DE4015552C2 - Antriebsanordnung fuer ein vierradgetriebenes kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für den Antrieb der Räder eines vierradgetriebenen Kraftfahrzeuges, welche eine Gelenkwelle umfaßt, die den Antrieb der permanent angetriebenen Räder mit dem Getriebeeingang des Zwischenraddifferentials der nicht ständig angetriebenen Achse verbindet, wobei eine Viskokupplung, bestehend aus einem Kupplungsgehäuse und einer Kupplungsnabe als Kupplungsteilen und im dazwischen gebildeten Innenraum angeordneten und in einer bestimmten Folge jeweils mit einem der Kupplungsteile drehfest verbundenen Lamellen sowie einem den verbleibenden Innenraum zumindest teilweise füllenden Viskomedium, integrierter Bestandteil der Gelenkwelle ist, die über an ihren Enden angeordnete Gelenke mit dem Antrieb und mit dem Getriebeeingang des Zwischenraddifferentials verbunden ist.

Eine solche Antriebsanordnung ist aus der DE 39 16 144 A1 bekannt. Dabei bildet die Kupplungsnabe der Viskokupplung gleichzeitig das Außenteil für ein Tripodegelenk. Das Innenteil des Tripodegelenkes, nämlich der Tripodestern mit den darauf dreh- und verschiebbar angebrachten Rollen ist unmittelbar dem Getriebeausgang des Abzweigegetriebes angeordnet. Das Abzweigegetriebe steht mit dem Getriebe, über das die Räder der ständig angetriebenen Vorderachse angetrieben werden, in Antriebsverbindung. Die unmittelbar koaxiale Anordnung der Viskokupplung und Integration deren Kupplungsnabe mit dem Gelenk hat den Nachteil, daß sich die beiden Bauteile gegenseitig beeinflussen. Bei der Drehmomentübertragung erwärmt sich das Gelenk. Die Wärme wird unmittelbar in die Viskokupplung eingeleitet. Es erfolgt also eine Aufheizung der Viskokupplung durch das Gelenk. Umgekehrt erfolgt auch ein Abfluß der in der Viskokupplung entstehenden Wärme in das Gelenk hinein.

Die Drehmomentcharakteristik der Viskokupplung ist jedoch in erheblichem Maße von der Erwärmung des darin befind­ lichen Fluids abhängig. Mit steigender Temperatur verringert sich die Viskosität des Fluids und es kommt zu einer Verminderung des übertragenen Drehmomentes. Bei weiterer Erwärmung steigt der Füllungsgrad der Visko­ kupplung und damit das übertragbare Drehmoment. Erfolgt bei hohen Absolutdrehzahlen eine Aufheizung durch das Gelenk, so ist es möglich, daß die Viskokupplung auch dann ein Drehmoment überträgt, wenn es nicht gewünscht ist. Die Drehmomentcharakteristik der Viskokupplung verschiebt sich daher bei einer solchen Anordnung zu unerwüschten Bereichen hin.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Viskokupplung eine erhebliche Masse darstellt, die aufgrund der Eigenart des Tripodegelenkes gegenüber dem ortsfest angeordneten Tripodestern eine zyklisch exzentrische Bewegung um das Gelenkzentrum durchführt. Bei hohen Drehzahlen führt dies zu Unwuchten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebsanordnung vor­ zuschlagen, bei der die Viskokupplung so in die Gelenk­ welle integriert ist, daß eine gegenseitige Beeinträchti­ gung von Gelenk und Viskokupplung ausgeschlossen ist und darüberhinaus ein ruhiger Lauf der Gelenkwelle erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gelenkwelle aus mehreren Gelenkwellenabschnitten besteht, die jeweils durch ein Gelenk miteinander verbunden sind, daß unmittelbar benachbart zu einem, zwei der Gelenkwellenabschnitte verbindenden Gelenk ein Zwischenlager angeordnet ist, über welches die Gelenkwelle an der Bodengruppe des Fahrzeuges abgestützt ist, daß die Viskokupplung unmittelbar an die dem Gelenk abgewandte Seite des Zwischenlagers anschließend angeordnet ist, daß eines der beiden Kupplungsteile mit einem Zapfen versehen ist, der im Zwischenlager gelagert ist und aus diesem in Richtung zu dem auf der anderen Seite des Zwischenlagers anschließend angeordneten Gelenk aus dem Zwischenlager herausragt, wobei das Gelenk an dem herausragenden Zapfen drehfest angebracht ist, und das das andere Kupplungsteil mit dem Wellenabschnitt drehfest verbunden ist, der auf der zum Zwischenlager unmittelbar benachbarten Gelenk abgewandten Seite des Zwischenlagers angeordnet ist.

