DE3317247C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb der
im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, wie es beispielsweise
aus der EP-OS 00 68 309, Fig. 7, bekannt ist.
Ein allradgetriebenes Kraftfahrzeug dieser Art, bei dem die Räder der Vorder
achse über ein Differential ständig angetrieben sind, während der Antrieb
für die Räder der Hinterachse selbsttätig mittels einer im Antriebsstrang
zwischen Vorderachse und Hinterachse angeordneten Visko-Kupplung herstellbar
ist, ist in seiner Funktionsweise einem permanenten Allradantrieb (z. B.
Audi Quattro, Audi 80 Quattro) sehr ähnlich.
Visko-Kupplungen übertragen bei geringfügigen Drehzahldifferenzen lediglich
sehr kleine Drehmomente, bei größeren Drehzahldifferenzen dagegen sehr
große Drehmomente. Je nach Einbauort innerhalb des Antriebsstranges können
sie daher die Aufgabe nur eines Mitten- bzw. Zentraldifferentials oder
aber die Aufgaben sowohl eines Mittendifferentials als auch eines Achs
differentials übernehmen.
Insbesondere bei geringeren Reibwerten, wie sie z. B. auf nassen, vereisten,
verschneiten oder sandigen Straßen vorzufinden sind, verhält sich ein allrad
getriebenes Kraftfahrzeug mit Visko-Kupplung je nach Einbauort der Visko-Kupp
lung entweder wie ein permanenter Allradantrieb mit gesperrtem Mittendifferen
tial oder sogar wie ein permanenter Allradantrieb mit gesperrtem Mitten
differential und gesperrtem Achsdifferential; bei diesen liegt bei gesperrten
Differentialen jeweils eine starre Kopplung zwischen den angetriebenen
Vorder- und Hinterrädern vor.
Da eine solche starre Kopplung beim Bremsen unter Umständen zu einer Ver
kürzung des Bremsweges führen kann, werden permanente Allradantriebe deshalb
mitunter (DE-OS 30 15 379) derart ausgebildet, daß bei Betätigung der Be
triebsbremse gleichzeitig selbsttätig das Mittendifferential gesperrt wird.
Eine starre Kopplung der beiden Achsen hat jedoch zur Folge, daß beim Über
bremsen (Blockieren) der Vorderräder über den Antriebsstrang zwischen den
Vorder- und Hinterrädern zwangsweise auch die Hinterräder überbremst werden
und blockieren, obgleich das Bremssystem eines Kraftfahrzeuges üblicherweise
so bemessen wird, daß die Haftwertausnutzung an der Vorderachse höher ist
als an der Hinterachse, damit die Vorderräder grundsätzlich blockieren
bevor an den Hinterrädern die maximal möglichen Bremskräfte erreicht sind.
Ein Blockieren der Hinterräder würde bekanntlich zum Verlust der Fahrstabili
tät des Fahrzeuges führen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug mit Allrad
antrieb der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, dessen
Antriebsräder also nicht erst im Gelände oder bei sonstigen besonders un
günstigen Fahrbahnsituationen zugeschaltet werden, zu verbessern und insbe
sondere so auszubilden, daß die Fahrstabilität des Fahrzeuges auch beim
Überbremsen der Vorderräder nicht beeinträchtigt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs
1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird also mit Hilfe einer im zu den Hinterrädern führenden
Antriebsstrang zwischengeschalteten drehmomentenmäßig koppel- und entkoppel
baren Vorrichtung, vorzugsweise einer selbsttätigen Freilaufvorrichtung,
dafür gesorgt, daß eine insbesondere durch Betätigen der Betriebsbremse
hervorgerufene Verringerung der Umlaufgeschwindigkeit der Vorderräder und
somit insbesondere auch ein Überbremsen der Vorderräder nicht über den
Antriebsstrang auf die Hinterräder übertragen werden kann.
