DE4002481C2

DE4002481C2 -

Info

Publication number: DE4002481C2
Application number: DE19904002481
Authority: DE
Inventors: Fletcher Michael 5000 Koeln De Anderson
Original assignee: Viscodrive GmbH
Current assignee: GKN Viscodrive GmbH
Priority date: 1990-01-29
Filing date: 1990-01-29
Publication date: 1992-02-06
Also published as: DE4002481A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung mit einer Viskokupplung und einem Freilauf, insbesondere für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, bestehend aus der Viskokupplung mit einem ersten und zweiten Kupplungsteil sowie mit mindestens zwei Lamellensätzen einerseits, wobei die sich radial überlappenden Lamellen der beiden Lamel lensätze in einer bestimmten Folge wechselweise den Kupp lungsteilen drehfest zugeordnet sind, wobei mindestens ein Lamellensatz axial beweglich angeordnet ist und der nicht mit Lamellen besetzte Innenraum wenigstens teilweise mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllt ist und mit einem Frei lauf andererseits, der zur Drehmomentübertragung Klemm körper aufweist, die über eine Steuereinrichtung in eine Drehmomentübertragungsposition überführbar und in einer Freilaufposition gehalten sind.

Aus der DE-PS 33 17 247 ist es bekannt, für ein Kraftfahr zeug mit Allradantrieb eine Viskokupplung für den Längsan triebsstrang oder in die nicht permanent angetriebene Achse einzubauen. Hierdurch wird eine ähnliche Wirkungs weise wie bei einem permanenten Allradantrieb erreicht, weil durch die zunehmende Drehzahldifferenz in der Visko kupplung ein Drehmoment auf die nicht direkt angetriebene Radachse übertragen wird, wenn die Räder der direkt ange triebenen Achse auf nassen, vereisten oder verschneiten Straßen einen Schlupf aufweisen. In der Regel werden die Vorderräder bei einem Allradfahrzeug direkt angetrieben. Die quasi starre Kopplung der beiden Rad achsen über die Viskokupplung führt jedoch beim Überbrem sen der direkt angetriebenen Vorderräder zu einem Über bremsen der nicht direkt angetriebenen Hinterräder, wo durch die Längsstabilität des Fahrzeuges verloren geht. Aus diesem Grund sieht die obengenannte Patentschrift eine Vorrichtung im Längsantriebsstrang oder ausgangsseitig der Antriebshalbwellen zu den Hinterrädern vor, welche zum Beispiel aus einem schaltbaren Klemmrollenfreilauf be steht. Der Klemmrollenfreilauf wird zum Beispiel über die Betätigung der Betriebsbremse ein- oder ausgeschaltet oder durch das Einlegen des Rückwärtsganges gesperrt. Von Nachteil bei dieser Ausführung ist jedoch, daß die notwen dige Ansteuerung des Klemmrollenfreilaufes nur durch die genannten Einrichtungen des Fahrzeuges erfolgen kann. Es sind hierbei zusätzliche elektrische oder mechanische Betätigungsmittel vorzusehen, die unter Umständen störan fällig sind und keine einwandfreie Funktion gewährleisten, insbesondere wenn bei jeder Fahrsituation die volle Funk tion des Allradantriebes aufrechterhalten werden soll.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen in beiden Drehrichtungen selbsttätig wirksamen Freilauf zu schaffen, der in Verbindung mit einer Viskokupplung sowohl bei Vorwärts- als auch bei Rückwärtsfahrt die Zuschaltung der indirekt angetriebenen Räder ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Steuereinrichtung fliehkraftgesteuert ist, wobei für die Steuereinrichtung mindestens ein Ausschnitt im Freilauf innenteil vorhanden ist, welcher eine radiale verlaufende Bohrung, mit einer einliegenden Druckfeder aufweist und wobei in dem Ausschnitt jeweils zwei Schaltarme schwenkbar angeordnet sind, deren Drehpunkt außermittig, jedoch in nerhalb des äußeren Umfangs des Freilaufinnenteils liegt und jeweils wechselweise eine Freilaufposition in einer Drehrichtung einnehmen und daß die Schaltarme durch jeweils eine Feder entgegengerichtet zur Fliehkraftrich tung beaufschlagt sind, wobei zwischen den Schaltarmen und dem Freilaufaußenteil ein umfangsbeweglicher Klemmkörper angeordnet ist und die Schaltarme durch die Druckfeder in Fliehkkraftrichtung unter Vorspannung am Klemmkörper an liegen.