Von Vorteil bei dieser Anordnung ist, daß aufgrund der unmittelbar benachbarten Anordnung der Viskokupplung zum Zwischenlager ein ruhiger Lauf erreicht wird. Ferner wird das Schwingungs- und Resonanzverhalten der Gelenkwelle durch die Zwischenschaltung der Viskokupplung noch zusätz­ lich günstig beeinflußt. Eine gegenseitige Beeinflussung von Gelenk und Viskokupplung ist ausgeschlossen.

Die mehrteilige Ausbildung einer Gelenkwelle, über die der Antrieb für die Hinterräder eines vierradgetriebenen Kraftfahrzeuges erfolgt, und die Lagerung deren Abschnitte über ein Zwischenlager, mit der zum Zwischenlager benachbarten Anordnung eines Gelenkes ist aus der DE 35 22 269 A1 bekannt.

Bevorzugt erfolgt eine Lagerung dergestalt, daß die aus dem Kupplungsgehäuse als erstem Kupplungsteil herausge­ führte und das zweite Kupplungsteil bildende Kupplungsnabe der Viskokupplung den Zapfen aufweist, über diesen im Zwischenlager gelagert und drehfest mit dem auf der anderen Seite des Zwischenlagers angeordneten Gelenk verbunden ist. Das Kupplungsgehäuse der Viskokupplung ist auf der Kupplungsnabe gelagert.

Besonders günstige Anschlußverhältnisse ergeben sich dann, wenn eine Stirnwand des Kupplungsgehäuses der Viskokupp­ lung mit einem zentralen Ansatz versehen ist, dessen Außenfläche einen Anschlußsitz für ein Zwischenrohr des zugehörigen Wellenabschnittes bildet.

Dieser Ansatz kann auch dazu genutzt werden, eine zentrale Bohrung vorzusehen, in die die Kupplungsnabe hineinragt. Hieraus ergibt sich eine vergrößerte Abstützbasis des Kupplungsgehäuses auf der Kupplungsnabe.

Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kupplungsnabe zum Kupplungsgehäuse hin hohl und zum Gelenk hin als Vollzapfen ausgebildet ist und daß der Vollzapfen mit Sitzflächen für ein Lager des Kupplungsgehäuses, einer für das Zwischenlager sowie zum Ende hin mit einer Verzahnung zum drehfesten Anschluß eines Gelenkteiles des Gelenkes versehen ist.

Die Kupplungsnabe dient damit also gleichzeitig als Träger des Gelenkes. Hierdurch vereinfachen sich auch insgesamt die Anschlüsse im Bereich des Zwischenlagers zwischen den beiden Wellenabschnitten.

Zur Lagerung des Kupplungsgehäuses auf der Kupplungsnabe wird vorgeschlagen, zwischen dem Ansatz und der Kupplungs­ nabe ein Nadellager und zum Zwischenlager hin ein Kugel­ lager vorzusehen.

Bevorzugt besteht die Gelenkwelle aus zwei Wellenab­ schnitten und einem Zwischenlager. Es sind auch Gelenk­ wellen mit mehreren Gelenkwellenabschnitten denkbar, wobei jedoch die Viskokupplung nur einem der Wellenabschnitte zugeordnet ist und die Anschlüsse im Bereich eines Zwischenlagers entsprechend der Erfindung ausgebildet sind.

