DE4103054A1

DE4103054A1 - Drehmomentuebertragungsvorrichtung fuer ein kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE4103054A1
Application number: DE4103054A
Authority: DE
Inventors: Makoto Hagiwara
Original assignee: Viscodrive Japan Ltd
Current assignee: Viscodrive Japan Ltd
Priority date: 1990-02-08
Filing date: 1991-02-01
Publication date: 1991-08-14
Anticipated expiration: 2011-02-02
Also published as: DE4103054C2; US5145470A; JPH03102640U

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungs vorrichtung eines von einem Motor angetriebenen Fahrzeugs, bei der das von dem Fahrzeugmotor erzeugte Drehmoment auf die Radachsen des Fahrzeugs durch ein Differentialgetriebe unter Mitwirkung eine Viskokupplung übertragbar ist.

Eine Kraftübertragungsvorrichtung zur Übertragung des von dem Motor eines Kraftfahrzeugs entwickelten Drehmomentes auf die sich gegenüberliegenden Radachsen des Fahrzeugs ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 1 86 051/1988 (im Japanischen Tokkaisho 63-1 86 051 genannt) beschrieben.

Bei der in der o. a. Druckschrift vorgeschlagenen Kraft übertragungsvorrichtung wird die Höhe des vom Fahrzeug motor erzeugten Drehmoments in einem Untersetzungsgetriebe des Fahrzeugs verändert, und dieses auf die sich gegen überliegenden Radachsen des Fahrzeugs übertragen. Diese herkömmliche ein Drehmoment übertragende Vorrichtung weist ein Differentialgetriebe und eine Differentialbegrenzungs einheit, wie z. B. eine Viskokupplung zur Begrenzung der Differentialwirkung des Differentialgetriebes auf. Das Differentialgetriebe ist erforderlich, damit die sich gegenüberliegenden Räder des Fahrzeugs sich mit unter schiedlicher Geschwindigkeit drehen können, wenn das Fahrzeug eine Kurve befährt. Hierbei muß sich das außen gelegene Rad schneller drehen als das innen gelegene. Das Differentialgetriebe ermöglicht dies, überträgt aber den noch Drehmoment auf die beiden sich gegenüberliegenden Räder, damit das Fahrzeug Kurven problemlos befahren kann. Was andererseits die Differentialbegrenzungseinheit, wie z. B. eine Viskokupplung, betrifft, so ist diese vorgesehen, damit, falls eines der sich gegenüberliegenden Räder auf mit Schlamm bedeckten oder vereisten Straßen Vortriebskraft verliert und so dazu führt, daß das Fahrzeug an einer schlammigen oder vereisten Stelle steckenbleibt, sie das Differentialgetriebe daran hindert, Drehmoment ausschließlich auf das im wesentlichen vortriebslose Rad zu übertragen, so daß sich das Fahrzeug von dieser problematischen Stelle fortbewegen kann.

In dem Fahrzeug ist das herkömmliche Differentialgetriebe von der in Längsrichtung sich erstreckenden Mittellinie versetzt in Richtung der Fahrzeugbreite angeordnet und über sich gegenüberliegende Gleichlaufgelenke mit den sich gegenüberliegenden Radachsen verbunden. Die Radachsen weisen je einen zwischen dem Differentialgetriebe und dem Gleichlaufgelenk sich erstreckenden ersten Achskörper und einen zwischen dem Gleichlaufdrehgelenk und einem Rad sich erstreckenden zweiten Achskörper auf. Um in einem derart konstruierten Fahrzeug die zweiten Achskörper so auszuführen, daß sie die gleiche Länge aufweisen, muß einer der ersten Achskörper länger als der andere sein. Der längere der ersten Achskörper ist über eine Keilver zahnung mit einer Nabe der Differentialbegrenzungseinheit oder Viskokupplung in der Weise verbunden, daß beide Bau teile sich zusammen drehen müssen, während sie von dem Fahrzeugaufbau über ein Lager in der Nähe des mit dem längeren der ersten Achskörper verbundenen Gleichlaufdreh gelenkes gehalten werden.

