DE3403883A1

DE3403883A1 - Vierradantrieb fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3403883A1
Application number: DE19843403883
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr Ing Klaue
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-02-04
Filing date: 1984-02-04
Publication date: 1985-09-26

Description

Vierradantrieb für Kraftfahrzeuge
Bisher weist ein grosser Teil der vierradangetriebenen Kraftfahrzeuge einen starren l/l-Antrieb der Vorder- und Hinterachse, zumeist mit der Möglichkeit des Zu- und Abschaltens des Vorderantriebs auf. Beim zugeschalteten Vorderradantrieb kann bei einer Vollbremsung wegen der Entlastung der Hinterräder und der starren Verbindung zwischen Vorder- und Hinterachse Blockieren sämtlicher Räder auftreten.
Zur Vermeidung dieses Nachteils sind bereits Vierradantriebe vorgeschlagen worden, bei denen entweder der Vorder- oder Hinterradantrieb über einen Freilauf mit dem Schaltgetriebe verbunden ist und die Achsübersetzungen unterschiedlich ausgebildet sind, so dass der Vierradantrieb erst bei entsprechendem Schlupf der direkt mit dem Schaltgetriebe verbundenen Achse zur Wirkung kommt. Dabei besteht jedoch, abgesehen von dem Nachteil, dass die Antriebskraft nicht in gleicher Uebersetzung auf sämtliche Räder übertragen wird, beim Bremsen ebenfalls das problem, dass bei einer Gefahrbremsung zuerst die Räder der über den Freilauf angetriebenen Achse blockieren und dadurch bei schlechter Fahrbahn auch die Räder der direkt vom Schaltgetriebe angetriebenen Achse blockiert werden.
Bei Anordnung eines zusätzlichen Differentials zwischen Vorder- und Hinterachse, welches auch als Differential mit unterschiedlicher Drehmoment-Aufteilung ausgebildet sein kann, ist ein Ausschalten des Vorder- und Hinterradantriebs nicht möglich, so dass beim Bremsen auch hierbei die antriebsseitig hergestellte Verbindung zwischen Vorder- und Hinterachse eine der Achslastverteilung angepasste Bremskraftverteilung verhindert.
Diese Nachteile zu beseitigen, hat sich die Erfindung zur Aufgabe gesetzt. Es soll ein Antrieb geschaffen werden, welcher sowohl bei trockener Fahrbahn als auch bei schlechten Strassen- oder Geländeverhältnissen das Lenk- und Bremsverhalten nicht beeinträchtigt.
Diese Aufgabe wird durch die in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1 und 2 angegebenen, einander nebengeordneten Erfindungen gelöst. In einer Weiterbildung des Gegenstandes des Patentanspruchs 1 erfolgt das Lösen der zwischen Vorder- und Hinterradantrieb angeordneten Kupplung durch den Bremsbetätigungsdruck.
In einer Weiterbildung des Gegenstandes des Patentanspruches 2 ist die zwischen Vorder- und Hinterradantrieb angeordnete Kupplung als Reibungskupplung ausgebildet, deren mit Reibbelag ausgerüstetes Kupplungsteil mit dem Hinterradantrieb verbunden ist und deren mit den Vorderrädern verbundenes Kupplulgstcil mindestens einen in Umfangsrichtung schwenkbar angeordneten, eine Gegenreibfläche bildenden Ring aufweist, welcher auf seiner der Reibfläche gegenüberliegenden Rückseite über Schrägflächen und Rollglieder mit in gleicher Richtung verlaufenden Schrägflächen der Kupplungsglocke derart in Verbindung steht, dass die Masse des mit Schrägflächen ausgerüsteten Ringes bei einer Winkelbeschleunigung eine axial wirkende, die Kupplung schliessende Kraft erzeugt, wobei ein reibungsselbstverstärkter Reibungskraftschluss entsteht.
In einer noch weitercn Ausbildung der Erfindung kann das automatische Oeffnen und Schliessen der Kupplung durch eine manuell betätigte Tellerfeder ausgeschaltet werden.
