DE3832297A1 - Antriebsart-waehlvorrichtung fuer vierradgetriebene kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsart-Wählvorrichtung für ein vierradgetriebenes Kraftfahrzeug, das ein Antriebssystem hat, welches eine Vorderradantriebs­ einrichtung und eine Hinterradantriebseinrichtung an­ treiben kann, und insbesondere befaßt sich die Erfin­ dung mit einer Antriebsart-Wählvorrichtung für ein vierradgetriebenes Kraftfahrzeug, das ein Antriebs­ system hat, welches eine Kupplung für die Zwischen­ verbindung von Vorderrad- und Hinterradantriebsein­ richtungen enthält, die eine im wesentlichen starre Verbindung für die Übertragung eines relativen Dreh­ moments zwischen diesen Vorderrad- und Hinterrad­ antriebseinrichtungen herstellt.

Die veröffentlichte japanische Gebrauchsmusteranmeldung No. 58-1 88 731 beschreibt ein vierradgetriebenes (4WD) Kraftfahrzeug, bei dem die Vorder- und Hinterräder im wesentlichen starr über ein Antriebssystem mit­ einander verbunden sind, das eine Viskofluidkupplung hat. Das Antriebssystem enthält auch eine Kupplung, die zwischen den Vorder- und Hinterrädern angeordnet ist, und welche ausrückbar ist, um die Übertragung der Antriebsleistung auf die Hinterräder zu sperren, wenn das Kraftfahrzeug gebremst wird.

Wenn die Übertragung der Antriebsleistung auf die Hinterräder hierbei gesperrt wird und die Bremse an­ gezogen wird, wird die Verteilung der Bremskräfte auf die Vorder- und Hinterräder während der Fahrt des Fahrzeuges daran gehindert, daß sie sich infolge der begrenzten Differentialleistungsfähigkeit der Visko­ fluidkupplung ändert.

Bei einigen vierradgetriebenen Kraftfahrzeugen mit Automatikgetriebe, welche eine solche Kupplung haben, sind die Vorderräder direkt mit der Brennkraftmaschine verbunden, und die Antriebsleistung von der Brennkraft­ maschine wird über die Kupplung auf die Hinterräder übertragen. Wenn das Fahrpedal bzw. Gaspedal nieder­ gedrückt wird, währenddem das Bremspedal niedergedrückt wird, wird die Bremse angezogen und die Übertragung der Antriebsleistung auf die Hinterräder wird gesperrt. Daher wird die Antriebsleistung nur auf die Vorderräder übertragen, und die Drehzahl der Hinterräder wird stark im Vergleich zu den Vorderrädern verringert, wie dies in Fig. 5 der Zeichnungen verdeutlicht ist. Da noch eine große Differentialdrehung zwischen den Vorder- und Hinterrädern selbst nach dem Loslassen der Bremse vorhanden ist, wenn die Kupplung eine Klauen­ kupplung ist, kann die Klauenkupplung infolge dieser unterschiedlichen Drehung bzw. Differentialdrehung nicht unmittelbar eingerückt werden.

Im Hinblick auf die Nachteile bei den üblichen vierrad­ getriebenen Kraftfahrzeugen zielt die Erfindung darauf ab, eine Antriebsart-Wählvorrichtung für ein vierrad­ getriebenes Kraftfahrzeug bereitzustellen, welche eine Kupplung, wie eine Klauenkupplung, enthält, welche gleichförmig einen Wechsel der Antriebsart von einer Allrad-Antriebsart zu einer Vorderrad-Antriebsart oder einer Hinterrad-Antriebsart oder umgekehrt ermöglicht.

Ferner bezweckt die Erfindung, eine Antriebsart-Wähl­ vorrichtung für ein vierradgetriebenes Kraftfahrzeug bereitzustellen, welche eine Klauenkupplung enthält, die gleichförmig eine Umschaltung von einem ausgerück­ ten Zustand, der durch das Bremsen des Kraftfahrzeuges verursacht wird, zu einem eingerückten Zustand ermög­ licht, so daß jegliche Verzögerung bei der Rückführung der Antriebsbetriebsart auf die Vierrad-Antriebsbetriebs­ art bei der Beschleunigung des Kraftfahrzeuges vermieden werden kann.

