DE3817669A1 - Transfer gearbox arrangement in motor vehicles - Google Patents
Transfer gearbox arrangement in motor vehiclesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verteilergetriebeanordnung in Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to a transfer case arrangement in motor vehicles according to the preamble of Main claim.
Aus der DE-OS 37 14 334 ist eine gattungsgemäße Verteilergetriebeanordnung bekannt, die durch alternatives Schließen zweier Kupplungen eine unterschiedliche Antriebsmomentaufteilung zu den Vorderrädern und Hinterrädern eines vierradgetriebenen Kraftfahrzeuges zuläßt. Ein Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß Überschneidungen beim Kupplungswechsel auftreten, die z. B. bei Reibkupplungen zu frühzeitigem Verschleiß führen. Ein weiterer Nachteil ergibt sich bei Ausfall beider Kupplungen oder deren Ansteuerung. In diesem Fall fehlt die Kupplungsverbindung zur Weiterleitung des Antriebsmomentes zu den Fahrzeugrädern, d. h. daß das Fahrzeug abgeschleppt werden muß.DE-OS 37 14 334 is a generic transfer case arrangement known by alternative Closing two clutches a different one Drive torque distribution to the front and rear wheels of a four-wheel drive motor vehicle. A disadvantage of this arrangement is that there is overlap occur when changing the clutch, the z. B. cause premature wear on friction clutches. Another disadvantage arises if both fail Couplings or their control. In this case it is missing the coupling connection for the transmission of the drive torque to the vehicle wheels, d. H. that the vehicle must be towed.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Verteilergetriebeanordnung so weiterzuentwickeln, daß der Wechsel der Antriebsmomentaufteilung ruckfrei und ohne Unterbrechung des Antriebsmomentes erfolgt. The object of the invention is a generic Transfer case arrangement to develop so that the change of the drive torque distribution smoothly and without interrupting the drive torque.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem Kennzeichen des Hauptanspruchs gelöst.The task is inventively with the characteristics of Main claim solved.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous refinements of the invention result from the subclaims.
Gemäß der Erfindung besitzt mindestens eine von zwei Reibkupplungen eine hierzu antriebsparallel angeordnete Freilaufkupplung. Dadurch wird in vorteilhafter Weise bei einem Eingriffswechsel der beiden Reibkupplungen ein ruckfreier Schaltvorgang erreicht. Dies dient einmal dem Komfort der Fahrzeuginsassen, zum anderen wird die Traktion und Fahrstabilität des Kraftfahrzeuges verbessert. Die Freilaufkupplung übernimmt bei Ausfall beider Reibkupplungen die Antriebsmomentübertragung. Dies ist ein weiterer Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, bei dem eine derartige Betriebsstörung ein Liegenbleiben eines Kraftfahrzeugs zur Folge hat.According to the invention has at least one of two Friction clutches are arranged parallel to the drive Overrunning clutch. This is advantageous when the two friction clutches change engagement smooth shifting reached. This serves once Comfort of the vehicle occupants, on the other hand, the Traction and driving stability of the motor vehicle improved. The one-way clutch takes over in the event of failure the torque transmission of both friction clutches. This is another advantage over the prior art Technology in which such a malfunction occurs Leaving a motor vehicle has resulted.
Eine Ausführung der Erfindung besitzt zwei voneinander antriebsgetrennte und gegensinnig wirkende Freilaufkupplungen. Eine dieser Freilaufkupplungen dient vornehmlich dazu, das Fahrzeug in einfacher Weise bei nichtbetätigter Handbremse und Ausfall der Reibkupplungen selbsttätig wirksam gegen Rückrollen am Berg zu sichern.One embodiment of the invention has two of them drive-separated and counter-acting one-way clutches. One of these one-way clutches mainly serves to the vehicle in a simple manner non-actuated hand brake and failure of the friction clutches automatically effective against rolling back on the mountain to secure.
