DE3407918A1 - Kraftfahrzeug-allradantriebsystem ohne differentialgetriebe mit ruhenden systemteilen bei abschaltung - Google Patents

Description

• Kraftfahrzeug-Allradantriebssystem ohne Differentialgetriebe mit ruhenden Systemteilen bei Abschaltung Beschreibung Zuschaltbare Allradantriebssysteme für KraftfahrzeuCe sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt.
• Die einzelnen Komponenten der zuschaltbaren Antriebsachse drehen dabei, wenn auch ohne Drehmomentübertragung,bei abgeschalteten Allradantrieb mit, so daß geräuscharme Verzahnungen, ausgewuchtete und gutgelagerte Kardanwellen und verschleißfeste Lagerungen und Führungen vorgesehen werden müssen. Außerdem müssen die leerdrehenden Systemteile beim Beschleunigen des Fahrzeuges rotatorisch mit beschleunigt und beim Bremsen mit verzögert werden, Zwischen den Fahrzeugrädern jeder angetriebenen Achse sind bei diesen Systemen Differentialgetriebe erforderlich, um die Lenkbarkeit des Fahrzeuges sicherzustellen, wobei für wirksame Allradantriebe im schweren Gelände sperrbare oder selbstsperrbare Differentiale vorzusehen sind.
• Aufgabe dieser Erfindung ist es daher, ein im ausgeschalteten Zustand nicht mitlaufendes Allradsystem ohne Differentialgetriebe zu finden, das mit einfachen Mitteln einen Sperrdifferentialeffekt aufweist bei ausreichender Benkfähigkeit des Fahrzeuges.
• Das erfindungsgemäße zuschaltbare Allradantriebssystem zeichnet sich dadurch aus, daß sich an der zuschaltbaren Fahrzeugachse zwischen den Antriebshalbwellen, die ohne Differentialgetriebe drehfest miteinander verbunden sind, und den Radnaben sich je eine erfindungsgemäße Zweirichtungsfreilaufüberholkupplung befindet, so daß bei gleicher Untersetzung der angetriebenen Achsen zur Motordrehzahl bei Geradeausfahrt alle Räder Vortrieb leisten und bei I(urvenfahrt an der zuschaltbaren Achse nur das kurveninnere Rad sowohl bei zuschaltbarer Vorderachse als auch Hinterachse. Das Kurvenäußere Rad übernimmt ebenfalls Vortrieb, wenn sich an den übrigen Rädern ein entsprechend großer Schl@pf eingestellt hat d.h. die zuschaltbare Achse hat einer Sperrdifferentialeffekt.
• Dieser zuscllaltbare Allradantrieb sollte nur im 1. und eventuell noch 2. Gang zuschaltbar sein, damit sich bei höheren Geschwindigkeiten keine ungünstigen tenkeigenschaf ten gefährlich auswirken können, d,h, dieser Allradantrieb ist als Hilfsallradantrieb zu verstehen, der nur bei ungünstigen Straßen- oder Geländeverältnissen zugeschaltet wird. Dafür erfordert er wenig technischen Aufwand d.h.
• relativ geringe Zusatzkost*n im Vergleich zu einem Fahrzeug ohne Allradantrieb.
• Wegen der Zeircntungsfreilufe von Seiten der Fahrzeugräder finden bei abgeschalteten Allradantrieb keine Drehbewegungen im System statt, d .h. die Auslegung der Allradsystemkomponenten auf statische Festigkeit ist ausreichend, das Kegelradgetriebe kann geradverzahnt sein, wobei das etriebegeräusch als Warnsignal für eingeschalteten Allradantrieb angesehen werden kann.
• Die Funktion der erfindungsgemäßen Zweirichtungsfreilaufüberholkupplung setzt voraus, daß der darin befindliche Klemmkörperkäfig sich gegen ein konstantes Bremsmoment mitdreht. Diese Drehung findet aber nur bei eingeschaltetem Allradantrieb statt und das Bremsmoment kann so klein gehalten werden, daß es die Motorleistung nicht merkbar reduziert und auch bei längerem Allradbetrieb die Wärmeentwicklung unkritisch bleibt.
• Die Fig. 1 bis 4 zeigen das Allradantriebsschema und eine Ausführungsform der Zweirichtungsfreilaufüberholkupplung, Es zeigen: Fig. 1: Schematischer Aufbau des erfindungsgemäßen Allradantriebsystems (ausgeschalteter Zustand) Fig.2 und 3: Beispielhafte Ausführung der Zweirichtungsfreilaufüberholkupplung Fig. 4: Kinematik der '.lemmkdrper innerhalb der Zweirichtungsfreilaufüberholkupplung beim Festklemmen, sofern von der motorgetriebenen Antriebswelle eine Drehbewegung eingeleitet wird. Symetrische Kinematik dazu bei entgegengesetztm drehsinn, Im Beispiel hat sich der gebremste Käfig und damit die Abtriebswelle um den Winkel (3 im Uhrzeigersinn gedreht,