Nach der Erfindung ist eine Antriebsart-Wählvorrichtung für ein vierradgetriebenes Fahrzeug gekennzeichnet durch:
ein Antriebssystem zum Antreiben einer ersten Achs­ antriebseinrichtung und einer zweiten Achsantriebsein­ richtung, eine Kupplung, welche selektiv starr die ersten und zweiten Achsantriebseinrichtungen über das Antriebssystem zum Übertragen eines relativen Dreh­ momentes zwischen der ersten und der zweiten Achs­ antriebseinrichtung verbindet und die ersten und die zweiten Achsantriebseinrichtungen voneinander trennt, eine Bremsbetätigungs-Detektiereinrichtung zum Fest­ stellen des Arbeits einer Bremse des Kraftfahrzeugs, eine Fahrpedalbetätigungs-Detektiereinrichtung zum Feststellen der Betätigung eines Fahrpedals bzw. Gas­ pedals des Kraftfahrzeugs, und eine Steuereinrichtung, welche auf die detektierten Signale von der Bremsbe­ tätigungs-Detektiereinrichtung und der Fahrpedalbe­ tätigungs-Detektiereinrichtung anspricht und ein Aus­ rücksignal an die Kupplung anlegt, um die ersten und die zweiten Achsantriebseinrichtungen zu trennen, wenn die detektierten Signale angeben, daß die Bremse be­ tätigt ist und das Fahrpedal nicht betätigt ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfin­ dung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Darin zeigt

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Antriebsart-Wählvorrichtung für ein vierradgetriebenes Fahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausbildungsform nach der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf eine Antriebsart-Wählvorrichtung für ein vierradgetriebenes Fahrzeug gemäß einer Ausführungsvariante,

Fig. 3 ein Flußdiagramm eines Steuerungsablaufes für das Einrücken und Ausrücken einer Kupplung bei der Antriebsart-Wählvorrichtung in Abhängigkeit von dem Anziehen einer Bremse und der Betätigung eines Fahr­ pedals bzw. Gaspedals,

Fig. 4 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Art und Weise, mit der die Geschwindigkeiten der Vorder- und Hinterräder sich zeitabhängig ändern, wenn die Kupplung durch den Steuerungsablauf nach Fig. 3 gesteuert wird, wobei insbesondere der Zustand verdeutlicht wird, nach­ dem die Kupplung durch das Anziehen der Bremse ausge­ rückt ist und bis die Kupplung durch die Betätigung des Fahrpedals eingerückt wird, und

Fig. 5 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Art und Weise, mit der sich die Geschwindigkeiten der Vorder- und Hinterräder zeitabhängig ändern, wenn die Kupplung bei einer üblichen Antriebsart-Wählvorrichtung ge­ steuert wid, wenn die Bremse angezogen und losgelassen wird.

In den Figuren der Zeichnung sind gleiche oder ähnliche Teile mit demselben Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Antriebsart-Wählvor­ richtung für ein vierradgetriebenes Fahrzeug. Das vier­ radgetriebene Kraftfahrzeug hat eine Antriebswellen­ anordnung 10, die in Längsrichtung etwa durch den Mittelteil des Kraftfahrzeugs verläuft und eine erste Antriebswelle 5, eine zweite Antriebswelle 6 und eine dritte Antriebswelle 7 umfaßt. Die erste Antriebswelle 4 in einem vorderen Teil der Antriebswellenanordnung 10 ist betriebsmäßig mit einer Abtriebswelle 2, einer Antriebsenergiequelle 1 verbunden, die eine Brennkraft­ maschine und ein Getriebe unter Zwischenschaltung einer Kupplung, wie einer Federeinrichtung aufweist, die Kegelräder 3, 4 hat, so daß die Antriebsleistung von der Antriebsenergiequelle 1 über die Kupplung auf die erste Antriebswelle 4 übertragen werden kann. Die vordere Antriebswelle 4 hat ein vorderes Ende, das mit einer Vorderradantriebseinrichtung oder einer Vorder­ radachsantriebseinrichtung verbunden ist. Die Vorder­ radantriebseinrichtung weist ein vorderes Differential 11 auf, das mit dem vorderen Ende der ersten Antriebs­ welle 4 verbunden ist, und zwei Antriebsachsen 12, die in Drehrichtung von dem vorderen Differential 11 weg­ laufen und jeweils mit Vorderrädern 13 verbunden sind.

