DE10010703A1 - Antriebszug für zumindest zeitweise mit Allradbetrieb fahrbaren Kraftfahrzeugen - Google Patents

Abstract

In Ausgestaltung eines Antriebszuges für zumindest zeitweise mit Allradbetrieb fahrbaren Kraftfahrzeugen, welche mit einer ständig angetriebenen Vorderachse und einer zuschaltbaren Hinterachse ausgestattet sind, deren Hinterachs-Differentialeingang vermittels einer druckmittelbetätigbaren und stufenlos regelbaren Lamellenkupplung mit einer von der Vorderachse angetriebenen Kardanwelle kuppelbar ist, und bei der die Ansteuerung der Druckmittelbeaufschlagung eines dem Einrücken der Lamellenkupplung zugeordneten Einrückkolbens von einem Fahrdynamiksignal gesteuert wird, welches in Abhängigkeit wenigstens der Daten eines Antiblockiersystems und der Daten eines Schlupfregelungssystems zweckmäßigerweise aber ach in Abhängigkeit von weiteren Daten, Motordrehzahl, Gaspedalstellung, momentaner Lenkwinkel bzw. Bremsbetätigung ermittelt wird. DOLLAR A Hierzu wird vorgeschlagen, daß die durch den Einrückkolben beaufschlagbare Lamellenkupplung als Visco-Kupplung ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Antriebszug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 für zumindest zeitweise mit Allradbetrieb fahrbaren Kraftfahrzeugen.

Eine solche Ausstattung eines Antriebszuges für ein mit Allradbetrieb fahrbares und mit mehr oder weniger Radregelsystemen, wie Antiblockiersystem und Antischlupf- Regelsystem oder dergl. Systemen ausgestattetes Kraftfahrzeug ist aus der WO 97/04245 bekannt.

Während das in Antriebszügen früherer Bauart vorgesehene reine Mittendifferential lediglich die Aufgabe hatte, die sich aus den bei Kurvenfahrt oder eventuell auch bei ungünstigen Fahrbahnverhältnissen resultierenden und von den einzelnen Rädern zurückzulegenden unterschiedlichen Wegstrecken sowie schlupfbedingten Drehzahldifferenzen ergebenden Verspannungen im Antriebszug zwischen Vorder- und Hinterachse auszugleichen bzw. zu unterbinden, ist es mit zunehmender Ausstattung der Fahrzeuge mit Radregelsystemen notwendig das Zu- und Abschalten der angetriebenen Hinterachse so zu gestalten, daß die Räder einerseits so hinreichend frei laufen können, daß eine die Raddrehzahl und die Rotationsgeschwindigkeit der Räder exakt wiedergebende Signalgröße erreichbar ist. Dabei ist aber auch eine bestmögliche Drehmomentübertragung zur Hinterachse sicherzustellen.

Ein solcher absoluter Freilauf der Räder ist infolge deren Rest Schleppmoment mit dem derzeit weithin gebräuchlichen Einsatz von Viscokupplungen anstelle eines Mittendifferentiales nicht erreichbar, jedenfalls dann nicht, wenn die Viscokupplungen gleichzeitig in der Lage sein müssen, ohne zusätzliche Hilfsmittel auch das gesamte zulässige Drehmoment auf die Hinterachse zu übertragen. Andererseits zeichnen sich Viscokupplungen vorteilhafterweise durch einen weichen stufenlosen Anstieg der Drehmomentübertragung aus, welcher bei Einsatz hilfskraftbetätigter Trennkupplungen nur mit einem entsprechenden Steuerungsaufwand erreichbar ist.

