Verteilergetriebe 20 automatisch oder wahlweise fliegend geschaltet werden kann. Der Bereichsschaltmechanismus 220 umfaßt eine Kupplungsvorrichtung 221, die betreibbar ist, um wahlweise das zweite Sonnenrad 62 mit dem Gehäuse 46 zu kuppeln sowie wahlweise die Trägeranordnung 158 mit der Eingangswelle 44 zu kuppeln. Im allgemeinen umfaßt die Kupplungsvorrichtung 221 eine erste Kupplungsanordnung 222, die wahlweise betätigt werden kann, um das zweite Sonnenrad 62 mit dem Gehäuse 46 zu kuppeln, und eine zweite Kupplungsanordnung 224, die wahlweise betätigt werden kann, um die Trägeranordnung 158 mit der Eingangswelle 44 zu kuppeln.
Weiter ist speziell in Fig. 4 gezeigt, daß die erste Kupplungsanordnung 222 eine innere Trommel 226, die auf der axialen Verlängerung 88 des zweiten Sonnenrads 62 befestigt ist, und eine äußere Trommel 228 umfaßt, die an dem Gehäuse 46 befestigt ist. Die erste Kupplungsanordnung 222 umfaßt auch einen Satz von inneren Kupplungsscheiben 230, die drehfest mit der inneren Trommel 226 verbunden sind und wechselweise mit einem Satz von äußeren Kupplungsscheiben 232 verschachtelt werden, die drehfest mit der äußeren Trommel 228 verbunden sind. Zum Anlegen einer zusammenpressenden Kupplungseinrückkraft an die verschachtelten Kupplungsscheiben ist ein Druckmechanismus 234 vorgesehen. Die Bewegung des Druckmechanismus 234 wird von einem Stellglied 236 gesteuert. Das Stellglied 236 kann jede geeignete leistungsbetätigte Vorrichtung oder jedes leistungsbetätigte System (d. h. eine motorgetriebene, elektromagnetische, hydraulische usw.) sein, die/das betreibbar ist, um die erste Kupplungsanordnung 222 wahlweise zu betätigen. Die Zuleitung 238 stellt die mechanische, elektrische oder hydraulische Verbindung zwischen dem Stellglied 236 und dem Druckmechanismus 234 dar, um die Betätigung der ersten Kupplungsanordnung 222 zu steuern. Die erste Kupplungsanordnung 222 ist in einer betätigungsfreien Zustand betreibbar, in dem der Druckmechanismus 234 eine minimale Kupplungseinrückkraft auf die verschachtelten Kupplungsscheiben ausübt, so daß sich das zweite Sonnenrad 62 relativ zu dem Gehäuse 46 drehen kann. Des weiteren ist die erste Kupplungsanordnung 222 auch in einem betätigten Zustand betreibbar, in dem der Druckmechanismus 234 eine maximale Kupplungseinrückkraft auf die Kupplungsscheiben ausübt, so daß das zweite Sonnenrad 62 mit dem Gehäuse 46 gekuppelt wird.
Die zweite Kupplungsanordnung 224 umfaßt eine innere Trommel 240, die auf der axialen Verlängerung 162 der vierten Trägerplatte 160 befestigt ist, und eine äußere Trommel 242, die auf der Eingangswelle 44 befestigt ist. Die zweite Kupplungsanordnung 224 umfaßt einen Satz von inneren Kupplungsscheiben, 244, die drehfest mit der inneren Trommel 240 verbunden sind und wechselweise mit einem Satz von äußeren Kupplungsscheiben 246 verschachtelt sind, die drehfest mit der äußeren Trommel 242 verbunden sind. Zum Anlegen einer zusammenpressenden Kupplungseinrückkraft an die verschachtelten Kupplungsscheiben ist ein Druckmechanismus 248 vorgesehen, um die Betätigung der zweiten Kupplungsanordnung 224 zu steuern. Die Bewegung des Druckmechanismus 234 wird von einem Stellglied gesteuert. Die Zuleitung 250 stellt die Verbindung zwischen dem Stellglied 236 und dem Druckmechanismus 248 dar, um die Betätigung der zweiten Kupplungsanordnung 224 zu steuern. Die zweite Kupplungsanordnung 224 ist in einem betätigungsfreien Zustand betreibbar, bei dem sich die Trägeranordnung 158 relativ zu der Eingangswelle 44 frei drehen kann. Dagegen ist die zweite Kupplungsanordnung 224 in einem betätigten Zustand betreibbar, um die Trägeranordnung 158 zur gemeinsamen Drehung mit der Eingangswelle 44 zu kuppeln.
