DE3901348A1 - Vorrichtung zum antrieb der vorder- und hinterraeder eines motorfahrzeugs - Google Patents
Vorrichtung zum antrieb der vorder- und hinterraeder eines motorfahrzeugsInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentan
spruchs 8.
Es handelt sich dabei insbesondere um eine Vorrichtung zum
Antrieb der Vorder- und Hinterräder eines Motorfahrzeuges
zwecks Verbesserung der Kurvenfahreigenschaften des Motor
fahrzeuges im Bereich kleiner und mittlerer Geschwindigkeit
sowie zwecks Verbesserung von dessen Stabilität in einem
Bereich hoher Geschwindigkeit.
Bei einem in Fig. 1 dargestellten bekannten Motorfahrzeug
mit Vorder- und Hinterrädern (im folgenden als Vierrad-Mo
torfahrzeug bezeichnet) wird Antriebsleistung von einem
Motor 1 über ein Getriebe T/M sowie eine Ausgangswelle 2
auf ein Vorderrad-Differential 3 übertragen, das ein Diffe
rentialgehäuse 4 sowie ein Paar von Ausgangswellen 5, 6
besitzt. Diese Wellen 5, 6 sind über Antriebsachsen 7, 8
mit Vorderrädern FW gekoppelt, wobei Antriebsleistung vom
Vorderrad-Differential 3 über eine Antriebswelle 9 auf ein
Hinterrad-Differential 13 zum Antrieb eines Paars von
Hinterrädern RW übertragen wird. Das Hinterrad-Differential
3 besitzt ein Differentialgehäuse 14, mit dessen hinterem
Ende die Antriebswelle 9 über kämmende Zahnräder 11, 12
gekoppelt ist. Das Differential-Gehäuse 14 ist mit einem
Paar von drehmomentübertragenden Kupplungen (beispielsweise
hydraulische Mehrplattenkupplungen) 21, 25 kombiniert, die
auf Ausgangswellen 15, 16 montiert sind. Diese Ausgangswel
len 15, 16 sind wiederum über Antriebsachsen 17, 18 mit den
Hinterrädern RW gekoppelt. Die hydraulischen Mehrplatten
kupplungen 21, 25 werden zur Änderung der auf die Ausgangs
achsen 15, 16 zu übertragenden Antriebsleistung durch ein
nicht dargestelltes hydraulisches Drucksteuersystem ge
steuert.
Die hydraulischen Mehrplattenkupplungen 21, 25 umfassen
speziell am linken bzw. am rechten Teil des Differentialge
häuses 14 befestigte Außenplatten 22 und 26 sowie an den
Ausgangsachsen 15 und 16 befestigte, mit den Außenplatten
22 und 26 abwechselnde Innenplatten 23, 27. Die auf die
Ausgangsachsen 15, 16 zu übertragende Antriebsleistung kann
durch Einleiten von unter Druck stehendem Öl in Hydraulik
druckkammern 24, 28 der Kupplungen 21, 25 geändert werden.
Es sei nun angenommen, daß das Vierrad-Motorfahrzeug eine
Kurve gemäß Fig. 2 fährt. Wird das Motorfahrzeug glatt
gesteuert, wenn die Motorleistung klein ist und rutschen
die Vorderräder FW lediglich geringfügig, so läuft das
äußere Hinterrad RW (in Bezug auf den Kurvenkreis (bei dem
es sich um ein Hilfsantriebsrad handelt, auf einem Weg r 4,
welcher außerhalb eines mittleren Weges f 0 der Vorderräder
FW liegt, bei denen es sich um Hauptantriebsräder handelt.
Im Idealfall sollten die Drehzahlen ω 1, ω 2 des inneren und
äußeren Vorderrades FW, die Drehzahl ω 0 der Antriebswelle 9
und die Drehzahlen ω 3, ω 4 des inneren und äußeren Hinterra
des RW vorzugsweise folgender Gleichung genügen:
Bei einem Vierrad-Motorfahrzeug nach Fig. 1 übersteigt
jedoch die Drehzahl ω 4 die Drehzahl ω 0 nicht, sondern ist
höchstens gleich der Drehzahl ω 0 selbst wenn der auf die
dem äußeren Hinterrad RW zugeordnete hydraulische Mehrplat
tenkupplung 25 einwirkende Druck erhöht wird. Es ist nicht
möglich, eine Antriebsleistung zu erzeugen, um das äußere
Hinterrad RW so zu drehen, daß der Zusammenhang ω 0 < ω 4
erfüllt ist. Das Motorfahrzeug erfährt daher bei einer
Kurvenfahrt eine straffe eckige Bremsung.
Wird der auf die dem äußeren Hinterrad RW zugeordnete
hydraulische Mehrplattenkupplung 25 einwirkende Druck
verringert, so ergibt sich die Bedingung ω 0 < ω 4, wobei
jedoch die Vorteile des Vierrad-Motorfahrzeuges nicht mehr
erreicht werden, welche sich aus dem Antrieb sowohl der
Vorder- als auch der Hinterräder ergeben.