Bei Verwenden mindestens einer hydraulisch gesteuerten Reibkupplung ist diese nach einer Ausgestaltung der Erfindung federkraftunterstützt einkuppelbar. Dies hat den Vorteil, daß zum Lösen der Reibkupplung ein geringer hydraulischer Druck ausreicht.When using at least one hydraulically controlled This is a friction clutch according to an embodiment of the invention spring-loaded, can be engaged. This has the Advantage that a small to release the friction clutch hydraulic pressure is sufficient.
Befindet sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung Freilaufkupplung zugeordnet zu der über Federkraft einkuppelbaren Reibkupplung, so wird bei Überschreiten eines durch die Federkraft begrenzten Antriebsmomentes die Drehmomentübertragung größtenteils auf die Freilaufkupplung übertragen. Damit läßt sich die Höhe der Federverspannung gering wählen mit der Folge, daß zum Lösen der hydraulisch betätigten Reibkupplung ein weiter verringerter hydraulischer Druck ausreicht.Is in a further embodiment of the invention One-way clutch assigned to that via spring force friction clutch can be engaged, so when exceeded a drive torque limited by the spring force most of the torque transmission to the one-way clutch transfer. This allows the amount of Select spring tension low with the result that Release the hydraulically operated friction clutch one more reduced hydraulic pressure is sufficient.
Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung werden die Reibkupplungen über Fahrzeugsignale angesteuert. Die Signale können z. B. abgeleitet sein aus der unterschiedlichen Raddrehzahl der Vorderräder zu den Hinterrädern, aus der Radlaständerung, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Motorlast, der Gangstufe oder aus dem Lenkeinschlag des Kraftfahrzeuges. Damit wird in vorteilhafter Weise automatisch die Antriebsmomentaufteilung gewählt, die sowohl bestmögliche Traktion als auch Fahrstabilität des Fahrzeugs ermöglicht.In a further embodiment of the invention, the Friction clutches controlled by vehicle signals. The Signals can e.g. B. be derived from the different Wheel speed of the front wheels to the rear wheels, from the wheel load change, the vehicle speed, the engine load, the gear or from the steering angle of the motor vehicle. This is advantageous automatically selected the drive torque split that both the best possible traction and driving stability of the Vehicle.
Eine andere Ausführung der Erfindung sieht anpreßdruckabhängig greifende Reibkupplungen vor. In weiterer Ausgestaltung kann es sich hierbei um Flüssigkeitsreibungskupplungen handeln. Sind demnach beide Reibkupplungen mit unterschiedlichem Anpreßdruck in Eingriff, so läßt sich durch Verändern der Drücke der gesamte Bereich zwischen den beiden unterschiedlichen Antriebsmomentaufteilungen erfassen. Ebenso kann auf diese Weise die Sperrwirkung der Verteilergetriebeanordnung in einem großen Bereich variiert werden.Another embodiment of the invention is dependent on the contact pressure engaging friction clutches. In another Embodiment can be fluid friction clutches act. So both are friction clutches engaged with different contact pressure, so the entire range can be changed by changing the pressures between the two different drive torque distributions to capture. Likewise, the Locking effect of the transfer case arrangement in one wide range can be varied.
