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Allradgetriebenes Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen
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Die Erfindung betrifft ein allradgetriebenes Kraftfahrzeug, insbesondere
einen Personenkraftwagen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Allradgetriebene Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen,
ohne starren Durchtrieb zwischen dern Vorderachs-Ausgleichsgetriebe und dem Hinterachs-Ausgleichsgetriebe
unterliegen hinsichtlich der Auslegung der Betriebsbremse an den Vorder- und Hinterrädern
der gleichen Problematik wie nur an einer Achse angetriebene Kraftfahrzeuge.
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Bekanntlich ist die Auslegung insbesondere der Hinterrad-Bremsen deshalb
problematisch, weil aufgrund der dynamischen Gewichtsverlagerungen sowie der wechselnden
Beladung eines Kraftfahrzeuges Blockierbremsungen nur schwer vermeidbar sind. Blockierende
Räder bewirken aber wegen der fehlenden Seitenführung einen instabilen Zustand des
Kraftfahrzeuges.
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Es werden deshalb unter anderem bereits lastabhängige Bremskraftregler
eingebaut, die jedoch ebenfalls keine optimale Auslegung der Hinterrad-Bremsen ermöglichen.
Um einen instabilen Bremszustand des Kraftfahrzeuges weitgehendst zu vermeiden,
geht man
demzufolge in der Auslegung der Bremse auf die sichere
Seite; d.h., die maximal mögliche Bremsleistung wird nur in den seltensten Bremszuständen
erreicht.
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Aufgabe der Erfindung ist es nun, bei dem gattungsgemäßen Kraftfahrzeug
ein Blockieren der Räder während des Bremsens weitgehendst zu vermeiden und trotzdem
hohe Bremsleistungen zu ermöglichen. Die Aufgabe soll ohne die Anwendung bekannter,
mit einem beträchtlichen Regelaufwand funktionierender, Anti-Blockier-Regelsysteme
gelöst werden.
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Die erfindungsgemäße Lösung ist den Merkmalen des Patentanspruches
1 entnehmbar. Durch die Herstellung eines starren Durchtriebes zwischen der Vorder-
und der Hinterachse wird ein Blockieren nur der Hinterräder unabhängig von den Straßen-Haftwerten,
der Beladung oder den dynamischen Gewichtsverlagerungen vermieden. Es ist somit
möglich, die Hinterrad-Bremsen auf eine hohe Bremsleistung auszulegen und somit
über die Hinterräder ohne die Gefahr einer Instabilität des Kraftfahrzeuges die
den jeweiligen Umständen nach mögliche Bremsleistung auf die Straße zu bringen.
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Durch den starren Durchtrieb besteht sogar die Möglichkeit, die Hinterrad-Bremsen
geringfügig überzudimensionieren und die in ihrer Wärmebelastung meist problematischen
Vorderrad-Bremsen zu entlasten, indem Bremsleistung der Hinterrad-Bremsen über den
starren Durchtrieb auf die Vorderräder übertragen wird, oder sogar nur die Räder
einer Achse zu bremsen. Der Einbau eines lastabhängigen Bremskraftreglers ist nicht
erforderlich.
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Bei einem allradgetriebenen Kraftfahrzeug, bei dem das Vorderachs-und
das Hinterachs-Ausgleichsgetriebe über ein sperrbares Zwischen-Ausgleichsgetriebe
angetrieben sind, kann entsprechend den Merkmalen
des Patentanspruches
2 verfahren werden.
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Die Sperrung des Zwischen-Ausgleichsgetriebes kann vorteilhaft entsprechend
den Merkmalen des Patentanspruches 3 erfolgen.
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Die Lamellenkupplung kann pneumatisch oder hydraulisch betätigt werden.
Das Druckmedium kann einer im Kraftfahrzeug bereits vorhandenen Druckquelle, beispielsweise
dem Schmierölsystem der Antriebsmaschine oder einer Servolenkung, entnommen werden.
Das Druckmedium kann über ein Ventil abhängig von der Bremsbetätigung gesteuert
werden.
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Durch die Merkmale des Patentanspruches 4 kann der Steuerungsaufwand
für die Lamellenkupplung wesentlich vereinfacht werden.
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Eine baulich unkomplizierte und zum Anbau an das Zwischen-Ausgleichsgetriebe
besonders geeignete Ausbildung ist den Merkmalen des Patentanspruches 5 entnehmbar.