Durch die Fliehkraftsteuerung des Freilaufes wird eine Drehmomentübertragungs- und Freilaufposition in beiden Antriebsdrehrichtungen selbsttätig erreicht und ermöglicht somit die Beibehaltung des Allradantriebes in beiden Fahr richtungen und verhindert ein Überbremsen der nicht direkt angetriebenen Radachse.

Die Steuereinrichtung ist hierbei in einer Ausnehmung des Freilaufinnenteils aufgenommen und führt zu einer kompak ten Bauform der Viskokupplung mit Freilauf. Zwei gegen überliegende Schaltarme sind schwenkbeweglich mit ihrem Drehpunkt in der Nähe des äußeren Umfanges des Freilauf innenteils gelagert. Sie werden durch eine Druckfeder, die in einer Bohrung senkrecht zur Ausnehmung einliegt, mit einer Andruckkraft gegen den Klemmkörper und somit gegen das Außenteil des Freilaufs gedrückt. Durch diese Vor spannung wird im Falle einer Relativbewegung der Freilauf teile zueinander, der Klemmkörper zwischen einem der bei den Schaltarme des Freilaufinnenteils und das Freilauf außenteil gepreßt, so daß eine Mitnahme des Freilaufinnen teils erfolgt. Der hierbei in Anspruch genommene Schaltarm hängt von der jeweiligen Drehrichtung ab. Gleichzeitig wird durch die zunehmende Drehbewegung der andere Schalt arm durch die Fliehkraft nach außen gezogen. Im Falle einer höheren Drehzahl des Außenteils gegenüber dem Innen teil des Freilaufs wird der Klemmkörper in Richtung der Drehbewegung des äußeren Freilaufteils bis zur Anlage an die Stirnfläche des anderen Schaltarmes zurückbewegt, so daß einerseits die klemmende Verbindung zwischen dem Außen- und dem Innenteil aufgehoben wird und andererseits eine Überführung in den zweiten Klemmraum verhindert wird. Mit Erreichen der Drehzahl Null wird der Schaltarm mittels einer Feder in die Ausgangsstellung zurückgezogen und gibt den zweiten Klemmraum frei, so daß eine erneute Drehbe wegung in beiden Drehrichtungen möglich ist.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zu beiden Seiten des Klemmkörpers in dem Ausschnitt ein sich nach außen verkleinernder Klemmraum zwischen Schaltarm und Freilaufaußenteil vorgesehen ist.

Durch den sich verkleinernden Klemmraum wird eine Klemm verbindung zwischen Freilaufaußenteil und -Innenteil ermöglicht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Schaltarme jeweils wechselweise zwischen Klemm körpern und Freilaufinnenteil angeordnet sind.

Hierdurch wird ein Schaltarm wechselweise zur Verriegelung der Freilaufposition und zum Klemmen in entgegengesetzter Drehrichtung eingesetzt und ermöglicht somit den Einsatz eines Klemmkörpers mit zwei Schaltarmen für beide Dreh richtungen.

Vorteilhafterweise sind die Schaltarme nach einem Unteran spruch hierbei spiegelbildlich angeordnet, so daß der Klemmkörper im Normalfall in einer Mittellage zur Ruhe kommt.

Zur Erzielung einer kompakten Bauform ist vorgesehen, daß das Freilaufaußenteil mit einem der Kupplungsteile verbunden ist und das Freilaufinnenteil das Abtriebs- oder Antriebsteil ist.

In einer Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Klemmkörper als Wälzkörper ausgebildet ist.

Eine erste Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß das erste Kupplungsteil das Gehäuse und das zweite Kupp lungsteil die Nabe ist.

