DE3829940A1

DE3829940A1 - Antriebseinrichtung fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3829940A1
Application number: DE3829940A
Authority: DE
Inventors: Shuji Torii
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1987-09-07
Filing date: 1988-09-02
Publication date: 1989-03-16
Anticipated expiration: 2008-09-03
Also published as: JPH0612996Y2; DE3829940C2; JPS6440726U; US5109944A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für Kraftfahrzeuge mit Vierradantrieb, die eine Viskositätskupplung enthält.

Ein Beispiel eines Allradantriebssystemes, das im Stand der Technik bekannt ist, ist so ausgelegt, daß es eine Antriebskraft von einem Motor zu einem Satz Vorderräder über einen mechanisch im Eingriff befindlichen Antriebszug zwischen diesen und auf einen Satz Hinterräder durch eine Viskositätskupplung derart übertragen kann, daß die Antriebskraft auf die Vorder- und Hinterräder auf der Grundlage einer Drehzahldifferenz zwischen der Eingangs- und Ausgangswelle der Viskositätskupplung verteilt wird, um hierdurch die Verteilung der Antriebskraft in Übereinstimmung mit den Bedingungen der Straßenoberfläche und den Antriebsbedingungen zu verteilen.

Das Allradantriebssystem des Standes der Technik ist so aufgebaut, daß die Drehzahlen Ni, Fo der Eingang- und Ausgangswelle der Viskositätskupplung gleich sind, wenn die Drehzahlen Nf, Fr der Vorder- und Hinterräder gleich sind und daß die Differenz Δ Nio (=Ni-No) bezüglich der Drehzahl zwischen der Eingangs- und Ausgangswelle der Viskositätskupplung in Abhängigkeit von der Differenz Δ Nfr (=Nf-Nr) der Drehzahlen zwischen den Vorder- und Hinterrädern veranlaßt ist. Das Antriebssystem bewirkt somit einen Zweiradantriebs-Betriebszustand, wenn keine Differenz Nfr bezüglich der Drehzahlen zwischen den Vorder- und Hinterrädern auftritt, woraus die Neigung resultiert, daß die Antriebskraft, die auf die Hinterräder verteilt ist, kleiner ist als diejenige, die auf die Vorderräder einwirkt.

Wenn das Antriebssystem in einem Zweiradantriebszustand arbeitet, besteht eine Beziehung Nf<Nr, da die Vorderräder, wenn auch in ganz geringem Umfang, Schlupf aufweisen. Im Ergebnis dessen wird eine Antriebskraft proportional zur Differenz Δ Nfr bezüglich der Drehzahldifferenz zwischen Vorder- und Hinterrädern, wie in Fig. 3 durch die unterbrochenen Linien repräsentiert, auf die Hinterräder übertragen. Da die Differenz Δ Nfr jedoch so gering ist, ist die Antriebskraft Ff, die auf die Vorderräder übertragen wird, weitaus größer als die Kraft Fr, die auf die Hinterräder übertragen wird, sieht man von einigen speziellen Momenten und Fahrbedingungen einmal ab.

Infolge dessen weist das Antriebssystem nach dem Stand der Technik eine bestimmte Ansprechverzögerung auf, wenn es auf eine bestimmte positive Differenz Δ Nfr bezüglich der Drehzahlen zwischen den Vorder- und Hinterrädern reagieren soll, wobei diese positive Differenz entsteht, wenn die Drehzahl der Vorderräder, die stets angetrieben sind, höher ist als diejenige der Hinterräder, um die Art des Antriebes vom Zweirad-Antriebszustand auf den Vierrad-Antriebszustand umzuschalten und hierdurch die Effektivität der Beschleunigung beim Starten, die Gerade ausfahrstabilität und die Steuerbarkeit bzw. das Fahrverhalten auf einer schlüpfrigen Straßenoberfläche zu verbessern.