Ein weiterer Vorteil bei einer derartigen Ausgestaltung ergibt sich dadurch, daß eine der Reibkupplungen, wie oben erwähnt, über Federkraft einkuppelbar ist. Auf diese Weise genügt ein einziger Regelkreis zum unterschiedlichen Druckansteuern beider Reibkupplungen. Another advantage with such a design results from the fact that one of the friction clutches, such as mentioned above, can be engaged via spring force. On in this way a single control loop is sufficient for the different Pressure control of both friction clutches.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung näher dargestellt. Es zeigtA preferred embodiment of the invention is in the following description and the related Drawing shown in more detail. It shows
Fig. 1 das Schema einer Verteilergetriebeanordnung zwischen der Vorderachse und der Hinterachse eines vierradgetriebenen Kraftfahrzeuges, Fig. 1 shows the diagram of a transfer case assembly between the front axle and the rear axle of a four-wheel drive motor vehicle,
Fig. 2 das Schema einer Verteilergetriebeanordnung zwischen einer Vorderachse und einer Hinterachse eines vierradgetriebenen Kraftfahrzeuges mit vergrößertem Übersetzungsbereich der Antriebsmomentaufteilung gegenüber der Ausführung nach Fig. 1, Fig. 2 a diagram of a transfer case assembly between a front axle and a rear axle of a four wheel drive motor vehicle with a larger transmission range of the drive torque distribution compared to the embodiment according to Fig. 1,
Fig. 3 das Schema einer Verteilergetriebeanordnung ähnlich Fig. 1, jedoch mit einer zweiten Freilaufkupplung. Fig. 3 shows the diagram of a transfer case arrangement similar to Fig. 1, but with a second one-way clutch.
Die Verteilergetriebeanordnung 1 nach Fig. 1 besitzt eine angetriebene Eingangswelle 2, die mit dem Steg 3 eines ersten Planetenradsatzes 4 antriebsverbunden ist. Der Steg 5 eines zweiten Planetenradsatzes 6 ist gegenüber dem Steg 3 radial nach außen versetzt und mit diesem einstückig verbunden. Die Stege 3 und 5 sind über je einem Satz dreier Planetenräder 7 bzw. 8 mit einem gemeinsamen Sonnenrad 9 in Antriebsverbindung. Dieses treibt eine ausgangsseitige Sekundärwelle 10 an, die zu einer nicht dargestellten Vorderachse eines vierradgetriebenen Kraftfahrzeuges führt. Durch den radialen Versatz der Stege 5 und 3 ergibt sich ein außenliegendes Hohlrad 11 des zweiten Planetenradsatzes 6 und ein innenliegendes Hohlrad 12 des ersten Planetenradsatzes 4. Die Hohlräder 11 und 12 sind über je eine druckmittelbetätigte Reibkupplung 13 und 14 mit einer zur Hinterachse des Kraftfahrzeugs führenden Primärwelle 15 kuppelbar verbunden.The transfer case arrangement 1 according to FIG. 1 has a driven input shaft 2 which is drive-connected to the web 3 of a first planetary gear set 4 . The web 5 of a second planetary gear set 6 is offset radially outward with respect to the web 3 and is integrally connected to it. The webs 3 and 5 are each driven by a set of three planet gears 7 and 8 with a common sun gear 9 . This drives an output-side secondary shaft 10 , which leads to a front axle, not shown, of a four-wheel drive motor vehicle. The radial offset of the webs 5 and 3 results in an external ring gear 11 of the second planetary gear set 6 and an internal ring gear 12 of the first planetary gear set 4 . The ring gears 11 and 12 are connected to a primary shaft 15 leading to the rear axle of the motor vehicle via a pressure-fluid-operated friction clutch 13 and 14 .