Ein allgemeiner Vorteil der Lösung nach der Erfindung besteht darin, daß aufgrund der Integration der Viskokupp­ lung in die Gelenkwelle auch ein Umrüsten eines mit perma­ nentem Allradantrieb versehenen Kraftfahrzeuges auf ein allradgetriebenes Kraftfahrzeug ermöglicht wird, bei dem die nicht permanent angetriebenen Räder über die Visko­ kupplung bei Schlupf der ständig angetriebenen Räder zugeschaltet werden können. Der Vorteil bei einer solchen Antriebsanordnung besteht darin, daß Verspannungen im Antriebsstrang insbesondere beim Rangieren bzw. Ein­ parken des Fahrzeuges vermieden werden.

Viskokupplungen sind für den Antrieb von Kraftfahrzeugen an sich bekannt. Dies ergibt sich beispielsweise aus der GB-PS 13 57 106.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist anhand eines An­ triebsschemas eines Kraftfahrzeuges in der Zeichnung dar­ gestellt und erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 ein allradgetriebenes Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung,

Fig. 2 die Antriebswelle im vergrößerten Maßstab und

Fig. 3 die gegenseitige Zuordnung und Lagerung von Viskokupplung, Zwischenlager und Gelenk in nochmals vergrößertem Maßstab.

Das in Fig. 1 dargestellte Kraftfahrzeug 1 wird von dem Motor 2 mit Getriebe 3 angetrieben. Vom Getriebe 3 aus erfolgt der Antrieb der Vorderräder 6 über das Vorderachs­ differential 4 und Seitenwellen 5. Über ein Abzweigge­ triebe 7 und eine Gelenkwelle 8 erfolgt die Weiterleitung von Drehmoment an die Hinterräder 17 des Kraftfahrzeuges 1. Die Gelenkwelle 8 umfaßt einen ersten Wellenabschnitt 9, der ein erstes Gelenk 11 besitzt, mit dem er an das Abzweig­ getriebe 7 angeschlossen ist. Die Gelenkwelle 8 umfaßt ferner einen zweiten Wellenabschnitt 10, der über ein zweites Gelenk 11 mit dem Zwischenraddifferential 12 zum Antrieb der Hinterräder 17 über hintere Seitenwellen 16 verbunden ist. Die beiden Wellenabschnitte 9, 10 sind über eine Viskokupplung 14 und ein weiteres Gelenk 15 miteinander verbunden. Zwischen der Viskokupplung 14 und dem weiteren Gelenk 15 ist ein Zwischenlager 13 angeordnet, das beispielsweise an der Bodengruppe des Kraftfahrzeuges 1 befestigt ist. Die Ausbildung der Gelenkwelle 8 und insbesondere die gegenseitige Zuordnung von Zwischenlager 13, Viskokupplung 14 und weiterem Gelenk 15 sind anhand der Fig. 2 und 3 näher erläutert.

Aus Fig. 2 ist erkennbar, daß das erste Gelenk 11, mit dem der erste Wellenabschnitt 9 an dem Abzweiggetriebe 7 angeschlossen ist, als Kreuzgelenk ausgebildet ist. Das Kreuzgelenk unfaßt eine Flanschgabel 18, die an den Ab­ triebsflansch des Abzweiggetriebes 7 befestigt ist. Mit der Flanschgabel 18 ist über ein Gelenkkreuz 19 eine Rohr­ anschlußgabel 20 gelenkig verbunden. An dieser ist das Zwischenrohr 21 befestigt, welches drehfest mit dem Ge­ häuse 22 der Viskokupplung 14 verbunden ist. An die Visko­ kupplung 14 schließt sich das Zwischenlager 13 an. Auf der anderen Seite des Zwischenlagers 13 ist ein weiteres Ge­ lenk 15 in Form eines Kreuzgelenkes angeordnet. Dieses gehört zum Wellenabschnitt 10. Der Wellenabschnitt 10 besitzt ein zweites Gelenk 11, mit welchem er an die Antriebsseite des Zwischenraddifferentials 12 für die Hinterräder 17 angeschlossen ist.