Da in einem herkömmlichen Fahrzeug in obiger Ausführung eine Lockerung (Leergang) jedoch am ehesten zwischen dem längeren der ersten Achskörper und dem Lager oder der Nabe auftritt und da durch die Viskokupplung, deren Durchmesser größer ist als der einer jeden Radachse, eine solche Lockerung weiter gefördert wird, ist die Viskokupplung am ehesten Schwingungen und den damit verbundenen Geräuschen ausgesetzt, wenn die Radachsen drehbar angetrieben werden. Dies ist ein für herkömmliche Drehmomentübertragungs vorrichtungen typisches Problem.

Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist es daher, eine Drehmomentübertragungsvorrichtung zu schaffen, die sowohl ein Differentialgetriebe als auch eine Differentialbegren zungseinheit, wie z. B. eine Viskokupplung zur Begrenzung der Differentialwirkung des Differentialgetriebes aufweist und im wesentlichen schwingungs- und geräuschfrei arbeitet.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß aus einer Drehmomentübertragungsvorrichtung eines von einem Motor angetriebenen Fahrzeugs, mit einem Differential getriebe, einer Viskokupplung zur Begrenzung der Differentialwirkung des Differentialgetriebes, wobei die Viskokupplung eine Mehrzahl von gegeneinander verdrehbaren Drehkörpern aufweist und die vom Differentialgetriebe getrennt ist, sowie mit sich gegenüberliegenden Radachsen, auf die das vom Motor erzeugte Drehmoment über das Differentialgetriebe unter Mitwirkung der Viskokupplung übertragbar ist, wobei wenigstens einer der Drehkörper der Viskokupplung über ein Lager an einem ortsfesten Teil des Fahrzeugaufbaus des Fahrzeugs gehalten ist.

Da bei der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungs vorrichtung wenigstens einer der Drehkörper der Viskokupplung über ein Lager direkt an einem ortsfesten Teil des Fahrzeugaufbaus gehalten wird, verringert sich eine eventuelle Lockerung und Leergang zwischen den Radachsen und der Viskokupplung, wodurch Schwingungen und Geräusche auf ein Minimum reduziert werden.

Eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Drehmomentüber tragungsvorrichtung wird nachstehend im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Drehmomentübertragungsvorrichtung, wobei sowohl das Vorderraddifferential als auch die zur Anwendung kommende Viskokupplung sichtbar ist und

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf ein von einem Motor angetriebenes Fahrzeug mit der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung.

Fig. 2 zeigt die Bauteile eines Antriebsstranges eines Fahrzeugs mit Vorderradantrieb, bei dem die erfindungsge mäße Drehmomentübertragungsvorrichtung zur Anwendung kommt. Die in Fig. 2 durch einen Pfeil "A" angedeutete Richtung bezieht sich auf die Vorwärts- oder Längsrichtung des Fahrzeugs. Die durch einen doppelten Pfeil "B" angedeuteten Richtungen beziehen sich auf die Breitenrichtung des Fahrzeugs.

Zunächst werden die Antriebsstrangteile des in Fig. 2 dargestellten Fahrzeuges mit Vorderradantrieb beschrieben. Wie sich eindeutig aus Fig. 2 ergibt, weist der Antriebs strang des Fahrzeugs einen Motor 1, ein Getriebe 3, ein zwischen sich gegenüberliegenden Rädern 13, 15 angeordne tes Vorderraddifferential 5, das als Differentialge triebe verwirklicht ist, d. h. einen Bestandteil der erfin dungsgemäßen Ausführungsform der Drehmomentübertragungs vorrichtung bildet, eine Viskokupplung 7, Gleichlauf gelenke 9, 11 sich gegenüberliegende Vorderräder 13, 15 und sich gegenüberliegende Hinterräder 17, 19 auf.

