DE3818184A1

DE3818184A1 - Kraftfahrzeug mit einem verteilergetriebe mit einer zentralen schaltkupplung fuer den achsantrieb einer nicht staendig angetriebenen fahrzeugachse

Info

Publication number: DE3818184A1
Application number: DE19883818184
Authority: DE
Inventors: Henning Dr Ing Wallentowitz; Karl-Heinz Buechle
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1988-05-28
Filing date: 1988-05-28
Publication date: 1989-09-07

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit einem Verteilergetriebe und einer nicht ständig angetriebenen Fahrzeugachse nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei einem bekannten Kraftfahrzeug dieser Art (DE-PS 36 00 870) sind die Eingangswelle und eine mit der zentralen Schaltkupp lung verbundene Ausgangswelle sowie eine mit dem Achsantrieb einer zweiten Fahrzeugachse in ständiger Antriebsverbindung stehende Ausgangswelle des Verteilergetriebes mit einem Längsdifferential verbunden, welches durch eine Sperr kupplung sperrbar ist, die zusammen mit der zentralen Schaltkupplung so gesteuert wird, daß beim Wechsel zwischen Einachs- und Zweiachsantrieb sprunghafte Änderungen der An triebsmomente an den Antriebsachsen vermieden sind. Sperr- und Schaltkupplung sind als reibschlüssige Lamellen-Kupplungen ausgebildet.

Dagegen sind bei einem weiteren bekannten gattungsgemäßen Kraftfahrzeug (DE-OS 20 25 641) je eine formschlüssige Klauen-Kupplung als zentrale Schaltkupplung für den An schluß der zu den Achsantrieben von zwei Fahrzeugachsen führenden Antriebsstränge an je eine Ausgangswelle des mit einem durch eine formschlüssige Sperrkupplung sperr baren Längsdifferential arbeitenden Verteilergetriebes ver wendet. Die zentralen Schaltkupplungen werden dabei zu sammen mit einer weiteren Schaltklauenkupplung für einen Nebenantrieb so gesteuert, daß der Nebenantrieb nur bei Fahrzeugstillstand mit der Eingangswelle des Verteilerge triebes in Antriebsverbindung gebracht werden kann.

Bei einem bekannten gattungsfremden Kraftfahrzeug (DE-OS 32 03 707) mit einem Verteilergetriebe, dessen beide über ein sperrbares Längsdifferential von der Eingangswelle antreibbare Ausgangswellenin permanenter Antriebsverbindung mit je einem Achsantrieb zweier Fahrzeugachsen stehen und bei dem somit zentrale Schaltkupplungen nicht verwendet sind, ist zwischen dem Achsantrieb der Vorderachse und der Antriebshalbwelle des einen der beiden zugehörigen Vorder räder eine schnell schaltende Lamellenkupplung in Kraftfluß angeordnet, um einen wettbewerbsmäßigen Einsatz des Kraft fahrzeuges zu ermöglichen. Durch die sofortige bzw. schnelle Abschaltbarkeit der Vorderachse des Kraftfahrzeuges soll ohne merklichen Verlust kurzzeitig der permanente Allrad antrieb abgeschaltet werden können, wenn ein Driften des Heckteiles des Kraftfahrzeuges beim Durchfahren einer be sonders engen Kurve als vorteilhaft erscheint. Beim Be schleunigen aus einer solchen Kurve heraus soll dann aber bereits der Allradantrieb durch schnelles Zuschalten der Vorder achse wirksam sein.

Bei gattungsgemäßen Kraftfahrzeugen ist die zentrale Kupplung verwendet, um für einen Kraftfluß vom Motor zur zuschalt baren Antriebsachse zu sorgen. Die Triebwerksteile befinden sich, vom Rad her angetrieben, bereits in Rotation. Diese Kraftfahrzeuge haben den Vorteil, daß die Zuschaltung der Achse selbst keinen nennenswerten Energiebedarf erfordert. Damit kann die Schaltung selbst ruckarm ausgeführt werden.

Es ergibt sich jedoch der Nachteil, daß für die von der Rad seite her angetriebenen Triebwerksteile Energie aufzuwenden ist. Damit ist z.B. ein Allradsystem, auch wenn es nicht in Betrieb ist, für den Kraftstoffverbrauch schädlich.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht im wesent lichen darin, diesen Nachteil zu vermeiden.

Ausgehend von einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 ist die erläuterte Aufgabe gemäß der Er findung in vorteilhafter Weise mit den kennzeichnenden Merk malen von Patentanspruch 1 gelöst.