In einer noch weiteren Ausbildung der Erfindung wird bei einem Kraftfahrzeug, bei welchem der Antrieb nach dem Schaltgetriebe über ein Differential in die Räder einer Achse gleitet und jede Differentialabtriebsseite über einen Kegeitrieb mit je einer mit einer automatisch ein- und ausschaltenden Kupplung ausgerüsteten Abtriebswelle verbunden, welche je ein Rad der zweiten Achse antreibt.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. In Fig. 1 ist schematisch das Triebwerk eines mit Vierradantrieb ausgerüsteten Kraftfahrzeugs dargestellt, in Fig. 2 eine an das Schaltgetriebe angeflanschte Kupplung, in Fig. 3 ein Längsschnitt durch eine sowohl automatisch als auch manuell betätigte, ebenfalls an das Schaltgetriebe angeflanschte Kupplung, deren wesentliche, die automatische Schaltung vornehmenden Teile in einem Zylinderschnitt in Fig. 4 veranschaulicht sind. Schliesslich ist in Fig. 5 die Unteransicht eines Kraftwagens wiedergegeben, bei dem der Antrieb auf die llinterräder über je eine Abtriebsseite des Differentials des Vorderradantriebs erfolgt und in jedem Antriebsstrang eine automatisch arbeitende Kupplung angebracht ist.
In Fig. 1 sind mit 1, 2, 3 und 4 die Räder des Kraftwagens gekennzeichnet. Der Motor 5 mit der Anfahrkupplung 6 und dem Schaltgetriebe 7 treibt über das Kegelradpaar 8,das Differential '9, die Vorderräder 1 und 2 über die Gelenkwellen 10 und 11 an. Auf der Abtriebswelle des Schaltgetriebes 7 sitzt am Ausgang des Gehäuses die Kupplung 12, welche in Fig. 2 vergrössert, jedoch auch schematisch wiedergegeben ist. Von dort erfolgt der Antrieb über die Gelenkwelle 13 auf das Kegelradpaar 14 mit Differential 15, Gelenkwellen 16 und 17 auf die flinterräder 3 und 4. Die in Fig. 2 vergrössert dargestellte Kupplung sitzt auf der Abtriebswelle 71 des Schaltgetriebes, mit welcher das am Aussenumfang mit einer Verzahnung ausgerüstete Flanschteil 121 der Kupplung kraftschlüssig verbunden ist. Auf der Verzahnung des Flanschteils ist axial beweglich die Kupplungsglocke 122 angeordnet. Flanschteil 121 und Kupplungsglocke 122 schliessen die Lamelle 124 ein, welche über eine Verzahnung den Abtriebsflansch 1214 der Kupplung und damit die Gelenkwelle 13 antreibt. Die Kupplung ist normalerweise durch die Tellerfeder 123 geschlossen und wird beim Bremsen des Fahrzeugs, und zwar von einem bestimmten Bremsdruck ab, über Drucköl vom Bremszylinder, der durch die Leitung 129 dem Zylinder 128 zugeführt wird, betätigt.
Im Zylinder 128 ist der Kolben 1210 mit dem Druckstössel 121l, abgestützt durch eine Kegeldruckfeder 1212> untergebracht.
Der Stössel 1211 steht mit dem Hebel 12 der sich auf einem Fortsatz 72 am Schaltgetriebedeckel des Schaltgetriebes 7 abstützt, über das Ausrücklager 126 mit der Tellerfeder 123 in Verbindung. Wird mit dem Fahrzeug eine Gefahrbremsung durchgeführt, so wird nach Ueberwinden des Federdruckes der Kegelfeder 1212 die Kupplung gelöst und der hinterradantrieb vom Vorderradantrieb getrennt. Dadurch ist eine unabhängige Bremsbetätigung ermöglicht.
Bei der sowohl automatisch, als auch manuell betätigten Kupplung nach Fig. 3 und 4 ist der Kupplungsflansch 15 auf die Getriebewelle 141 des Schaltgetriebes 14 gesetzt. Er trägt eine Aussenverzahnung, über welche die Kupplungsglocke 16 geschonen ist. In der Kupplungsglocke ist auf Rollen 17 der Ring 26 gelagert, welcher zusammen mit dem Kupplungsflansch 15 die mit Reibbelag ausgerüstete Lamelle 28 umschliesst.
Letztere stellt das mit der Hinterachse verbundene Kupplungsteil dar, während der Kupplungsflansch mit der Kupplungsglocke und dem Ring das mit den Vorderrädern verbundene Kupplungsteil bildet. Die Lamelle 28 ist in der Aussenverzahnung der Kupplungsnabc 2t3, welche über das Nadellager 22 auf der Getriebewelle 141 gelagert ist, axial frei aufgehängt.
Die Kupplungsnabe 29 ist mit dem Flansch des Wellengelenks 24 der fiinterachsantriebswelle 25 verschraubt.