Das in Fig. 1 dargestellte Vierrad-Motorfahrzeug basiert im
Aufbau auf einem Fahrzeug mit vorn liegendem Motor und
Vorderradantrieb. Die vorgenannten Probleme ergeben sich
jedoch auch bei einem Vierrad-Motorfahrzeug, das in seinem
Aufbau auf einem Fahrzeug mit hinten liegendem Motor und
Hinterradantrieb basiert.
Fig. 3 zeigt ein Vierrad-Motorfahrzeug, bei dem die Motor
leistung von einer Getriebeausgangswelle 2 auf ein Hinter
rad-Differential 3 und sodann von diesem über eine An
triebswelle auf ein Vorderrad-Differential 13 übertragen
wird. Dieses Vorderrad-Differential 13 besitzt hydraulische
Mehrplattenkupplungen 21, 25, die mit denjenigen nach Fig.
1 identisch sind und in einem Differentialgehäuse 14 ange
ordnet und auf Vorderrad-Ausgangswellen 15, 16 montiert
sind.
Fährt das Vierrad-Motorfahrzeug eine Kurve gemäß Fig. 4, so
ist die folgende Bedingung erfüllt, da das äußere Vorderrad
(in Bezug auf den Kurvenkreis) bei dem es sich um ein
Hilfsantriebsrad handelt, auf einem Weg f 2, der außerhalb
eines mittleren Weges r 0 der Hinterräder liegt, bei denen
es sich um die Hauptantriebsräder handelt:
Selbst wenn der auf die dem äußeren Vorderrad zugeordnete
hydraulische Mehrplattenkupplung 25 einwirkende Druck
erhöht wird ist es jedoch nicht möglich, eine Antriebslei
stung zu erzeugen um das äußere Vorderrad so zu drehen,
daß der Zusammenhang ω 0 < ω 2 erfüllt wird.
Dies gilt auch für ein Vierrad-Motorfahrzeug, das in seinem
Aufbau auf einem (nicht dargestellten) Fahrzeug mit vorn
liegendem Motor und Hinterradantrieb basiert.
Im Hinblick auf die vorgenannten Nachteile liegt der Erfin
dung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Antrieb der
Vorder- und Hinterräder eines Vierrad-Motorfahrzeuges mit
Haupt- und Hilfsantriebsrädern sowie einem Paar von drehmo
mentübertragenden und durch ein den Hilfsantriebsrädern
zugeordnetes Differential steuerbaren Kupplungen anzugeben,
welche Drehzahlerhöhungsmöglichkeiten für einen Antriebs
leistungs-Übertragungsweg von einem mit den Hauptantriebs
rädern gekuppelten Differential auf ein mit den Hilfsan
triebsrädern gekuppelten Differential besitzt, um die auf
die Hauptantriebsräder wirkende Antriebsleistungkleiner als
die auf die Hilfsantriebsräder wirkende Antriebsleistung zu
machen, so daß bei einer Kurvenfahrt des Motorfahrzeuges
ein auf ein äußeres Hilfsantriebsrad wirkendes Antriebs
drehmoment größer als ein auf ein inneres Hilfsantriebsrad
wirkendes Antriebsdrehmoment zu machen, in dem die drehmo
mentübertragenden Kupplungen im Sinne einer Verbesserung
der Betriebseigenschaften, beispielsweise des Kurvenfahr
verhaltens des Motorfahrzeuges gesteuert werden.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs
genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kenn
zeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Eine weitere Lösung der genannten Aufgabe ist durch die
Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 8
gegeben.
Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösungen sind
jeweils Gegenstand entsprechender Unteransprüche.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren
der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher
erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 die bereits erläuterte schematische Ansicht
eines Antriebssystems eines Vierrad-Motorfahr
zeuges, das in seinem Aufbau auf einem Fahrzeug
mit Vorderradantrieb basiert und in dem eine
erfindungsgemäße Vorder- und Hinterrad-Antriebs
vorrichtung verwendbar ist;
Fig. 2 das bereits erläuterte Diagramm bei einer Kur
venfahrt des Vierrad-Motorfahrzeuges nach Fig.
1, aus dem auch die Wirkungsweise der Vorder
und Hinterrad-Antriebsvorrichtung ersichtlich
ist;
Fig. 3 die bereits erläuterte schematische Ansicht
eines Antriebssystems eines Vierrad-Motorfahr
zeuges, das in seinem Aufbau auf einem Fahrzeug
mit Hinterradantrieb basiert und in dem eine
erfindungsgemäße Vorder- und Hinterrad-Antriebs
vorrichtung verwendbar ist;
Fig. 4 das bereits erläuterte Diagramm für eine Kurven
fahrt des Vierrad-Motorfahrzeugs nach Fig. 3,
aus dem auch die Wirkungsweise der Vorder- und
Hinterrad-Antriebsvorrichtung ersichtlich ist;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Drehzahler
höhungseinrichtung gemäß einer ersten Ausfüh
rungsform der Erfindung;
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Drehzahler
höhungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausfüh
rungsform der Erfindung;
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Drehzahler
höhungseinrichtung gemäß einer dritten Ausfüh
rungsform der Erfindung.
