DE3924520A1

DE3924520A1 - Achsantrieb

Info

Publication number: DE3924520A1
Application number: DE3924520A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl Ing Dr Horst
Original assignee: Viscodrive GmbH
Current assignee: GKN Viscodrive GmbH
Priority date: 1989-07-25
Filing date: 1989-07-25
Publication date: 1991-02-07
Also published as: JP2614139B2; DE3924520C2; IT9020977A0; IT1243671B; DD296455A5; GB2235425B; FR2650228A1; GB2235425A; IT9020977A1; GB9015974D0; JPH0361123A; FR2650228B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Achsantrieb, insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb, bei dem die Räder der Vorderachse über ein Vorderachsdifferential ständig angetrieben sind und der Antrieb für die Räder der Hinter achse über einen Antriebsstrang mit zwei zwischen Kardan welle und Hinterrädern zwischengeschalteten ein- und auskoppelbaren Flüssigkeitsreibungskupplungen erfolgt, die in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind und zwei gegeneinander drehbar gehaltene Kupplungsnaben aufweisen, welche als Ausgänge des Achsantriebs drehmomentmäßig mit den Rädern gekoppelt sind, wobei die beiden Ausgänge von den jeweils zugeordneten Rädern durch Schaltvorrichtungen entkoppelbar sind.

Derartige Achsantriebe anstelle eines Differentials ein zusetzen, ist bekannt. So beschreibt die EP 02 16 749 C2 einen Achsantrieb, bei dem das der jeweiligen Achse zugeteilte Drehmoment über zwei Viskose-Kupplungen an das jeweils zugeordnete Rad weitergegeben wird. Bei einer derartigen Anordnung ist es vorteilhaft, daß ein übliches Ausgleichsgetriebe mit den erforderlichen Kegelrädern eingespart werden kann. Dadurch, daß die Kupplungsnaben gegeneinander verdrehbar sind, können Ausgleichsbewegungen bei Kurvenfahrten zwischen dem inneren und dem äußeren Rad ausgeglichen werden.

Eine Weiterentwicklung des Torque-Splitters zeigt die EP 03 30 776 A1, bei der im Differentialhals eine Dreh moment-Trennvorrichtung angeordnet ist. Diese Drehmoment- Trennvorrichtung hat die Aufgabe, bei Betätigung der Bremse bzw. bei Einsetzen der Regelung eines ABS, die über den Torque-Splitter angetriebene Achse von der bzw. den anderen Achsen drehmomentmäßig zu trennen, um eine gegenseitige Beeinflussung der Achsen beim Bremsen zu ver meiden. Die hier beschriebene Drehmoment-Trennvorrichtung hat den Nachteil, daß die beiden Räder der zugeordneten Achse drehmomentmäßig zeitweise miteinander gekoppelt sind. Insbesondere, wenn die genannte Achse kurzzeitig vorher starken Beanspruchungen ausgesetzt war und ein hohes Drehmoment übertragen werden mußte, besteht die Möglichkeit, daß beide den Achsantrieb darstellende Viskose-Kupplungen sich in dem sogenannten "Hump-Mode" befinden, so daß sie sich ähnlich wie ein vollständig gesperrtes Differential verhalten.

Die DE 33 17 247 C2 beschreibt ebenfalls einen Torque- Splitter, bei dem in den beiden zu den Rädern führenden Ausgängen des Achsantriebes drehmomentmäßig ein- und auskoppelbare Vorrichtungen vorgesehen sind, mittels derer, falls für die Erhaltung der Fahrstabilität erfor derlich, die beiden zugeordneten Räder vom Achsantrieb abkoppelbar sind.

Bei der hier beschriebenen Antriebsversion ist es von Nachteil, daß sich gefährliche Fahrzustände einstellen können, wenn durch einen technischen Fehler eine der beiden Vorrichtungen einen anderen Schaltzustand einnimmt, als die jeweils andere Vorrichtung. Ein derartiger Zustand kann sich z.B. bei Ausfall eines Betätigungsmittels ein stellen. Das Ergebnis führt zu einem Giermoment um die Hinterachse, das die Fahrstabilität negativ beeinflußt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Achsan trieb der genannten Art zu schaffen, bei dem durch die drehmomentmäßige Ankoppelung der der Achse zugeordneten Räder mit dem Antrieb keine unstabilen Fahrsituationen eintreten können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Betätigungsmittel für die Schaltvorrichtungen hinsichtlich der jeweiligen Schaltzustände miteinander gekuppelt sind, und daß die unbeaufschlagte Grundstellung der Betätigungs mittel dem entkoppelten Schaltzustand der beiden Hinter räder vom Antriebsstrang entspricht.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Achsantriebes ist es von Vorteil, daß kein die Fahrstabilität des Fahrzeuges negativ beeinflussendes einseitiges Moment an einem der Räder auftreten kann und daß bei auftretenden Störungen an dem Betätigungsmittel der Achsantrieb den ausgekoppelten Schaltzustand einnimmt, so daß die drehmomentmäßige Kopplung der beiden zugeordneten Räder aufgehoben ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß beide Kupplungsnaben über eine gemeinsame mechanische Schaltvorrichtung, insbesondere einen Zieh keil, mit den Hinterrädern koppelbar sind, und daß die Schaltvorrichtung, insbesondere der Ziehkeil, von einem pneumatischen, hydraulischen oder magnetischen Betäti gungsmittel beaufschlagbar ist.