In Betrieb ist die Trägeranordnung 158, wenn sich die zweite Kupplungsanordnung 224 in ihrem betätigten Zustand befindet und sich die erste Kupplungsanordnung 222 in ihrem betätigungsfreien Zustand befindet, direkt mit der Eingangswelle 44 gekuppelt, um den permanenten Vierradantriebszustand im hohen Bereich herzustellen. Ebenso ist das zweite Sonnenrad 62, wenn sich die erste Kupplungsanordnung 222 in ihrem betätigten Zustand befindet und sich die zweite Kupplungsanordnung 224 in ihrem betätigungsfreien Zustand befindet, mit dem Gehäuse 46 an Erde gelegt, um den permanenten Vierradantriebszustand im niedrigen Bereich herzustellen. Schließlich ist der unangetriebene Leerlaufzustand hergestellt, wenn sich die erste Kupplungsanordnung 222 in ihrem betätigungsfreien Zustand befindet und sich die zweite Kupplungsanordnung 224 in ihrem betäti gungsfreien Zustand befindet. Das Stellglied 236 ist betreibbar, um entsprechend dem von dem Fahrer des Fahrzeugs durch Betätigung des Schaltbetätigers 112 gewählten speziellen Antriebszustand eine koordinierte Betätigung der ersten und zweiten Kupplungsanordnungen 222 und 224 zu bewirken.
Speziell in Fig. 5 ist gezeigt, daß ein Schlupfbegrenzungs- und Drehmomentvorspannmechanismus 200 die vordere Ausgangswelle 32 funktionell mit der hinteren Ausgangswelle 42 verbindet und so funktioniert, daß er ein Mittel zum Begrenzen des Zwischenachs-Drehzahlunterschieds dazwischen bereitstellt. Wie gezeigt ist, umfaßt der Schlupfbegrenzungs- und Drehmomentvorspannmechanismus 200 eine innere Trommel 202, die drehfest mit der hinteren Ausgangswelle 42 verbunden ist, und eine äußere Trommel 204, die drehfest mit dem Antriebskettenrad 136 und mithin mit der vorderen Ausgangswelle 32 verbunden ist. Innerhalb des Schlupfbegrenzungs- und Drehmomentvorspannmechanismus 200 ist ein Kupplungspaket angeordnet und umfaßt einen Satz von inneren Kupplungsscheiben 206, die drehfest mit der inneren Trommel 202 verbunden sind und wechselweise mit einem Satz von äußeren Kupplungsscheiben 207 verschachtelt sind, die drehfest mit der äußeren Trommel 204 verbunden sind. Der Schlupfbegrenzungs- und Drehmomentvorspannmechanismus 200 kann eine abgeschlossene Vorrichtung sein, beispielsweise eine Viskosekupplung, die "bei Bedarf" betreibbar ist, um entsprechend dem Auftreten eines zu großen Radschlupfzustands den Zwischenachs- Drehzahlunterschied zwischen der hinteren Ausgangswelle 42 und der vorderen Ausgangswelle 32 progressiv zu begrenzen. In dem in gemeinsamer Inhaberschaft befindlichen USA-Patent Nr. 5,176,235 wird eine geeignete Viskosekupplungsvorrichtung offenbart. Als Alternative kann der Schlupfbegrenzungs- und Drehmomentvorspannmechanismus 200 einen Druckmechanismus umfassen, beispielsweise einen Kolben, dessen Stellung von einem Stellglied gesteuert werden kann, um eine veränderliche Druckkraft auf die verschachtelten Kupplungsscheiben auszuüben. Der betätigte Zustand des Stellglieds und die Stellung des Kolbens lassen sich hy draulisch oder elektrisch steuern. Zum automatischen Steuern der Druckkraft, die entsprechend den von geeigneten Detektoren erfaßten verschiedenen Fahrzeugzuständen (d. h. dem Radschlupf) auf die ineinander verschachtelten Kupplungsscheiben ausgeübt wird, kann ein geeignetes Steuerungssystem verwendet werden. Weiterhin kann es das Steuerungssystem ermöglichen, daß der Fahrer des Fahrzeugs den Betrieb des Verteilergetriebes 20 in einem permanenten "gesperrten" Vierradantriebszustand wählt, bei dem der Schlupfbegrenzungs- und Drehmomentvorspannmechanismus 200 vollständig betätigt wird, um eine relative Drehung zwischen der hinteren Ausgangswelle 42 und der vorderen Ausgangswelle 32 zu verhindern.
In der soeben erfolgten Erläuterung werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart und beschrieben. Der Fachmann wird aus dieser Erläuterung und aus den beiliegenden Zeichnungen leicht erkennen, daß verschiedene Änderungen, Modifizierungen und Variationen daran vorgenommen werden können, ohne von dem in den nun folgenden Ansprüchen definierten Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Verteilergetriebe (20) für ein Fahrzeug mit permanentem Vierradantrieb, das eine Leistungsquelle (16) und einen vorderen und hinteren Antriebsstrang (12, 14) aufweist, mit:

