DE4003823A1 - Vorrichtung zur drehmomentuebertragung bei kraftfahrzeugen mit allradantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Dreh­ momentübertragung bei Kraftfahrzeugen mit Allradantrieb, wobei in einem Antriebsstrang eine Einrichtung zur Dreh­ momentbegrenzung vorgesehen ist, die aus einer lösbaren Lamellenkupplung und einer gegen Federkraft axial ver­ schiebbaren, bis zur Erreichung des voreingestellten maximalen Drehmomentes auf die Lamellen einwirkenden und dann zurückweichenden Druckplatte besteht.

Die Einrichtung zur Drehmomentbegrenzung wird angeordnet, um nicht die gesamte Antriebskonstruktion auf gegebenen­ falls auftretende extrem hohe Spitzenstoßmomente auslegen zu müssen und dadurch eine leichtere, raumsparende, dennoch aber zuverlässige Ausbildung zu erzielen.

Bei einer bekannten Vorrichtung (DE-OS 37 27 702) ist als Ausgleichgetriebe für eine Kraftfahrzeugachse eine Flüssig­ keitsreibungskupplung vorgesehen und mit dieser die un­ mittelbar vorgeordnete Lamellenkupplung baulich vereint. Die Druckplatte wird von dem auf der Nabe der Lamellen­ kupplung axial verschiebbaren und federbelasteten Antriebs­ tellerrad gebildet, das mit dem Triebling auf der Kardan­ welle kämmt. Bei Auftreten des voreingestellten maximalen Drehmomentes, das durch die Spannung der auf das Tellerrad bzw. die von diesem gebildeten Druckplatte wirkende Feder bestimmt wird, verschiebt sich das Tellerrad zufolge der in der Verzahnung von Triebling und Tellerrad sich ergeben­ den Kräfte, so daß die die Lamellen zusammenpressende Kraft herabgesetzt und die Lamellenkupplung geöffnet bzw. der Antriebsstrang zu den Rädern der betreffenden Kraftfahrzeug­ achse unterbrochen wird. Nachteilig ist hiebei, daß sich der Zahneingriff zwischen Triebling und Tellerrad bei Er­ reichen des maximalen Drehmomentes zwangsläufig ändert und daß in der Verzahnung hohe Reibungskräfte zu überwin­ den sind, die das Lösen der Lamellenkupplung verzögern. Dazu kommt noch, daß das Rutschmoment innerhalb der Lamel­ lenkupplung vom Kupplungsverschleiß abhängig und es nicht möglich ist, gegebenenfalls unterschiedliche Größen des maximalen Drehmomentes bei dem einen oder anderen Drehsinn vorzusehen.

Gleiches gilt für eine ebenfalls aus der DE-OS 37 27 702 bekannte Ausführungsform, bei der die federbelastete Druck­ platte mit der Antriebswelle über schraubenflächige Klauen gekuppelt ist, so daß sich die Druckplatte bei Auftreten eines durch die Federspannung vorbestimmten Drehmomentes auf Grund der zwischen den Klauen auftretenden Axialkraft verschoben und die Lamellenkupplung geöffnet wird.

Es ist auch schon bekannt (DE-OS 35 00 099), ein für den Antrieb einer Fahrzeugachse vorgesehenes Zahnrad mit einem auf einem Zahnradträger relativ verdrehbar gelagerten Zahn­ kranz auszustatten. Der Zahnradträger weist an seinem Umfang wenigstens eine radiale Bohrung auf, in der eine durch eine Feder auswärts in eine Rast am Innenumfang des Zahn­ kranzes gedrückte Mitnehmerkugel gelagert ist. Bei Auf­ treten eines Drehmomentes, das größer als das gewünschte, von der Feder und der Kugel ausgeübte Drehmoment ist, dreht sich der Zahnkranz ohne Mitnahme des Zahnradträgers, wodurch der Antrieb der betreffenden Fahrzeugachse unterbrochen wird. Hier erfolgt die Unterbrechung bzw. das Wiederein­ setzen des Antriebes aber in ungünstiger Weise ruckartig, wozu noch kommt, daß verhältnismäßig starke und dement­ sprechend groß bemessene Federn erforderlich sind, um bei Kraftfahrzeugen üblicherweise auftretende Momente überhaupt übertragen zu können, so daß sich insgesamt eine zu große und schwere Konstruktion ergibt.

Schließlich ist eine Flüssigkeitsreibungskupplung bekannt (AT-PS 3 83 877), bei der zwischen den in einem mit visko­ ser Flüssigkeit gefüllten Gehäuse angeordneten ineinander­ greifenden Lamellen Spreizfedern vorgesehen sind und zur Veränderung der Spaltbreite zwischen den Lamellen eine drehelastische Kupplung mit einer sich bei Relativver­ drehung ihrer Kupplungshälften als Druckscheibe auf die Lamellen wirkenden Kupplungshälfte dient. Hier soll aber nur eine selbständige Veränderung der Kupplungscharakte­ ristik in Abhängigkeit von der Größe des zu übertragenden Drehmomentes und keine Unterbrechung des Antriebsstran­ ges, in dem die Kupplungen eingebaut sind, bei zu hohem Drehmoment erfolgen.