Bei dieser Ausführung ist in einfachster Weise gewähr leistet, daß ein gleichzeitiges Entkuppeln beider Räder über ein pneumatisches hydraulisches oder magnetisches Betätigungsmittel stattfindet.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß beide Kupplungsnaben über zwei getrennte Schaltvorrichtungen mit elektromagnetischen Betätigungs mitteln angesteuert werden, und daß die den Schaltvor richtungen zugeordneten Betätigungsmittel in Reihe geschaltet sind.

Bei dieser Ausführung ist gewährleistet, daß bei einem Kabelbruch oder Ausfall der Sicherung des betreffenden Kreises beide Schaltvorrichtungen nicht ansprechen und gemeinsam abgeschaltet werden.

In weiterer Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß beide Kupplungsnaben über zwei getrennte Schaltvorrichtun gen mit hydraulischen oder pneumatischen Betätigungs mitteln angesteuert werden, und daß die den Schaltvor richtungen zugeordneten Druckräume der Betätigungsmittel über einen gemeinsamen Druckkanal mit Druckmittel beauf schlagbar sind.

Durch diese alternative Ausführung ist ebenfalls gewähr leistet, daß die Druckräume gleichzeitig mit Druckmittel beaufschlagt und gemeinsam abgeschaltet werden.

Nachstehend wird die Erfindung anhand zweier in der Zeich nung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 ein Antriebsschema eines Kraftfahrzeuges, bei dem der Achsantrieb einsetzbar ist,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen solchen Achsantrieb mit Betätigungsmitteln für beide Abtriebs wellen der Hinterräder,

Fig. 3 einen Schnitt durch einen solchen Achsantrieb mit elektromagnetischer Betätigung für jede Abtriebswelle der Hinterräder.

In Fig. 1 ist ein vierradgetriebenes Kraftfahrzeug dargestellt, dessen Motor 2 über ein Schaltgetriebe 3 und ein Vorderachsdifferential 4 und vordere Halbwellen 5 mit den angetriebenen Vorderrädern 6 verbunden ist. Zusätzlich ist über eine Längswelle 7 der Antrieb zur Hinterachse vom Vorderachsdifferential 4 abgezweigt. Die Längswelle 7 dient zum Antrieb eines Achsantriebes 8, welcher drehmomentmäßig über zwei achsantriebsseitige Gelenke 9, 10 und zwei Radgelenke 11, 12 mit den Hinterrädern 13 über die Antriebswellen 14, 15 verbunden ist. Der Achsantrieb 8 wird anhand der Fig. 2 und 3 näher erläutert.

Der Achsantrieb 8 in den Fig. 2, 3 besteht aus einem Achsantriebsgehäuse 16, in dem ein Kegelrad 17 mit einer Längswelle 7 gelagert ist, das in Wirkverbindung mit einem Tellerrad 18 steht, wobei das Tellerrad 18 über Schrauben bolzen 19 mit dem Kupplungsgehäuse 20 der Viskose-Kupplung 21 drehfest verbunden ist. In dem Kupplungsgehäuse 20 sind zwei Kupplungsnaben 22, 23 drehbar gelagert, wobei dem Kupplungsgehäuse 20 ein Satz Außenlamellen 24 drehfest zugeordnet ist und den Kupplungsnaben 22, 23 jeweils zwei Sätze Innenlamellen 25, 26 zugeordnet sind und die Außen lamellen 24 mit den Innenlamellen 25, 26 jeweils wechsel weise verbaut sind.