Ferner können die Viskokupplung und der Freilauf in einem gemeinsamen Gehäuse eingebaut sein.

Eine Viskokupplung mit Freilauf kann hierbei als Mitten differential in der Längsantriebswelle oder als Achsdif ferential für die nicht ständig angetriebene Achse eines Kraftfahrzeuges vorgesehen werden.

Anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs beispiels wird die Erfindung nachstehend im Einzelnen be schrieben.

Es zeigt

Fig. 1 eine erste Bauform der Antriebsanordnung mit Viskokupplung und Freilauf in einer geschnit tenen Seitenansicht,

Fig. 2 eine geschnittene Ansicht der Steuerein richtung innerhalb des Freilaufes in einer Freigabeposition,

Fig. 3 eine Steuereinrichtung nach Fig. 2 in einer Mitnahmeposition,

Fig. 4 eine Skizze eines Kraftfahrzeuges mit zwei möglichen Anwendungsbeispielen der Antriebs

In Fig. 1 wird eine Antriebsanordnung mit einer Visko kupplung 1 und einem Freilauf 2 gezeigt, wobei die Visko kupplung 1 im wesentlichen aus einem Kupplungsgehäuse 3 und einer drehbar in dem Kupplungsgehäuse gelagerten Kupp lungsnabe 4 besteht. Dem Kupplungsgehäuse 3 sind Außenla mellen 5 zugeordnet, die über Distanzringe 7 axial und in Nuten 8 drehfest im Kupplungsgehäuses 3 gehalten sind. Auf der Kupplungsnabe 4 sind wechselweise mit den Außenlamel len 5 verbaute Innenlamellen 6 angeordnet, die ebenfalls drehfest mit der Kupplungsnabe 4 verbunden sind, jedoch zwischen jeweils zwei Außenlamellen 5 begrenzt axial ver schiebbar gelagert sind. Der verbaute Innenraum der Visko kupplung 1 ist hierbei mit einer viskosen Flüssigkeit teilweise gefüllt und durch Dichtungen 10 nach außen abge dichtet. Der Innenraum 10 wird seitlich durch zwei Deckel 11 verschlossen. Die Kupplungsnabe 4 weist eine Bohrung 12 mit einer Verzahnung 13 auf, durch die der Antrieb über eine Antriebswelle 14 erfolgt. Der Abtrieb der Viskokupp lung 1 erfolgt über das Kupplungsgehäuse 3 unmittelbar auf einen Freilauf 2 der im gemeinsamen Gehäuse integriert ist und im wesentlichen aus einem Freilaufinnen- 15 und Frei laufaußenteil 16 sowie einer Klemmvorrichtung besteht. Aus diesem Grund ist das Gehäuse 3 der Viskokupplung 1 verlän gert und stellt gleichzeitig das Freilaufaußenteil 16 des Freilaufes 2 dar. Das Freilaufinnenteil 15 ist hierbei über ein Nadellager 17 in der Kupplungsnabe 4 gelagert. Die Klemmvorrichtung mit einem Klemmkörper 18 und Schalt armen 19 ist in einer Ausnehmung 20 des Freilaufinnenteils 15 angeordnet.