Im vorliegenden Fall ist die Kupplung mit einer zusätzlichen manuellen Betätigung ausgerüstet. Hierzu weist die Kupplung auf der Antriebsseite eine Belleville-Tellerfeder 18 auf, welche an der Supplungsglocke 16 auf zwei Sprengringen 162 und 163 abgestützt ist. In der Darstellung ist die Kupplung durch den Betätigungszug 21, der die Feder 18 über den auf dem, am Getriebegehäuse befestigten Fortsatz 142 abgestützten Betätigungshebel 2() über das Ausrücklager 19 gespannt hat, geschlosscll. I)er vom fahrer zu betätigende, nicht mit dargestellte !!handhebel ist mit einer Raste ausgerüstet.
in automatischer Funktion befindet sich die Tellerfeder 18 der Kupplung in der unterbrochen gezeichneten, in der über die Planlage hinweggehende Position. Dabei liegt der Sprengring 16 am Kupplungsflansch 15 an, die Kupplungslamelle 28 läuft mit Spiel um, der Antrieb erfolgt nur über die Vorderräder. Zur Ausübung der Automatikfunktion weist der Ring 26 auf seiner der Reibfläche gegenüberliegenden Rückseite Schrägflächen 2611auf, in denen Rollen 23 liegen, welche sich auf Schrägflächen 161 der Kupplungsglocke 16 abstützen. Ring 26 und Kupplungsglocke sind durch Rückzugfedern 27, die den Ring in Ausgangsstellung halten, verbunden. Die Schrägbahnen 161 und 261 sind derart ausgebildet, dass die Rollen 23 am Ende der Schrägbahnen Formschluss in Umfangsrichtung herstellen.
Unter der Voraussetzung, dass die Uebersetzung des Hinterradantriebs grösser/gleich der Uebersetzung des Vorderradantriebs ist, wird bei Vorwärtsfahrt, also mit Drehung der Kupplung im Uhrzeigersinn, beispielsweise bei einer extremen Steigungsfahrt und schlüpfriger Fahrbahn, die Lamelle 28 bei durchdrehenden Vorderrädern vom mit den Vorderrädern in Verbindung stehenden Kupplungsteil mit Winkelbeschleunigung überholt. Dadurch bleibt der Ring 26 infolge seiner Trägheit gegenüber der Kupplungsglocke 16 zurück, läuft vermittels der Rollen 23 auf den Schrägflächen 161 und 261 auf und kommt infolge seiner Axialbewegung mit der Lamelle 28 in Reibschluss. Die Reibungskraft wird entsprechend dem Neigungswinkel der Schrägbahnen bis zur Selbsthemmung verstärkt, falls der Tangens des gewählten Winkels kleiner als der Reibwert des Belages ist. Das ganze spielt sich in einem sehr kleinen Zeitraum ab, so dass sofort nach Einsetzen des Schlupfvorganges an den Vorderrädern das volle Antriebsmoment auf die Hinterräder übertragen wird. Die Kupplung wird gelöst, sobald der mit den Ilintcrräder in Verbindung stehende Kupplungsteil den mit den Vorderrädern verbundenen Teil der Kupplung überholt, d.h. sobald der Kraftschluss der Vorderräder für den Vortrieb ausreicht. Wird aus dem Zustand des eingeschalteten Antriebs der Hinterräder heraus eine Stoppbremsung durchgeführt, so wird die Kupplung gelöst, weil beim Uebergang vom Vierradantrieb in den gebremsten Zustand die Lamelle 28 von der Kupplungsglocke 16 überholt wird und die Rollen 23 infolge des zu Anfang dieses Vorgangs noch bestehenden Reibschlusses zwischen Lamelle 28 und Ring 26 in ihrc Ausgangsposition geführt werden. In diescr Position ist die Lamelle gelüftet.
Es kann Antriebs-Fahrzustände geben, bei denen der Fahrer unbedingt verhindern will, dass der Hinterradantrieb unterbrochen wird. Beispielsweise kann auf völlig vereister Strecke der Fall auftrcten, dass ein Schlupf, auch an den Vorderrädern, zur Aufrechterhaltung eines Restes an Seitenführung vermieden werden muss. Hierzu kann die Kupplung mit hilfe eines mit einer Raste ausgerüsteten Handhebels vom Fahrer geschlossen werden. Nach Ueberwindung des vereisten Strassenabschnittes muss die Kupplung nach Lösen der Raste durch Zurückführen des Handhebels wieder geöffnet werden, um das bei automatischer Funktion der Kupplung vom Antrieb unabhängige Lenk- und Bremsverhalten zu gewährleisten.
In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel wiedergegeben, bei dem sich der Antrieb hinter dem Differential in zwei mit automatisch arbeitenden Kupplungen ausgerüstete Stränge zu den Hinterrädern aufteilt.Diese Anordnung weist den fahrtechnischen Vorteil auf, dass bei einem einseitigen, in den Gleitschlupf übergehenden Vorderrad nur das Hinterrad der betreffenden Seite zusätzlich angetrieben wird und, abgesehen davon, dass das gleitende Vorderrad sofort durch das zusätzlich antreibende hinterrad in seiner Drehzahl reduziert und dadurch selbst wieder in den Zustand eines günstigeren Kraftschlusses gebracht wird, durch den Antrieb des Hinterrades ein Cegenmoment wn die fiochachse als Ausgleich zu dem auf der gegenüberliegenden Seite unbeeinträchtigt gebliebenen Antriebsmoment erzeugt wird, so dass das Fahrzeug nicht zum Schleudern kommt.