Außerdem wird beim Bremsen, das dazu führt, daß die Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern Δ Nfr negativ wird und die Vorderräder dazu neigen, zu blockieren, die Antriebskraft auf die Hinterräder übertragen, um die Bremseffektivität zu erhöhen. Jedoch wird dabei ein hohes Bremsdrehmoment unter der Wirkung des Antriebssystemes auf die Hinterräder übertragen, umgekehrt zu der Übertragung, die ausgeführt wird, wenn eine positive Differenz Δ Nfr bezüglich der Drehzahlen zwischen den Vorder- und Hinterrädern auftritt. Infolge dessen neigen die Hinterräder dazu, während eines Motorbremsbetriebes auf einer schlüpfrigen, abschüssigen Straße bei Betätigung der Fußbremse zu blockieren mit der Folge einer schlechten, unzuverlässigen Bremsstabilität und -effizienz.

Es ist demzufolge ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb anzugeben, durch die die Effizienz der Beschleunigung beim Starten, die Geradeausfahrstabilität, die Fahrstabilität auf einer schlüpfrigen Straße etc. verbessert werden.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Allrad-Antriebseinrichtung der vorbeschriebenen Art zu schaffen, die verhindert, daß die Hinterräder bei einem Bremsbetrieb blockieren, auch dann, wenn das Bremsen dazu neigt, ein Blockieren der Vorderräder zu verursachen, wodurch die Bremsstabilität verbessert wird.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Allrad-Antriebseinrichtung der vorbeschriebenen Art zu schaffen, deren Ansprechverhalten für die Änderung der Antriebsweise des Kraftfahrzeugs verbessert ist.

Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Allrad-Antriebseinrichtung der vorbeschriebenen Art zu schaffen, die durch einen einfachen Aufbau von großer praktischer Nützlichkeit ist.

Erfindungsgemäß umfaßt die verbesserte Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb eine Antriebseinheit und eine Einrichtung zum Übertragen der Antriebsenergie von der Antriebseinheit auf einen Satz Vorderräder über einen mechanisch im Eingriff befindlichen Antriebszug und auf einen Satz Hinterräder durch einen Antriebszug, der eine Viskositätskupplung enthält. Die Einrichtung zur Übertragung der Antriebsenergie ist so aufgebaut, daß das Ergebnis der Division der Drehzahl einer Eingangswelle der Viskositätskupplung geteilt durch die Drehzahl der Vorderräder größer ist als das Ergebnis der Division der Drehzahl der Ausgangswelle der Viskositätskupplung geteilt durch die Drehzahl der Hinterräder.

Dieser Aufbau ist wirksam, um die vorerwähnten Nachteile und Mängel des Standes der Technik zu überwinden.

Bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Antriebszuges einer Allrad-Antriebseinrichtung, ausgerüstet mit einer Viskositätskupplung nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Teilschnittdarstellung eines Grundabschnittes der Allrad-Antriebseinrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Diagramm einer Drehmomentübertragungs charakteristik der Viskositätskupplung, die in der Allrad-Antriebseinrichtung gemäß Fig. 1 verwendet wird.

Bezug nehmend auf die Zeichnungen ist eine Allrad-Antriebseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung gezeigt, mit einem mechanisch in Eingriff bringbaren und lösbaren Frontantriebszug zum Übertragen einer Antriebskraft von einem Motor 1 und einem Getriebe 2 auf einen Satz Vorderräder 3. Der Frontantriebszug enthält ein Frontdifferential 4 und einen Satz Frontantriebsachsen 5. Die Allrad-Antriebseinrichtung enthält außerdem einen hinteren oder Rücksantriebszug zum Übertragen einer Antriebskraft von dem Frontdifferential 4 auf einen Satz Hinterräder 6. Der hintere Antriebszug enthält eine Beschleunigungsvorrichtung 7, eine Eingangswelle 8 der Viskositätskupplung, eine Viskositätskupplung 9, eine Ausgangswelle 10 der Viskositätskupplung 8, ein hinteres Differential 11 und einen Satz hinterer Antriebsachsen 12.

Der Abschnitt des hinteren Antriebszuges, in dem die Beschleunigungsvorrichtung 7 und die Viskositätskupplung 9 angeordnet sind, ist so aufgebaut, wie er im einzelnen in Fig. 2 gezeigt ist, wobei die Beschleunigungsvorrichtung 7 in dem Übertragungsgehäuse 20 eingeschlossen ist und eine Zahnkranzwelle 21, einen Zahnkranz 22, einen Gegenzahnkranz 23, eine Gegenzahnkranzwelle 24, eine Gegenwelle 25, eine Kupplungshülse 26, ein Hülsenzahnrad 27, ein Schiebzahnrad 28, ein Hypoidzahnrad 29 und ein An triebszahnrad 30 enthält.