Demnach liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und die eingangs geschilderte Vorrich­ tung so zu verbessern, daß eine rasche, aber nicht ruck­ artige Unterbrechung des betreffenden Antriebsstranges sowie eine vom jeweiligen Drehsinn abhängige, unterschied­ liche Höhe des übertragbaren maximalen Drehmomentes er­ zielbar sind und der Einfluß des Kupplungsverschleißes weitgehend beseitigt ist.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß der getriebene Teil der reibschlüssigen oder in an sich be­ kannter Weise als Flüssigkeitsreibungskupplung mit zwi­ schen den Lamellen angeordneten Spreizfedern ausgebil­ deten Lamellenkupplung ausschließlich über einen Drehstab, der sich durch die hohle Abtriebswelle erstreckt, mit dieser in Antriebsverbindung steht und daß das Widerlager für die die Druckplatte belastende Feder von einer mit stirnseitigen Nockenerhebungen versehenen Scheibe gebildet ist, die sich ihrerseits in Achsrichtung an einem auf der Abtriebswelle festsitzenden Gegennockenkörper abstützt, der vorzugsweise aus einem sternförmigen Träger mit den Nockenerhebungen entsprechender Anzahl von Armen und auf den Armen um radiale Achsen drehbar gelagerten, die Gegen­ nocken bildenden Rollen besteht.

Liegt das zu übertragende Drehmoment unterhalb der durch die Feder bestimmten Grenze, so stützt sich die das Feder­ widerlager bildende Scheibe mit ihren Nockenerhebungen an den Nocken bzw. Rollen des Gegennockenkörpers ab und die Lamellen der Lamellenkupplung werden fest aneinan­ dergedrückt, d.h. die Kupplung ist geschlossen. Mit zu­ nehmendem Drehmoment aber ergibt sich eine entsprechende Verwindung des Drehstabes, und es entsteht eine Re­ lativverdrehung zwischen dem getriebenen Teil der La­ mellenkupplung und damit auch zwischen der Scheibe einer­ seits und der Abtriebswelle bzw. dem Gegennockenkörper anderseits, so daß die Nocken bzw. Rollen des Gegen­ nockenkörpers in die Senken zwischen den Nockenerhebungen der Scheibe gelangen und die Scheibe als Federwiderlager eine Axialverschiebung durchführt, die das Lösen der La­ mellen voneinander zur Folge hat. Dabei sind zwischen Nockenerhebungen und Gegennocken, insbesondere wenn diese als Rollen ausgebildet sind, nur geringe Reibungskräfte zu überwinden, so daß das Öffnen der Lamellenkupplung ver­ gleichsweise rasch vor sich gehen kann. Durch entsprechen­ de Gestaltung der Nockenkurvenbahn ist es möglich, je nach Drehsinn verschiedene Höhen des maximalen Drehmomentes zu erzielen oder sogar eine Begrenzung des Drehmomentes in nur einem Drehsinn zu erreichen. Da die Entlastung der auf die Druckplatte einwirkenden Feder erst ab einem ge­ wissen vobestimmten Drehmoment erfolgt, ist das Rutsch­ moment weitgehend unabhängig vom Kupplungsverschleiß. Dazu kommt noch, daß der Drehstab eine günstige Charakteristik ergibt. Ist die Lamellenkupplung als Flüssigkeitsreibungs­ kupplung ausgebildet, so wird eine zusätzliche, insbeson­ dere als Ausgleichgetriebe dienende Flüssigkeitsreibungs­ kupplung erübrigt, da durch die Spreizfedern ein entspre­ chendes Entfernen der Lamellen voneinander zur Lösung der Kupplung bei nachlassendem Druck der Druckplatte ermöglicht ist.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn die Rollen als Rillenkugellager ausgebildet sind.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen

Fig. 1 das Schema der Gesamtanordnung des Antriebes eines Kraftfahrzeuges,

Fig. 2 die Einrichtung zur Drehmomentbegrenzung im Axial­ schnitt im wesentlich größeren Maßstab,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2 und

Fig. 4 einen Teil einer als Flüssigkeitsreibungskupplung ausgebildeten Lamellenkupplung in der Fig. 2 ent­ sprechender Darstellungsweise.