Außer der aus der vorgenannten WO 97/04245 bekannten, mittels eines hydraulisch beaufschlagbaren Ringkolbens ausrückbaren Kupplung ist aus der EP 0 524 157 eine andere abgewandelte Bauart einer als Lamellenkupplung ausgebildeten und mittels eines druckmittelbeaufschlagbaren Kolbens ausrückbaren Trennkupplung für das Zu- und Abschalten einer nicht ständig angetriebenen Hinterachse bekannt. Im Unterschied zu der aus der WO 97/04245 bekannten Druckmittelversorgung für die Trennkupplung ist bei der aus der EP 0 524 157 bekannten Version vorgesehen, daß der erforderliche Mediumdruck ausschließlich durch eine externe Einrichtung bzw. Pumpe erzeugt wird und daher von Drehzahlschwankungen in der dem Antrieb der Hinterachse zugeordneten Kardanwelle unabhängig ist. Daraus resultierend bedarf es bei aus der EP 0 524 157 bekannten Trennkupplung eines gewissen, nicht unerheblichen Steuerungsaufwandes, um den sich bei der Anordnung nach der WO 97/04245 vorteilhafterweise ohne zusätzlichen Aufwand allein durch die drehzahlabhängige Druckerzeugung ergebenden Vorteile auszugleichen. Dies ist insbesondere dann der Fall wenn eine solche Trennkupplung bei mit wenigstens einem vor allem aber mit mehreren einander ergänzenden Radregelsystemen ausgestatteten, allradgetriebenen Fahrzeugen zum fahrzustandsabhängigen, zeitweisen An- oder Abkoppeln der Hinterachse bzw. zur Regelung des auf die Hinterachse übertragenen Drehmomentes eingesetzt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde einen Antriebszug der eingangs aufgezeigten Bauart für eine zumindest zeitweise abschaltbare Hinterachse eines allradgetriebenen Kraftfahrzeuges dahingehend zu verbessern, daß er bezüglich der Antriebsübertragung die Vorteile der Verwendung einer Viscokupplung und die Vorteile der Verwendung einer reinen Trennkupplung in sich vereinigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Verwendung einer Viscokupplung in Verbindung mit einer hilfskraftbetätigten Ausrückvorrichtung eröffnet die Möglichkeit die Viscokupplung so auszulegen, daß sie lediglich einen Teil des insgesamt maximal zu übertragenden Drehmomentes übertragen kann und daher im Zuge eines Ankoppelvorganges für die Hinterachse lediglich die Aufgabe der Bewerkstelligung eines sanften weichen Anstieges des zu übertragenden Drehmomentes übernimmt. Die Übertragung höherer Drehmomente erfolgt im Wesentlichen dann, wie bei den an sich bekannten rein mechanischen Lamellenkuppplungen auch durch eine Druckmittelbeaufschlagung des Einrückkolbens. Gleichzeitig bedingt die Druckerzeugung mittels durch die Drehzahldifferenz zwischen Kardanwelle und Differentialantriebsritzel angetriebener Druckmittelpumpen den Vorteil eines innerhalb gewisser Grenzen ausschließlich für den Fall des Auftretens eines zu Verspannungen im Antriebszug führenden Fahrzustandes erzeugten Druckanstieges bzw. Druckabfalles in dem den Einrückkolben beaufschlagenden Druckmittel, wodurch der Einrück- bzw. Ausrückvorgang optimiert wird, wobei sich der Einsatz einer Druckhalteeinrichtung und/oder eines Druckspeichers in vorteilhafterweise weiter glättend auf den Verlauf sowohl des Druckanstieges als auch des Druckabfalles in dem den Einrückkolben beaufschlagenden Druckmittelsystem auswirkt.

Die Kombination einer als Lamellenkupplung ausgebildeten Viscokupplung mit einer druckmittelbeaufschlagbaren Einrückvorrichtung eignet sich in besonderer Weise für eine Ansteuerung der Druckmittelbeaufschlagung des Einrückkolbens in Abhängigkeit eines Fahrdynamiksignales, wobei zur Gewinnung eines solchen Fahrdynamiksignales sowohl die Daten eines Antiblockiersystemes und eines Schlupfregelungssystemes als eventuell auch Daten über die Motordrehzahl, die Gaspedalstellung, den momentanen Lenkwinkel sowie eine Bremsbetätigung einbezogen werden können.

Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beispielsbeschreibung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im Einzelnen beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf den Antriebszug eines allradbetriebenen Kraftfahrzeuges;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer in den Antriebszug für die Hinterachse des allradbetriebenen Kraftfahrzeuges eingeschalteten Kupplung.

