DE3934913A1

DE3934913A1 - Antriebsanordnung fuer ein vierradgetriebenes kraftfahrzeug mit einer abschaltbaren viskokupplung

Info

Publication number: DE3934913A1
Application number: DE3934913A
Authority: DE
Inventors: Michael Hoeck
Original assignee: Viscodrive GmbH
Current assignee: GKN Viscodrive GmbH
Priority date: 1989-10-20
Filing date: 1989-10-20
Publication date: 1991-04-25
Also published as: US5174408A; DE3934913C2; JPH03139438A; US5314039A

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein vierradgetriebenes Kraftfahrzeug, bei dem die Räder der Vorderachse ständig angetrieben sind und die Räder der Hinterachse mittels einer im Längsantriebsstrang angeordneten Viskokupplung angetrieben sind, wobei der Viskokupplung ein Freilauf in Reihe geschaltet ist, der bei Vorwärtsfahrt eine schnellere Rotation der Hinterräder gegenüber den Vorderrädern zuläßt.

Nach der US-A 37 60 922 ist es bekannt, für Antriebsan ordnungen Viscokupplungen mit mindestes zwei Lamellen sätzen, die jeweils einer Kupplungsnabe und einem Kupp lungsgehäuse zugeordnet sind, zu verwenden. Der verblei bende Freiraum zwischen den wechselweise verbauten Lamel lensätzen wird teilweise mit einer viskosen Flüssigkeit, z. B. Silikonöl, gefüllt.

Bei Antriebsanordnungen für vierradgetriebene Kraftfahrzeu ge, in denen Viskokupplungen Anwendung finden, ist es zeitweilig notwendig, die hintere Antriebsachse vom Motor getriebe abzukuppeln, z. B bei einer Betätigung der Be triebsbremse um die Fahrzeugstabilität aufrechtzuerhalten.

Aus der DE 33 17 247 A1 ist es beispielsweise bekannt, für die Hinterachse ein Drehmoment vom Vorderachsdifferential eines über die Vorderradachse permanent angetriebenen Fahrzeuges abzuleiten. Im Längsantriebsstrang eines sol chen Fahrzeuges wird eine Viskokupplung zwischenge schaltet, so daß im Falle eines Drehzahlunterschiedes der beiden Radachsen ein zunehmendes Antriebsdrehmoment auf die Hinterräder übertragen wird. Eine Drehzahldifferenz zwischen beiden Achsen ergibt sich z. B. zwangsläufig, wenn die permanent angetriebenen Vorderräder einem größeren Schlupf unterworfen sind. Hierdurch baut sich ein zusätz liches Drehmoment für die Hinterachse auf, weil durch die Drehzahldifferenz der beiden Achsen eine Relativbewegung der Lamellensätze zueinander auftritt und die viskose Flüssigkeit im Kupplungsgehäuse geschert wird. Dieser Effekt ist im normalen Fahrbetrieb erwünscht.

Von Nachteil bei diesen Ausführungen mit einer Visko kupplung im Antriebsstrang ist aber, daß die Viskokupplung unabhängig davon, wie die Drehzahldifferenz entsteht, beim Auftreten einer Differenz in einen Drehmomentübertragungs zustand übergeht. Im Falle einer Abbremsung des Kraftfahr zeuges wird über die Viskokupplung auch ein Bremsmoment durch den Schereffekt der viskosen Flüssigkeit auf die Hinterachse übertragen, so daß ein erhöhter Schlupf an der Hinterachse auftritt und das Kraftfahrzeug seine Seiten stabilität verlieren würde.

Dieser Nachteil wird auch bei Fahrzeugen mit Blockierver hinderern besonders deutlich bemerkbar.

Zur Vermeidung eines solchen kritischen Fahrzustandes ist es bekannt, die Viskokupplung über eine Schaltanordnung im Bedarfsfall abschaltbar zu gestalten. Für den Fall einer höheren Drehzahl an der Hinterachse gegenüber der Vorderachse wirkt die Schaltanordnung wie ein Freilauf und verhindert die Entstehung solcher kritischer Fahrsituatio nen bei einer Überbremsung der Vorderachse oder einem Lastwechsel des Fahrzeuges.