Das hintere Ende der ersten Antriebswelle 4 bzw. 5 ist über eine Viskofluidkupplung 8, die als ein Zentral­ differential dient, mit der zweiten Antriebswelle 6 verbunden. Die zweite Antriebswelle 6 hat ein hinteres Ende, das mit der dritten Antriebswelle 7 über eine Kupplungseinrichtung verbunden ist, die eine Betäti­ gungseinrichtung enthält, die beim dargestellten Bei­ spiel von einer Klauenkupplung 9 gebildet wird. Das hintere Ende der dritten Antriebswelle 7 ist mit einer Hinterradantriebseinrichtung oder einer Hinterradachs­ antriebseinrichtung verbunden. Die Hinterradantriebs­ einrichtung weist ein hinteres Differential 14 und zwei Antriebsachsen auf, die quer von dem Differential 14 abgehen und jeweils mit den Hinterrädern 16 verbunden sind. Das Kraftfahrzeug hat auch ein Bremspedal 17 und ein Gaspedal bzw. Fahrpedal 18.

Die Antriebswellenanordnung 10 und die Antriebsquelle 1 zur Übertragung der Antriebsenergie auf die Antriebs­ wellenanordnung 10 über die Getriebeeinrichtung bilden in Verbindung miteinander ein Antriebssystem zum An­ treiben der Vorderrad- und Hinterradantriebseinrich­ tungen, d. h. der Vorder- und Hinterräder 13, 16. Die Antriebsart-Wählvorrichtung enthält eine Steuerein­ richtung, die einen Rechner (CPU) 21 aufweist, der an dem Kraftfahrzeug angebracht ist. Dem Rechner 21 wird ein Detektionssignal B von einer Bremsbetätigungs- Detektiereinrichtung 22 zugeleitet, die dem Bremspedal 17 zur Feststellung des Anziehens der Bremse zugeordnet ist, und ein Detektionssignal A einer Fahrpedal-Be­ tätigungseinrichtung 23 zugeführt, das dem Fahrpedal 18 zur Feststellung des Betätigens des Fahrpedals zuge­ ordnet ist. Der Rechner 21 steuert das Einrücken und Ausrücken der Klauenkupplung 9, basierend auf den Detektionssignalen A, B.

Beim Arbeiten nach Fig. 3 bestimmt der Rechner 21 in einem Schritt P 1, daß das Beschleunigungssignal A AUS ist oder nicht. Wenn das Signal A AUS ist, dann wird die Steuerung mit einem Schritt P 2 fortgesetzt. Wenn das Signal A EIN ist, dann hält der Rechner 21 die Klauenkupplung 9 im eingerückten Zustand. Im Schritt P 2 wird bestimmt, ob das Bremssignal B EIN ist oder nicht. Wenn das Bremssignal B EIN ist, d. h. die Bremse angezogen ist, dann gibt der Rechner 21 ein Signal in einem Schritt P 3 ab, um die Klauenkupplung 9 auszu­ rücken. Wenn das Bremssignal B AUS ist, hält der Rechner 21 die Klauenkupplung 9 im eingerückten Zustand.

Wenn daher die Bremse eingezogen ist und das Fahrpedal nicht betätigt wird, wird die Klauenkupplung 9 ausge­ rückt, um lediglich die Vorderräder 13 anzutreiben. Wenn andererseits beispielsweise die Bremse angezogen wird und das Fahrpedal betätigt wird, bleibt die Klauen­ kupplung 9 ohne ein Ausrücken im eingerückten Zustand, um zu ermöglichen, daß das Kraftfahrzeug im Allradbe­ trieb fahren kann, bei dem die Vorder- und Hinterräder 13, 16 im wesentlichen starr miteinander über die Visko­ fluidkupplung 8 verbunden sind, die in dem Antriebs­ system zwischen dem Vorderrad- und Hinterradantriebs­ einrichtungen angeordnet ist.

Wenn entsprechend dem vorstehend erläuterten Steuerungs­ ablauf das Einrücken und Ausrücken der Klauenkupplung das Bremspedal 17 zuerst niedergedrückt wird, um die Klauenkupplung auszurücken und dann das Fahrpedal 18 niedergedrückt wird, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, und hierbei das Kraftfahrzeug fährt, wird die Klauen­ kupplung 9 wiederum eingerückt, um das Antriebssystem gleichmäßig auf den Allradbetrieb zurückzuführen.

Wenn insbesondere das Fahrpedal betätigt und die Bremse angezogen wird, wird die Klauenkupplung 9 ausgerückt. Die Verteilung der Bremskräfte auf die Vorder- und Hinterräder wird im allgemeinen derart gewählt, daß stärkere Bremskräfte auf die Vorderräder als auf die Hinterräder wirken. Wenn daher das fahrende Kraftfahr­ zeug gebremst wird, wird die Drehgeschwindigket der Vorderräder schneller als die Drehgeschwindigkeit der Hinterräder gesenkt. Wenn das Fahrpedal 18 niederge­ drückt wird und zugleich das Bremspedal 17 niederge­ drückt wird, erfolgt wiederum eine Beschleunigung und der Rechner 21 erzeugt ein Signal, um die Klauenkupp­ lung 9 einzurücken. Wenn die Differentialdrehung zwi­ schen den Vorder- und Hinterrädern zu diesem Zeitpunkt gering ist, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, kann die Klauenkupplung 9 leicht eingerückt werden. Folglich kann die üblicherweise festgestellte Verzögerung bei der Rückführung des Antriebssystems zu dem Allrad­ betrieb zur Beschleunigung des Kraftfahrzeugs vermieden werden, nachdem es zuvor abgebremst worden ist.