Bei dem hier schematisch dargestellten Kraftfahrzeug sind die Räder 1 der Vorderachse 2 ständig über den Antriebsmotor 3 und das diesem nachgeschaltete Getriebe 3 sowie ein Differential 5 angetrieben. Dem Antrieb der Räder 6 der Hinterachse 7 ist eine Kardanwelle 8 zugeordnet, welche mit dem Antriebsritzel 9 des Hinterachsdifferentiales 10 vermittels einer als Viscokupplung 11 ausdrehmomentübertragend kuppelbar ist. Die Viscokupplung 11 ist insgesamt in einem an den Hals 12 des Differentialgehäuses 13 angeschlossenen Gehäuse 14 untergebracht, wobei das Gehäuse 14 mit dem Differentialgehäuse 13 einteilig ausgebildet und an seiner freien Stirnseite mittels eines Deckels 15 verschlossen ist. In dem Deckel 15 ist zugleich auch die Lagerung 16 des Abtriebsteiles 17 der Kardanwelle 8 aufgenommen. Die Viscokupplung 11 ist als Lamellenkupplung ausgebildet, deren eines Lamellenpaket 18 axial verschieblich aber drehsicher mit einem auf einen mit dem Antriebsritzel 9 des Hinterachsdifferentiales 10 einteilig ausgebildeten Wellenstummel 19 verkeilten Mitnehmerring 20 im Eingriff steht und deren anderes Lamellenpaket 21 seinerseits axial verschieblich aber drehsicher mit einem Kupplungsring 22 im Eingriff steht. Der Verstellung des Lamellenpaketes 21 in Einrückrichtung der Viscokupplung 11 ist ein druckmittelbeaufschlagbarer, als Ringkolben ausgebildeter Einrückkolben 23 zugeordnet, welcher axial verschieblich in einem ringförmigen, im Deckel 15 ausgebildeten Zylinderraum 24 geführt ist. Auf das Lamellenpaket 21 wirkt der Einrückkolben 23 unter Zwischenschaltung eines Druckstückes 25. Der Druckmittelversorgung des Einrückkolbens 24 dient ein Leitungsweg 26. Innerhalb der durch den als Ringkolben ausgebildeten Einrückkolben 23 umgrenzten Querschnittsfläche des Gehäuses 14 sind ineinandergeschachtelt zwei Druckmittelpumpen 27 und 28 angeordnet, welche ihrerseits als Ringkolbenpumpen ausgebildet sind und über Rollen 29 mit einem Stirnflächenbereich 30 des Mitnehmerringes 20 derart in Antriebsverbindung stehen, daß sie angetrieben werden, sobald eine Drehzahldifferenz zwischen der Kardanwelle 8 und dem Antriebsritzel 9 des Hinterachsdifferentiales 10 auftritt. Die bezüglich der Ineinanderschachtelung innenliegende 28 der beiden Ringkolbenpumpen 27 und 28 ist vermittels eines Leitungsweges 31 und eines in diesen eingeschalteten Rückschlagventiles 32 mit einem Druckspeicher 33 verbunden. Die bezüglich der Ineinanderschachtelung äußere Ringkolbenpumpe 27 der beiden Ringkolbenpumpen 27 und 28 ist vermittels eines Leitungsweges 34 und ebenfalls eines Rückschlagventiles 35 mit einer Druckhalteeinrichtung 36 verbunden. Die beiden Leitungswege 31 und 34 sind ferner jeweils unter Vermittlung einer stromauf der Rückschlagventile 32 bzw. 35 abzweigenden Leitung 38 bzw. 39 und jeweils unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventiles 37 an den Leitungsweg 26 angeschlossen. An den Leitungsweg 26 ist ferner eine von einem externen Elektromotor 40 angetriebene Speisepumpe 41 angeschlossen, welche zumindest bei Stillstand des Fahrzeuges für einen zum Einrücken der Viscokupplung 11 hinreichenden Mediumdruck sorgt. Stromauf der beiden Abzweigleitungen 38 und 39 ist dabei in den Leitungsweg 26 eine ansteuerbare und regelbare Drossel 42 eingeschaltet, welche wenigstens im Vollgas-Anfahrbetrieb für ein weiches Einrücken der Viscokupplung sorgt. Die Drossel 42 kann dabei von einem Elektromagnetventil 43 beherrscht sein.