Aus diesem Grunde ist z. B. bei der bereits aufgeführten Patentschrift ein ständig wirksamer Freilauf mit Freilauf sperre vorgesehen, der eine Übertragung eines Bremsmomen tes von der Vorderachse auf die Hinterachse bei Vorwärts fahrt verhindert. Bei Rückwärtsfahrt mit Allradantrieb wird der Freilauf manuell oder selbsttätig z. B. durch Einlegen des Rückwärtsganges gesperrt. Von Nachteil bei dieser Ausführung ist die mechanische Sperrung des Frei laufes zwischen Vorder- und Hinterachse bei Rückwärts fahrt. Außerdem ist eine Schaltvorrichtung zur Betätigung der Freilaufsperre notwendig und verteuert die Herstellung einer solchen Antriebsanordnung.

Aus der DE 37 08 193 A1 ist es bekannt, eine ständig un wirksame Freilaufvorrichtung mit Freilaufsperre zu verwen den, die bei Betätigung der Betriebsbremse des Fahrzeugs automatisch die Freilaufsperre entriegelt und den Freilauf wirksam schaltet. Von Nachteil bei dieser Ausführung ist jedoch, daß die Freilaufvorrichtung nur über die Fahrzeug bremse schaltbar ist und bei einem Übergang auf Schubbe trieb die Hinterachse nicht freigeschaltet wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine An triebsanordnung zu schaffen, die selbsttätig bei Vorwärts fahrt eine Freilaufposition einnimmt, wenn die Drehzahl der abhängigen Radachse höher als die der permanent ange triebenen Radachse ist und ansonsten die Funktion eines Allradantriebes mit reduziertem Antriebsmoment auch bei Rückwärtsfahrt aufrechterhält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Freilauf eine zweite Viskokupplung parallel geschaltet ist, deren Drehmomentübertragungskapazität kleiner oder gleich der ersten Viskokupplung ist.

In Vorwärts-Fahrtrichtung wirkt das Bremsmoment über die zweite Viskokupplung auf die Hinterachse und in Rück wärts-Fahrtrichtung erfolgt eine Drehmomentübertragung über die beiden in Reihe geschalteten Viskokupplungen.

Durch eine kleinere Drehmomentübertragungskapazität wird eine Blockierung der Hinterräder über die Vorderräder ausgeschlossen.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die zweite Viskokupplung humpfähig ist.

Dadurch das die zweite Viskokupplung nicht humpfähig ist, wird eine weitere Reduzierung des Drehmomentes vermieden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Abtriebsseite der ersten Viskokupplung mit der Antriebsseite der zweiten Viskokupplung drehfest verbunden ist und daß die Abtriebsseite des Freilaufes mit der Ab triebsseite der zweiten Viskokupplung drehfest verbunden ist.

Durch diese Ausführung erfolgt der Antrieb durch die Über tragungsverbindung zwischen der ersten Viskokupplung und dem Freilauf in Vorwärts-Fahrtrichtung. Die zweite Visko kupplung hat hierbei zunächst keine Funktion, da die bei den Lamellensätze die gleiche Drehzahl aufweisen.

Wenn die nicht-permanent angetriebene Radachse eine höhere Drehzahl aufweist, wird der Freilauf selbsttätig aktiviert und ein Überholen ermöglicht. Hierbei wirkt die bestehende Übertragungsverbindung der beiden in Reihe schalteten Viskokupplungen bremsend auf die abhängige Radachse ein. Bei Drehrichtungsumkehr erfolgt eine Drehmomentübertragung ebenfalls über die beiden in Reihe geschalteten Viskokupplungen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die beiden Viskokupplungen zusammen mit dem Freilauf in einem Gehäuse eingebaut sind.

Durch diese Zuordnung der Lamellensätze zum Freilauf ist eine besonders günstige Bauform der Antriebsanordnung verwirklicht und es wird der Einbau auf kleinstem Raum in einem Kraftfahrzeug ermöglicht.