Bei dem Kraftfahrzeug nach der Erfindung können zentrale und periphere Kupplungen als übliche Lamellenkupplungen oder als schaltbare Viskosekupplungen oder als elektrisch schaltbare Kupplungen mit einer sich infolge Hochspannung verfestigenden Flüssigkeit oder als reine Elektro-Magnet- Kupplungen ausgebildet sein. Die peripheren Kupplungen können sowohl im Radbereich als auch an den Ausgängen des Vorderachsdifferentials angeordnet sein.

Bei dem Kraftfahrzeug nach der Erfindung ist es vorteilhaft, daß die Schaltreihenfolge der Kupplungen durch z.B. eine Elektronik beeinflußt werden kann. Soll die Vorderachse wahrend des Zugzustandes zugeschaltet werden, weil z.B. die Hinterräder des Fahrzeuges durchdrehen wollen, ist es vorteilhaft, zuerst die zentrale Schaltkupplung zu schließen. Dadurch wird dem Antriebsstrang zur Hinterachse Energie ent zogen, indem der Triebstrang zur Vorderachse hoch beschleunigt wird. Das hat eine verminderte Durchdrehneigung der Hinter räder zur Folge. Sobald der Triebstrang hoch beschleunigt worden ist, werden die beiden vorderen peripheren Kupplun gen geschlossen. Dadurch wird die Verbindung zu den nun an treibenden Vorderrädern hergestellt.

Befindet sich das Kraftfahrzeug im Schubzustand, d. h. wirkt sich die Motorbremse z.B. an den Hinterrädern aus und sen siert eine Elektronik, daß die Vorderachse zugeschaltet werden sollte, werden zweckmäßigerweise zuerst die vorderen peripheren Schaltkupplungen geschlossen. Der zuvor still stehende Triebstrang zur Vorderachse wird durch Antrieb von den Vorderrädern hochbeschleunigt. Erst wenn nahezu Drehzahl gleichheit zwischen Vorder- und Hinterachse erreicht ist, wird die zentrale Schaltkupplung geschlossen. Damit wird ein ruckarmer Zuschaltbetrieb gewährleistet. Würde auch im Schub zuerst die zentrale Schaltkupplung betätigt, so würde die an der Hinterachse abgesetzte Motorbremswirkung noch eine Verstärkung erfahren, da die stillstehenden Triebwerks teile zur Vorderachse beschleunigt werden müssen. Die schon zuvor hochbeanspruchte Kraftschlußbeanspruchung zwischen Hinterachse und Fahrbahn wird im allgemeinen dadurch über schritten. Die Hinterachse blockiert, bis sie durch die Zu schaltung der Vorderachse wieder von vorn angetrieben wird. Dieses Blockieren ist ein gefährlicher Fahrzustand, der sich auch akustisch als Schlag deutlich bemerkbar macht.

Die Schaltreihenfolge der Schaltkupplungen kann aus dem Logik zustand der Zuschaltelektronik gewonnen werden. Der zeitliche Abstand zwischen den Schaltimpulsen kann sowohl zeitge steuert als auch durch Drehzahlauswertung erzeugt werden.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles. In der Zeichnung bedeuten

Fig. 1 eine schematische Antriebsanordnung eines Kraftfahrzeuges nach der Erfindung,

Fig. 2a ein Diagramm für den Verlauf der Drehzahlen von Vorder- und Hinterachse über der Zeit bei der Umschaltung auf Allradantrieb im Zugbetrieb bei dem Kraftfahrzeug von Figur und

Fig. 2b ein der Darstellung von Fig. 2a entsprechen des Diagramm für den Schubbetrieb.

Ein Antriebsmotor 1 treibt über eine hydrodynamische Strömungs einheit 2 (Wandler oder Kupplung) ein Wechselgetriebe 3 an, welches in bekannter und daher nicht mehr dargestellter Weise die Eingangswelle eines Verteilergetriebes 4 antreibt. Das Verteilergetriebe 4 weist eine mit dem Achsantrieb der Hinter achse ständig antriebsmäßig verbundene Ausgangswelle 5 sowie eine zentrale Schaltkupplung K 3 auf. Die zentrale Schalt kupplung K 3 ist mit dem Eingangsrad 8 einer dreigliedrigen Stirnräderstufe verbunden, deren Ausgangsrad 9 über einen An triebsstrang 10 in Form einer Gelenkwelle (Kardanwelle) mit dem Achsantrieb 11 der Vorderachse antriebsmäßig verbunden ist. Die zentrale Schaltkupplung K 3 kann andererseits entweder mit einer zweiten Ausgangswelle 6 des Verteilergetriebes 4 verbunden sein - in diesem Falle sind die beiden Ausgangs wellen 5 und 6 in bekannter Weise durch ein sperrbares Längs differential mit der Eingangswelle des Verteilergetriebes 4 verbunden - oder auch mit der Ausgangswelle 5 verbunden sein. In letzterem Falle arbeitet das Verteilergetriebe 4 ohne Längsdifferential, wobei Eingangs- und Ausgangswelle jedoch ebenfalls in gegenseitiger Antriebsverbindung stehen.