Erfindungswesentliche vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Grundsätzlich sind bereits Kraftfahrzeuge mit Allradantrieb bekannt, bei
denen zwischen den Vorder- und den Hinterrädern eine drehmomentenmäßig
koppel- und entkoppelbare Vorrichtung vorgesehen ist, derentwegen eine
Verringerung der Umlaufgeschwindigkeit der Vorderräder nicht über den An
triebsstrang auf die Hinterräder übertragbar ist. Hierbei handelt es sich
jedoch um Kraftfahrzeuge, welche mit Kraftfahrzeugen der im Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 genannten Art nicht vergleichbar sind und im übrigen
keine Visko-Kupplung aufweisen.
Ein bekanntes Kraftfahrzeug dieser Art (DE-OS 24 13 288) besitzt beispiels
weise eine ständig angetriebene Vorderachse und eine Hinterachse, die mittels
einer zwischen Vorderachse und Hinterachse angeordneten sperrbaren mecha
nischen Freilaufvorrichtung bei einem Schlupf von 5 bis 15% der Vorderachse
selbsttätig zugeschaltet wird. Im Prinzip handelt es sich bei diesem bekannten
Kraftfahrzeug um ein übliches frontgetriebenes Kraftfahrzeug, welches lediglich
dann, wenn es auf ungünstigen Wegestrecken, insbesondere im Gelände, betrieben
wird, einen Allrandantrieb besitzt, wobei die vorgesehene Freilaufvorrichtung
lediglich die Aufgabe des sonst vom Fahrzeuglenker manuell zu betätigenden
Schalthebels zum Zuschalten der zweiten angetriebenen Achse übernimmt.
Bei Kraftfahrzeugen mit Allradantrieb der im Oberbegriff des Patentanspruchs
1 genannten Art, bei denen bereits im Normalbetrieb sowohl die Räder der
Vorder- als auch der Hinterräder angetrieben werden, ist eine derartige
Freilaufvorrichtung für den eigentlichen Allradantrieb nicht erforderlich.
Gemäß einem Teil der Unteransprüche bei Kraftfahrzeugen der im Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 genannten Art trotzdem eine Freilaufvorrichtung zwischen
zuschalten, um zu verhindern, daß eine insbesondere durch Betätigen der
Betriebsbremse hervorgerufene Verringerung der Umlaufgeschwindigkeit der
Vorderräder über den Antriebsstrang auf die Hinterräder übertragen wird,
muß als eine den Fachmann überraschende Maßnahme angesehen werden.
Bekannt sind auch permanent allradgetriebene Kraftfahrzeuge (DE-OS 31 27 605)
ohne Visko-Kupplung, bei denen zwischen den beiden Antriebsachsen der Vorder-
und Hinterräder eine ein- und ausrückbare Trennkupplung zwischengeschaltet
ist. Hierbei handelt es sich jedoch um ein für den Renn- und Rallyesport
konzipiertes Kraftfahrzeug, bei dem die Trennkupplung dazu dient, daß der
Fahrzeuglenker während der Fahrt bewußt den Vorderradantrieb abschalten
und anschließend durch Betätigen der Handbremse die Hinterräder zum Einleiten
einer engen Kurve gezielt blockieren kann, wie dies im Renn- und Rallyebetrieb
üblich ist. Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe konnte
dieses bekannte Allrad-Konzept nicht beitragen, denn Ziel dieser bekannten
Anordnung ist es gerade das zu erreichen, was beim Anmeldungsgegenstand
verhindert werden soll, nämlich das Blockieren der Hinterräder.
Grundsätzlich ist es auch bekannt (z. B. DE-AS 14 30 928, DE-OS 16 80 172
und DE-OS 27 41 531) das Betätigen der Betriebsbremse, d. h. das Treten
eines Bremspedals dazu auszunutzen, eine Drehmomenten übertragende starre
Getriebeverbindung zu lösen.