Claims (1)

1. Kraftfahrzeu-Allradantriebssystem ohne Differentialgetriebe mit ruhenden Systemteilen bei Abschaltung Patentansprüche: 1.

   Zuschaltbares Allradantriebssystem für Kraftfahrzeuge mit üblichem Hinter- oder Vorderachsantrieb als ständigen Antrieb mit üblichen Differentialgetrieben zwischen den ständig angetriebenen Rädern (32 in Fig, 1) bei beliebigen Radaufhängungssystemen an den Fahrzeugachsen, dadurch gekennzeichnet, daß die motorseitig angetriebene Getriebewelle (21 in Fig,1) zum Antrieb der ständig angetriebenen Fahrzeugachse (32) über eine Wellenkupplung (20), die vorteilhaft schaltbar ist, mit einer Kardanwelle (9) verbunden ist, die die zusätzlich antreibbare Fahrzeugachse treibt, wobei diese Kardanwelle vorteilhaft über ein Kegelradgetriebe (7) eine torsionsstarre Welle ohne Differentialgetriebe u0U. mit dazwischengeschalteten Gleichlaufgelenken treibt, die das motorseitige Torsionsmoment auf beiden Bahrzeugseiten über erfindungsgemäße Zweirichtungsfreilaufüberholkupplungen (1 und 2), die fahrzeugradseitig getrieben in beiden Drehrichtungen freilaufen, auf die Radnaben und damit Fahrzeugräder übertragen, wobei durch einen tiberholmechanismus auf die Räder, die sich schneller als die torsionssteif- verbundenen Halbwellen drehen, bei Vor- und Rückwärts fahrt kein Torsionsmoment übertragen wird und bei abgeschalteten Kardanwellenkupplung kein Systemteil zwischen dieser Kupplung und den Zweirichtungsfreilaufüberholkupplungen Drehbewegung ausführt bei Vor- und Riickwärtsfahrt, 2, Allradantriebssystem für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sweirictungs freilaufiiberholkupplungen zwischen <iemKegelradgetriebe oder sonstigen rechtwinkligen Achsgetriebe (7) der zusHtzlich antreibbaren Fahrzeugachse (11) d.h. den seitlichen Getriebeabgängen und den seitlichen Halbwellen, aUCll innerhalb des Getrieben gehäuses, angeordnet sind, so daß bei abgeschaltetem Allradantrieb sich beim Fahrer die Halbwellen mitdrehen, Kegelrad.

   getriebe und Kardanwelle stillstehen.

   3.

   Allradantriebssystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Torsionsmomentüberlastkupplung beliebiger Bauart (10 in Fig.1) zwischen die Kardanwelle (9) geschaltet wird, um das maximale Torsionsmoment zu begrenzen und so die Allradsystemelemente klein und leicht dimensionieren zu können.

   4.