Nachdem die beiden Planetenradsätze 6 und 4 verschiedene Getriebeverhältnisse aufweisen, liegt an der Primärwelle 15 bei geschlossener Reibkupplung 13 ein höherer Antriebsmomentanteil an der Hinterachse an. Während bei geschlossener Reibkupplung 14 und geöffneter Reibkupplung 13 die Übersetzung des Planetenradsatzes 4 wirksam wird mit geringerem Antriebsmomentanteil an der Hinterachse. Das Öffnen der Reibkupplung 13 und Schließen der Reibkupplung 14 oder umgekehrt erfolgt druckfrei durch eine antriebsparallel zur Reibkupplung 13 angeordnete Freilaufkupplung 16. Die Verteilergetriebeanordnung 1 ist beispielsweise ausgelegt für eine Antriebsmomentaufteilung von 20 : 80 von Vorderrad- zu Hinterradantriebsmoment. Diese Verteilung, die vorhanden ist bei geschlossener Reibkupplung 13, hat sich für ein heckgetriebenes Kraftfahrzeug mit Frontmotor als vorteilhaft erwiesen. Bei durchdrehenden Hinterrädern, angezeigt durch nicht dargestellte Raddrehzahlsensoren, öffnet die Reibkupplung 13 und schließt die Reibkupplung 14 mit der Folge, daß mehr Antriebsmoment auf die Vorderräder gelangt. Die Getriebeverhältnisse lassen in diesem Fall eine Antriebsmomentaufteilung von 40 : 60 zu.After the two planetary gear sets 6 and 4 have different gear ratios, a higher proportion of drive torque is present on the rear axle on the primary shaft 15 when the friction clutch 13 is closed. While when the friction clutch 14 is closed and the friction clutch 13 is open, the translation of the planetary gear set 4 becomes effective with a lower proportion of drive torque on the rear axle. The friction clutch 13 is opened and the friction clutch 14 is closed, or vice versa, in a pressure-free manner by a one-way clutch 16 arranged parallel to the friction clutch 13 . The transfer case arrangement 1 is designed, for example, for a drive torque distribution of 20:80 from front wheel to rear wheel drive torque. This distribution, which is present when the friction clutch 13 is closed, has proven to be advantageous for a rear-drive motor vehicle with a front engine. When the rear wheels spin, indicated by wheel speed sensors (not shown), the friction clutch 13 opens and closes the friction clutch 14, with the result that more drive torque reaches the front wheels. In this case, the gear ratios allow a drive torque split of 40:60.
Sind beide Reibkupplungen 13 und 14 geschlossen, so wird die Ausgleichswirkung der Verteilergetriebeanordnung vollständig gehemmt.If both friction clutches 13 and 14 are closed, the compensating effect of the transfer gear arrangement is completely inhibited.
Durch Anpreßdruckregelung der Reibkupplungen 13 und 14 einzeln oder in Abhängigkeit voneinander läßt sich der gesamte Bereich der zur Verfügung stehenden Antriebsmomentaufteilung von 20 : 80 bis zu 40 : 60 nutzen. Zugleich wird über die Anpreßdruckregelung eine variable Sperrwirkung der Verteilergetriebeanordnung von uneingeschränktem Ausgleich bis hin zur oben beschriebenen ausgleichslosen Sperrwirkung erreicht.By regulating the contact pressure of the friction clutches 13 and 14 individually or as a function of one another, the entire range of the available torque distribution from 20:80 to 40:60 can be used. At the same time, a variable locking effect of the transfer case arrangement from unrestricted compensation to the above-described compensation-free locking effect is achieved via the contact pressure control.
Bei Ausfall der beiden Reibkupplungen 13 und 14 übernimmt die Freilaufkupplung 16 die Antriebsverbindung vom Hohlrad 11 zur Primärwelle 15, so daß das Kraftfahrzeug zumindest in einer Fahrzeugrichtung weiterbewegt werden kann.If the two friction clutches 13 and 14 fail, the one-way clutch 16 takes over the drive connection from the ring gear 11 to the primary shaft 15 , so that the motor vehicle can be moved at least in one vehicle direction.
Beim Bremsen werden die beiden Reibkupplungen 13 und 14 geöffnet. Sollten in diesem Fall die Vorderräder blockieren, so sind die Hinterräder hierzu durch die überholte Freilaufkupplung 16 abgekoppelt. Bei blockierten Hinterrädern ist die Primärwelle 15 über die Sperrstellung der Freilaufkupplung 16 mit der Sekundärwelle 10 verbunden. Diese Verbindung erfolgt ohne Kraftübertragung, da der Steg 5 mit veränderbarer Motordrehzahl umläuft und somit für eine weitgehende Ausgleichswirkung sorgt. Demzufolge sind die Vorderräder und Hinterräder zueinander bei allen Bremsvorgängen entkoppelt.When braking, the two friction clutches 13 and 14 are opened. Should the front wheels lock in this case, the rear wheels are decoupled for this purpose by the overhauled one-way clutch 16 . When the rear wheels are blocked, the primary shaft 15 is connected to the secondary shaft 10 via the locked position of the one-way clutch 16 . This connection is made without power transmission, since the web 5 rotates at a variable engine speed and thus ensures a largely compensating effect. As a result, the front wheels and rear wheels are decoupled from one another in all braking operations.