Das Achsdifferential 11 weist eine kurze Abtriebswelle 12 auf, welche eine periphere Schaltkupplung K 1 enthält und über ein Gelenk 15 in bekannter - aber nicht mehr darge stellter - Weise über eine sich anschließende Antriebshalb welle mit dem rechten Vorderrad in Antriebsverbindung steht.

Das Achsdifferential weist eine lange Abtriebswelle 13 auf, welche ebenfalls eine periphere Schaltkupplung K 2 enthält und über ein Gelenk 15 in bekannter Weise über eine sich anschließende Antriebshalbwelle mit dem linken Vorderrad in Antriebsverbindung steht.

Das Kraftfahrzeug befindet sich bei normalen Straßen- und Fahrzuständen im einachsigen Hinterachsantrieb, bei dem alle Schaltkupplungen K 1 bis K 3 ausgerückt sind, so daß der gesamte Antriebsstrang zwischen dem Verteilergetriebe 4 - beginnend mit dem Eingangsrad 8-und der Vorderachse - endend mit den mit dem Achsantrieb 11 verbundenen Kupplungs hälften der peripheren Schaltkupplungen K 1 und K 2 - weder vom Antriebsmotor 1 aus noch von den Vorderrädern her an treibbar ist - also quasi stillsteht.

Erfolgt im Zugbetrieb des Antriebsmotores 1 eine Umschaltung in den zweiachsigen Allradantrieb - beispielsweise weil die Hinterräder gemäß dem Drehzahlverlauf 16 in Fig. 2a durchzu drehen beginnen - wird zunächst im Zeitpunkt t ₁ die zentrale Schaltkupplung K 3 eingerückt, so daß der Antriebsstrang 8 bis 13 zur Vorderachse gemäß dem Kurvenverlauf 17 von Null aus hoch beschleunigt und dem Hinterachsantrieb (Ausgangs welle 5) Antriebsenergie entzogen und somit der Hinterrad schlupf verringert wird. Nach einer festgelegten oder in Abhängigkeit von bestimmten Parametern angepaßten Zeitspanne Δ t werden im Zeitpunkt t ₂ auch die peripheren Schalt kupplungen K 1 und K 2 eingerückt, so daß die Vorderräder ruckarm zugeschaltet sind.

Erfolgt im Schubbetrieb des Antriebsmotores 1 eine Umschaltung aus dem einachsigen Hinterachsantrieb in den Allradantrieb, dann werden zunächst im Zeitpunkt t ₁ der Fig. 2b die peri pheren Schaltkupplungen K 1 und K 2 eingerückt, so daß der An triebsstrang 8 bis 15 der Vorderachse vom Fahrzeug über die Vorderräder gemäß dem Drehzahlverlauf 18 hochbeschleunigt und der Hinterachse kinetische Energie entzogen wird, so daß die Drehzahl der Hinterräder den fallenden Verlauf 19 aufweist. Nach einer festgelegten oder in Abhängigkeit von Parametern angepaßten Zeitspanne Δ t wird dann auch die zentrale Schaltkupplung K 3 eingerückt, so daß die Gefahr des Blockierens der Hinterräder weitgehend vermieden ist.

Claims

1. Kraftfahrzeug mit einem Verteilergetriebe und einem Achs antrieb einer nicht ständig angetriebenen Fahrzeugachse, bei dem das Verteilergetriebe eine von einem Antriebsmotor her antreibbare Eingangswelle und eine im Kraftfluß zwischen der Eingangswelle und einem zum Achsantrieb führenden An triebsstrang angeordnete zentrale Schaltkupplung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Kraftfluß zwischen dem Achsantrieb (11) und einem zu gehörigen Fahrzeugrad eine periphere Schaltkupplung (K 1 bzw. K 2) angeordnet ist.

2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Schaltkupplung (K 3) im Zugbetrieb des An triebsmotores (1) zeitlich vor der peripheren Schaltkupplung (K 1 bzw. K 2) einrückbar ist.

3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Schaltkupplung (K 3) im Schubbetrieb des Antriebsmotores (1) zeitlich nach der peripheren Schalt kupplung (K 1 bzw. K 3) einrückbar ist.