DE3708193A1 - Kraftfahrzeug mit allradantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit Frontmotor und Allrad­ antrieb der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Ein Kraftfahrzeug dieser Art ist beispielsweise aus der DE-OS 33 17 247 bekannt. Bei diesem bekannten Kraftfahrzeug ist im Zuge des Drehmomente übertragenden Antriebsstrangs zwischen Vorder- und Hinterrädern mindestens eine Freilauf­ vorrichtung mit Freilaufsperre, z. B. eine Klemmrollen-Freilaufvorrichtung derart angeordnet und ausgebildet, daß eine Verringerung der Umlaufgeschwin­ digkeit der Vorderräder, z. B. durch Betätigen der Betriebsbremse, nicht über den Antriebsstrang auf die Hinterräder übertragen werden kann; dadurch ist mit Sicherheit gewährleistet, daß die Fahrstabilität des Fahrzeuges auch bei einem Überbremsen der Vorderräder nicht beeinträchtigt wird, weil sich ein Blockieren der Vorderräder infolge der Freilaufvorrichtung nicht auf die Hinter­ räder auswirken kann.

Um auch bei Rückwärtsfahrt einen Allradantrieb zu ermöglichen, ist die Frei­ laufvorrichtung mit einer Freilaufsperre ausgestattet, die entweder manuell oder auch selbsttätig, z. B. bei Einlegen des Rückwärtsganges, gesperrt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Fahrverhalten eines Kraftfahr­ zeugs der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art weiter zu ver­ bessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Freilaufvorrichtung ist erfindungsgemäß also so konzipiert, daß ihre Frei­ laufsperre ständig wirksam ist und nur bei Betätigung der Betriebsbremse auto­ matisch freigegeben wird.

Im Gegensatz zum bekannten Kraftfahrzeug mit Allradantrieb, bei dem die Frei­ laufvorrichtung ständig wirksam ist und nur bei Rückwärtsfahrt entweder selbst­ tätig oder aber manuell durch Einlegen der Freilaufsperre unwirksam gemacht wird, ist die Freilaufvorrichtung in vorliegendem Falle während des Fahrbetriebs, und zwar sowohl bei Vorwärts- als auch bei Rückwärtsfahrt, unwirksam, d. h. gesperrt und nur bei Betätigung der Betriebsbremse im gewünschten Sinne wirk­ sam.

Die vorgeschlagene Betriebsweise der Freilaufvorrichtung mit Freilaufsperre verbessert bei Kurvenfahrt das an sich schon sehr gute Fahrverhalten des Kraft­ fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 noch weiter. Wird näm­ lich bei Kurvenfahrt - aus welchen Gründen auch immer - "Gas weggenommen", d. h. tritt Schubbetrieb ein, dann bleibt der Allradantrieb voll erhalten und die Schubkräfte werden sowohl über die Vorderräder als auch über die Hinter­ räder übertragen, mit der Folge, daß die vorhandene Kurvenwilligkeit des Fahr­ zeugs erhalten bleibt.

Andererseits bleibt bei Rückwärtsfahrt beim Betätigen der Betriebsbremse trotz dadurch ausgelöster Aufhebung der Freilaufsperre der Vorteil erhalten, daß die abgebremsten Vorderräder über den Antriebsstrang starr mit den abgebremsten Hinterrädern gekoppelt sind, wenn die Vorderräder stärker abgebremst werden als die Hinterräder, was durch die übliche Bremsenbemessung praktisch immer gegeben ist; dann sperrt die Freilaufvorrichtung nämlich selbsttätig, so daß ein von den Vorderrädern an sich nicht mehr übertragbarer Teil der Bremskraft von den starr mit ihnen gekoppelten Hinterrädern übertragen wird. Erst wenn auch diese überbremst werden (blockieren), kommt es zum Blockieren der Vorder­ räder, was bei Rückwärtsfahrt, wo i. a. nur niedrige Geschwindigkeiten ge­ fahren werden, unproblematisch ist.

Anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

Die beiden Fig. 1 und 2 zeigen die Antriebsanordnung eines Kraftfahrzeugs mit Frontmotor 1 und Allradantrieb, bei dem die Räder 31, 32 der Vorderachse 3 ständig angetrieben sind, während der Antrieb für die Räder 41, 42 der Hinter­ achse 4 selbsttätig mittels einer im Antriebsstrang 5 zwischen der Vorderachse und der Hinterachse angeordneten Visco-Kupplung 5 b bzw. 5 c derart hergestellt ist, daß Vorder- und Hinterachse drehmomentenmäßig ständig im wesentlichen starr miteinander gekoppelt sind.

Eine Visco-Kupplung besteht aus einem nach außen hermetisch abgeschlossenem, trommelförmigen Gehäuse, in dem zwei voneinander unabhängige, eng aneinander­ liegende Stahl-Lamellenpakete untergebracht sind. Das eine Paket ist über das Gehäuse der Visco-Kupplung mit der Vorderachse 3 verbunden, das andere sitzt auf einer zur Hinterachse laufenden Welle. Zwischen den beiden Lamellen­ paketen befindet sich ein dickflüssiges Silikonöl, welches hohe Scherkräfte übertragen kann. Bei höheren Drehzahldifferenzen werden aufgrund der besonderen Eigenschaften dieses Silikonöls die erforderlichen Antriebskräfte übertragen.

Ein Antriebsmotor 1 mit Kupplung 8 und anschließendem Schaltgetriebe 2 ist jeweils frontseitig angeordnet, wobei über ein Vorderachsdifferential 2 a und Antriebshalbwellen 33, 34 die Räder 31, 32 der Vorderachse ständig unmittel­ bar 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 Antriebs­ strang 5, ein Hinterachsgetriebe 7 sowie Antriebshalbwellen 43 und 44. Inner­ halb des Antriebsstrangs ist die Visco-Kupplung angeordnet, welche im Aus­ führungsbeispiel gemäß Fig. 1 eingangs des Hinterachsgetriebes 7 angeordnet und mit 5 b beziffert ist. Eine solche Visco-Kupplung hat die Eigenschaft, nur geringe Drehmomente zu übertragen, wenn zwischen ihrer Eingangs- und Aus­ gangswelle nur geringfügige Drehzahlunterschiede auftreten. Sie ist jedoch in der Lage, große Drehmomente zu übertragen, sobald etwas größere Drehzahl­ unterschiede zwischen Eingangs- und Ausgangswelle aufzutreten beginnen. Nur dann, wenn die ständig unmittelbar angetriebenen Vorderräder 31 und 32 auf­ grund besonders guter Fahrbahnverhältnisse mit einem sehr geringen Schlupf umlaufen, d. h. die Umlaufgeschwindigkeit der Vorder- und Hinterräder zumindest annähernd gleich groß ist, wird somit die Visco-Kupplung praktisch kein Dreh­ moment übertragen und die Hinterräder somit nur frei mitlaufen. Bei allen anderen Fahrbahnzuständen wird über die Visco-Kupplung ein Drehmoment auf die Hinterachse übertragen. Die vier Räder des Kraftfahrzeugs werden somit i. a. permanent angetrieben, wobei das Verhältnis der Kraftübertragung auf Vorder- und Hinterachse sich den jeweiligen Bodenverhältnissen selbsttätig anpaßt. Bei solchen Betriebsbedingungen herrscht somit eine im wesentlichen starre Kopplung zwischen den Vorder- und Hinterrädern, so daß daher ein Blockie­ ren der Vorderräder durch Überbremsen über den Antriebsstrang 5 auch ein ent­ sprechendes Blockieren der Hinterachse zur Folge hätte, wenn dagegen nicht besondere Vorkehrungen getroffen wären.