Aus Fig. 3 ist die gegenseitige Zuordnung von Viskokupp­ lung 14, Zwischenlager 13 und weiterem Gelenk 15 erkenn­ bar. Die Viskokupplung 14 weist ein Kupplungsgehäuse 22 auf, das mit einer ersten Stirnwand 23 mit einem zentra­ len und eine Bohrung 31 aufweisenden Ansatz 24 und einer zweiten Stirnwand 27 versehen ist. Der Ansatz 24 besitzt auf seiner Außenfläche eine Sitzfläche 25 für das Zwischenrohr 21, das zum ersten Wellenabschnitt 9 der Gelenkwelle 8 gehört. Die beiden Stirnwände 23, 27 sind an dem Gehäusemantel 26 angeschlossen. Die Kupplungsnabe 28 ist in dem Kupplungsgehäuse 22 drehbeweglich gelagert. Die Kupplungsnabe 28 umfaßt einen hohlen Abschnitt 29, welcher dem Kupplungsgehäuse 22 zugeordnet ist und einen Voll­ zapfen 30, der dem Zwischenlager 13 bzw. dem weiteren Gelenk 15 zugerichtet ist. Zur Lagerung der Kupplungsnabe 28 ist die Bohrung 31 im Ansatz 24 als Lauffläche für ein Nadellager 32 ausgebildet, welches auf der Außenfläche des hohlen Abschnitts 29 der Kupplungsnabe 28 abgestützt ist.

Ferner ist die Kupplungsnabe 28 über ein Kugellager 35 in der Stirnwand 27 des Kupplungsgehäuses 22 gelagert. Der Innenring des Kugellagers 35 ist auf einer als Absatz ausgebildeten Sitzfläche 33 des Vollzapfens 30 der Kupp­ lungsnabe 28 gehalten. Der Außenring des Kugellagers 35 ist in einer Bohrung 34 der Stirnwand 27 aufgenommen und über einen Sicherungsring gehalten. Der Innenraum 37 der Viskokupplung 14, der zwischen Kupplungsgehäuse 22 und Kupplungsnabe 28 gebildet ist, ist über Dichtungen 36 abgedichet. Das Kupplungsgehäuse 22 weist im Gehäusemantel 26 eine Verzahnung 38 auf, in welcher ringförmige Außen­ lamellen 39 drehfest und ggfs. auch im axialen Abstand zueinander gehalten sind. Die Kupplungsnabe 28 weist auf ihrer Außenfläche ebenfalls eine Verzahnung 40 auf, in welcher ringförmige Innenlamellen 41 drehfest und evtl. axial verschieblich gehalten sind.

Die Innenlamellen 41 und Außenlamellen 39 sind in einer bestimmten Folge abwechselnd angeordnet und überlappen sich zumindest teilweise. Der verbleibende, d. h. nicht von Innen- und Außenlamellen 39, 41 besetzte Innenraum 37 der Viskokupplung 14 ist durch ein Viskomedium, beispiels­ weise Siklikonöl, zumindest teilweise ausgefüllt.