Die Viskositätskupplung 9 enthält eine Anzahl alternierender äußerer und innerer Platten und Silikonöl von hoher Viskosität.

Nimmt man nun einmal an, daß ein Übersetzungsverhältnis des Frontdifferentials 4 mit if bezeichnet ist, ein Übersetzungsverhältnis des vervielfachenden Zahnrades 7 mit it bezeichnet ist, ein Übersetzungsverhältnis des hinteren Differentials 11 mit ir bezeichnet ist und eine Getriebeausgangsdrehzahl mit Nt bezeichnet ist, dann ergibt sich die Drehzahl der Vorderräder Nf zu

Nf = (1/if) × Nt

Die Drehzahl Ni der Eingangswelle 8 der Kupplung ergibt sich zu

Ni = 1/ (if × it) × Nt

Die Drehzahl Nr der Hinterräder 6 wird erhalten zu

Nr = (1/ir) × No,

wobei No die Drehzahl der Ausgangswelle 10 der Viskositätskupplung 9 ist.

Entsprechend ist das Ergebnis der Drehzahl Ni der Ausgangswelle 10 der Kupplung 9, geteilt durch die Drehzahl Nf der Vorderräder (1/it), während das Ergebnis der Drehzahl No der Ausgangswelle 10 der Kupplung 9, geteilt durch die Drehzahl Nr der Hinterräder 6 (ir) ist.

Erfindungsgemäß ist die Antriebseinrichtung so ausgelegt, daß
(1/it) < (ir), d. h. 1 < ir × it ist, um die Beziehung zu erhalten
(Ni/Nf) < (No/Nr).

Im einzelnen wird die obige Beziehung erreicht, indem in geeigneter Weise eines oder beide Übersetzungsverhältnisse it, ir der Beschleunigungsvorrichtung 7 und des Differentials 11, die die mechanischen Antriebskraftübertragungsteile oder -elemente sind, die der Antriebszug aufweist, festgelegt wird.

Die Allrad-Antriebseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung arbeitet wie folgt:

In dem mit der Viskositätskupplung ausgerüsteten Fahrzeug ist eines der Übersetzungsverhältnisse oder sind beide Übersetzungsverhältnisse it, ir der Beschleunigungsvorrichtung 7 und des hinteren Differentials 11 so festgelegt, daß sie die Bedingung
1 < ir × it erfüllen.

Durch diese Festlegung ist die Drehzahldifferenz Δ Nio zwischen der Eingangs- und Ausgangswelle 8, 10 der Viskositätskupplung 9 größer als die Drehzahldifferenz Δ Nfr zwischen den Vorder- und Hinterrädern 6, wenn die Drehzahl Nf der Vorderräder 3 hoch ist. Im Gegensatz dazu ist die Differenz Δ Nfr der Drehzahlen zwischen der Eingangswelle 8 und der Ausgangswelle 10 der Viskositätskupplung 9 kleiner als die Differenz Δ Nfr der Drehzahlen von Vorder- und Hinterrädern 3, 6, wenn die Drehzahl Nr der Hinterräder 6 hoch ist.

Infolgedessen hat die Viskositätskupplung 9 eine Drehmomentübertragungskennlinie, wie sie in Vollinien in Fig. 3 gezeigt ist, d. h. in dem Bereich, in dem eine positive Differenz Δ Nfr zwischen den Drehzahlen der Vorder- und Hinterräder veranlaßt ist, d. h. die Drehzahl der immer angetriebenen Vorderräder 3 ist höher als diejenige der Hinterräder 6, wird eine höhere Drehmomentübertragungscharakteristik für eine bestimmte Differenz Δ Nfr bezüglich der Drehzahlen von Vorder- und Hinterrädern erhalten als vergleichsweise bei der herkömmlichen Charakteristik, die in unterbrochenen Linien dargestellt ist, und für die die Beziehung it×ir=1 gilt.