Wie aus den Figuren zu sehen ist, wird das Differentialge häuse 21 des Vorderraddifferentials 5 über Lager 25, 27 von dem Achsgehäuse 23 gehalten. Fig. 1 zeigt außerdem, daß ein Sicherungsring 29 zur Positionierung des Lagers 27 an einer inneren Umfangsfläche eines rechten Abschnitts des Achsgehäuses 23 befestigt ist. Andererseits ist ein Zahn kranz 31 an dem Differentialgehäuse 21 des Vorderraddiffe rentials 5 befestigt, der in ein Abtriebsrad 33 des Ge triebes 3 eingreift. Infolgedessen wird das von dem Motor 1 erzeugte Drehmoment auf das Differentialgehäuse 21 des Vorderraddifferentials 5 übertragen, um dieses drehend anzutreiben.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, werden in dem Vorderraddiffe rential 5 zwei Ritzel 37 von einer in dem Differentialge häuse 21 eingebauten Ritzelwelle 35 drehbar gehalten, wobei jedes der Ritzel 37 in jedes der gegenüberliegenden Seitenräder 39, 41 eingreift, von denen das linke Seitenrad 39 über eine Keilverzahnung mit einer linken Vorderrad achse 43 verbunden ist, so daß sich die beiden zusammen drehen müssen. Andererseits ist das rechte Seitenrad 41 über eine Keilverzahnung mit der rechten Vorderradachse 45 (Abtriebswelle) verbunden, so daß die beiden sich zusammen drehen müssen.

Im Betrieb wird das auf das Differentialgehäuse 21 des Vorderraddifferentials 5 übertragene Drehmoment über die Ritzelwelle 35, die Ritzel 37 und die Seitenräder 39, 41 in zwei Teildrehmomente geteilt, die weiter auf die Vorder räder 13, 15 übertragen werden. Wenn bei Betrieb des Fahr zeugs ein Unterschied in der Drehgeschwindigkeit oder im Widerstand zwischen denen der Vorderräder 13 und 15 auf tritt, beginnen die Ritzel 37 sich auf der Ritzelwelle 35 zu drehen, um das Verhältnis der zwei auf die sich gegen überliegenden Räder 13, 15 übertragenen Drehmomentanteile zueinander zu steuern.

Bei dem wie oben ausgeführten Fahrzeug ist das Vorderrad differential 5 von der in Längsrichtung sich erstreckenden Mittellinie des Fahrzeugs versetzt angeordnet, so daß es, wie aus der Fig. 2 hervorgeht, zusammen mit dem Getriebe 3 in einem Abschnitt der linken Hälfte des Fahrzeugs posi tioniert ist. Infolgedessen ist die rechte Vorderradachse 45 länger als die linke Vorderradachse 43, wie aus der Draufsicht auf das Fahrzeug in Fig. 2 zu sehen ist. Die Viskokupplung 7 ist im wesentlichen in einem Zwischenab schnitt der rechten Vorderradachse 45 angeordnet.

Die Viskokupplung 7 ist mit einem Gehäuse 47 versehen, das einen ersten drehmomentübertragenden Körper bildet, der drehbar auf einer Nabe 49 befestigt ist, welche einen zweiten drehmomentübertragenden Körper darstellt. Eine Arbeitskammer 51 ist zwischen dem Gehäuse 47 und der Nabe 49 definiert und mit einer Viskoflüssigkeit, wie z. B. einem hochviskosen Silikonöl, gefüllt. Diese Arbeitskammer 51 ist durch zwei zwischen dem Gehäuse 47 und der Nabe 49 angeordnete X-Ringe 53 flüssigkeitsdicht abgeschlossen.