Die Kupplungsnaben 22, 23 sind gegen das Kupplungsgehäuse 20 über Dichtungen 27, 28 abgedichtet. Das Kupplungsgehäuse 20 seinerseits ist über Wälzlager 29, 30 im Achsantriebs gehäuse 16 aufgenommen. Im Kupplungsgehäuse 20 sind weiterhin zwei Abtriebswellen 31, 32 drehbar gelagert, die jeweils über ein Gelenk 9, 10 mit den Antriebswellen 14, 15 der Hinterräder 13 verbunden sind. Die Gelenke 9, 10 bestehen jeweils aus einem äußeren Gelenkkörper 33, 34 und einem inneren Gelenkkörper 35, 36, in dem ein Kugelkäfig 37, 38 angeordnet ist, der die Gelenkkugeln 39, 40 aufnimmt. Die Antriebswellen 14, 15 der Hinterräder greifen jeweils über eine Verzahnung 41, 42 in die korrespondierende Verzahnung 43, 44 des inneren Gelenkkörpers 35, 36 ein. Ein Faltenbelag 45, 46 auf der Antriebswelle 14, 15 dichtet jeweils das einseitig offene Gelenk 9, 10 ab.

In der Fig. 2 wird in der oberen Hälfte der eingekoppelte und in der unteren Hälfte der ausgekoppelte Zustand der Hinterräder 13 dargestellt. Die Enden 47, 48 der Abtriebs wellen 31, 32 greifen in die Kupplungsnaben 22, 23 ein und sind mit Ausnehmungen 49 versehen, in denen mit einem Ziehkeil bzw. Betätigungsstößel 50 axial verbundene sphärische Stützringe 51 angeordnet sind. Im Bereich der Ausnehmungen 49 sind in den Abtriebswellen 31, 32 radiale Durchgangsbohrungen 52 angeordnet, in denen Sperrkörper 53 gehalten sind. Der Betätigungsstößel 50 ist in einer der Abtriebswellen - hier der Abtriebswelle 31 - geführt und ist an dem nach außen weisenden Ende der Abtriebswelle 31 mit einer Membrane 54 axial verbunden. Die Membrane 54 und die Dichtung 76 schließen eine über den Einfüllstutzen 77 beaufschlagbare Druckkammer 55 nach außen hin ab. Auf dem Betätigungsstößel 50 ist eine Feder 56 angeordnet, die den Betätigungsstößel 50 mit den sphärischen Stützringen 51 in einer Freigabeposition für die Sperrkörper 53 beauf schlagt, so daß in dieser federbeaufschlagten Position die Sperrkörper 53 radial nach innen ausweichen können.

In den Durchgangsbohrungen 52 der Kupplungsnaben 22, 23 sind axial verlaufende Nuten 57 vorgesehen, in der die Sperrkörper 53 unter Einwirkung der sphärischen Stützringe 51 zur drehmomentmäßigen Koppelung der Kupplungsnabe 22, 23 mit den Abtriebswellen 31, 32 gehalten sind.

In der Fig. 3 ist ein Achsantrieb 8 dargestellt, der über zwei elektromagnetische Betätigungseinrichtungen die Abtriebswellen 31, 32, welche mit ihren Enden 47, 48 in die Kupplungsnaben 22, 23 eingreifen, von den Gelenken 9, 10 der Antriebswellen 14, 15 ein- oder auskoppelt. Vorteilhafter weise können die Betätigungseinrichtungen hierbei in Reihe geschaltet sein, so daß ein gleichzeitiges Ein- bzw. Aus koppeln der Antriebswellen 14, 15 gewährleistet ist. In der unteren Figurenhälfte ist der eingekoppelte Zustand und in der oberen der ausgekoppelte Zustand der Hinterräder 13 dargestellt. Die Abtriebswellen 31, 32 weisen an ihren zweiten Enden 58, 59 Abtriebsscheiben 60, 61 mit einer Verzahnung 62, 63 und mit einem radial abgesetzten Lager teil 64, 65 auf, auf denen Stellscheiben 66, 67 gelagert und über mehrere umfangsverteilte Lagerbolzen 68, 69 axial beweglich angeordnet sind. Die Stellscheiben 66, 67 greifen mit einer korrespondierenden Verzahnung 70, 71 in die Verzahnung 62, 63 der zylindrischen Abtriebsscheiben 60, 61 im eingekoppelten Zustand ein und übertragen die Antriebs drehmomente auf die Antriebswellen 14, 15. In diesem Fall sind die mit dem Achsantriebsgehäuse 16 fest verbundenen Ringmagneten 72, 73 mit Spannung beaufschlagt und ziehen die Stellscheiben 66, 67 axial in Richtung der Viskose kupplung 21 an, so daß ein sicheres Eingreifen der Ver zahnung 62, 63 und 70, 71 gewährleistet ist. Die Rück stellung in den ausgekoppelten Zustand der Hinterräder 13 erfolgt bei Spannungsabschaltung durch die Tellerfedern 74, 75, die einerseits an den Stellscheiben 66, 67 und andererseits an den äußeren Gelenkkörpern 33, 34 befestigt sind. Die Lagerbolzen 68, 69 sind im äußeren Gelenkkörper 33, 34 verankert.