Bei diesen bekannten Anordnungen handelt es sich um landwirtschaftlich
genutzte Schlepper mit angetriebenen Hinterrädern, die zum Zwecke des be
kannten Lenkbremsens durch Betätigen voneinander unabhängiger Bremspedale
getrennt voneinander gebremst werden können und deren Hinterachsdifferential
mit einer Differentialsperre ausgerüstet ist.
Bei diesen landwirtschaftlichen Schleppern wird die Differentialsperre
beim Betätigen eines oder beider Bremspedale selbsttätig gelöst; dadurch
soll sichergestellt werden, daß das für ein scharfes Wenden des landwirt
schaftlichen Schleppers unabdingbare "Lenkbremsen" auch dann gewährleistet
ist, wenn vergessen wurde, zuvor die Differentialsperre zu lösen.
Anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele wird
die Erfindung nachstehend im einzelnen erläutert.
Die beiden Fig. 1 und 2 zeigen die Antriebsanordnung eines Allrad
antriebes, bei dem die Räder der Vorderachse ständig angetrieben sind,
während der Antrieb für die Räder der Hinterachse selbsttätig mittels
einer im Antriebsstrang zwischen der Vorderachse und der Hinterachse
angeordneten Viskose-Kupplung derart hergestellt ist, daß Vorder- und
Hinterachse drehmomentenmäßig ständig im wesentlichen starr miteinander
gekoppelt sind.
Im wesentlichen stimmen beide dargestellte Antriebsanordnungen überein.
Ein Antriebsmotor 1 mit Kupplung 8 und anschließendem Schaltgetriebe
2 ist jeweils frontseitig angeordnet, wobei über ein Vorderachsdifferen
tial 2 a und Antriebshalbwellen 33, 34 die Räder 31, 32 der Vorderachse 3
ständig unmittelbar angetrieben werden.
Der Antrieb der Räder 41, 42 der Hinterachse 4 erfolgt über einen mittels
eines Winkelgetriebes 2 b am Motor/Getriebeblock 1, 2 angekoppelten An
triebsstrang 5, ein Hinterachsgetriebe 7 sowie Antriebshalbwellen 43
und 44. Innerhalb des Antriebsstranges ist eine Visko-Kupplung ange
ordnet, welche im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 eingangs des Hinter
achsgetriebes 7 angeordnet und mit 5 b beziffert ist. Eine solche Visko-
Kupplung hat die Eigenschaft, nur geringe Drehmomente zu übertragen,
wenn zwischen ihrer Eingangs- und Ausgangswelle nur geringfügige Drehzahl
unterschiede auftreten. Sie ist jedoch in der Lage, große Drehmomente
zu übertragen, sowie etwas größere Drehzahlunterschiede zwischen Eingang
und Ausgang aufzutreten beginnen. Nur dann, wenn die ständig unmittelbar
angetriebenen Vorderräder 31 und 32 aufgrund besonders guter Fahrbahn
verhältnisse mit einem sehr geringen Schlupf umlaufen, d. h. die Umlauf
geschwindigkeit der Vorder- und Hinterräder zumindest annähernd gleich
groß ist, wird somit die Visko-Kupplung praktisch kein Drehmoment
übertragen und die Hinterräder somit nur frei mitlaufen. Auf anderen
Fahrbahnen, insbesondere auf feuchten, verschneiten oder vereisten etc.
Fahrbahnen, wo bei permanent angetriebenen Allrad-Kraftfahrzeugen üb
licherweise empfohlen wird, das Mittendifferential zu sperren, stellt
die Visko-Kupplung dagegen eine Drehmomenten übertragende starre Ver
bindung zwischen Ein- und Ausgang her. Bei solchen Betriebsbedingungen
würde daher ein Blockieren der Vorderräder durch Überbremsen über den
Antriebsstrang 5 auch ein entsprechendes Blockieren der Hinterachse
zur Folge haben.