Die Erfindung wird an Hand eines in den Zeichnungen darge stellten Beispiels näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 ein vierradgetriebenes Kraftfahrzeug mit Antriebsanordnung für eine Hinterachse,

Fig. 2 ein Schema einer Antriebsanordnung für eine Längswelle zur Drehmomentübertragung auf die Hinterachse,

Fig. 3 eine Antriebsanordnung gemäß Fig. 2 mit gekennzeichneter Übertragungsfunktion in Vorwärts-Fahrtrichtung,

Fig. 4 eine Antriebsanordnung gemäß Fig. 2 mit gekennzeichneter Übertragungsfunktion bei einer Bremswirkung, beziehungsweise einem Lastwechsel,

Fig. 5 eine Antriebsanordnung gemäß Fig. 2 mit gekennzeichneter Übertragungsfunktion in Rückwärts-Fahrtrichtung,

Fig. 6 eine Antriebsanordnung in einer kompakten Bauform.

In Fig. 1 ist ein vierradgetriebenes Kraftfahrzeug 1 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. In der Längswelle 7 ist eine Antriebsanordnung 8 zwischengeschaltet, welche über das hintere Ausgleichsgetriebe 9 und die Halbwellen 10 mit den Hinterrädern 11 verbunden ist.

Die Fig. 2 bis 5 zeigen die prinzipielle Wirkungsweise der Antriebsanordnung 8 mit einer ersten Viskokupplung 12, die der Antriebsseite und einer zweiten Viskokupplung 13, die der Abtriebsseite einer Längswelle 7 zugeordnet ist. Beide Viskokupplungen 12, 13 weisen Innenlamellen 14, 15 und Außenlamellen 16, 17 auf und sind über einen Freilauf 18 miteinander verbunden. Der Freilauf 18 besteht aus einem Innen- 19 und Außenring 20, wobei die Außenlamellen 16 der ersten Viskokupplung 12 mit der Längswelle 7 direkt verbunden sind, und die Innenlamellen 14 mit dem Außenring 20 des Freilaufes 18 und über diesen mit den Außenlamellen 17 der zweiten Viskokupplung 13 gekoppelt sind. Der Innen ring 19 des Freilaufes 18 ist mit den Innenlamellen 15 der zweiten Viskokupplung 13 direkt verbunden.

In der Fig. 3 wird durch eine eingezeichnete Linie 21 die Funktion der Antriebsanordnung 8 in Vorwärts-Fahrtrichtung dargestellt. Die mit der Längswelle 7 fest verbundenen Außenlamellen 16 der ersten Viskokupplung 12 nehmen über den Schereffekt der viskosen Flüssigkeit die Innenlamellen 14 mit und treiben den Außenring 20 des Freilaufes 18 an. Der Außenring 20 überträgt das Drehmoment über ein hier nicht näher erläutertes Gesperre auf den Innenring 19, der wiederum direkt mit der Abtriebsseite der Längswelle 7 verbunden ist. Durch den Beschleunigungsvorgang des Kraft fahrzeuges 1 in Vorwärts-Fahrtrichtung tritt an den Vor derrädern 6 ein Schlupf auf und die Drehzahldifferenz zwischen Vorder- 6 und Hinterrädern 11 bewirkt ein Dreh moment in der ersten Viskokupplung 12 durch den Scher effekt der viskosen Flüssigkeit. Dadurch, daß der Außen ring 20 des Freilaufes 18 drehfest mit dem Innenring 19 verbunden ist, erfolgt eine direkte Übertragung des Dreh momentes auf die Hinterräder 11. Die zweite Viskokupplung 13 hat hierbei keine Funktion, da die Innen- und Außen lamellen 15, 17 die gleiche Drehzahl aufweisen. In diesem normalen Fahrbetrieb liegt unter Berücksichtigung der Eigenschaft der ersten Viskokupplung ein Allradantrieb des Kraftfahrzeuges bei einer beschleunigten oder gleich förmigen Bewegung vor.

In der Fig. 4 wird durch die eingezeichnete Linie 21 die Funktion der Antriebsanordnung 8 im Falle eines Lastwech sels beziehungsweise einer Abbremsung in Vorwärts-Fahrt richtung dargestellt. Unter der Voraussetzung, daß die Drehzahl der Vorderräder 6 kleiner als die der Hinterräder 11 ist, erfolgt eine Mitnahme der Antriebsseite von der Längswelle 7 nur über die Innen- 15 und Außenlamellen 17 der zweiten Viskokupplung 13. Der Freilauf 18 ist in diesem Fall gelöst und es besteht keine Verbindung zwi schen Außen- 20 und Innenring 19. In diesem verzögerten Fahrbetrieb durch eine Drosselung der Kraftstoffzufuhr oder bei einer Betätigung der Fahrzeugbremse erfolgt eine zusätzliche bremsende Wirkung auf die Hinterachse 11 durch den angekoppelten Motor 2 mit Schaltgetriebe 3 über die zweite Viskokupplung 13, so daß der Allradantrieb wirk sam bleibt. Eine Blockierung der Hinterräder ist aufgrund der kleineren Charakteristik der zweiten Viskokupplung 13 ausgeschlossen und die Fahrzeugstabilität bleibt durch die Seitenführung und Schubkräfte der Hinterräder 11 völ lig unverändert.