Im Zuge des Drehmomente übertragenden Antriebsstrangs 5 zwischen Vorderachse 3 und Hinterachse 4 ist daher eine drehmomentenmäßig koppel- und entkoppel­ bare Vorrichtung vorgesehen, die im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 als ein­ gangs der Visco-Kupplung 5 b angeordnete Freilaufvorrichtung 6 mit Freilauf­ sperre, z. B. als Klemmrollen-Freilaufvorrichtung, ausgebildet ist. Es ver­ steht sich, daß diese Freilaufvorrichtung 6 abweichend von der gezeigten Dar­ stellung auch ausgangs des Winkelgetriebes 2 b, d. h. eingangs der Kardanwelle 5 a oder aber wie beim bekannten Personenkraftwagen Golf syncro hinter der Visco-Kupplung 5 b, und zwar innerhalb des Hinterachsgetriebes 7 angeordnet sein kann.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind zwei derartige Freilaufvorrichtungen 61, 62 mit Freilaufsperre vorgesehen, die jeweils im Zuge der vom Hinterachs­ getriebe 7 zu den Hinterrädern führenden Antriebsstränge angeordnet sind. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Freilaufvorrichtungen ausgangs der Antriebshalbwellen 43, 44 an den Radnaben der Hinterräder 41, 42 angeordnet. Es versteht sich jedoch, daß sie wie in der DE-OS 33 17 247, Fig. 2 auch am Hinterachsgetriebe 7, d. h. eingangs der Antriebshalbwellen 43, 44 angeordnet sein können. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Visco-Kupplung 5 c in das Hinterachsgetriebe integriert, welches nach Art eines bekannten Torque-Splitters (EP-OS 38 309) ausgebildet ist, welches quasi die Aufgabe sowohl eines selbst­ tätig sperrbaren Mittendifferentials als auch eines selbsttätig sperrbaren Hinterachsdifferentials übernimmt und lediglich kleinere Drehzahlunterschiede zwischen den beiden Rädern 41, 42 zuläßt.

Während die Freilaufvorrichtungen der durch die DE-OS 33 17 247 bekannten Kraftfahrzeuge mit Frontmotor und Allradantrieb bei Vorwärtsfahrt generell freigegeben sind und nur bei Rückwärtsfahrt zwecks Erhaltung des Allradantriebs - jeweils manuell oder aber selbsttätig beim Einlegen des Rückwärtsganges - durch die Freilaufsperre gesperrt werden, sind die Freilaufvorrichtungen 6 bzw. 61 und 62 beim vorliegenden Kraftfahrzeug mit Frontmotor und Allradan­ trieb während des Fahrbetriebes durch die Freilaufsperre ständig gesperrt, und zwar sowohl bei Vorwärts- als auch bei Rückwärtsfahrt. Erst und nur bei Betätigung der Betriebsbremse, von der lediglich das Bremspedal 9 dargestellt ist, werden die Freilaufvorrichtungen durch Lösen der Freilaufsperre selbst­ tätig freigegeben. Dazu ist dem Bremspedal 9 ein Stellungsgeber 11 zugeordnet, der bei Betätigung des Bremspedals 9 über eine Signalleitung 12 ein Signal an eine hydraulische, pneumatische oder elektromagnetische o. ä. Betätigungs­ vorrichtung 14 weiterleitet, die ihrerseits über ein Betätigungsgestänge 16 an der Freilaufvorrichtung 6 zur Lösung der Freilaufsperre angreift.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind entsprechend zwei Signalleitungen 12, 13, zwei Betätigungsvorrichtungen 14, 15 und zwei Betätigungsgestänge 16, 17 für die beiden Freilaufvorrichtungen 61, 62 vorgesehen.

Im normalen Fahrbetrieb, d. h. beim Beschleunigen, bei Konstantfahrt und auch beim Verzögern durch Reduzierung der Kraftstoffzufuhr (Gaswegnehmen) liegt somit - im Rahmen der Eigenschaften der Visco-Kupplung - ein Allradantrieb vor, bei dem beschleunigende oder bremsende Drehmomente über alle antreibbaren Räder des Kraftfahrzeuges übertragen werden. Das bedeutet u. a., daß beim Durchfahren einer Kurve auch dann, wenn das Fahrzeug durch "Gaswegnehmen" abgebremst wird, der Allradantrieb im vollen Umfang wirksam bleibt, Seiten­ führungs- und Schubkräfte also über alle Räder des Fahrzeuges übertragen werden. Der Fahrcharakter des Fahrzeuges bleibt völlig unverändert.