einem Gehäuse (46);

einer Eingangswelle (44), die von dem Gehäuse (46) drehbar gelagert und von der Leistungsquelle (16) angetrieben wird;

einer vorderen Ausgangswelle (32), die an dem Gehäuse (46) drehbar gelagert wird und mit dem vorderen Antriebsstrang (12) verbunden ist;

einer hinteren Ausgangswelle (42), die in dem Gehäuse (46) drehbar gelagert ist und mit dem hinteren Antriebsstrang (14) verbunden;

einer Planetengetriebeanordnung (50), die die Eingangswelle (44) mit der vorderen und hinteren Ausgangswelle (32, 34) verbindet, um Antriebsmoment von der Leistungsquelle (16) auf den vorderen und hinteren Antriebsstrang (12, 14) zu übertragen und hierbei einen Drehzahlunterschied dazwischen zuzulassen, wobei die Planetengetriebeanordnung (50) einen ersten und einen zweiten Doppelplanetengetriebesatz (54, 56) hat, die eine gemeinsame Trägeranordnung (58) teilen, der erste Doppelplanetengetriebesatz (54) aufweist: ein erstes Sonnenrad (60), das mit der Eingangswelle (40) drehfest verbunden ist, ein zweites Sonnenrad (62), das relativ zu der Eingangswelle (44) drehbar gelagert ist, ein erstes Planetenrad (64), das von der Trägeranordnung (58) drehbar gelagert wird und mit dem ersten Sonnenrad kämmt, und ein zweites Planetenrad (70), das von der Trägeranordnung (58) drehbar gelagert wird und mit dem zweiten Sonnenrad (62) sowie dem ersten Planetenrad (64) kämmt, der zweite Doppelplanetengetriebesatz aufweist: ein drittes Sonnenrad (114), das mit der vorderen Ausgangswelle (32) permanent drehfest verbunden ist, ein viertes Sonnenrad (118), das mit der hinteren Ausgangswelle (42) drehfest verbunden ist, ein drittes Planetenrad (120), das von der Trägeranordnung (58) drehbar gelagert wird und mit dem dritten Sonnenrad (114) kämmt, und ein viertes Planetenrad (126), das von der Trägeranordnung (58) drehbar gelagert wird und mit dem vierten Sonnenrad (118) sowie dem dritten Planetenrad Kämmt; und

einer Kupplungsvorrichtung (84) zum wahlweisen Kuppeln des zweiten Sonnenrads (62) oder der Trägeranordnung (58) mit der Eingangswelle (44), um die Trägeranordnung (58) in einem direkten Übertragungsverhältnis relativ zu der Eingangswelle (44) anzutreiben und somit einen permanenten Vierradantrieb in einem oberen Drehzahlbereich herzustellen, wobei die Kupplungsvorrichtung ferner so betreibbar ist, dass sie das zweite Sonnenrad (62) wahlweise mit dem Gehäuse (46) kuppelt, um die Trägeranordnung (58) mit einem reduzierten Übertragungsverhältnis relativ zu der Eingangswelle (44) anzutreiben und dadurch einen permanenten Vierradantrieb für einen unteren Drehzahlbereich herzustellen.

2. Verteilergetriebe (20) für einen permanenten Vierradantrieb nach Anspruch 1, bei dem die Kupplungsvorrichtung (84) Synchronisiermittel (96) aufweist, um eine Drehzahlsynchronisierung zwischen der Eingangswelle (44) und dem zweiten Sonnenrad (62) bzw. der Trägeranordnung (58) herzustellen, und die Synchronisiermittel (86) ferner so betreibbar sind, dass sie eine Drehzahlsynchronisierung zwischen dem Gehäuse (46) und dem zweiten Sonnenrad (62) herbeiführen.

