DE4429566A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Drehmomentflusses bei Fahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung des Drehmomentflus­ ses zwischen einer Kraftfahrzeug-Antriebswelle und einer über ein Differential mit der Antriebswelle verbundenen Achse, wobei Drehmomente übertragende Bauteile entkoppelt bzw. angekoppelt werden.

Bei mehrachs- oder allradgetriebenen Fahrzeugen ist der Leistungsverlust im An­ triebsstrang, bedingt durch die hohe Anzahl mitrotierender Komponenten, grö­ ßer als bei Einzelachsantrieben. Auf gut befestigten Straßen und guten Kraft­ schlußbedingungen am Reifen ist in der Regel ein Einzelantrieb ausreichend. Es wurden deshalb entkoppelbare Antriebsstränge entwickelt, bei denen der Dreh­ momentfluß zur einer Achse unterbrochen werden kann.

Aus der DE 37 33 153 C ist ein Verfahren dieser Art bekannt, bei dem die Achshälf­ ten je mit einer Steckachsenverbindung ausgerüstet sind. Mittels im Achskörper angeordneten Schaltkupplungen sind die Achsteile entkoppelbar bzw. in Eingriff bringbar. Dieses bekannte Verfahren benötigt zwei entkoppelbare Stellen, näm­ lich an jeder Achshälfte eine.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genann­ ten Art zu entwickeln, mit dem eine Entkopplung des Drehmomentflusses ferti­ gungstechnisch einfach und raumsparend realisiert werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Verlagerung der Kopplungsstelle innerhalb des Differentials kann der Mechanismus auf nur eine Stelle reduziert werden. Außerdem können dabei mehrere Bauteile vom Drehmomentfluß abgetrennt werden, so daß eine weitere Energieeinsparung durch Stillegung schwerer Bauteile erreicht werden kann. Mit "innerhalb des Differentials" sollen alle Bauteile von der Antriebswelle bis zur Radachse verstanden werden. Das heißt, das Tellerrad sowie das von der An­ triebswelle auf das Tellerrad wirkende Zahnrad sind darin eingeschlossen.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung, erfolgt die Entkopplung zwischen zwei momentübertragenden Gliedern, z. B. aus dem Räderwerk des Differentials. Das Differential kann sowohl ein Achsdifferential als auch ein Längsdifferential sein.

Die Erfindung erstreckt sich auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah­ rens, die durch die Merkmale des Anspruchs 3 gekennzeichnet ist.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein Zahnrad des Räder­ werkes des Differentials in Längsrichtung der Radachse verschiebbar ausgebildet, derart, daß dessen Verzahnung von der korrespondierenden Verzahnung eines weiteren Rades getrennt bzw. in Eingriff gebracht werden kann. Bei kegelförmi­ gen Zahnrädern wird eines davon axial verschiebbar ausgestaltet.

Es handelt sich hierbei um geringe Bewegungswege, die durch ein steuerbares Fluid, insbesondere Luftdrucksystem, in Verbindung mit einer Gegenkraft bewäl­ tigt werden können. Die hierzu erforderlichen Elemente können alle innerhalb des Differentialgehäuses integriert werden, so daß keine Bauvolumenvergröße­ rung des Antriebssystemes erforderlich ist.

Die erfindungsgemäße Maßnahme kann sowohl bei Achsdifferentialen als auch bei Längsdifferentialen, sowie bei unterschiedlichen Funktionssystemen dersel­ ben durchgeführt werden. Je nach vorhandenem System können entweder Zahn­ räder des Räderwerkes direkt verschiebbar ausgebildet werden, oder es wird ein zusätzliches Bauteil verwendet, das die Unterbrechung oder den Anschluß des Drehmomentflusses von der Antriebswelle zu den Radpaaren bzw. Radachsen be­ wirkt.

Vorzugsweise wird eine Momentübertragungs-Komponente verwendet, die möglichst nah an der Antriebsachse gelagert ist, um bei Abschaltung der betref­ fenden Fahrzeugachse möglichst viele Bauteile stillzusetzen.

Bei einem Differential mit einem Tellerrad und einem Differentialgehäuse wird das Differentialgehäuse gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zweiteilig ausgebildet, nämlich mit einem Träger für das Tellerrad und einem zweiten als Differentialkorb dienenden Teil, wobei beide Teile mit je einem zu­ sammenwirkenden Zahnkranz bzw. einer Klauenverzahnung versehen sind. Der Differentialkorb ist dabei drehbeweglich innerhalb des Tellerradträgers und axial mit dem damit zusammenhängenden Kegelräderwerk auf den Radachsen ver­ schiebbar angeordnet.

Auf der einen Stirnseite des Differentialkorbs wirkt ein pneumatisches oder hy­ draulisches Drucksystem, während auf der anderen Seite eine Rückstellfeder vor­ gesehen ist, die bei Abbau des pneumatischen oder hydraulischen Gegendruckes den Differentialkorb in Richtung einer Entlastung der Klauenverzahnung ver­ schiebt, womit das mit diesem Differential zusammenwirkende Radpaar vom An­ trieb entkoppelt ist.

Diese Lösung läßt sich vollkommen in bestehende Differentialsysteme integrie­ ren, ohne das Volumen desselben vergrößern zu müssen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dar­ gestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Fig. 1 und 2 zeigen je ein Ausführungsbeispiel.

In Fig. 1 ist ein Ausgleichsgetriebe bzw. Differential 10 im Querschnitt gezeigt, das das Drehmoment einer Antriebswelle 11 auf zwei Achshälften 12 und 13 überträgt und das so ausgestaltet ist, daß der Drehmomentfluß nach Bedarf un­ terbrochen werden kann.