Fig. 8 einen Horizontalschnitt zur Darstellung der
speziellen baulichen Einzelheiten der ersten
Ausführungsform der Drehzahlerhöhungseinrichtung
sowie eines den Hilfsantriebsrädern zugeordneten
Differentials; und
Fig. 9 ein Diagramm eines auf dem Motorfahrzeug mon
tierten hydraulischen Drucksteuerkreises zur
Steuerung der Vorder- und Hinterrad-Antriebsvor
richtung.
In den Figuren sind sich entsprechende Elemente mit glei
chen bzw. sich entsprechenden Bezugszeichen versehen.
Eine erfindungsgemäße Vorder- und Hinterrad-Antriebsvor
richtung kann in einem Vierrad-Motorfahrzeug, das in seinem
Aufbau auf einem Fahrzeug mit Vorderradantrieb gemäß Fig. 1
basiert, in einem Vierrad-Motorfahrzeug, das in seinem
Aufbau auf einem Fahrzeug mit Hinterradantrieb gemäß Fig. 3
basiert oder in einen Vierrad-Motorfahrzeug, das in seinem
Aufbau einem Fahrzeug mit Vorderrad- und Hinterradantrieb
entspricht, verwendet werden. Eine erfindungsgemäße Dreh
zahlerhöhungseinrichtung in einer Vorder- und Hinterrad-An
triebsvorrichtung ist im Grundsatz auf einer Antriebswelle
9 montiert, die als Antriebsleistungs-Übertragungsweg dient
und von einem Hauptantriebsrädern zugeordneten Differential
3 zu einem Hilfsantriebsrädern zugeordneten Differential 13
verläuft, wie dies in den Fig. 1 und 3 dargestellt ist.
Fig. 5 zeigt schematisch eine Drehzahlerhöhungseinrichtung
gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, welche in
der Vorder- und Hinterrad-Antriebsvorrichtung vorgesehen
ist. Diese Drehzahlerhöhungseinrichtung umfaßt im wesentli
chen eine Eingangswelle 19, eine Ausgangswelle 29, eine
direkt kuppelnde Kupplung 30, einen Drehzahlerhöhungsmecha
nismus 40 sowie eine Drehzahlerhöhungskupplung 50. Die
Eingangswelle 19 nimmt Antriebsleistung vom Hauptantriebs
rad-Differential 3 auf, wie dies in den Fig. 1 und 3 darge
stellt ist, während Antriebsleistung von der Ausgangswelle
29 auf das Hilfsantriebsrad-Differential 13 übertragen
wird.
Gemäß Fig. 5 ist die direkt kuppelnde Kupplung 30 zwischen
der Eingangswelle 19 und der Ausgangswelle 29 angeordnet.
Sie ist als hydraulische Mehrplattenkupplung mit einer
einstückig auf einem Ende der Eingangswelle 19 montierten
Trommel 31, in dieser Trommel angeordneten und befestigten
äußeren Platten 23 und auf einem Ende der Ausgangswelle 29
fest montierten und mit den äußeren Platten 32 abwechseln
den inneren Platten 33 ausgebildet. Der Drehzahlerhöhungs
mechanismus 40 ist zwischen der Kupplungstrommel 31 und der
Ausgangswelle 29 angeordnet. Dieser Drehzahlerhöhungsmecha
nismus 40 ist als Planetengetriebemechanismus mit einem auf
einem Ende der Kupplungstrommel 31 montierten inneren
Zahnrad 41, mehreren kleineren mit dem inneren Zahnrad 41
kämmenden Ritzelzahnrädern 42, mehreren größeren mit den
kleineren Ritzelzahnrädern 42 über entsprechende Verbin
dungswellen 45 kämmende Ritzelzahnrädern 43 und einem mit
den größeren Ritzelzahnrädern 43 kämmenden und fest auf der
Ausgangswelle 29 montierten inneren Zahnrad 44 ausgebildet.
Die Verbindungswellen 45 zwischen den Ritzelzahnrädern 42,
43 sind auf einem Träger 46 gelagert. Die Drehzahlerhö
hungskupplung 50 ist zwischen dem Träger 46 und einem
Motorfahrzeugchassis B angeordnet und umfaßt eine hydrauli
sche Mehrplattenkupplung mit äußeren am Motorfahrzeugchas
sis B befestigten Platten 52 und inneren am Träger 46 und
mit den äußeren Platten 52 abwechselnden inneren Platten
53.
