DE4103054C2

DE4103054C2 - Drehmomentübertragungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE4103054C2
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: 1994-09-08
Anticipated expiration: 2011-02-02
Also published as: US5145470A; DE4103054A1; JPH03102640U

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antrieb der Räder einer Achse, insbesondere der Vorderachse, eines Kraftfahrzeuges, mit einem vom Motor über ein Getriebe angetriebenen Differential und davon angetriebenen Radachsen, mit denen die Räder antriebsmäßig verbunden sind, mit einer Viskokupplung, mit einem ersten, mit einem der drehend angetriebenen Bauteile des Differentiales drehfest verbundenen Körper der Viskokupplung und einem zweiten, dazu drehbaren und mit einer der Radachsen drehfest verbundenen zweiten Körper der Viskokupplung, wobei die Viskokupplung um eine der Radachsen herum und zwischen dem der zugeordneten Radachse zugehörigen Rad und dem Differential angeordnet ist.

Eine derartige Vorrichtung zur Übertragung des von dem Motor eines Kraftfahrzeugs entwickelten Drehmomentes auf die sich gegenüberliegenden Antriebswelle des Fahrzeugs ist in der JP-OS 1 86 051/1988 und US-PS 48 36 051 beschrieben.

Bei der in der o. a. Druckschrift vorgeschlagenen Kraftübertragungsvorrichtung wird die Höhe des vom Fahrzeugmotor erzeugten Drehmoments in einem Untersetzungsgetriebe des Fahrzeugs verändert, und dieses auf die sich gegenüberliegenden Antriebswelle Radachsen des Fahrzeugs übertragen. Diese Vorrichtung weist ein Differentialgetriebe und eine Differentialbegrenzungseinheit, 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 unterschiedlicher 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 dennoch 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, daß, falls eines der sich gegenüberliegenden Räder auf mit Schlamm bedeckten oder vereisten Straßen Vortriebskraft verliert das Fahrzeug sich von dieser problematischen Stelle fortbewegen kann. Anderenfalls würde das Fahrzeug an einer schlammigen oder vereisten Stelle steckenbleiben, da das Differentialgetriebe ohne Differentialbegrenzungseinheit Drehmoment ausschließlich auf das im wesentlichen vortriebslose Rad übertragen würde.

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 Keilverzahnung mit einer Nabe der Differentialbegrenzungseinheit oder Viskokupplung in der Weise verbunden, daß beide Bauteile sich zusammen drehen müssen, während sie von dem Fahrzeugaufbau über ein Lager in der Nähe des mit dem längeren der ersten Achskörper verbundenen Gleichlaufdrehgelenkes gehalten werden.

Da in einem herkömmlichen Fahrzeug in obiger Ausführung ein Spiel (Leergang) jedoch am ehesten zwischen dem längeren der ersten Achskörper und dem Lager oder der Nabe auftritt und dadurch die Viskokupplung, deren Durchmesser größer ist als der einer jeden Radachse, ein solches Spiel 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 Drehmomentübertragungsvorrichtungen typisches Problem. Das Auftreten von Schwingungen wird noch dadurch begünstigt, daß bei der bekannten Anordnung die Viskokupplung ausschließlich über die Verzahnungen gehalten ist.

Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Übertragung des Drehmomentes auf die Räder eines Kraftfahrzeuges mit einer Viskokupplung der Begrenzung der Differentialwirkung eines Differentialgetriebes zu schaffen, die im wesentlichen schwingungs- und geräuschfrei arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß einer der Körper der Viskokupplung in einem Lager drehbar gehalten ist, welches über einen Haltekörper ortsfest am Fahrzeugaufbau angebracht ist.

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

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Differential von der in Längsrichtung des Kraftfahrzeuges sich erstreckenden Mittellinie zur einen Seite und die Viskokupplung zur anderen Seite versetzt angeordnet ist.

Die beiden Körper der Viskokupplung werden von der Nabe und dem Gehäuse dargestellt. Zur Lagerung im Haltekörper ist die Nabe vorzugsweise mit einem Vorsprung versehen.

Ferner ist vorgesehen, daß das Gehäuse einen Vorsprung aufweist, der mit dem Differentialgehäuse des Differentiales verbunden ist.

Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nachstehend im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnung 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 erfindungsgemäße 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, ist eine Drehzahldifferenz zwischen dem Gehäuse 47 und der Nabe 49 vorhanden; die Scheiben 55 oder 57 werden 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 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 zusätzlich 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

1. Vorrichtung zum Antrieb der Räder (13, 15) einer Achse, insbesondere der Vorderachse, eines Kraftfahrzeuges, mit einem vom Motor (1) über ein Getriebe (3) angetriebenen Differential (5) und davon angetriebenen Radachsen (43, 45), mit denen die Räder (13, 15) antriebsmäßig verbunden sind, mit einer Viskokupplung (7), mit einem ersten, mit einem der drehend angetriebenen Bauteile (21) des Differentiales (5) drehfest verbundenen Körper (47) der Viskokupplung und einem zweiten, dazu drehbaren und mit einer der Radachsen (45) drehfest verbundenen zweiten Körper (49) der Viskokupplung, wobei die Viskokupplung um eine der Radachsen (45) herum und zwischen dem der zugeordneten Radachse (45) zugehörigen Rad (15) und dem Differential (5) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß einer der Körper (47, 49) der Viskokuppluung (7) in einem Lager (69) drehbar gehalten ist, welches über einen Haltekörper (71) ortsfest am Fahrzeugaufbau angebracht ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differential (5) von der in Längsrichtung des Kraftfahrzeuges sich erstreckenden Mittellinie zur einen Seite und die Viskokupplung (7) zur anderen Seite versetzt angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (49) und das Gehäuse (47) jeweils einen der beiden Körper der Viskokupplung (7) darstellen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (49) einen Vorsprung (65) aufweist, der im Lager (69) gelagert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (47) einen Vorsprung (59) aufweist, oder mit dem Differentialgehäuse (21) des Differentiales (5) verbunden ist.