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Eine ebenfalls vorteilhafte Ausführung der Erfindung ist im Patentanspruch
6 gekennzeichnet. Dementsprechend erfolgt ein regulärer Antrieb des Kraftfahrzeuges
nur über die Vorderachse, während beim Bremsen die Hinterachse starr hinzugeschaltet
wird.
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Es versteht sich, das unabhängig von der im Zusammenhang mit der vorliegenden
Erfindung interessierenden Ausführung die Hinterachse auch beispielsweise bei Beschleunigungen
sowie manuell zuschaltbar sein kann. Durch die Verwendung eines Planetenradsatzes
wird eine robuste, räumlich günstige Ankopplung der Hinterachse erzielt.
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Die Erfindung ist im folgenden anhand zweier Ausführungsbeispiele
und mit weiteren Einzelheiten beschrieben. Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 skizzenhaft
ein erfindungsgemäßes, allradgetriebens Kraftfahrzeug mit einem Zwischen-Ausgleichsgetriebe
Fig. 2 in Schnittansicht das Zwischen-Ausgleichsgetriebe mit einer erfindungsgemäßen
Lamellenkupplung, Fig 3 ein erfindungsgemäßer Planetenradsatz zum starren Verbinden
des Vorderachs- und Hinterachs-Ausgleichsgetriebes und Fig. 4 einen Schnitt gemäß
Linie IV-IV der Fig. 3.
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Das in Fig. 1 skizzierte allradgetriebene Kraftfahrzeug ist mit einer
Antriebsmaschine 2, einem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe 4 sowie mit einem Vorderachs-Ausgleichsgetriebe
6 und einem Hinterachs-Ausgleichsgetriebe 8 ausgestattet. Die Kraftübertragung von
dem Wechselgetriebe 4 auf das Hinterachs-Ausgleichsgetriebe 8 erfolgt über eine
Kardanwelle 10.
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Die nicht dargestellten Vorder- bzw. Hinterräder des Kraftfahrzeuges
werden mittels Antriebswellen 12,14,16,18 angetrieben. Das Kraftfahrzeug ist mit
einem hydraulischen Bremssystem versehen, welches sich im wesentlichen aus einem
Bremspedal 20, einem Zweikreis-Hauptbremszylinder 22 und vier Radbremsen bzw. Scheibenbremsen
24, 26,28,30 zusammensetzt. Mittels Bremsleitungen 32,34 bzw. 36,38 sind jweils
ein Vorderrad- und das diagonal gegenüberliegende Hinterrad zu einem Bremskreis
verbunden.
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Innerhalb des Wechselgetriebes 4 ist unter anderem ein Zwischen-Ausgleichsgetriebe
40 (Fig.2) angeordnet. Das Zwischen-Ausgleichsgetriebe 40 ist ein bekanntes Kegelräder-Ausgleichsgetriebe
mit in einem Ausgleichsgehäuse 42 drehbar gelagerten Kegelrädern 44,46 und mit zwei
mit der Antriebswelle 48 für die Vorderachse bzw.
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der Antriebswelle 50 für die Hinterachse verbundenen Kegelrädern 52,54.
Das Ausgleichsgehäuse 42 wird über eine mit diesem fest verbundene Hohlwelle 56
angetrieben, welche Hohlwelle 56 in nicht dargestellter Weise von dem Wechselgetriebe
4 bzw. der Antriebsmaschine 2 angetrieben wird.
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An der der Hohlwelle 56 gegenüberliegenden Seite des Ausgleichsgehäuses
42 ist eine Lamellenkupplung 58 angebaut. Die Lamellenkupplung 58 besteht aus einem
Topfteil 60, in dem mehrere Kupplungslamellen 62,64 angeordnet sind. Die Kupplungslamellen
62,64 sind in Axialverzahnungen im Topfteil 60 sowie auf der Antriebswelle 50 verschiebbar
geführt. Die Kupplungslamellen 62,64 können durch einen ebenfalls axial verschiebbaren
Anpreßring 66 gegeneinander gepreßt werden. Der Anpreßring 66 trägt eine ringförmige
Schaltmuffe 68, in die eine Schaltklaue 70 eingreift.
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Die Schaltklaue 70 ist mit einem gehäusefest gelagerten Hebel 72 verbunden,
auf den eine Kolben-Zylinder-Einheit 74 wirkt. Der Druckraum der Kolben-Zylinder-Einheit
74 ist über eine Leitung 76 mit dem einen Bremskreis des hydraulischen Bremssystems
verbunden.