Das in Fig. 1 dargestellte Differential 10 ist ein in der Regel verwendetes System, bei dem ein mit der Antriebswelle 11 verbundenes Antriebskegelrad 14 über eine Verzahnung 15 mit einem Tellerrad 16 im Eingriff steht, das fest mit einem Diffe­ rentialgehäuse 17 verbunden ist. Über Ausgleichskegelräder 18 und Tellerkegel­ räder 19 wird das Drehmoment schließlich auf die Achsen 12, 13 übertragen.

Zur Unterbrechung dieses Drehmomentflusses wird erfindungsgemäß eines der drehmomentübertragenden Bauteile verschiebbar ausgestaltet, so daß der Kraft­ schluß an einer Stelle entkoppelt werden kann. Welches Bauteil dazu verwendet wird, richtet sich nach dem jeweiligen Differentialsystem.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem ein getrennt vom Diffe­ rentialgehäuse 17 ausgebildeter Differentialkorb 20 vorgesehen ist, der inner­ halb des als Tellerradträger dienenden Differentialgehäuses 17 drehfrei und axial verschieblich gelagert ist und die Ausgleichskegelräder 18 trägt.

Die Aufgabe des Differentialgehäuses, das bei konventionellen Differentialen das Drehmoment vom Tellerrad 16 auf das Differentialräderwerk 18, 19 über­ trägt, wird in diesem Fall mittelbar über den Differentialkorb 20 durchgeführt und zwar nur, wenn der Differentialkorb 20 über Klauenverzahnungen 21, 22 mit dem Differentialgehäuse 17 in Eingriff gebracht ist. Die Eingriffsstellung, die durch ein Fluiddrucksystem 24 bis 27 und einem axial auf den Differentialkorb 20 und die Tellerräder 19 wirkenden Ringkolben 28 vollzogen und gehalten wird, ist in der unteren Zeichnungshälfte dargestellt. Bei Druckentlastung drückt ein Tel­ lerfederpaket 30 den Differentialkorb 20 zusammen mit dem Differentialräder­ werk 18, 19 in Gegenrichtung, womit die Klauenverzahnung 21, 22 entkoppelt und damit der Momentfluß von der Antriebswelle 11 zum Differentialkorb 20 un­ terbrochen wird. Diese Stellung ist in der oberen Zeichnungshälfte der Fig. 1 dar­ gestellt.

Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Differential 10 kann beispielsweise alternativ anstelle des Differentialkorbs das Antriebskegelrad 14 axial zur Antriebswelle 11 oder die Tellerkegelräder 19 axial zu den Achsen 12 und 13 verschiebbar ausge­ staltet werden, um eine Entkopplung des Momentflusses zu bewirken.

Fig. 2 zeigt eine Variante, bei der ein ohnehin vorhandenes Momentübertra­ gungsglied eines als Planetengetriebe 40 ausgestalteten Differentials verschieb­ bar gelagert ist. Das von der Antriebswelle 11 über das Antriebskegelrad 14 aus­ geübte Drehmoment wird auf ein ein Hohlrad 41 bildendes Tellerrad 16′ übertra­ gen. Die Verbindung vom Hohlrad 41 zur jeweiligen Radachse 12′ erfolgt über je ein axial verschiebbares Planetenrad 42.

In der Zeichnung ist nur eine Radachsenhälfte gezeigt. Diese ist in der dargestell­ ten Form vom Antrieb abgekoppelt. Zur Ankopplung der Radachse an den An­ trieb wird das Planetenrad 42 entsprechend der Zeichnung nach rechts gedrückt, damit kommen die Klauenverzahnungen 21′ des Planetenrads 42 mit der Verzah­ nung 22′ des Hohlrads 41 in Eingriff.

Claims (6)

1. Verfahren zur Steuerung des Drehmomentflusses zwischen einer Kraftfahr­ zeug-Antriebswelle und einem über ein Differential mit der Antriebswelle verbundenen Radpaar, wobei drehmomentübertragende Bauteile entkop­ pelt bzw. angekoppelt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkopplung innerhalb des Differentials (14 bis 22) durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Momentübertragungsglieder (42) des Differentials (14 bis 22′) entkop­ pelt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei dem der Drehmomentfluß zwischen einer Fahrzeugantriebswelle und einem über ein Differential mit der Antriebswelle verbundenen Radpaar unterbrochen werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß das Räderwerk (14 bis 22 bzw. 22′) des Differentials (10 bzw. 40) mindestens an einer Stelle (20 bzw. 42) entkoppelbar ist, derart, daß der Drehmomentfluß von der Antriebswelle (11) zu den Achsen (12, 13 bzw. 12′) des Radpaares unterbrochen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Zahnrad (14, 16, 18, 19 bzw. 42) des Räderwerkes (14 bis 16, 18, 19 bzw. 42) des Differentials (10 bzw. 40) in Längsrichtung der Radachsen (12, 12′, 13) verschiebbar ausgebildet ist, derart, daß deren Verzahnung (21′, 22) und die Verzahnung (22′, 21) eines mit dem Zahnrad zusammenwirkenden Rades des Räderwerkes entkoppelbar bzw. in Eingriff bringbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Dif­ ferentialsystem (10) mit einem Differentialgehäuse (17, 20) das Differential­ gehäuse aus zueinander beweglichen, über eine Klauenverzahnung (21, 22) voneinander trennbaren oder in Eingriff bringbaren Teilen (17 bzw. 20) ge­ bildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Diffe­ rentialkorb (20) ausgebildetes Teil des zweiteiligen Differentialgehäuses (17, 20) in Längsrichtung der Radachsen (12, 13) verschiebbar gelagert ist und daß der Differentialkorb über ein Fluiddrucksystem (24-27) entgegen ei­ ner Federkraft (30) betätigbar ist.