Andererseits ist in dem Bereich, in dem eine negative Differenz Δ Nfr zwischen den Drehzahlen der Vorder- und Hinterräder veranlaßt ist, d. h. die Drehzahl der Hinterräder 6 ist höher als diejenige der Vorderräder 3, eine niedrigere Drehmomentübertragungscharakteristik für eine bestimmte Differenz Δ Nfr der Drehzahlen zwischen Vorder- und Hinterrädern erhalten, als vergleichsweise bei der herkömmlichen Übertragungscharakteristik, die in unterbrochener Linie dargestellt ist und für die it×ir=1 gilt. D. h. die Drehmomentübertragungscharakteristik der Antriebseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird erhalten, indem die unterbrochene Kennlinie, die den Stand der Technik mit it × ir=1, (Ni/Nf=No/Nr) repräsentiert, parallel nach oben verschoben wird.

Wenn in der Zwischenzeit das Ergebnis von it×ir so festgelegt ist, daß es beträchtlich kleiner als 1 ist, wird die Differenz Δ Nio der Drehzahlen zwischen der Eingangs- und Ausgangswelle 8, 10 so groß selbst beim Fahren im Leerlauf bzw. Ausrollen, daß ein erhöhter Lauf- bzw. Fahrwiderstand auftritt. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, den Prozentsatz, um den das Ergebnis von it×ir kleiner als 1 ist, auf wenige Prozent, z. B. 5% festzulegen.

Entsprechend wird bei einem schlüpfrigen Straßenoberflächenzustand oder einem Schlupf bewirkenden Fahrzustand, bei dem an den Vorderrädern eine Neigung zu Schlupf auftritt, eine Antriebskraft größer als vorher auf die Hinterräder 6 verteilt, wobei dies zu einem verbesserten Ansprechverhalten und einer verbesserten Reaktion zum Umschalten der Betriebsweise von Zweiradantrieb auf Vierradantrieb führt und es so möglich macht, eine hervorragende Beschleunigung beim Start, zuverlässige Geradeausfahrstabilität, eine verbesserte Lenkbarkeit und Fahrstabilität auf einer schlüpfrigen Straße etc. zu erhalten.

Außerdem wird in dem Fall, bei dem die Vorderräder sich in einem Zustand befinden, der dazu neigt, daß sie beim Bremsen blockieren, ein Bremsdrehmoment auf die Hinterräder 6 übertragen, welches kleiner ist als vorher, wodurch es möglich wird, ein Blockieren der Hinterräder beim Motorbremsen zu verhindern, während es gleichzeitig möglich ist, eine Leistungscharakteristik beizubehalten, bei der die Vorderräder bei Betätigung der Fußbremse dazu neigen, leichter als die Hinterräder zu blockieren, wodurch die Bremsstabilität verbessert wird.

Zu diesem Zeitpunkt findet keine Änderung in der Verteilung des Antriebsdrehmomentes auf die Hinterräder in Abhängigkeit von der Differenz Δ Nfr bezüglich der Drehzahlen von Vorder- und Hinterrädern statt, woraus eine verbesserte Bremswirkung und -effizienz resultiert.

Aus den vorangegangenen Erläuterungen wird deutlich, daß die Allrad-Antriebseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung die folgenden Wirkungen erzeugen kann:

(1) Da eines der oder beide Übersetzungsverhältnisse der Beschleunigungsvorrichtung 7 und des hinteren Differentials 11 so festgelegt sind, daß sie der Beziehung 1<ir×it entsprechen, wird es möglich, eine hervorragende Beschleunigungseffizienz beim Starten, eine zuverlässige Geradeausfahrstabilität und eine verbesserte Lenkbarkeit bzw. Fahrstabilität auf einer schlüpfrigen Straße zu erhalten und gleichzeitig wird es möglich, zu verhindern, daß die Hinterräder beim Bremsen blockieren, selbst dann, wenn das Bremsen dazu neigt, eine Blockierung der Vorderräder zu veranlassen, wodurch die Bremsstabilität des Fahrzeuges verbessert wird.

(2) Die Antriebseinrichtung ist so ausgelegt, daß das Ergebnis des Verhältnisses der Drehzahl Ni der Eingangswelle der Viskositätskupplung zu der Drehzahl Ff der Vorderräder größer ist als das Ergebnis des Verhältnisses der Drehzahl No der Ausgangswelle der Viskositätskupplung zu der Drehzahl Nr der Hinterräder, wobei dies durch entsprechende Gestaltung der Übersetzungsverhältnisse der herkömmlichen Getriebeteile erreicht wird und es möglich ist, die unter (1) vorbeschriebene Wirkung zu erreichen, ohne daß die Anzahl der Teile erhöht werden muß oder sich der Aufbau kompliziert.