Die Anzahl N 1 der Zähne des inneren Zahnrades 41 auf der
Eingangswelle 19, die Anzahl N 2 der Zähne der kleineren
Ritzelzahnräder 42, die Anzahl N 3 der Zähne der größeren
Ritzelzahnräder 43 sowie die Anzahl N 4 der Zähne des inne
ren Zahnrades 44 auf der Ausgangswelle 29 sind gemäß fol
gender Beziehung gewählt:
Die als Antriebsleistungs-Übertragungsweg zwischen den
Vorder- und Hinterrädern des Vierrad-Motorfahrzeugs dienen
de Antriebswelle 9 ist daher mit der die direkt kuppelnde
Kupplung 30, den Drehzahlerhöhungsmechanismus 40 sowie die
Drehzahlerhöhungskupplung 50 umfassenden Drehzahlerhöhungs
einrichtung bzw. einer die Drehzahl der Eingangswelle
ändernden Drehzahlerhöhungseinrichtung kombiniert.
Ist die direkt kuppelnde Kupplung 30 eingekuppelt und die
Drehzahlerhöhungskupplung 50 ausgekuppelt, so wird An
triebsleistung von der Eingangwelle 19 über die direkt
kuppelnde Kupplung 30 direkt auf die Ausgangswelle 29
übertragen. Dabei dreht der Drehzahlerhöhungsmechanismus 40
leer, da die Drehzahlerhöhungskupplung 50 ausgekuppelt ist.
Die Drehzahl ω′ der Ausgangswelle 29 ist daher gleich der
Drehzahl ω der Eingangswelle 19 (ω′=ω).
Wenn die direkt kuppelnde Kupplung 30 ausgekuppelt und die
Drehzahlerhöhungskupplung 50 eingekuppelt ist, wird An
triebsleistung von der Eingangswelle 19 über den Drehzahl
erhöhungsmechanismus 40, d.h. das innere Zahnrad 41, die
kleineren Ritzelzahnräder 52, die Verbindungswellen 45, die
größeren Ritzelzahnräder 43 und das innere Zahnrad 44 auf
die Ausgangswelle 29 übertragen, wobei es sich um einen
Nebenweg für die direkt kuppelnde Kupplung 30 handelt.
Dabei hängen die Drehzahl ω′ der Ausgangswelle 29 und die
Drehzahl ω der Eingangswelle 19 gemäß folgender Beziehung
zusammen:
Daher ist die Drehzahl ω′ der Ausgangswelle 29 größer als
die Drehzahl ω der Eingangswelle 19 (ω′ < ω).
Da die Antriebsleistung vom Motor über den Drehzahlerhö
hungsmechanismus 40 auf das den Hilfsantriebsrädern zuge
ordnete Differential übertragen werden kann, kann die auf
die Hilfsantriebsräder übertragene Antriebsleistung größer
als die auf die Hauptantriebsräder übertragene Antriebslei
stung gemacht werden. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeu
tet dies, daß die Antriebsleistung von dem mit den Hauptan
triebsrädern gekoppelten Differential 3 in ihrer Drehzahl
erhöht und sodann auf das mit den Hilfsantriebsrädern
gekoppelte Differential 13 übertragen wird und im Ergebnis
eine größere Antriebsleistung auf die Hilfsantriebsräder
als auf die Hauptantriebsräder übertragen wird.
Durch Betätigung einer im folgenden noch zu beschreibenden
hydraulischen Drucksteuereinrichtung zwecks Einleitung von
unter Druck stehendem Öl in eine mit einem äußeren Rad
gekoppelte hydraulische Mehrplattenkupplung, beispielsweise
die hydraulische Mehrplattenkupplung 25 im Hilfsantriebs
rad-Differential 13, treten die inneren Platten 27 und die
äußeren Platten 26 zur Einkupplung der Kupplung 25 reibend
in Eingriff, um Antriebsleistung mit einer erhöhten Dreh
zahl auf die mit dem äußeren Rad verbundene Ausgangswelle
16 zu übertragen, wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt.
Fährt das Motorfahrzeug eine Kurve gemäß Fig. 2, so wird
gemäß der Darstellung durch einen Pfeil F 4 das Antriebs
drehmoment, das auf das ein Hilfsantriebsrad darstellende
äußere Hinterrad übertragen wird, größer als das auf das
innere Hinterrad übertragene Drehmoment, so daß das Kurven
fahrverhalten des Vierrad-Motorfahrzeuges im Bereich klei
ner und mittlerer Geschwindigkeit verbessert werden kann.
Andererseits ist es auch möglich, zur Erzielung einer
größeren Fahrstabilität des Motorfahrzeuges im Bereich
hoher Geschwindigkeit, das auf das innere Hinterrad gegebe
ne Antriebsdrehmoment größer als das auf das äußere Hinter
rad gegebene Antriebsdrehmoment zu machen.
Fährt das Motorfahrzeug eine Kurve gemäß Fig. 4, so wird
gemäß der Darstellung durch einen Pfeil F 2 das Antriebs
drehmoment, das auf das ein Hilfsantriebsrad darstellende
äußere Vorderrad übertragen wird, größer als das auf das
innere Vorderrad übertragene Drehmoment, wodurch das Kur
venfahrverhalten des Vierrad-Motorfahrzeuges im Bereich
kleiner und mittlerer Geschwindigkeit verbessert wird.