In Fig. 5 treibt der Motor 31 über die Motorkupplung 32 das Schaltgetriebe 33 an, dessen Abtriebsritzel 34 über das Tellerrad 35 das einzige Differential des Fahrzeugs 36 in Bewegung setzt.
Die beiden Differentialabtriebswellen 361 und 362> welche über die Celenkwellen 37 und 38 die Vorderräder 39 und 40 antreiben, weisen Kegelräder 363 und 364 auf, welche über Kegelritzel 41 und 42 die im Schaltgetriebe 33 untergebrachten Wellen 43 und 44 antreiben. Diese Wellen sind mit den Kupplungen 45 und 46 verbunden, deren Lamellen im Augenblick des durchrutwschenden Vorderrades das flinterrad derselben Antriebsseite antreiben. Der Antrieb der Hinterräder 49 und 50 erfolgt über die mit Gelenken 47 und 62 bzw. 48 und 63 ausgerüsteten Wellen 51 und 52 auf die in den Schräglenkern 58 und 59 gelagerten Wellen 64 und 65 über die Kegelradpaare 60 und 61. Die Uebersetzung der Hinterradantriebe ist einige Prozent grösser als die der Vorderräder. Im vorliegenden Beispiel sind in den Hinterradantrieben die Scheiben 53 und 54 der mechanisch durch einen gemeinsamen Sattel 55 betätigten Feststell- und Betriebsbremsen und an den Wellengelenkflanschen der Vorderradantriebe die Vorderradscheibenbremsen 46 und 47 angeordnet.
- Leerseite -

Claims

Vierradantrieb für Kraftfahrzeuge Patentansprüche Vierradantrieb für Kraftfahrzeuge ohne Differential zwischen Vorder- und Hinterradantrieb, dadurch gekennzeichnet, dass eine vom Fahrer betätigte, dem Schaltgetriebe (7) nachgeschaltete Kupplung (12) zwischen Vorderrädern (1, 2) und Hinterrädern (3, 4) angeordnet ist.
2) Vierradantrieb für Kraftfahrzeuge ohne Differential zwischen Vorder- und Hinterradantrieb, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Vorder- und Hinterradantrieb eine Kupplung (15 bis 29) geschaltet ist, welche bei verzögertem Fahrzeug den hinterradantrieb automatisch abkuppelt.
3) Vierradantrieb, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösen der zwischen Vorder- und Hinterradantrieb angeordneten Kupplung (12) durch den Bremsbetätigungsdruck erfolgt.
4) Vierradantrieb, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen Vorder- und Hinterradantrieb angeordnete Kupplung als Reibungskupplung ausgebildet ist, deren mit Reibbelag ausgerüstetes Kupplungsteil (28, 29) mit dem Hinterradantrieb verbunden ist und deren mit den Vorderrädern verbundenes Kupplungsteil (15 bis 27) mindestens einen in Umfangsrichtung schwenkbar angeordneten, eine Gegenreibfläche bildenden Ring (26) aufweist, welcher auf seiner der Reibfläche gegenüberliegenden Rückseite über Schrägflächen (261) und Rollglieder (23) mit in gleicher Richtung verlaufenden Schrägflächen (161) der Kupplungsglocke (16) derart in Verbindung steht, dass die Masse des mit Schrägflächen ausgerüsteten Ringes (26) bei einer Winkelbeschleunigung eine axial wirkende, die Kupplung schliessende Kraft erzeugt, wodurch ein reibungsselbstverstärkter Reibungskraftschluss entsteht.
5) Vierradantrieb, nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das automatische Oeffnen und Schliessen der Kupplung durch eine zusätzliche, manuell betätigte Tellerfeder (18) ausgeschaltet werden kann.
6) Vierradantrieb, nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb nach dem Schaltgetriebe (33) über ein Differential (36) in die Räder (39, 40) einer Achse geleitet wird und jede Differentialabtriebsseite (36dz 362) über einen Kegeltrieb (363, 41; 364, 42) mit je einer mit einer automatisch ein- und ausschaltenden Kupplung (45, 46) ausgerüsteten Abtriebswelle (51, 52) verbunden ist, welche je ein Rad (49,50) der zweiten Achse antreibt.