3. Verteilergetriebe (20) für einen permanenten Vierradantrieb nach Anspruch 2, bei dem die Kupplungsvorrichtung (84) eine Bereichshülse (92) umfasst, die von dem zweiten Sonnenrad (62) drehbar angetrieben wird und zwischen einer neutralen Stellung und Stellungen für den oberen und unteren Drehzahlbereich bewegbar ist, wobei die Bereichshülse (92) so betätigbar ist, dass sie in der Position für den oberen Drehzahlbereich das zweite Sonnenrad (62) mit der Eingangswelle (44) drehfest verbindet und in der Position für den unteren Drehzahlbereich das zweite Sonnenrad (62) mit dem Gehäuse (46) verbindet, und die Bereichshülse (92) so betreibbar ist, dass sie in der neutralen Stellung das zweite Sonnenrad (62) sowohl von der Eingangswelle (44) wie auch dem Gehäuse (46) löst, um einen neutralen antriebslosen Betriebszustand herzustellen.

4. Verteilergetriebe (20) für einen permanenten Vierradantrieb nach Anspruch 3, bei dem die Synchronisiermittel (96) aufweisen: einen ersten Synchronisierer (96), der zwischen dem zweiten Sonnenrad (62) und der Eingangswelle (44) angeordnet ist, um eine Bewegung der Bereichshülse (92) in die Stellung für den oberen Drehzahlbereich zu verhindern, bis eine Drehzahlsynchronisierung zwischen ihnen stattgefunden hat, und eine zweiten Synchronisierer (102), der zwischen dem zweiten Sonnenrad (62) und dem Gehäuse (46) angeordnet ist, um eine Bewegung der Bereichshülse (92) in die Stellung für den unteren Drehzahlbereich zu verhindern, bis eine Drehzahlsynchronisierung zwischen ihnen stattgefunden hat.

5. Verteilergetriebe (20) für einen permanenten Vierradantrieb nach Anspruch 4, bei dem die Kupplungsvorrichtung (84) aufweist: eine Nabe (86), die mit dem zweiten Sonnenrad (62) drehfest verbunden ist und auf der die Bereichshülse (92) so gelagert ist, dass sie mit ihr drehfest verbunden und auf ihr zwischen der neutralen Stellung und den Stellungen für den oberen und unteren Drehzahlbereich bewegbar ist, eine erste Kupplungsscheibe (100), die mit der Eingangswelle (44) fest verbunden ist, und eine zweite Kupplungsscheibe (106), die mit dem Gehäuse (46) fest verbunden ist, wobei der erste Synchronisierer (92) zwischen der Nabe (86) und der ersten Kupplungsscheibe (100) angeordnet ist, um eine Bewegung der Bereichshülse (92) in die Stellung für den oberen Drehzahlbereich zu verhindern, in der die Bereichshülse (92) mit der ersten Kupplungsscheibe (100) verbunden ist, bis eine Drehzahlsynchronisierung dazwischen stattgefunden hat, und wobei der zweite Synchronisierer (102) zwischen der Nabe (86) und der zweiten Kupplungsscheibe (106) angeordnet ist, um eine Bewegung der Bereichshülse (92) in die Stellung für den unteren Drehzahlbereich zu verhindern, in der die Bereichshülse (92) mit der zweiten Kupplungsscheibe (106) verbunden ist, bis eine Drehzahlsynchronisierung dazwischen stattgefunden hat.

6. Verteilergetriebe (20) für einen permanenten Vierradantrieb nach Anspruch 2, bei dem die Kupplungsvorrichtung (84) aufweist: eine von dem zweiten Sonnenrad (62) drehbar angetriebene erste Bereichshülse (92), die zwischen einer neutralen Stellung und einer Stellung für einen unteren Drehzahlbereich bewegbar ist, eine von der Trägeranordnung (58) drehbar angetriebene zweite Bereichshülse, die zwischen einer neutralen Stellung und einer Stellung für einen oberen Drehzahlbereich bewegbar ist, und ein Stellglied (110) zum Bewegen der ersten und zweiten Bereichshülse (92, 192), wobei die erste Bereichshülse (92) in ihrer neutralen Stellung das zweite Sonnenrad (62) vom Gehäuse (46) löst und in ihrer Stellung für den unteren Drehzahlbereich das zweite Sonnenrad (62) mit dem Gehäuse (46) verbin det, die zweite Bereichshülse in ihrer neutralen Stellung die Trägeranordnung (58) von der Eingangswelle (44) löst und in ihrer Stellung für den oberen Drehzahlbereich die Trägeranordnung (58) mit der Eingangswelle (44) verbindet, und bei dem das Stellglied (110) so betätigbar ist, dass es die erste Bereichshülse (92) in der neutralen Stellung positioniert und die zweite Bereichshülse in der Stellung für den oberen Drehzahlbereich positioniert, um den permanenten Vierradantrieb im oberen Drehzahlbereich herzustellen, wobei das Stellglied (110) so betätigbar ist, dass es die erste Bereichshülse (192) in der Stellung für den unteren Drehzahlbereich und die zweite Bereichshülse in der neutralen Stellung positioniert, um den permanenten Vierradantrieb im, unteren Drehzahlbereich herzustellen und das Stellglied (110) so betätigbar ist, dass es die erste Bereichshülse (92) in der neutralen Stellung und die zweite Bereichshülse (192) in der neutralen Stellung positioniert, um die Übertragung des Antriebsmomentes von der Eingangswelle (44) auf die Trägeranordnung (58) zu unterbrechen und somit einen neutralen antriebslosen Zustand herzustellen.