Das Zwischenlager 13 ist auf dem Vollzapfen 30 der Kupp­ lungsnabe 28 der Viskokupplung 14 angeordnet. Das Zwischenlager 13 umfaßt das Lagergehäuse 42, das an der an­ deutungsweise dargestellten Bodengruppe 43 des Kraftfahr­ zeuges befestigt ist, und den beispielsweise aus Gummi gebildeten Lagerkörper 44, der zur nachgiebigen Lagerung und Schwingungsdämpfung dient, sowie das Wälzlager 45. Der Innenring 46 des Wälzlagers 45 ist auf der Sitzfläche 47 des Vollzapfens 30 angeordnet. Das Kugellager 35 ist durch eine Distanzbüchse 48, die zwischen dem Innenring des Kugellagers 35 und dem Innering des Wälzlagers 45 liegt, auf einer Sitzfläche des Vollzapfens 30 axial fixiert. Die Distanzbüchse 48 kann entweder zur direkten Fixierung des Kugellagers 35 dienen, aber auch durch Anlage des Innenringes 46 axial beaufschlagt und zusammen mit diesen festgelegt werden. Der Vollzapfen 30 durchragt den Innenring 46 des Wälzlagers 45. Auf dem aus den Zwischenlager 13 herausragenden Ende ist eine Verzahnung 49 angebracht. Auf diese ist eine Gelenkgabel 50 des weiteren Gelenkes 15, das zum zweiten Wellenab­ schnitt 10 gehört, mit ihrem Hülsenabschnitt 51, in dessen Bohrung ebenfalls eine Verzahnung eingebracht ist, dreh­ fest aufgeschoben. Der Vollzapfen 30 weist ferner an seinem zum Wellenabschnitt 10 hinweisenden Ende einen Gewindezapfen 53 auf, auf den eine Mutter 54 aufschraubbar ist. Die Mutter 54 verspannt den Hülsenabschnitt 51 der Gelenkgabel 50 mit der Stirnfläche 52 gegen den Lagerinnenring 46 des Wälzlagers 45.

Diese Einheit kann gleichzeitig genutzt werden, um auch über die Distanzbüchse 48 das Kugellager 35 auf der Kupp­ lungsnabe 28 festzuhalten.

Bezugszeichenliste

 1 Kraftfahrzeug
 2 Motor
 3 Getriebe
 4 Vorderachsdifferential
 5 Seitenwellen
 6 Vorderräder
 7 Abzweiggetriebe
 8 Gelenkwelle
 9 erster Wellenabschnitt
10 zweiter Wellenabschnitt
11 Gelenke
12 Zwischenraddifferential
13 Zwischenlager
14 Viskokupplung
15 weiteres Gelenk
16 hintere Seitenwellen
17 Hinterräder
18 Flanschgabel
19 Kreuz
20 Rohranschlußgabel
21 Zwischenrohr
22 Kupplungsgehäuse
23 erste Stirnwand
24 Ansatz
25 Außenfläche/Sitzfläche
26 Gehäusemantel
27 zweite Stirnwand
28 Kupplungsnabe
29 hohler Abschnitt der Kupplungsnabe
30 Vollzapfen
31 Bohrung im Ansatz
32 Nadellager
33 Sitzfläche für Kugellager
34 Bohrung in Stirnwand
35 Kugellager
36 Dichtung
37 Innenraum des Gehäuses
38 Verzahnung des Gehäuses
39 Außenlamellen
40 Verzahnung der Kupplungsnabe
41 Innenlamellen
42 Lagergehäuse
43 Fahrzeugboden
44 Lagerkörper
45 Wälzlager
46 Innenring des Wälzlagers
47 Sitzfläche für Innenring
48 Distanzbüchse
49 Verzahnung
50 Gelenkgabel
51 Hülsenabschnitt
52 Stirnfläche des Hülsenabschnittes
53 Gewindezapfen
54 Mutter

Claims (10)