Für die Rückwärtsfahrt ist wahlweise eine der Reibkupplungen 13 oder 14 geschlossen.One of the friction clutches 13 or 14 is optionally closed for the reverse travel.
Eine nicht dargestellte Parksperre, welche die Primärwelle 15 fahrzeugfest abstützt, gestattet es, das Kraftfahrzeug gegen Rückrollen am Berg zu sichern.A parking lock, not shown, which supports the primary shaft 15 fixed to the vehicle, allows the motor vehicle to be secured against rolling back on the mountain.
Fig. 2 zeigt eine Verteilergetriebeanordnung 34 eines vierradgetriebenen Kraftfahrzeuges, die von einer Eingangswelle 17 angetrieben wird. Ausgangsseitig befindet sich eine zu den Hinterrädern führende Primärwelle 18, die über druckmittelbetätigte Reibkupplungen 19 und 20 mit zugeordneten Planetenradsätzen 21 und 22 in Verbindung steht. Des weiteren ist ausgangsseitig eine Sekundärwelle 32 vorgesehen zur Antriebsverbindung zu den Vorderrädern. FIG. 2 shows a transfer case arrangement 34 of a four-wheel drive motor vehicle, which is driven by an input shaft 17 . On the output side there is a primary shaft 18 leading to the rear wheels, which is connected to associated planetary gear sets 21 and 22 via pressure-actuated friction clutches 19 and 20 . Furthermore, a secondary shaft 32 is provided on the output side for the drive connection to the front wheels.
Stege 25 und 26 der Planetenradsätze 21 und 22 sind mit der Eingangswelle 17 starr verbunden. Der Steg 25 trägt drei große Planetenräder 27 und daran starr angekoppelte weitere drei, kleine Planetenräder 28 zum Antrieb der Vorderräder über ein Sonnenrad 29 und die Sekundärwelle 32 bei geschlossener Reibkupplung 19.Web 25 and 26 of the planetary gear sets 21 and 22 are rigidly connected to the input shaft 17 . The web 25 carries three large planet gears 27 and another three small planet gears 28 rigidly coupled thereto for driving the front wheels via a sun gear 29 and the secondary shaft 32 when the friction clutch 19 is closed.
Der Planetenradsatz 22 wird bei geschlossener Reibkupplung 20 kraftübertragend angetrieben über die Eingangswelle 17 mit dem Steg 26. Dieser trägt analog zum Steg 25 einen Satz drei kleiner Planetenräder 30 und einen Satz dreier großer Planetenräder 31. Sie kämmen an ihrer Innenseite mit einer Zwischenwelle 33, die über die Reibkupplung 20 mit der Primärwelle 18 in Verbindung steht. Die Planetenräder 30 treiben über die Planetenräder 28 das mit den Vorderrädern antriebsverbundene Sonnenrad 29 an.When the friction clutch 20 is closed, the planetary gear set 22 is driven in a force-transmitting manner via the input shaft 17 with the web 26 . Analogous to the web 25, this carries a set of three small planet gears 30 and a set of three large planet gears 31 . They mesh on the inside with an intermediate shaft 33 which is connected to the primary shaft 18 via the friction clutch 20 . The planet gears 30 drive the sun gear 29, which is drive-connected to the front wheels, via the planet gears 28 .