Andererseits kann zur Verbesserung der Fahrstabilität des
Motorfahrzeuges in einem Bereich hoher Geschwindigkeit das
auf das innere Vorderrad gegebene Drehmoment größer als das
auf das äußere Vorderrad gegebene Drehmoment gemacht wer
den.
Wie oben beschrieben, kann das auf die Hilfsantriebsräder
gegebene Drehmoment größer als das auf die Hauptantriebsrä
der gegebene Drehmoment gemacht werden, ohne daß die Vorzü
ge des Vierrad-Motorfahrzeuges mit einem Antrieb aller vier
Räder beeinträchtigt werden. Die Betriebseigenschaften des
Motorfahrzeugs, wie das Kurvenfahrverhalten im Bereich
kleiner und mittlerer Geschwindigkeit und die Fahrstabili
tat im Bereich hoher Geschwindigkeit können durch Steuerung
der hydraulischen Mehrplattenkupplungen (das sind die
drehmomentübertragenden Kupplungen) in dem den Hilfsan
triebsrädern zugeordneten Differential verbessert werden.
Fig. 6 zeigt schematisch eine Drehzahlerhöhungseinrichtung
gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Diese
Drehzahlerhöhungseinrichtung enthält einen Drehzahlerhö
hungsmechanismus 40 mit einer hydraulischen direkt kuppeln
den Mehrplattenkupplung 30 und einem Zahnrad 41 (Anzahl der
Zähne N 1), welche auf einer Eingangswelle 19 montiert sind,
einem mit dem Zahnrad 41 kämmenden und auf einer zur Ein
gangswelle 19 parallelen Gegenwelle 49 montierten Zahnrad
42 (Anzahl der Zähne N 2), einem auf der Gegenwelle 49
montierten Zahnrad 43 (Anzahl der Zähne N 3) und mit einer
hydraulischen Mehrplatten-Drehzahlerhöhungskupplung 50,
über welche ein Zahnrad 44 (Anzahl der Zähne N 4) mit einer
Ausgangswelle 29 verbunden ist, wobei das Zahnrad 44 mit
dem Zahnrad 43 kämmend gehalten ist. Die in Fig. 6 darge
stellte Drehzahlerhöhungseinrichtung hat die gleiche Funk
tion wie die Drehzahlerhöhungseinrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform, wobei die Anzahl der Zähne der Zahnräder
41, 42, 43, 44 so gewählt ist, daß die oben angegebene
Gleichung (1) erfüllt ist.
Fig. 7 zeigt schematisch eine Drehzahlerhöhungseinrichtung
gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Diese
Drehzahlerhöhungseinrichtung nach Fig. 7 enthält einen
Drehzahlerhöhungsmechanismus 40 mit einem Zahnrad 41 (N 1),
einem mit dem Zahnrad 41 kämmenden und auf einer Gegenwelle
49 montierten Zahnrad 42 (N 2), einem auf der Gegenwelle 49
montierten Zahnrad 43 (N 3) und einem auf einer Ausgangswel
le 29 montierten und mit dem Zahnrad 43 kämmenden Zahnrad
44 (N 4). Der Drehzahlerhöhungsmechanismus 40 enthält weit
erhin eine zwischen der Eingangs- und Ausgangswelle 19, 29
vorgesehne direkt kuppelnde Kupplung 30. Die Gegenwelle ist
in zwei die Zahnräder 42 bzw. 43 lagernde Wellenteile
unterteilt, die durch die zwischen ihnen liegende Drehzahl
erhöhungskupplung 50 selektiv miteinander verbindbar bzw.
voneinander lösbar sind. Die Drehzahlerhöhungseinrichtung
nach Fig. 7 hat ebenfalls die gleiche Funktion wie die
Drehzahlerhöhungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungs
form, in dem die Anzahl der Zähne der Zahnräder 41, 42, 43,
44 so gewählt ist, daß die Gleichung (1) erfüllt ist.
Bei den Kupplungen in der Drehzahlerhöhungseinrichtung muß
es sich nicht notwendigerweise um hydraulische Mehrplatten
kupplungen handeln. Es können vielmehr beispielsweise auch
durch Hubmagneten betätigte Kupplungen verwendet werden.
Die direkt kuppelnde Kupplung kann auch eine Einwegkupplung
sein, während die Drehzahlerhöhungskupplung eine hydrauli
sche Mehrplattenkupplung sein kann. Darüber hinaus können
diese Kupplungen auch Klauenkupplungen oder andere Arten
von Kupplungen sein.
Fig. 8 zeigt speziell die baulichen Einzelheiten der Dreh
zahlerhöhungseinrichtung und des den Hilfsantriebsrädern
zugeordneten Differentials in der Vorder- und Hinterrad-An
triebsvorrichtung gemäß der Erfindung. Die Drehzahlerhö
hungseinrichtung gemäß Fig. 8 ist im Grundsatz identisch
mit der Drehzahlerhöhungseinrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform der Erfindung.
Gemäß Fig. 8 sind die Drehzahlerhöhungseinrichtung und das
Differential in einem auf einem (nicht dargestellten)
Motorfahrzeug-Chassis gelagerten Gehäuse 60 angeordnet.