In Fig. 2 und 3 wird die erfindungsgemäße Steuereinrich tung des Freilaufs 2 in einer geschnittenen Ansicht darge stellt. Der äußere Ring ist das Freilaufaußenteil 16, in dem das Freilaufinnenteil 15 drehbar gelagert ist. Das Freilaufinnenteil 15 ist mit mindestens einem Ausschnitt 20 ausgestattet und weist eine zentrale Bohrung 21 auf, die in Richtung einer Radialachse ausgerichtet ist und in der eine Druckfeder 22 einliegt. Die Druckfeder 22 weist an ihrem äußeren Ende eine Hülse 23 auf, mit der sie an den Schaltarmen 24 unter Vorspannung anliegt. Die Schalt arme 24 sind spiegelbildlich angeordnet und besitzen je weils einen Drehpunkt, der außermittig innerhalb des äuße ren Umfangs des Freilaufinnenteils 15 liegt. Die Schalt arme 24 sind mit Zugfedern 25 mit dem Freilaufinnenteil 15 verbunden, so daß sie in ihren Ausgangsstellungen gehalten werden. Zwischen den Schaltarmen 24 und dem Freilaufaußen teil 16 ist ein Wälzkörper 26 vorgesehen, welcher den Ausschnitt 20 des Freilaufinnenteils 15 in zwei Hälften unterteilt. Die beiden somit gebildeten Klemmräume 27, 28 verkleinern sich zu ihren Enden hin, so daß der Klemmkör per 26 eine Mitnahme des Freilaufinnenteils 15 gewähr leistet. In Fig. 2 ist der Wälzkörper 26 in einer mittle ren Lage eingezeichnet, das heißt, es ist die Ruhestellung dargestellt. In Fig. 3 hingegen befindet sich der Wälz körper 26 im rechten Klemmraum 28 in Eingriff, das heißt, es ist die rechtsdrehende Position dargestellt.

Das Freilaufaußenteil 16 ist dem Antrieb zugeordnet, so daß der Antrieb, wie in Fig. 1 dargestellt, von der Kupp lungsnabe 4 über das Kupplungsgehäuse 3 der Viskokupplung 1 auf das Freilaufaußenteil 16 erfolgt und von diesem durch die Wälzkörper 26 auf das Freilaufinnenteil 15 über tragen wird. Eine Drehung des Freilaufaußenteils 16 im Uhrzeigersinn, verursacht durch die Vorspannung aufgrund der auf die Wälzkörper 26 von der Druckfeder 22 aufge brachten Kraft eine Bewegung in den rechten Klemmraum 28, so daß die Mitnahmeposition für den Freilauf 2 erreicht wird. Gleichzeitig wird der linke Schaltarm 24 durch die Fliehkraft der Feder 25 nach außen bewegt und hält den Wälzkörper 26 im rechten Klemmraum 28 des Ausschnittes 20.

Sobald das Freilaufinnenteil 15 schneller dreht als das Freilaufaußenteil 16, zum Beispiel bei einem Bremsvorgang, wird der Wälzkörper 26 nach links bewegt und stützt sich an der Stirnfläche 29 des linken Schaltarmes 24 ab, so daß eine Freilaufposition realisiert wird. Die entgegenge setzte Mitnahmeposition kann hierdurch nicht erreicht werden.

Im Stillstand der Antriebsanordnung werden beide Schalt arme 24 des Freilaufes 2 in ihre Ausgangsstellung durch die Zugfeder 25 zurückgezogen, so daß beide Drehrichtungen für eine Mitnahme freigegeben sind. In der entgegenge setzten Drehrichtung, zum Beispiel beim Rückwärtsfahren wird der Klemmkörper 26 in der linken Hälfte des Aus schnittes 20 eingeklemmt und somit eine Mitnahmeposition erreicht.

In Fig. 4 ist das Prinzip eines Fahrzeugantriebes mit einer Antriebsanordnung bestehend aus einer Viskokupplung 1 und einem Freilauf 2 dargestellt. Es handelt sich um ein Fahrzeug 30 mit einem quer eingebauten Motor-Getriebe-Ag gregat 31. Die Vorderräder 32 sind über ein Mittendiffe rential 33, ein Vorderachsdifferential 34 und vordere Seitenwellen 35 angetrieben. Die Abzweigung des Antriebs der Hinterräder 36 erfolgt vom Mittendifferential 32 über die Längswelle 37, das Hinterachsdifferential 38 und hin tere Seitenwellen 39. Beide der dargestellten Differen tiale 33, 38 können entsprechend der selbsttätig wirkenden Antriebsanordnung 1 nach Fig. 1 ausgebildet sein.