Claims (8)

1. Antriebszug für zumindest zeitweise mit Allradbetrieb fahrbaren Kraftfahrzeugen, mit einer ständig angetriebenen Vorderachse und einer zuschaltbaren Hinterachse, deren Differentialeingang vermittels einer druckmittelbetätigbaren und stufenlos regelbaren Kupplung mit einer von der Vorderachse angetriebenen Kardanwelle kuppelbar ist, wobei die regelbare Kupplung als druckmittelbetätigbare Lamellenkupplung ausgebildet ist und eine die Ansteuerung der Druckmittelversorgung eines der Betätigung der Lamellenkupplung zugeordneten Einrückkolbens beherrschende elektronische Steuereinheit in Abhängigkeit von mittels Sensoren erfaßten Daten wenigstens über die aktuellen Raddrehzahlen bzw. Raddrehzahldifferenzen sowie das aktuell übertragene Drehmoment nachgeschaltete Ventile auf- bzw. zugeregelt, derart, daß die Kraftübertragung der Lamellenkupplung mit steigender Drehzahldifferenz zumindest der Hinterräder zunehmend bis letztlich null reduziert ist, und wobei ferner der Druckmittelversorgung des als Ringkolben ausgebildeten Einrückkolbens der Lamellenkupplung einerseits zwei ineinandergeschachtelte und vom Antriebszug angetriebene Ringkolbenpumpen und andererseits eine mittels eines unabhängigen Elektromotors angetriebene Speisepumpe zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die mittels des Einrückkolbens (23) beaufschlagbare Lamellenkupplung als Visco-Kupplung (11) ausgebildet ist.

2. Antriebszug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Visco-Kupplung (11) und die beiden als Ringkolbenpumpen (27, 28) ausgebildeten Druckmittelpumpen zueinander konzentrisch ausgerichtet angeordnet und innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses untergebracht sind.

3. Antriebszug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckmittelvorratstank und die von einem Elektromotor (40) angetriebene Speisepumpe (41) in einem eigenen von demjenigen der Viscokupplung (11) unabhängigen Gehäuse untergebracht sind und mit dem dem Einrückkolben (23) der Lamellenkupplung (11) zugeordneten Zylinderraum (24) eine über Leitungsweg (26) in Verbindung stehen.

4. Antriebszug nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden ineinandergeschachtelt angeordneten, der temporären Druckmittleldruckerzeugung zugeordneten Ringkolbenpumpen (27, 28) die den kleineren Ringkolbendurchmesser aufweisende(28) innenliegend angeordnete Ringkolbenpumpe zur Belieferung eines Druckspeichers (33) vorgesehen ist.

5. Antriebszug nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisepumpe (41) in an sich bekannter Weise vermittels eines Elektromotors (40) angetrieben ist und über einen mit einer regelbaren Drossel (42) ausgestatteten Leitungsweg (26) mit dem dem Einrückkolben (23) der Lamellenkupplung (11) zugeordneten Zylinderraum (24) in Verbindung steht.

6. Antriebszug nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung der Druckbeaufschlagung des der Viscokupplung (11) zugeordneten Einrückkolbens (23) in Abhängigkeit eines aus wenigstens einem Abgleich der von den Sensoren des ABS-Systemes und den Sensoren der Schlupfregelung gewonnenen Fahrdynamiksignales erfolgt.

7. Antriebszug nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Gewinnung eines Ansteuerungssignales für die Druckbeaufschlagung des der Viscokupplung zugeordneten Einrückkolbens zusätzlich einerseits Daten über die momentane Motordrehzahl, die Drosselklappenstellung und andererseits Daten über den momentanen Lenkwinkel und den momentanen Zustand der Bremsbetätigung einbezogen werden, dahingehend, daß mit steigender Motorleistung eine zunehmendes Einrücken und mit Beginn einer Bremsenbetätigung oder mit zunehmendem Lenkwinkel ein zunehmendes Ausrücken der Viscokupplung bewirkt wird.

8. Antriebszug nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Viscokupplung (11) aufnehmendes Gehäuse (14) mit dem Differentialgehäuse (13) einteilig ausgebildet und mittels eines die durch Wälzlager gebildete Lagerung des Abtriebsteiles (17) Kardanwelle (8) aufnehmenden Deckels (15) abgeschlossen ist.