Wird der direkt kuppelnden Kupplung 30 durch eine Öffnung
63 unter Druck stehendes Öl zugeführt, so gelangt Druck in
eine hydraulische Druckkammer 34, um einen Kolben 67 nach
rechts zu bewegen. Die Axialbewegung des Kolbens 67 drückt
die äußeren Platten 32 der Eingangswelle 19 gegen die
inneren Platten 33 die auf einem an dem Ende der Ausgangs
welle 29 befestigten Halter 39 gehaltert sind, wodurch
diese äußeren und inneren Platten 32, 33 in Abhängigkeit
vom zugeführten Öldruck in reibendem Eingriff gelangen. Der
Drehzahlerhöhungskupplung 50 wird über eine Öffnung 64
unter Druck stehendes Öl zugeführt, wodurch in einer hy
draulischen Druckkammer 54 ein Kolben 68 axial bewegt wird.
Bei dieser Axialbewegung des Kolbens 68 werden die im
Gehäuse 60 gehalterten äußeren Platten 52 und die inneren
Platten 53 auf den Träger 46 gegeneinander gepreßt und
gelangen in Abhängigkeit vom zugeführten Öldruck in reiben
den Eingriff. Im Differential, dem Antriebsleistung von der
Ausgangswelle 29 zugeführt wird, werden die Ausgangswellen
15, 16 zusammen mit den Kolben 65, 66 durch den in die
hydraulischen Druckkammern 24, 28 der hydraulischen Mehr
plattenkupplungen 21, 25 durch Öffnungen 61, 62 zugeführten
Öldruck nach außen bewegt. Die äußeren Platten 22, 26 und
die inneren Platten 23, 27 gelangen daher durch vom zuge
führten Öldruck abhängige Kräfte miteinander reibend in
Eingriff.
Fig. 9 zeigt beispielsweise einen hydraulischen Drucksteu
erkreis zur Steuerung der erfindungsgemäßen auf einem
Motorfahrzeug montierten Vorder- und Hinterrad-Antriebsvor
richtung. Dieser hydraulische Drucksteuerkreis enthält eine
Steuereinheit 70, ein Lenkrad 71, einen Lenkkraftsensor 72,
einen Motor 73, eine Ölpumpe 74, einen Ölbehälter 75, ein
Absperrventil 76, einen Öldruckschalter 77, einen Sammelbe
hälter 78, ein Paar von Druckregulierventilen 81, 82 zur
Steuerung der mit den Rädern gekoppelten hydraulischen
Mehrplattenkupplungen 21, 25 sowie ein durch einen Hubmag
neten betätigtes Richtungssteuerventil 83 einer Drehzahler
höhungseinrichtung.
Die Druckregulierventile 81, 82 zur Steuerung der hydrauli
schen Mehrplattenkupplungen 21, 25 sowie das durch ein
Hubmagneten betätigte Richtungssteuerventil 83 sind der
direkt kuppelnden Kupplung 30 sowie der Drehzahlerhöhungs
kupplung 50 gemeinsam zugeordnet und in Bezug auf die
Öldruckquelle parallel zueinander angeordnet.
Die Steuereinheit 70 steuert die Druckregulierventile 81,
82 und das Richtungssteuerventil 83 mit Steuersignalen auf
der Basis von Betriebsbedingungen (Kurvenfahrbedingungen)
des Motorfahrzeuges beispielsweise über eine durch den
Sensor 72 festgestellte Lenkkraft zur Regulierung des den
hydraulischen Mehrplattenkupplungen 21, 25 zugeführten
Öldrucks und selektiver Ein- und Auskupplung der direkt
kuppelnden Kupplung 30 und der Drehzahlerhöhungskupplung
50.
Der hydraulische Drucksteuerkreis gemäß Fig. 9 kann die
hydraulischen Mehrplattenkupplungen 21, 25 unabhängig
voneinander steuern.
Wie vorstehend beschrieben, kann erfindungsgemäß die den
Hilfsantriebsrädern zugeführte Antriebsleistung größer als
die den Hauptantriebsrädern zugeführte Antriebsleistung
gemacht werden, was durch die Drehzahlerhöhungseinrichtung
im Leistungsübertragungsweg von dem mit den Hauptantriebs
rädern gekoppelten Differential zu dem mit den Hilfsan
triebsrädern gekoppelten Differential im Vierrad-Motorfahr
zeug bzw. durch die Umsetzereinrichtung zur variablen
Umsetzung der zugeführten Antriebsleistung in Bezug auf die
Drehzahl erfolgt. Durch Steuerung der drehmomentübertragen
den Kupplungen im Hilfsantriebsrad-Differential wird das
auf ein äußeres Hilfsantriebsrad gegebene Antriebsdrehmo
ment größer als das auf ein inneres Hilfsantriebsrad gege
bene Drehmoment gemacht, wenn das Motorfahrzeug eine Kurve
fährt, um das Kurvenfahrverhalten im Bereich kleiner und
mittlerer Geschwindigkeit zu verbessern. Andererseits kann
auch die Fahrstabilität des Motorfahrzeugs im Bereich hoher
Geschwindigkeit verbessert werden, in dem das auf ein
inneres Hilfsantriebsrad gegebene Antriebsdrehmoment größer
als das auf ein äußeres Hilfsantriebsrad gegebene Drehmo
ment gemacht wird, wenn das Motorfahrzeug im Bereich hoher
Fahrgeschwindigkeit eine Kurve fährt.