Bezugszeichenliste

1 Viskokupplung
2 Freilauf
3 Kupplungsgehäuse
4 Kupplungsnabe
5 Außenlamelle
6 Innenlamelle
7 Distanzring
8 Nut
9 Innenraum
10 Dichtung
11 Deckel
12 Bohrung
13 Verzahnung der Nabe
14 Antriebswelle
15 Freilaufinnenteil
16 Freilaufaußenteil
17 Nadellager
18 Klemmkörper
19 Schaltarm
20 Ausschnitt des Freilaufinnenteils
21 Bohrung
22 Druckfeder
23 Hülse
24 Schaltarm
25 Zugfeder
26 Klemm/Wälzkörper
27, 28 Klemmraum
29 Stirnfläche des Schaltarmes
30 Kraftfahrzeug
31 Motor-Getriebe-Aggregat
32 Vorderräder
33 Mittendifferential
34 Vorderachsdifferential
35 Seitenwellen
36 Hinterräder
37 Längswelle
38 Hinterachsdifferential
39 Seitenwellen

Claims

1. Antriebsanordnung mit einer Viskokupplung (1) und einem Freilauf (2), insbesondere für den Antriebs strang eines Kraftfahrzeuges (30), bestehend aus der Viskokupplung (1) mit einem ersten und zweiten Kupp lungsteil (3, 4) sowie mit mindestens zwei Lamellen sätzen einerseits, wobei die sich radial überlappenden Lamellen (5, 6) der beiden Lamellensätze in einer bestimmten Folge wechselweise den Kupplungsteilen (3, 4) drehfest zugeordnet sind, wobei mindestens ein Lamellensatz axial beweglich angeordnet ist und der nicht mit Lamellen (3, 4) besetzte Innenraum (9) we nigstens teilweise mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllt ist und mit einem Freilauf (2) andererseits, der zur Drehmomentübertragung Klemmkörper (18) auf weist, die über eine Steuereinrichtung in eine Drehmo mentübertragungsposition überführbar und in einer Freilaufposition gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung fliehkraftgesteuert ist, wobei für die Steuereinrichtung mindestens ein Aus schnitt (20) im Freilaufinnenteil (15) vorhanden ist, welcher eine radiale Bohrung (21), mit einer einlie genden Druckfeder (22) aufweist und wobei in dem Aus schnitt jeweils zwei Schaltarme (24) schwenkbar ange ordnet sind, deren Drehpunkt außermittig, jedoch innerhalb des äußeren Umfangs des Freilaufinnenteils (15) liegen und jeweils wechselweise eine Freilaufpo sition in einer Drehrichtung einnehmen und daß die Schaltarme (24) durch jeweils eine Feder (25) entge gengerichtet zur Fliehkraftrichtung beaufschlagt sind, wobei zwischen den Schaltarmen (24) und dem Freilauf außenteil (16) ein umfangsbeweglicher Klemmkörper (18) angeordnet ist und die Schaltarme (24) durch die Druckfeder (22) in Fliehkkraftrichtung unter Vor spannung am Klemmkörper (26) anliegen.

2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten des Klemmkörpers (18) in dem Ausschnitt (20) ein sich nach außen verkleinernder Klemmraum (27, 28) zwischen Schaltarm (24) und Frei laufaußenteil (16) vorgesehen ist.

3. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltarme (24) jeweils wechselweise zwischen Klemmkörpern (18) und Freilaufinnenteil (15) angeord net sind.

4. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltarme (24) spiegelbildlich zu einer Ra dialachse angeordnet sind.

5. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Freilaufaußenteil (16) mit einem der Kupp lungsteile (3, 4) verbunden ist und das Freilaufinnenteil (15) das Abtriebsteil oder Antriebsteil ist.

6. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmkörper (18) als Wälzkörper (26) ausgebildet ist.

7. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kupplungsteil (3) das Gehäuse und das zweite Kupplungsteil (4) die Nabe ist.

8. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskokupplung (1) und der Freilauf (2) in einem gemeinsamen Kupplungsgehäuse (3) eingebaut sind.

9. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskokupplung (1) als Mittendifferential (33) in der Längsantriebswelle (37) eines Kraftfahrzeuges (30) eingebaut ist.

10. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskokupplung (1) als Achsdifferential (38) für die nicht ständig angetriebene Achse vorgesehen ist.