1. Antriebsanordnung für den Antrieb der Räder eines vierradgetriebenen Kraftfahrzeuges, welche eine Ge­ lenkwelle umfaßt, die den Antrieb der permanent ange­ triebenen Räder mit dem Getriebeeingang des Zwischen­ raddifferentials der nicht ständig angetriebenen Achse verbindet, wobei eine Viskokupplung, bestehend aus einem Kupplungsgehäuse und einer Kupplungsnabe als Kupplungsteilen und im dazwischen gebildeten Innenraum angeordneten und in einer bestimmten Folge jeweils mit einem der Kupplungsteile drehfest verbundenen Lamellen sowie einem den verbleibenden Innenraum zumindest teilweise füllenden Viskomedium, integrierter Bestandteil der Gelenkwelle ist, die über an ihren Enden angeordnete Gelenke mit dem Antrieb und mit dem Getriebeeingang des Zwischenraddifferentials verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkwelle (8) aus mehreren Gelenkwellenabschnitten (9, 10) besteht, die jeweils durch ein Gelenk (15) miteinander verbunden sind, daß unmittelbar benachbart zu einem, zwei der Gelenkwellenabschnitte (9, 10) verbindenden Gelenk (15) ein Zwischenlager (13) angeordnet ist, über welches die Gelenkwelle (8) an der Bodengruppe (43) des Fahrzeuges (1) abgestützt ist, daß die Viskokupplung (14) unmittelbaran die dem Gelenk (15) abgewandte Seite des Zwischenlagers (13) anschließend angeordnet ist, daß eines der beiden Kupplungsteile (28) mit einem Zapfen (30) versehen ist, der im Zwischenlager (13) gelagert ist und aus diesem in Richtung zu dem auf der anderen Seite des Zwischenlagers (13) anschließend angeordneten Gelenk (15) herausragt, wobei das Gelenk (15) an dem herausragenden Zapfen (30) drehfest angebracht ist, und daß das andere Kupplungsteil (22) mit dem Wellenabschnitt (9) drehfest verbunden ist, der auf der zum Zwischenlager (13) unmittelbar benachbarten Gelenk (15) abgewandten Seite des Zwischenlagers (13) angeordnet ist.

2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Kupplungsgehäuse (22) als erstem Kupp­ lungsteil herausgeführte und das zweite Kupplungsteil bildende Kupplungsnabe (28) der Viskokupplung (14) den Zapfen (30) aufweist, über diesen im Zwischenlager (13) gelagert und drehfest mit dem auf der anderen Seite des Zwischenlagers (13) angeordneten Gelenk (15) verbunden ist.

3. Antriebsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsgehäuse (22) der Viskokupplung (14) auf der Kupplungsnabe (28) gelagert ist.

4. Antriebsanordnung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stirnwand (23) des Kupplungsgehäuses (22) der Viskokupplung (14) mit einem zentralen Ansatz (24) versehen ist, dessen Außenfläche (25) einen Anschluß­ sitz für ein Zwischenrohr (21) des zugehörigen Wellenabschnittes (9) bildet.

5. Antriebsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (24) eine zentrale Bohrung (31) be­ sitzt, in die die Kupplungsnabe (28) hineinragt.

6. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsnabe (28) zum Kupplungsgehäuse (22) hin hohl (hohler Abschnitt 29) und zum Gelenk (15) hin als Vollzapfen (30) ausgebildet ist und daß der Voll­ zapfen (30) mit Sitzflächen (33) für ein Lager (35) des Kupplungsgehäuses (22) und einer (47) für das Zwischenlager (14) sowie zum Ende hin mit einer Ver­ zahnung (49) zum drehfesten Anschluß eines Gelenk­ teiles (50) des Gelenkes (15) versehen ist.

7. Antriebsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsgehäuse (22) auf der Kupplungsnabe (28) über ein zwischen dem Ansatz (24) und der Kupp­ lungsnabe (28) angeordnetes Nadellager (32) und zum Zwischenlager (13) hin über ein Kugellager (35) gela­ gert ist.

8. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkwelle (8) aus zwei Wellenabschnitten (9, 10) und einem Zwischenlager (13) besteht.

9. Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Zwischenlager (13) benachbarte Gelenk (15) ein Kreuzgelenk ist, dessen eine Gelenkgabel (50) auf die Kupplungsnabe (28, 30) aufgesteckt und auf dieser festgelegt ist.

10. Antriebsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkgabel (50) den Innenring (46) des Wälz­ lagers (45) des Zwischenlagers (13) und über eine Distanzbüchse (48) den Innenring des Kugellagers (35) auf der Kupplungsnabe (28) axial fixiert.