Erfindungsgemäß handelt es sich also um eine Vorder- und
Hinterrad-Antriebsvorrichtung zur Übertragung von Antriebs
leistung von einer Antriebsleistungsquelle in einem Motor
fahrzeug auf Haupt- und Hilfsantriebsräder und zur Steue
rung der übertragenen Antriebsleistung zwecks Verbesserung
der Betriebseigenschaften des Motorfahrzeugs beispielsweise
des Kurvenfahrverhaltens im Bereich kleiner und mittlerer
Geschwindigkeit sowie der Fahrstabilität im Bereich hoher
Geschwindigkeit. Die Vorrichtung enthält ein erstes mit den
Hauptantriebsrädern gekoppeltes Differential zur Aufnahme
der Antriebsleistung von der Antriebsleistungsquelle, ein
zweites mit den Hilfsantriebsrädern gekoppeltes Differenti
al mit einer Kupplungseinrichtung zur variablen Einstellung
der Beträge der unabhängig voneinander auf die Hilfsan
triebsräder übertragtenen Antriebsleistung, einen Antriebs
leistungs-Übertragungsmechanismus zur Übertragung der
Antriebsleistung von der Antriebsleistungsquelle über das
erste Differential auf das zweite Differential sowie eine
im Antriebsleistungs-Übertragungsmechanismus vorgesehene
Drehzahlerhöhungseinrichtung zur Anderung der Drehzahl der
von der Antriebsleistungsquelle gelieferten Antriebslei
stung.
Claims (10)
1. Vorrichtung zum Antrieb der Vorder- und Hinterräder
(FW, RW) eines Motorfahrzeugs durch Übertragung von
Antriebsleistung von einer Antriebsleistungsquelle (1)
auf die Räder (FW bzw. RW), welche als Haupt- und
Hilfs-Antriebsräder des Motorfahrzeuges dienen,
gekennzeichnet durch
ein erstes mit den Hauptantriebsrädern (FM bzw. RW) in Wirkverbindung stehendes Differential (3) zur Aufnahme von Antriebsleistung von der Antriebsleistungsquelle (1),
ein zweites mit den Hilfsantriebsrädern (FW bzw. RW) in Wirkverbindung stehendes Differential (13) mit einer Kupplungseinrichtung (21, 25) zur variablen Einstellung der unabhägig voneinander auf die Hilfsantriebsräder (FM bzw. RW) zu übertragenden Antriebsleistungsbeträge,
einen Antriebsleistungs-Übertragungsmechanismus (9, 19, 29) zur Übertragung der Antriebsleistung von der An triebsleistungsquelle (1) über das erste Differential (3) auf das zweite Differential (13) und eine im Antriebsleistungs-Übertragungsmechanismus (9, 19, 29) vorgesehene Drehzahlerhöhungseinrichtung (30, 40, 50) zur Anderung der Drehzahl der von der Antriebsleistungsquelle (1) gelieferten Antriebslei stung.
ein erstes mit den Hauptantriebsrädern (FM bzw. RW) in Wirkverbindung stehendes Differential (3) zur Aufnahme von Antriebsleistung von der Antriebsleistungsquelle (1),
ein zweites mit den Hilfsantriebsrädern (FW bzw. RW) in Wirkverbindung stehendes Differential (13) mit einer Kupplungseinrichtung (21, 25) zur variablen Einstellung der unabhägig voneinander auf die Hilfsantriebsräder (FM bzw. RW) zu übertragenden Antriebsleistungsbeträge,
einen Antriebsleistungs-Übertragungsmechanismus (9, 19, 29) zur Übertragung der Antriebsleistung von der An triebsleistungsquelle (1) über das erste Differential (3) auf das zweite Differential (13) und eine im Antriebsleistungs-Übertragungsmechanismus (9, 19, 29) vorgesehene Drehzahlerhöhungseinrichtung (30, 40, 50) zur Anderung der Drehzahl der von der Antriebsleistungsquelle (1) gelieferten Antriebslei stung.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlerhöhungsein
richtung (30, 40, 50) hydraulische Mehrplattenkupplun
gen (30, 50) und einen Planetengetriebemechanismus
(41-44) umfaßt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlerhöhungsein
richtung (30, 40, 50) hydraulische Mehrplattenkupplun
gen und eine Einwegkupplung umfaßt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsleistungs-Über
tragungsmechanismus (9, 19, 29) eine Antriebswelle (9)
mit einer das erste Differential (3) und die Drehzahl
erhöhungseinrichtung (30, 40, 50) verbindenden Ein
gangswelle (19) und einer die Drehzahlerhöhungseinrich
tung (30, 40, 50) und das zweite Differential (13)
verbindenden Ausgangswelle (29) umfaßt und daß die
Drehzahlerhöhungseinrichtung (30, 40, 50) eine die
Eingangs- und Ausgangswelle (19, 29) direkt miteinander