7. Verteilergetriebe (20) für einen permanenten Vierradantrieb nach Anspruch 6, bei dem die Synchronisiermittel (96) aufweisen: einen ersten Synchronisierer (102), der zwischen dem Gehäuse (46) und dem zweiten Sonnenrad (62) angeordnet ist, um eine Bewegung der ersten Bereichshülse (92) in die Stellung für den unteren Drehzahlbereich zu verhindern, bis eine Drehzahlsynchronisierung dazwischen stattgefunden hat, und einen zweiten Synchronisierer (96), der zwischen der Eingangswelle (44) und der Trägeranordnung (58) angeordnet ist, um eine Bewegung der zweiten Bereichshülse (192) in die Stellung für den oberen Drehzahlbereich zu verhindern, bis eine Drehzahlsynchronisierung dazwischen stattgefunden hat.

8. Verteilergetriebe (20) für einen permanenten Vierradantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner aufweist: einen schlupfbegrenzenden/drehmomentvorspannenden Mechanismus (200), der zwischen der vorderen und hinteren Ausgangswelle (32, 42) angeordnet ist, um den Drehzahlunterschied dazwischen in Abhängigkeit von einem zu großen Schlupf des vorderen oder hinteren Antriebsstranges (12, 14) zu regeln.

9. Verteilergetriebe (20) für einen permanenten Vierradantrieb nach Anspruch 1, bei dem die Kupplungsvorrichtung (84) aufweist: eine Kupplungsanordnung (222), die zwischen dem Gehäuse (46) und dem zweiten Sonnenrad (62) angeordnet ist, und eine zweite Kupplungsanordnung (224), die zwischen der Eingangswelle (44) und der Trägeranordnung (58) angeordnet ist, wobei die erste Kupplungsanordnung (222) betreibbar ist in einem betätigungsfreien Zustand, um eine Drehung des zweiten Sonnenrades (62) relativ zu dem Gehäuse (46) zuzulassen, und in einem betätigten Zustand, um das zweite Sonnenrad (62) mit dem Gehäuse (46) zu kuppeln und dadurch eine Drehung des zweiten Sonnenrades (62) zu verhindern, die zweite Kupplungsanordnung (224) betreibbar ist in einem betätigungsfreien Zustand, um eine Drehung der Trägeranordnung (58) relativ zu der Eingangswelle (44) zuzulassen, und in einem betätigten Zustand, um die Trägeranordnung (58) mit der Eingangswelle (44) drehfest zu kuppeln, die Kupplungsvorrichtung (84) ferner einen Aktor (110) zum Steuern der Betätigung der ersten und zweiten Kupplungsanordnung (222, 224) aufweist, wobei der Aktor (110) betätigbar ist, um die erste Kupplungsanordnung (222) in ihren betätigungsfreien Zustand zu schalten, und die zweite Kupplungsanordnung (224) in ihren betätigten Zustand zu schalten, um den permanenten Vierradantrieb im oberen Drehzahlbereich herzustellen, und der Aktor (110) betätigbar ist, um die erste Kupplungsanordnung (222) in ihren betätigten Zustand zu schalten, und die zweite Kupplungsanordnung (224) in ihren betätigungsfreien Zustand zu schalten, um den permanenten Vierradantrieb im unteren Drehzahlbereich herzustellen.

10. Verteilergetriebe (20) für einen permanenten Vierradantrieb nach Anspruch 9, bei dem der Aktor (110) betätigbar ist, um die erste und zweite Kupplungsanordnung (222, 224) in ihren entsprechenden betätigungsfreien Zustand zu schalten, um die Übertragung von Antriebsmoment von der Eingangswelle (44) auf die Trägeranordnung (58) zu unterbrechen und dadurch einen neutralen antriebsfreien Zustand herzustellen.