Im normalen Fahrbetrieb ist die Reibkupplung 20 geöffnet und die Reibkupplung 19 über ihr Federelement 19 a geschlossen, so daß der Planetenradsatz 21 mit seinem äußeren Hohlrad 24 antriebsmomentübertragend wirkt. Die Federvorspannung ist so gewählt, daß bei Überschreiten der Reibschlußgrenze an der Reibkupplung 19 zusätzlich eine hierzu antriebsparallel angeordnete Freilaufkupplung 23 eine Antriebskraft mitüberträgt, während bei geringer Momentenbelastung, wie im Schuhbetrieb des Kraftfahrzeuges, die Reibkupplung 19 schlupffrei greift. Dadurch wird ein Rückrollen des Kraftfahrzeuges am Berg bei geöffneter Reibkupplung 20 und überholter Freilaufkupplung 23 verhindert. In normal driving operation, the friction clutch 20 is opened and the friction clutch 19 is closed via its spring element 19 a , so that the planetary gear set 21 with its outer ring gear 24 transmits drive torque. The spring preload is selected so that if the frictional engagement limit on the friction clutch 19 is exceeded, a one-way clutch 23 arranged in parallel with the drive also transmits a driving force, while at low moment loads, as in the shoe operation of the motor vehicle, the friction clutch 19 engages without slippage. This prevents the motor vehicle from rolling back on the mountain when the friction clutch 20 is disengaged and the overrunning clutch 23 is overhauled.
Bei geschlossener Reibkupplung 19 lassen die Getriebeverhältnisse z. B. durch geeignete Verzahnungsauslegung und Größenrelation der einzelnen Zahnräder zueinander eine Antriebsmomentaufteilung der Vorderräder zu den Hinterrädern bis annähernd 20 : 80 zu. Bei geschlossener Reibkupplung 20 wird die Freilaufkupplung 23 überholt, so daß bei dieser zweiten Antriebsmomentaufteilung ein Verhältnis von annähernd 50 : 50 erreicht werden kann. Durch Druckregelung der Kupplungen 19 und 20 läßt sich analog zum Erfindungsbeispiel nach Fig. 1 der gesamte Bereich innerhalb der beiden genannten Antriebsmomentaufteilungen nutzen. In gleicher Weise ist die Sperrwirkung veränderbar.With the friction clutch 19 closed, the gear ratios such. B. by suitable gear design and size relation of the individual gears to each other, a drive torque distribution of the front wheels to the rear wheels to approximately 20:80. When the friction clutch 20 is closed, the one-way clutch 23 is overhauled, so that a ratio of approximately 50:50 can be achieved with this second drive torque distribution. By regulating the pressure of the clutches 19 and 20 , analogously to the example of the invention according to FIG. 1, the entire area within the two mentioned drive torque distributions can be used. The locking effect can be changed in the same way.
Die Sicherung des Kraftfahrzeuges gegen Rückrollen am Berg über das Federelement 19 a läßt sich selbstverständlich auch für das Erfindungsbeispiel nach Fig. 1 nutzen unter Wegfall der dort angeführten Parksperre.Securing the motor vehicle against rolling back on the mountain via the spring element 19 a can of course also be used for the example of the invention according to FIG. 1, eliminating the parking lock mentioned there.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, dessen Aufbau bis auf eine zweite Freilaufkupplung 16′ mit Fig. 1 übereinstimmt. Die Freilaufkupplung 16′ ist in paralleler Antriebsverbindung zur Reibkupplung 14 angeordnet und wirkt gegenüber der Freilaufkupplung 16 in Gegenrichtung. Damit erübrigt sich eine Sicherheitseinrichtung gegen Rückrollen des Fahrzeuges am Berg in Form einer Parksperre, wie sie in der Beschreibung der Fig. 1 erwähnt ist. Fig. 3 shows an embodiment of the invention, the structure of which corresponds to Fig. 1 except for a second one-way clutch 16 ' . The one-way clutch 16 ' is arranged in a parallel drive connection to the friction clutch 14 and acts opposite the one-way clutch 16 in the opposite direction. This eliminates the need for a safety device to prevent the vehicle from rolling back on the mountain in the form of a parking lock, as mentioned in the description of FIG. 1.
Claims (5)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8141 | Disposal/no request for examination |