Im Zuge des Drehmomente übertragenden Antriebsstranges 5 zwischen Vorder-
und Hinterachse 3 bzw. 4 ist daher eine drehmomentenmäßig koppel- und
entkoppelbare Vorrichtung 6 vorgesehen, welche derart angeordnet und
ausgebildet ist, daß eine insbesondere durch Betätigen der Betriebs
bremse hervorgerufene Verringerung der Umlaufgeschwindigkeit der Vorder
räder 31, 32 nicht über den Antriebsstrang 5 auf die Hinterräder 41,
42 übertragen werden kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 1 ist diese Vorrichtung im Zuge der zur Hinterachse 4 führenden
Kardanwelle 5 a angeordnet und zwar eingangs der Kardanwelle am Motor/
Getriebeblock 1, 2. Es versteht sich, daß diese Vorrichtung auch andern
orts, z. B. ausgangs der Kardanwelle am Hinterachsgetriebe 7 angeordnet
werden kann.
Im Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 6 als drehmomentenmäßg selbst
tätig koppel- und entkoppelbare Freilaufvorrichtung, z. B. als Klemm
rollenfreilauf, ausgebildet.
Durch Anordnung der Freilaufvorrichtung 6 wird mit Sicherheit verhin
dert, daß sich ein ggf. auftretendes Blockieren der Vorderräder 31,
32 über den Antriebsstrang 5 auf die Hinterräder 41, 42 auswirken kann,
weil die Freilaufvorrichtung den Antriebsstrang für diese Wirkrichtung
selbsttätig drehmomentenmäßig unterbricht.
Um auch bei Rückwärtsfahrt einen Allradantrieb zu ermöglichen, ist es
von Vorteil, diese Freilaufvorrichtung so auszubilden, daß sie entweder
manuell oder selbsttätig, z. B. bei Einlegen des Rückwärtsganges, ge
sperrt werden kann.
Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich,
als koppel- und entkoppelbare Vorrichtung eine schaltbare Trennkupplung
vorzusehen, die bei Betätigung der Betriebsbremse selbsttätig, z. B.
aufgrund eines durch das Betätigen der Betriebsbremse (Fußbremse) ausgelösten
Steuersignales ausgerückt wird. Die Betätigung der Trennkupplung kann
dabei in bekannter Weise z. B. entweder hydraulisch oder elektromagnetisch
erfolgen.
Anstelle einer einzigen im Zuge der Kardanwelle 5 a angeordneten koppel-
und entkoppelbaren Vorrichtung 6 kann auch je eine derartige Vorrichtung
im Zuge der vom Hinterachsgetriebe zu den Hinterrädern führenden An
triebsstränge angeordnet werden, wie dies im Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 2 dargestellt ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind diese
Vorrichtungen 61 und 62 eingangs der beiden Antriebshalbwellen 43 und
44 am Hinterachsgetriebe 7 angeordnet. Es ist natürlich auch möglich,
diese Vorrichtungen ausgangs der Antriebshalbwellen an den Radnaben
der Hinterräder 41, 42 anzuordnen.
Wie anhand des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 erläutert, können diese
beiden Vorrichtungen 61, 62 entweder als selbsttätig koppel- und ent
koppelbare Freilaufvorrichtungen oder als schaltbare Trennkupplungen
ausgebildet sein.