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Der Hebel 72 wird mittels einer Zugfeder 78 in eine Stellung vorgespannt,
die der Lösestellung der Lamellenkupplung 58 entspricht.
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Während der Fahrt des Kraftfahrzeuges ist die Lamellenkupplung 58
gelöst, wodurch das Zwischen-Ausgleichsgetriebe 40 in Funktion ist und Verspannungen
im Antriebssystem vermeidet. Sobald die Bremse des Kraftfahrzeuges betätigt wird,
wird der Kolben-Zylinder-Einheit 74 über die Leitung 76 Bremsflüssigkeit zugeführt,
so daß der Kolben 78 auf der Zeichnung Fig. 2 nach rechts verschoben und durch das
Anpressen der Kupplungslamellen 62,64 das Zwischen-Ausgleichsgetriebe 40 gesperrt
wird. Durch den nunmehr starren Durchtrieb wird vermieden, daß insbesondere die
Hinterräder des Kraftfahrzeuges während des Bremsens Blockieren und somit das Kraftfahrzeug
instabil wird. Nach dem Lösen der Bremse des Kraftfahrzeuges nimmt der Kolben 78
seine ursprüngliche Stellung wieder ein und das Zwischen-Ausgleichsgetriebe 40 ist
wieder in Funktion.
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Die Aufmerksamkeit des Fahrers des Kraftfahrzeuges wird aufgrund der
automatischen Schaltung der Sperre des Zwischen-Ausgleichsgetriebes nicht beeinträchtigt.
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Gemäß den Figuren 3 und 4 kann das Hinterachs-Ausgleichsgetriebe 8
auch über einen einfachen Planetenradsatz 80 starr zugeschaltet werden. Der Planetenradsatz
80 kann anstelle des Zwischen-Ausgleichsgetriebes 40 innerhalb des Geschwindigkeits-Wechselgetriebes
4 angeordnet sein. Der Planetenradsatz 80 setzt sich aus den Elementen Sonnenrad
82, Planetenräder 84,86, 88 bzw.
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Planetenradträger 90 und dem äußeren Zentralrad 92 zusammen.
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Das Vorderachs-Ausgleichsgetriebe 6 wird in nicht dargestellter Weise
von einer Antriebswelle 94 ständig angetrieben, welche andererseits mit dem Sonnenrad
82 fest verbunden ist. Die Planetenräder 84, 86, 88 bzw. der Planetenradträger 90
ist mit einer
Antriebswelle 96 für das Hinterachs-Ausgleichsgetriebe
8 trieblich verbunden. Das drehbar auf der Antriebswelle 94 gelagerte äußere Zentralrad
92 des Planetenradsatzes 80 kann mittels einer Bandbremse 98 festgebremst werden.
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Die Bandbremse 98 ist einerseits an einem gehäusefesten Anschlag 100
festgelegt und kann mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit 102 angezogen werden.
Die Kolben-Zylinder-Einheit 102 ist wie im Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren
1 und 2 mittels einer Leitung 76' an das hydraulische Bremssystem des Kraftfahrzeuges
angeschlossen.
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Im ungebremsten Zustand des Kraftfahrzeuges erfolgt der Antrieb nur
über das Vorderachs-Ausgleichsgetriebe 6, da aufgrund des frei drehbaren äußeren
Zentralrades 92 des Planetenradsatzes 80 kein Antriebsmoment auf das Hinterachs-Ausgleichsgetriebe
8 übertragbar ist. Wird die Betriebsbremse des Kraftfahrzeuges betätigt , so wird
das äußere Zentralrad 92 des Planetenradsatzes 80 festgebremst, so daß nunmehr ein
starrer Durchtrieb zwischen dem Vorderachs-Ausgleichsgetriebe und dem Hinterachs-Ausgleichsgetriebe
erfolgt. Es versteht sich, daß die Antriebsuntersetzung des Planetenradsatzes 80
bei der Festlegung der Ubersetzungsverhältnisse zwischen dem Vorderachs-Ausgleichsgetriebe
und dem Hinterachs-Ausgleichsgetriebe berücksichtigt werden muß, damit das Gesamtübersetzungsverhältnis
zu den Rädern absolut gleich ist.
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Durch das Untersetzungsverhältnis im Planetenradsatz 80 wird in vorteilhafter
Weise die Antriebsdrehzahl der Kardanwelle 10 herabgesetzt.