Bei den X-Ringen 53 handelt es sich um Dichtungen, die jeweils aus einem festen Fasermaterial mit einem X-förmi gen Querschnitt hergestellt sind; siehe Fig. 1. In der Arbeitskammer 51 der Viskokupplung 7 ist eine Vielzahl von äußeren oder ersten Scheiben 55 vorgesehen, die ab wechselnd in einem Abstand von einer Vielzahl von inneren oder zweiten Scheiben 57 im Inneren der Arbeitskammer 51 angeordnet sind. Die ersten Scheiben 55 sind mit ihren äußeren Umfangsabschnitten über eine Keilverzahnung mit einem inneren Umfangsabschnitt des Gehäuses 47 verbunden, so daß sich die Scheiben 55 und das Gehäuse 47 im Betrieb zusammen drehen müssen. Andererseits sind die zweiten Scheiben 57 mit ihrem inneren Umfangsabschnitt über eine Keilverzahnung mit einem äußeren Umfangsabschnitt der Nabe 49 verbunden, so daß sich die Scheiben 57 und die Nabe im Betrieb zusammen drehen müssen. Wie aus der Fig. 1 her vorgeht, ist das Gehäuse 47 an seinem linken Abschnitt mit einem Vorsprung 59 versehen, über den es mit dem Differen tialgehäuse 21 des Vorderraddifferentials 5 verbunden ist, so daß es sich im Betrieb mit dem Differentialgehäuse 21 des Vorderraddifferentials 5 zusammen dreht. Die Visko kupplung 7 ist ausgelegt wie oben beschrieben. Eine Dich tung 61 ist zwischen dem ortsfesten Achsgehäuse 23 des Vorderraddifferentials 5 und dem Vorsprung 59 des Gehäuses 47 angeordnet. Eine weitere Dichtung 67 ist zwischen einem rechten Vorsprung 63 des Gehäuses 47 und einem rechten Abschnitt 65 der Nabe 49 vorgesehen. Wenn das Vorderrad differential 5 seine Differentialwirkung ausübt, um eine Drehzahldifferenz zwischen dem Gehäuse 47 und der Nabe 49 zu erzeugen, werden die Scheiben 55 oder 57 als Folge des viskosen Scherwiderstandes (des in der Arbeitskammer 51 enthaltenen Silikonöls) des Gehäuses 47 und der Nabe 49 gegen relative Drehung einandergegenüber in Drehung ver setzt.

Hierbei erhöht sich das die Scheiben 55 oder 57 zur Drehung veranlassende Drehmoment in dem Maße, wie sich die Drehzahldifferenz zwischen dem Gehäuse 47 und der Nabe 49 erhöht. Umgekehrt fällt dieses Drehmoment in dem Maße ab, wie die Drehzahldifferenz zwischen dem Gehäuse 47 und der Nabe 49 abfällt.

Der rechte Vorsprung 65 der Nabe 49 erstreckt sich bis in einen Bereich, der sich direkt an das Gleichlaufdrehgelenk 11 anschließt, dessen äußerstes rechtes Ende über ein Lager 69 von einem ortsfesten Haltekörper 71 des Fahrzeug aufbaus gehalten wird. Dichtungen 73 und 75 sind zwischen dem rechten Vorsprung 65 der Nabe 49 und dem ortsfesten Haltekörper 71 des Fahrzeugaufbaus, bzw. zwischen dem Gleichlaufdrehgelenk 11 und dem ortsfesten Haltekörper 71 des Fahrzeugaufbaus eingesetzt. Wie aus der Fig. 1 er sichtlich ist, ist ein Sicherungsring 77 an dem ortsfesten Haltekörper 71 des Fahrzeugaufbaus befestigt, um das Lager 69 zu positionieren.

Wie oben beschrieben, wird im Gegensatz zu herkömmlichen Drehmomentübertragungsvorrichtungen, bei denen die Nabe über ein Lager an der Radachse gehalten wird, die Nabe 49 der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung über ein Lager 69 direkt von dem ortsfesten Haltekörper 71 des Fahrzeugaufbaus gehalten. Dieser ortsfeste Haltekörper 71 des Fahrzeugaufbaus trägt ganz wesentlich zur Reduzierung von Schwingungen der Vorderradachse 45 bei, so daß die erfindungsgemäße Drehmomentübertragungsvorrichtung im wesentlichen schwingungs- und geräuschfrei ist.