Die vorangehende Beschreibung anhand eines Ausführungsbeispiels begrenzt selbstverständlich die Erfindung nicht. Obwohl das Ausführungsbeispiel der Erfindung dergestalt erläutert und gezeigt wurde, daß das erfindungsgemäße Antriebssystem durch Veränderung oder Modifikation der Übersetzungsverhältnisse der herkömmlichen Zahnräder erreicht wurde, kann auch ein zusätzliches Zahnrad oder können zusätzliche Zahnräder für diesen Zweck angewandt werden und in solch einem Fall können je nach Wunsch Verhältnisse durch Ansteuerung der entsprechenden Zahnradpaarungen ausgewählt werden, die entweder der Beziehung Ni/Nf=No/Nr oder der Beziehung Ni/Nf<No/Nr genügen.

Die Erfindung sieht eine Allrad-Antriebseinrichtung vor mit einem ersten Antriebszug, der mechanisch einrückbar ist, um eine Antriebskraft von einem Motor zu einem Satz Vorderräder zu übertragen. Sie sieht einen zweiten Antriebszug vor, der mit einer Viskositätskupplung zum Übertragen einer Antriebskraft vom Motor zu einem Satz Hinterräder über die Viskositätskupplung vorgesehen ist. Der zweite Antriebszug ist so aufgebaut, daß er der Beziehung genügt, daß das Verhältnis der Drehzahl der Eingangswelle der Viskositätskupplung geteilt durch die Drehzahl der Vorderräder größer ist als das Verhältnis der Ausgangswelle der Viskositätskupplung geteilt durch die Drehzahl der Hinterräder.

Claims

1. Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit Vierradantrieb und einem Motor, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zum Übertragen einer Antriebskraft von dem Motor (1) auf einen Satz Vorderräder (3) durch einen mechanisch in Eingriff befindlichen Antriebszug und auf einen Satz Hinterräder (6) durch einen Antriebszug, der eine Viskositätskupplung (9) enthält,
wobei die Erfindung so aufgebaut ist, daß das Ergebnis der Drehzahl einer Eingangswelle (8) der Viskositätskupplung (9) geteilt durch die Drehzahl der Vorderräder (3) größer ist als das Ergebnis bzw. Verhältnis der Drehzahl der Ausgangswelle (10) der Viskositätskupplung (9) geteilt durch die Drehzahl der Hinterräder (6).

2. Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit Vorder- und Hinterrädern, einem Motor und Getriebe, gekennzeichnet durch
einen ersten Antriebszug, der mechanisch in Eingriff bringbar ist, um eine Antriebskraft von dem Motor (1) auf den Satz Vorderräder (3) zu übertragen und
einen zweiten Antriebszug, der eine Viskositätskupplung (9) enthält und mit dem ersten Antriebszug zusammenwirkt, um eine Antriebskraft von dem Motor (1) auf den Satz Hinterräder (6) zu übertragen,
wobei die Viskositätskupplung (9) eine Eingangswelle (8) und eine Ausgangswelle (10) aufweist und
der zweite Antriebszug so aufgebaut ist, daß er der Beziehung genügt, daß das Verhältnis der Drehzahl der Eingangswelle (8) zur Drehzahl der Vorderräder (3) größer ist als das Verhältnis der Drehzahl der Ausgangswelle (10) geteilt durch die Drehzahl der Hinterräder (6).

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Antriebszug eine Beschleunigungsvorrichtung (7) und ein hinteres Differential (11) enthält, wobei zumindest eines der Übersetzungsverhältnisse der Beschleunigungsvorrichtung (7) und des hinteren Differentials (11) so festgelegt sind, daß sie die Beziehung erfüllen.

4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Antriebszug so aufgebaut ist, daß er die Beziehung 1<ir×it erfüllt, worin ir das Übersetzungsverhältnis des hinteren Differentials (11) und it das Übersetzungsverhältnis der Beschleunigungsvorrichtung (7) ist.