   Zweirichtungsfreilaufüberholkupplung als erfindungsgemäße Komponente des hllradantriebsystems nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ekenneichnet, daß die Antriebswelle (40 in Fig.2) innerhalb dieser Kupplung ebene oder gekrümmte Oberflächenzonen (41 in Fig. 2 und 3) auf der zylinderförmigen Außenflasche aufweist, deren Symmetrieachsen den Mittelpunkt des Wellenquerschnittes schneiden, und die Abtriebswelle innerhalb dieser Kupplung in der gleichen Querschnittsebene eine zyLindrische Innenfläche (43 in Fi. 2 und 3) aufweist und daß zwischen den erwähnten Außenflächen der Antriebswelle und der zylindrischen Innenfläche drr Abtriebswelle Klemmkörper (48 in Fig.3) mit einem relativ kleinen rad,Spalt (s in Fig.3) eingefügt sind, wobei zwischen die tangentialen Zwischenräume der Klemmkörper in Umfangrichtung mit definierter Kraft bewegliche Distanzkörper (44) als tangentialer Anschlag der Klemmkörper angeordnet sind und diese Anschläge ein radiales Anheben oder Aufstellen der Klemmkörper bei Drehung der Antriebswelle relativ zu den Distanzkdrpern erzwingen mit Aufhebung des radialen Spaltes, wobei der Winkel (in Fig.4) zwischen der Verbindungslinie des äußeren Anlagepunktes der Klemmkörper auf der Zylinderinnenfläche und dem Mittelpunkt der Antriebswelle und der Verbindungslinie zum inneren Berührpunkt der Klemmkörper auf den Antriebswellenflächen einen so kleinen Winkel bilden, daß reibschlüssige Selbsthemmung in der jeweiligen brehrichtung sich einstellt, 5.

   Zweirichtungsfreilaufüberholkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzkörper (44 in Fig.3) zwischen den Klemmkörpern durch. einen scheibenartigen Körper (45 in Fig. 2 ) miteinander verbunden sind, der gegen ein definiertes Torsions- bzw. Bremsmoment in beiden Richtungen drehbar ist, 6.

   Zweirichtungsfreilaufüberholkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß radial nach innen wirkende Kräfte wie z,B. Federkräfte (46 in Fig.3) die Klemmkörper auf die Außenflächen der Antriebswelle andrücken, so daß der radiale Spalt (as in Fig. 3) sich immer zwischen Zylinderinnenfläche der Abtriebswelle und den Klemmkörpern einstellt, und daß das zu überwindende Torsionsmoment bzw. Bremsmoment zum Drehen der Distanzkörper (44) so bemessen ist, daß beim Drehen der Antriebswelle (40) die Klemmkörper gegen die radial nach innen wirkenden Kräfte durch das tangentiale Anlaufen gegen die Distanzkörper sich erst an die Zylinderinnenfläche (43) der Abtriebswelle anlegen, bevor sich die Distanzkörper bzw, der Distanzkörperkäfig mit der gesamten Kupplung mitdreht, wobei sich das Torsionsmoment der Distanz~ körper an einem ortsfesten Bestandteil des Achskörpers oder Gehäuseteiles abstützt.

   7.

   Zweirichtungsfreilaufüberholkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Reibscheiben an den Stirnflächen eines scheibenförmigen Verbindungsteiles (45 in Fig, 2) der Distanzkörper (44) mit definierter Kraft axial angedrückt werden, wobei die Reibscheiben axial verschieblich und in Umfangrichtung verdrehfest gehalten werden, so daß ein definiertes Reibtorsionsmoment bei Drehung der Distanzkörper bzw. des Distanzkörperkäfigs überwunden werden muß und zwar in beio den Drehrichtungen.

   8, Zweirichtungsfreilaufüberholkupplung nach Anspruch 4 und folgende, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkörper (48 in Fig.3) zylinderförmig sind.

   9.

   hllradantriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeübersetzung zwischen der die Antriebsachsen verbindenden Kardanwelle und den Achsantriebswellen in geringem Maße unterschiedlich gewählt wird, so daß sich bei Motorantrieb die Räder der zuschaltbaren Achse etwas langsamer drehen als die der ständig angetriebenen Achse, wodurch erst bei einem bestimmten Schlupf an den Rädern der Normalantriebsachse die Räder der Zuschaltachse Vortrieb übernehmen und bei Kurvenfahrt, besonders bei einem zuschaltbaren Vorderachsantrieb die Rückwirkungen auf das Lenkverhalten des Fahrzeuges geringer gehalten werden kennen