Wenn im Betrieb eines der in Fig. 2 gezeigten Vorderräder 13, 15 auf einer rauhen Straßenoberfläche seine Vortriebs kraft verliert, begrenzt die Viskokupplung 7 der Dreh momentübertragungsvorrichtung die von dem Vorderraddifferential 5 erzeugte Differentialwirkung, damit das andere der Vorderräder 13, 15 von dem Motor 1 drehbar angetrieben werden kann, so daß das Fahrzeug nicht an vortriebsarmen Stellen der Straße steckenbleibt. Die Fahreigenschaften des mit der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung ausgestatteten Fahrzeugs sind infolgedessen wesentlich verbessert.

Das Vorderraddifferential 5, bei dem es sich um ein Kegelraddifferential handelt, kann im übrigen durch jeden anderen geeigneten Differentialtyp, wie z. B. ein Pla netenraddifferential, ein Schneckenraddifferential o. ä., ersetzt werden.

Obgleich bei der obigen Ausführung der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung das Differentialgehäuse 21 des Vorderraddifferentials 5 auf einem Kugellager 27 im Inneren des ortsfesten Achsgehäuses 23 gelagert ist, ist es weiterhin auch möglich, das Differentialgehäuse 21 des Vorderraddifferentials 5 über ein Drucklager im Inneren des ortsfesten Gehäuses 23 des Vorderraddifferentials 5 zu lagern.

Da bei der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungs vorrichtung in obiger Ausführungsweise wenigstens einer der Drehkörper 47, 49 der Viskokupplung 7, nämlich die Nabe 49, direkt von dem ortsfesten Haltekörper 71 des Fahrzeugaufbaus gehalten wird, ist die Lagerung der Viskokupplung der Drehmomentübertragungsvorrichtung steifer als dies bei bekannten Ausführungen der Fall ist, so daß die erfindungsgemäße Drehmomentübertragungs vorrichtung Schwingungen und Geräusche wesentlich reduzieren kann. Dies ist ein bemerkenswerter Effekt, der der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung zueigen ist.

Bezugszeichenliste

1 Motor
3 Getriebe
5 Vorderraddifferential
7 Viskokupplung
9, 11 Gleichlaufdrehgelenk
13, 15 Vorderräder
17, 19 Hinterräder
21 Differentialgehäuse
23 Achsgehäuse
25, 27 Lager
29 Sicherungsring
31 Zahnkranz
33 Abtriebsrad
35 Ritzelwelle
37 Ritzel
39, 41 Seitenräder
43 linke Vorderradachse
45 rechte Vorderradachse
47 Gehäuse der Viskokupplung
49 Nabe
51 Arbeitskammer
53 X-Ring
55 erste Scheiben
57 zweite Scheiben
59 Vorsprung (links)
61 Dichtung
63 Vorsprung (rechts)
65 rechter Abschnitt der Nabe
67 Dichtung
69 Lager
71 Haltekörper
73, 75 Dichtung
77 Sicherungsring

Claims

Drehmomentübertragungsvorrichtung eines von einem Motor (1) angetriebenen Fahrzeugs, mit einem Differentialgetriebe (5), einer Viskokupplung (7) zur Begrenzung der Differentialwirkung des Differentialgetriebes (5), wobei die Viskokupplung (7) eine Mehrzahl von gegeneinander verdrehbaren Drehkörpern (47, 49) aufweist und die vom Differentialgetriebe (5) getrennt ist, sowie mit sich gegenüberliegenden Radachsen (43, 45), auf die das vom Motor (1) erzeugte Drehmoment über das Differen tialgetriebe (5) unter Mitwirkung der Viskokupplung (7) übertragbar ist, wobei wenigstens einer der Drehkörper (47, 49) der Viskokupplung (7) über ein Lager (69) an einem ortsfesten Teil (71) des Fahrzeugaufbaus des Fahrzeugs gehalten ist.