Bezugszeichenliste

1 Kraftfahrzeug
2 Motor
3 Schaltgetriebe
4 Vorderachsdifferential
5 Halbwellen
6 Vorderräder
7 Längswelle/Antriebsstrang
8 Achsantrieb
9, 10 Gelenk
11, 12 Radgelenke
13 Hinterräder
14, 15 Antriebswellen der Räder
16 Achsantriebsgehäuse
17 Kegelrad
18 Tellerrad
19 Schraubenbolzen
20 Kupplungsgehäuse
21 Viskose-Kupplung
22, 23 Kupplungsnaben
24 Außenlamellen
25, 26 Innenlamellen
27, 28 Dichtungen
29, 30 Wälzlager
31, 32 Abtriebswellen
33, 34 äußerer Gelenkkörper
35, 36 innerer Gelenkkörper
37, 38 Gelenkkäfig
39, 40 Gelenkkugel
41, 42 Verzahnung der Antriebswellen
43, 44 Verzahnung des inneren Gelenkkörpers
45, 46 Faltenbalg
47, 48 Ende der Abtriebswellen
49 Ausnehmung
50 Betätigungsstößel
51 Stützringe
52 Durchgangsbohrung
53 Sperrkörper
54 Membrane
55 Druckkammer
56 Feder des Betätigungsstößels
57 Nut
58, 59 Ende der Abtriebswelle
60, 61 Abtriebsscheibe
62, 63 Verzahnung der Abtriebsscheibe
64, 65 Lagerteil
66, 67 Stellscheiben
68, 69 Lagerbolzen
70, 71 Verzahnung der Stellscheiben
72, 73 Ringmagnet
74, 75 Tellerfeder
76 Dichtungen der Druckkammern
77 Einfüllstutzen

Claims

1. Achsantrieb (8), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (1) mit Allradantrieb, bei dem die Räder (6) der Vorderachse über ein Vorderachsdifferential (4) ständig angetrieben sind und der Antrieb für die Räder (13) der Hinterachse über einen Antriebsstrang (7) mit zwei zwischen Kardanwelle und Hinterrädern (13) zwischengeschalteten ein- und auskoppelbaren Flüssig keitsreibungskupplungen erfolgt, die in einem gemein samen Gehäuse angeordnet sind und zwei gegeneinander drehbar gehaltene Kupplungsnaben (22, 23) aufweisen, welche als Ausgänge des Achsantriebs drehmomentmäßig mit den Rädern (13) gekoppelt sind, wobei die beiden Ausgänge von den jeweils zugeordneten Rädern (13) durch Schaltvorrichtungen entkoppelbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsmittel (50, 72, 73) für die Schalt vorrichtungen hinsichtlich der jeweiligen Schaltzu stände miteinander gekuppelt sind, und daß die unbeaufschlagte Grundstellung der Betätigungsmittel (50, 72, 73) dem entkoppelten Schaltzustand der beiden Hinterräder (13) vom Antriebsstrang (7) entspricht.

2. Achsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kupplungsnaben (22, 23) über eine gemeinsame mechanische Schaltvorrichtung, insbesondere einen Ziehkeil, mit den Hinterrädern (13) koppelbar sind, und daß die Schaltvorrichtung, insbesondere der Zieh keil, von einem pneumatischen, hydraulischen oder magnetischen Betätigungsmittel (50) beaufschlagbar ist.

3. Achsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kupplungsnaben (22, 23) über zwei getrennte Schaltvorrichtungen mit elektromagnetischen Betäti gungsmitteln (72, 73) angesteuert werden, und daß die den Schaltvorrichtungen zugeordneten Betätigungsmittel (72, 73) in Reihe geschaltet sind.

4. Achsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kupplungsnaben (22, 23) über zwei getrennte Schaltvorrichtungen mit hydraulischen oder pneuma tischen Betätigungsmitteln angesteuert werden, und daß die den Schaltvorrichtungen zugeordneten Druckräume der Betätigungsmittel über einen gemeinsamen Druck kanal mit Druckmittel beaufschlagbar sind.