Die Verwendung zweier Freiläufe bzw. zweier Trennkupplungen im Zuge
der vom Hinterachsgetriebe zu den Hinterrädern führenden Antriebsstränge
ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Hinterachsgetriebe nach
Art eines bekannten Torque-Splitters (EP-OS 68 309) ausgebildet ist,
welches quasi die Aufgabe sowohl eines selbsttätig sperrbaren Mitten
differentials als auch eines selbsttätig sperrbaren Hinterachsdifferen
tials übernimmt und lediglich kleinere Drehzahlunterschiede zwischen
den beiden Rädern dieser Achse zuläßt. Durch den Einsatz der Vorrich
tungen 61 und 62 wird bei solchen Fahrzeugen nicht nur sichergestellt,
daß eine insbesondere durch Betätigen der Betriebsbremse hervorgerufene
Verringerung der Umfangsgeschwindigkeit - und somit ggf. auch ein Blockieren -
der Vorderräder nicht über den Antriebsstrang auf die Hinterräder über
tragen werden kann, sondern auch verhindert, daß z. B. das Blockieren
des auf einer Fahrbahn mit geringem Reibwert laufenden einen Rades der
Achse ggf. vorzeitig zu einem Überbremsen des auf einer Fahrbahn mit
hohem Reibwert laufenden anderen Rades der Achse führen kann. Bei z.
B. mittels eines sperrbaren Differentials o. ä. starr miteinander ge
koppelten Rädern 41 und 42 würde nämlich das auf einer an sich guten
Fahrbahn laufende Rad nicht nur durch die eigene Radbremse abgebremst
werden, sondern - über die starre Antriebshalbwellenkopplung - zusätzlich
auch von der des vorzeitig blockierten Rades.
Claims (12)
1. Kraftfahrzeug mit Allradantrieb, bei dem die Räder der Vorderachse über
ein Differential ständig angetrieben sind, während der Antrieb für die
Räder der Hinterachse selbsttätig mittels einer im Antriebsstrang zwischen
Vorderachse und Hinterachse angeordneten Visko-Kupplung herstellbar
ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge des Drehmomentes übertragenden An
triebsstange (5) zwischen Vorder- und Hinterrädern (31, 32; 41, 42)
mindestens eine drehmomentenmäßig koppel- und entkoppelbare Vorrichtung
(6, 61, 62) vorgesehen ist, welche derart angeordnet und ausgebildet
ist, daß eine insbesondere durch Betätigen der Betriebsbremse hervor
gerufene Verringerung der Umlaufgeschwindigkeit der Vorderräder (31,
32) nicht über den Antriebsstrang (5) auf die Hinterräder (41, 42) über
tragbar ist.
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (6) im Zuge der zur Hinter
achse (4) führenden Kardanwelle (5 a) angeordnet ist.
3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (6) eingangs der Kardanwelle
(5) am Motor/Getriebeblock (1, 2) angeordnet ist.
4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (6) ausgangs der Kardanwelle
(5 a) am Hinterachsgetriebe (7) angeordnet ist.
5. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß je eine Vorrichtung (61, 62) im Zuge der
vom Hinterachsgetriebe (7) zu den Hinterrädern (41, 42) führenden Antriebs
stränge angeordnet ist.
6. Kraftfahrzeug nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (61, 62) eingangs der
Antriebshalbwellen (43, 44) am Hinterachsgetriebe (7) angeordnet sind.
7. Kraftfahrzeug nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (61, 62) ausgangs der
Antriebshalbwellen (43, 44) an den Radnaben der Hinterräder (41, 42)
angeordnet sind.
8. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (6, 61, 62) als drehmomenten
mäßig selbsttätig koppel- und entkoppelbare Freilaufvorrichtungen, insbe
sondere als Klemmrollenfreiläufe, ausgebildet sind.
9. Kraftfahrzeug nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Freilaufvorrichtungen manuell oder selbst
tätig bei Einlegen des Rückwärtsganges sperrbar sind.
10. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (6, 61, 62) als schalt
bare Trennkupplungen ausgebildet sind, die bei Betätigen der Betriebs
bremse selbsttätig ausrückbar sind.
11. Kraftfahrzeug nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkupplungen hydraulisch betätigbar
sind.
12. Kraftfahrzeug nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkupplungen elektromagnetisch be
tätigbar sind.
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DE4013855C2 (de) | Vorrichtung zum Entkoppeln |
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Owner name: VOLKSWAGEN AG, 3180 WOLFSBURG, DE |
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