Bei der Ausbildungsform nach der Fig. 1 wird die Visko­ fluidkupplung 8 als ein Mitteldifferential in der Antriebswellenanordnung 10 genutzt. Gemäß einer Aus­ führungsvariante nach Fig. 2 jedoch, ist ein Antriebs­ system 20 angegeben, das keine Viskofluidkupplung 8 hat, und die zweite Antriebswelle 6 und das hintere Differen­ tial 14 (Fig. 1) sind durch eine Viskofluidkupplung 19 ersetzt, so daß ein Mitteldifferential in doppelter Form vorgesehen ist.

Die Detektiereinrichtungen 22, 23 können an irgend­ welchen geeigneten Stellen vorgesehen sein, sie brau­ chen nicht an den in den Zeichnungen dargestellten Stellen angeordnet zu sein. Die Erfindung bezieht sich auch auf Vierradantriebe, bei denen die Hinterräder Antriebsräder und die Vorderräder getriebene Räder sind.

Bei dem vorstehend beschriebenen vierradgetriebenen Kraftfahrzeug nach der Erfindung mit der Klauenkupplung, die im Antriebssystem vorgesehen ist, welches die Vorder- und Hinterräder im wesentlichen starr nur dann verbindet, wenn das Detektionssignal von der Brems­ anzugs-Detektiereinrichtung EIN ist, und das Detek­ tionssignal von der Fahrpedalbetätigungs-Detektier­ einrichtung AUS ist, kann die Klauenkupplung ausge­ rückt werden und ansonsten wird die Klauenkupplung an einem Ausrücken gehindert oder sie bleibt im eingerück­ ten Zustand. Wenn daher das Bremspedal und das Be­ schleunigungspedal gleichzeitig bei einem 4WD-Kraft­ fahrzeug mit automatischem Getriebe niedergedrückt werden, bei dem die Vorderräder direkt mit der Brenn­ kraftmaschine verbunden sind und die Antriebsleistung auf die Hinterräder über die Klauenkupplung übertragen wird, bleibt das Kraftfahrzeug im Allradbetrieb, bei dem die Vorder- und Hinterräder miteinander im wesent­ lichen starr verbunden sind. Wenn nun die Bremse ange­ zogen wird und hierbei das Fahrzeug fährt, wird die Kupplung ausgerückt, um zu verhindern, daß sich die Verteilung der Bremskräfte auf die Vorder- und Hinter­ räder ändert. Wenn darüber hinaus das Fahrpedal an­ schließend niedergedrückt wird und das Bremspedal niedergedrückt bleibt, wird das Antriebssystem gleich­ förmig in den Allradbetrieb zurückgeführt.

Obgleich voranstehend bevorzugte Ausbildungsformen nach der Erfindung beschrieben wurden, ist die Erfin­ dung selbstverständlich nicht auf die speziellen Einzelheiten beschränkt. Die bevorzugten Ausführungs­ beispiele dienen nur zu Erläuterungszwecken.

Zusammenfassend gibt die Erfindung eine Antriebsart- Wählvorrichtung für ein vierradgetriebenes Kraftfahr­ zeug an, welche ein Antriebssystem zum Antreiben einer ersten Achsantriebseinrichtung und einer zweiten Achsantriebseinrichtung, eine Kupplung zum wahlweisen starren Verbinden der ersten und zweiten Achsantriebs­ einrichtung über das Antriebssystem zur Übertragung eines relativen Drehmoments zwischen den ersten und zweiten Achsantriebseinrichtungen und zum Abkuppeln der ersten und zweiten Achsantriebseinrichtungen, eine Bremsbetätigungs-Detektiereinrichtung zum Feststellen der Betätigung einer Bremse des Kraftfahrzeugs, eine Fahrpedalbetätigungs-Detektiereinrichtung zum Fest­ stellen der Betätigung eines Fahrpedals des Kraftfahr­ zeugs und eine Steuereinrichtung enthält, die auf die detektierten Signale von der Bremsbetätigungs-Detek­ tiereinrichtung und von der Fahrpedalbetätigungs- Detektiereinrichtung anspricht, um ein Ausrücksignal an die Kupplungseinrichtung anzulegen und die ersten und zweiten Achsantriebseinrichtungen abzukuppeln, wenn die Detektionssignale angeben, daß die Bremse betätigt ist und das Fahrpedal nicht betätigt ist.