Vom Motor 1 werden über ein Geschwindigkeitswechselgetriebe 2 und ein Kegelradausgleichgetriebe 3 die Vorderräder 4 angetrieben. Zugleich erfolgt über einen Winkeltrieb 5 und eine Kardanwelle 6 der Antrieb der Hinterräder 7, wo­ bei mit 8 das Gehäuse für die Einrichtung der Drehmoment­ begrenzung und mit 9 jenes des Hinterachsausgleichgetrie­ bes bezeichnet sind.

Gemäß Fig. 2 wird von der Kardanwelle 6 her, gegebenenfalls über eine Zwischenwelle, die Antriebswelle 10 einer Lamel­ lenkupplung 11 angetrieben. Der getriebene Teil 12 der Lamellenkupplung 11 ist ausschließlich über einen Drehstab 13 mit der Abtriebswelle 14 antriebsverbunden, die den Triebling 15 für das Hinterachsausgleichgetriebe im Gehäuse 9 trägt. Die Lamellenkupplung 11 weist eine axial verschieb­ bare, auf die Lamellen einwirkende Druckplatte 16 auf, die durch eine aus zwei Tellerfedern bestehende Feder 17 belastet ist. Das Federwiderlager wird von einer Scheibe 18 gebildet, die auf dem getriebenen Teil 12 der Lamellen­ kupplung 11 drehfest, aber ebenfalls axial verschiebbar gelagert ist. Die Scheibe 18 ist mit stirnseitigen Nocken­ erhebungen 19 versehen. Auf der Abtriebswelle 14 ist ein Gegennockenkörper festsitzend angeordnet, der aus einem sternförmigen Träger 20 und drei Armen 21 besteht, auf denen Gegennocken bildende, als Rillenkugellager 22 ausge­ bildete Bollen um radiale Achsen 23 drehbar gelagert sind. Die Anzahl der Arme bzw. Rollen entspricht der Anzahl der Nockenerhebungen 19.

Wird das durch die Feder 17 bestimmte maximale Drehmoment nicht überschritten (dargestellte Stellung), so liegen die als Gegennocken wirkenden Rillenkugellager 22 an den Nockenerhebungen 19 der das Federwiderlager bildenden Scheibe 18 an, d.h. die Feder 17 ist gespannt und die Lamellen werden zusammengedrückt. Wird jedoch das vorein­ gestellte maximale Drehmoment überschritten, so ergibt sich eine Verwindung des Drehstabes 13 und damit eine Relativ­ verdrehung der Abtriebswelle 14 gegenüber dem getriebenen Teil 12 der Lamellenkupplung 11. Dadurch ergibt sich aber auch eine entsprechende Relativverdrehung der Scheibe 18 gegenüber dem Gegennockenkörper 20, 21, so daß die Gegen­ nocken bzw. Rillenkugellager 22 von den Nockenerhebungen 19 in die Senken abrollen und die Scheibe 18 dem Druck der Feder 17 nachgibt und sich verschiebt, die Lamellen also voneinander gelöst werden und der Antrieb zum Trieb­ ling 15 unterbrochen ist.

Gemäß Fig. 4 ist die Lamellenkupplung 11 a als Flüssigkeits­ reibungskupplung ausgebildet, bei der zwischen den Lamellen Spreizfedern 24 angeordnet sind und die Druckplatte 16 a als den Kupplungsinnenraum abschließender Kolben dient.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Drehmomentübertragung bei Kraftfahr­ zeugen mit Allradantrieb, wobei in einem Antriebsstrang eine Einrichtung zur Drehmomentbegrenzung vorgesehen ist, die aus einer lösbaren Lamellenkupplung und einer gegen Federkraft axial verschiebbaren, bis zur Erreichung des voreingestellten maximalen Drehmomentes auf die Lamellen einwirkenden und dann zurückweichenden Druckplatte besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der getriebene Teil (12) der reibschlüssigen oder in an sich bekannter Weise als Flüssig­ keitsreibungskupplung mit zwischen den Lamellen angeordne­ ten Spreizfedern (24) ausgebildeten Lamellenkupplung (11; 11 a) ausschließlich über einen Drehstab (13), der sich durch die hohle Abtriebswelle (14) erstreckt, mit dieser in Antriebsverbindung steht und daß das Widerlager für die die Druckplatte (16) belastende Feder (17) von einer mit stirnseitigen Nockenerhebungen (19) versehenen Scheibe (18) gebildet ist, die sich ihrerseits in Achsrichtung an einem auf der Abtriebswelle (14) festsitzenden Gegen­ nockenkörper (20, 21, 22, 23) abstützt, der vorzugsweise aus einem sternförmigen Träger (20) mit den Nockenerhebungen (19) entsprechender Anzahl von Armen (21) und auf den Armen (21) um radiale Achsen (23) drehbar gelagerten, die Gegen­ nocken bildenden Rollen (22) besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen als Rillenkugellager (22) ausgebildet sind.