Beim Betätigen des Bremspedals 9 wird dagegen die Freilaufsperre der Frei­ laufvorrichtungen 6 bis 62 gelöst, so daß deren Freilaufwirkung aktiviert wird. Da die Freilaufvorrichtungen so angeordnet und bemessen sind, daß - im ungesperrten, also aktivierten Zustand - ihr mit den angetriebenen Hinter­ rädern 41, 42 gekoppelter Freilaufteil ihren mit dem Vorderachsantrieb ge­ koppelten Freilaufteil überholen kann, ist dadurch sichergestellt, daß die Hinterräder von den Vorderrädern entkoppelt werden, wenn die Vorderräder stärker abgebremst werden als die Hinterräder. Ein Überbremsen der Vorderräder (Blockieren) kann sich somit mit Sicherheit nicht über den Antriebsstrang 5 auf die Hinter­ räder auswirken.

Bei Rückwärtsfahrt sind die Freilaufvorrichtungen 6 bis 62 von vornherein gesperrt, d. h. ihre Freilaufsperren werden nicht erst durch das Einlegen des Rückwärtsganges eingeschaltet; der gewohnte Allradantrieb ist zunächst also auch bei Rückwärtsfahrt gegeben. Wenn bei Rückwärtsfahrt das Bremspedal 9 betätigt wird, dann wird die Freilaufsperre der Freilaufvorrichtungen 6 bis 62 gelöst. Wenn die Vorderräder dabei überbremst werden, werden die Hinter­ räder und die Vorderräder aufgrund der Bemessung und Anordnung der Freilauf­ vorrichtungen wieder selbsttätig starr miteinander gekoppelt. In diesem Falle wird also wie bei einem Allradantrieb mit eingelegter Freilaufsperre der von den Vorderrädern nicht mehr unmittelbar übertragbare Teil ihrer Bremsmomente auf die Hinterräder übertragen und von diesen zur Wirkung gebracht, zumindest so lange, bis ggf. auch diese blockieren.

Die Erfindung wurde anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, in denen eine Visco-Kupplung Verwendung findet. Sie ist jedoch auf solche Anordnungen nicht beschränkt. Sie kann grundsätzlich bei allen Allradantrieben eingesetzt werden, in denen in dem vom Vorderachsantrieb zu den antreibbaren Hinterrädern führen­ den Antriebsstrang eine Freilaufvorrichtung angeordnet ist, durch die ver­ hindert werden soll, daß ein Überbremsen der Vorderräder sich auch bei den Hinterrädern auswirkt.

Claims (2)

1. Kraftfahrzeug mit Frontmotor und Allradantrieb, bei dem die Räder der Vor­ derachse ständig angetrieben sind, während der Antrieb für die Räder der Hinterächse entweder zuschaltbar oder permanent über ein sperrbares Mitten­ differential oder selbsttätig mittels einer im Antriebsstrang zwischen Vorderachse und Hinterächse angeordneten Visco-Kupplung herstellbar ist, und zwar derart, daß Vorder- und Hinterachse drehmomentenmäßig im wesent­ lichen starr miteinander gekoppelt sind, wobei im Zuge des Drehmomente übertragenden Antriebsstrangs zwischen Vorder- und Hinterrädern mindestens eine Freilaufvorrichtung mit Freilaufsperre, vorzugsweise eine Klemmrollen- Freilaufvorrichtung, vorgesehen ist, welche derart angeordnet und ausge­ bildet ist, daß - im ungesperrten Zustand - ihr mit dem Hinterachsantrieb gekoppelter Freilaufteil ihren mit dem Vorderachsantrieb gekoppelten Frei­ laufteil bei Vorwärtsfahrt überholen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Freilaufvorrichtung (6, 61, 62) während des Fahrbetriebs gesperrt und bei Betätigung der Betriebsbremse (Bremspedal 9) freigegeben ist.

2. Kraftfahrzeug mit Allradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umschaltung der Freilaufvorrichtung (1, 61, 62) in den entsperrten Zustand eine durch die Betätigung der Betriebsbremse (Bremspedal 9) angesteuerte pneumatische, hydraulische oder elektrische Stellvorrichtung (14, 15) oder eine Kombination davon vorgesehen ist.