Claims (6)

1. Antriebsart-Wählvorrichtung für ein vierradgetriebenes Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch:

• - ein Antriebssystem (1, 10) zum Antreiben einer ersten Achsantriebseinrichtung (5, 11, 12) und einer zwei­ ten Achsantriebseinrichtung (14),
• - eine Kupplung (9), welche selektiv starr die ersten und zweiten Achsantriebseinrichtungen (5, 11, 12; 14) über das Antriebssystem zum Übertragen eines relativen Drehmomentes zwischen der ersten und der zweiten Achs­ antriebseinrichtung verbindet und die ersten und die zweiten Achsantriebseinrichtungen (5, 11, 12; 14) voneinander trennt,
• - eine Bremsbetätigungs-Detektiereinrichtung (22) zum Feststellen des Arbeitens einer Bremse des Kraft­ fahrzeugs,
• - eine Fahrpedalbetätigungs-Detektiereinrichtung (23) zum Feststellen der Betätigung eines Fahrpedals bzw. Gaspedals des Kraftfahrzeugs, und
• - eine Steuereinrichtung (21), welche auf die detek­ tierten Signale von der Bremsbetätigungs-Detektier­ einrichtung (22) und der Fahrpedalbetätigungs- Detektiereinrichtung (23) anspricht und ein Aus­ rücksignal an die Kupplung (9) anlegt, um die ersten und die zweiten Achsantriebseinrichtungen (5, 11, 12; 14) zu trennen, wenn die detektierten Signale angeben, daß die Bremse betätigt ist und das Fahrpedal nicht betätigt ist.

2. Antriebsart-Wählvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerein­ richtung (21) eine Einrichtung zum Anlegen eines Einrücksignales (B) an die Kupplungseinrichtung (9) enthält, um die ersten und zweiten Achsantriebs­ einrichtungen (5, 11, 12; 14) zu verbinden, wenn wenigstens das detektierte Signal von der Fahrpedal­ betätigungs-Detektiereinrichtung (23) angibt, daß das Fahrpedal betätigt wird.

3. Antriebsart-Wählvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebs­ system eine Antriebsenergiequelle (1), welche wenig­ stens eine Brennkraftmaschine und ein Getriebe zum Erzeugen einer Antriebsleistung enthält, eine Antriebswellenanordnung (4), die mit der Antriebs­ energiequelle (1) verbunden ist und gegenüberlie­ gende Enden hat, die mit der ersten und zweiten Achsantriebseinrichtung (5, 11, 12; 14) jeweils verbunden sind, um die Antriebsenergie von der Antriebsenergiequelle (1) auf die ersten und zweiten Achsantriebseinrichtungen (5, 11, 12; 14) zu über­ tragen und eine Viskofluidkupplung (8) aufweist, die in der Antriebswellenanordnung (5, 6, 7) ange­ ordnet ist, wobei die Kupplungseinrichtungen eine Klauenkupplung (9) aufweist, die in der Antriebs­ wellenanordnung (5, 6, 7) angeordnet ist.

4. Antriebsart-Wählvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Achs­ antriebseinrichtung (5, 11, 12) ein erstes Differen­ tial (11), in der die Antriebsenergie von der An­ triebsenergiequelle (1) direkt über die Antriebs­ wellenanordnung (5) immer anliegen kann, und eine erste Radantriebsachse (12) enthält, die mit dem ersten Differential (11) verbunden ist, wobei die zweite Achsantriebseinrichtung eine zweite Radan­ triebsachse aufweist, die durch die Antriebsenergie von der Antriebsenergiequelle (1) drehantreibbar ist, die von der Antriebswellenanordnung (5, 6) über wenigstens die Klauenkupplung (9) anliegt.

5. Antriebsart-Wählvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Achsantriebseinrichtung ein zweites Differential (14) enthält, an der die Antriebsenergie von der An­ triebsenergiequelle (1) von der Antriebswellen­ anordnung (5, 6, 7) über die Klauenkupplung (9) angelegt werden kann.

6. Antriebsart-Wählvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskofluid­ kupplung (8) als zweites Differential (14) genutzt wird.