In der Fig. 5 wird durch die eingezeichnete Linie 21 die Funktion der Antriebsanordnung 8 in Rückwärts-Fahrtrich tung dargestellt. Die Drehrichtung der Längswelle 7 ist in diesem Fall umgekehrt und der Freilauf ist nicht gesperrt, wobei die Drehzahl der Vorderräder 6 größer als die der Hinterräder 11 ist. Das Drehmoment wird von der ersten Viskokupplung 12 über den Außenring 20 des Freilaufs 18 auf die zweite Viskokupplung 13 und damit auf die Ab triebsseite der Längswelle 7 übertragen. Aufgrund der kleineren Charakteristik der zweiten Viskokupplung 13 steht nicht das gesamte Drehmoment zur Verfügung. Die Funktion des Allradantriebes wird aber auch bei Rückwärts fahrtrichtung aufrechterhalten.

In der Fig. 6 ist eine kompakte Antriebsanordnung 8 dar gestellt, welche mit einem Anschlußflansch 22 und einer kurzen Antriebswelle 23 an das Schaltgetriebe 3 anschraub bar ist und auf der Abtriebsseite eine Verbindung zur Längswelle 7 aufweist. Der Anschlußflansch 22 ist in die sem Fall über die Antriebswelle 23 mit den Innenlamellen 14 der ersten Viskokupplung 12 und die Außenlamellen 16 sind über das Gehäuse 24 mit dem Außenring 20 des Frei laufes 18 und den Außenlamellen 17 der zweiten Viskokupp lung 13 direkt verbunden. Der Innenring 19 des Freilaufes 18 ist mit den Innenlamellen 15 der zweiten Viskokupplung 13 und der Längswelle 7 gekoppelt. Diese besonders kom pakte Bauausführung erlaubt den Einsatz der Antriebs anordnung auf kleinstem Raum im Kraftfahrzeug.

Bezugszeichenliste

1 Kraftfahrzeug
2 Motor
3 Schaltgetriebe
4 Vorderachsdifferential
5 Halbwellen der Vorderräder
6 Vorderräder
7 Längswelle
8 Antriebsanordnung
9 Ausgleichsgetriebe
10 Halbwellen der Hinterräder
11 Hinterräder
12, 13 Viskokupplung
14, 15 Innenlamellen
16, 17 Außenlamellen
18 Freilauf
19 Innenring
20 Außenring
21 Linie
22 Anschlußflansch
23 Antriebswelle
24 Gehäuse

Claims

1. Antriebsanordnung für ein vierradgetriebenes Kraft fahrzeug (1), bei dem die Räder (6) der Vorderachse ständig angetrieben sind und die Räder (11) der Hinterachse mittels einer im Längsantriebsstrang (7) angeordneten Viskokupplung (12) angetrieben sind, wobei zu der Viskokupplung (12) ein Freilauf (18) in Reihe geschaltet ist, der bei Vorwärtsfahrt eine schnellere Rotation der Hinterräder (11) gegenüber den Vorderrädern (6) zuläßt, dadurch gekennzeichnet, daß zum Freilauf (18) eine zweite Viskokupplung (13) parallel geschaltet ist, deren Drehmomentübertragungs kapazität kleiner oder gleich der ersten Visko kupplung (12) ist.

2. Antriebsanordung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Viskokupplung (13) humpfähig ist.

3. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebsseite der ersten Viskokupplung mit der Antriebsseite der zweiten Viskokupplung drehfest verbunden ist und daß die Abtriebsseite des Freilaufes mit der Abtriebsseite der zweiten Viskokupplung drehfest verbunden ist.

4. Antriebsanordung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Viskokupplungen (12, 13) zusammen mit dem Freilauf (18) in einem Gehäuse (24) eingebaut sind.