kuppelnde Kupplung (30) sowie einen Drehzahlerhöhungs
mechanismus (40) zur Erhöhung der Drehzahl der An
triebsleistung von der Eingangswelle (19) und Übertra
gung der Antriebsleistung mit erhöhter Drehzahl auf die
Ausgangswelle (29) umfaßt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlerhöhungsmecha
nismus (40) einen am Chassis des Motorfahrzeuges befe
stigten Planetengetriebemechanismus (41-44) zur Erhö
hung der Drehzahl der Antriebsleistung von der Ein
gangswelle (19) und Übertragung der Antriebsleistung
mit erhöhter Drehzahl auf die Ausgangswelle (29) bei
ausgekuppelter direkt kuppelnder Kupplung (30) auf
weist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlerhöhungsmecha
nismus (40) eine parallel zur Eingangs- und Ausgangs
welle (19, 29) angeordnete Gegenwelle (49) zur Aufnahme
der Antriebsleistung von der Antriebsleistungsquelle
(1) über die Eingangswelle (19) und Zahnräder (41-44)
aufweist, daß eine Drehzahlerhöhungskupplung (50) über
Zahnräder (42, 43) mit der Gegenwelle (49) in Wirkver
bindung steht, koaxial zur Ausgangswelle (29) angeord
net ist und die Antriebsleistung mit gegenüber der
Drehzahl der Eingangswelle (19) höherer Drehzahl auf
nimmt und daß die Drehzahlerhöhungskupplung (50) bei
ausgekuppelter direkt kuppelnder Kupplung (30) direkt
mit der Ausgangswelle (29) verbindbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlerhöhungsmecha
nismus (40) einen ersten mit der Eingangswelle (19) in
einem ersten vorgegebenen Übersetzungsverhältnis in
Wirkverbindung stehenden Gegenwellenteil, einen zweiten
mit der Ausgangswelle (29) in einem zweiten vorgegebe
nen Übersetzungsverhältnis in Wirkverbindung stehenden
Gegenwellenteil sowie die Drehzahlerhöhungskupplung
(50) zur direkten Kupplung des ersten und zweiten
Gegenwellenteils bei ausgekuppelter direkt kuppelnder
Kupplung (30) umfaßt und daß das erste und zweite
vorgegebene Übersetzungsverhältnis so gewählt sind, daß
die Antriebsleistung von der Eingangswelle (19) mit
erhöhter Drehzahl auf die Ausgangswelle (29) übertragen
wird, wenn der erste und zweite Gegenwellenteil durch
die Drehzahlerhöhungskupplung (50) direkt miteinander
gekuppelt sind.
8. Vorrichtung insbesondere nach einem der Ansprüche 1
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebslei
stungs-Übertragungsmechanismus (9, 19, 29) das erste
und zweite Differential (3, 13) drehmomentübertragend
verbindet und die Antriebsleistung von der Antriebslei
stungsquelle (1) in Bezug auf das erste Differential
(3) in komplementärer Drehmomentübertragungsrelation
aufnimmt und daß eine Umsetzereinrichtung (30, 40, 50)
zur variablen Umsetzung der auf den Antriebsleistungs-
Übertragungsmechanismus (9, 19, 29) gegebenen Leistung
in Bezug auf die Drehzahl und Übertragung der Antriebs
leistung mit umgesetzter Drehzahl auf das zweite Diffe
rential (13) vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Umsetzereinrichtung (30, 40, 50) die Drehzahl
erhöhungseinrichtung ist, welche die Drehzahl der auf
den Antriebsleistungs-Übertragungsmechanis (9, 19, 29)
gegebenen Antriebsleistung erhöht und diese mit erhöh
ter Drehzahl auf das zweite Differential (13) über
trägt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und/oder 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsleistungs-Über
tragungsmechanismus (9, 19, 29) eine Antriebswelle (9)
mit einer das erste Differential (3) und die Drehzahl
erhöhungseinrichtung (30, 40, 50) verbindenden Aus
gangswelle (29) und einer die Drehzahlerhöhungseinrich
tung (30, 40, 50) und das zweite Differential (13)
verbindenden Eingangswelle (19) umfaßt und daß die
Drehzahlerhöhungseinrichtung (30, 40, 50) die die
Eingangs- und Ausgangswelle (19, 29) direkt miteinander
kuppelnde Kupplung (30) sowie den Drehzahlerhöhungsme
chanismus (40) zur Erhöhung der Drehzahl der Antriebs
leistung von der Eingangswelle (19) und Übertragung der
Antriebsleistung mit erhöhter Drehzahl auf die Aus
gangswelle (29) bei ausgekuppelter direkt kuppelnder
Kupplung (30) umfaßt.
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