DD296455A5 - Achsantrieb - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Achsantrieb 8, insbesondere fuer ein Kraftfahrzeug 1 mit Allradantrieb, bei dem die Hinterraeder 13 ueber einen Torque-Splitter mit dem Antriebsstrang 7 verbunden sind, wobei der Achsantrieb 8 ueber ein Betaetigungsmittel 50, 72, 73 ein- und auskoppelbar ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schaltvorrichtungen derart zu kuppeln, dasz keine unterschiedlichen Schaltzustaende der beiden Hinterraeder 13 auftreten koennen. Eine Loesung wird durch einen pneumatischen, hydraulischen oder elektromagnetischen Betaetigungsstoeszel 50 erzielt, der fuer beide Abtriebswellen 31, 32 eine gleichzeitige Verriegelung vornimmt, und eine zweite Loesung wird durch zwei in Reihe geschaltete Ringmagneten 72, 73 oder zwei parallel beaufschlagte Druckkammern ueber einen gemeinsamen Druckmittelkanal erreicht, die jeweils den Eingriff einer Stellscheibenverzahnung 70, 71 in die Abtriebsscheibenverzahnung 62, 63 fuer beide Hinterraeder 13 gleichzeitig ermoeglichen. Fig. 2{Achsantrieb; Kraftfahrzeug; Allradantrieb; Torque-Splitter; Antriebsstrang; Betaetigungsmittel; Schaltvorrichtung; Schaltzustand; Hinterrad, elektromagnetisch; Ringmagnet; Antriebswelle; Druckmittelkanal; Stellscheibenverzahnung}

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Die Erfindung betrifft einen Achsantrieb, insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb, bei dem die Räder der Vorderachse über ein Vorderachsdifferential ständig angetrieben sind und der Antrieb für die Räder der Hinterachse über einen Antriebsstrang mit zwei zwischen Kardanwelle und Hinterrädern zwischengeschalteten ein- und auskoppelbaren Flüssigkeitsreibungskupplungen erfolgt, die in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind u nd zwei gegeneinander drehbar gehaltene Kupplungsnaben aufweisen, welche als Ausgänge des Achsantriebs drehmomentmäßig mit den Rädern gekoppelt sind, wobei die beiden Ausgänge von den jeweils zugeordneten Rädern durch Schaltvorrichtungen entkoppelbar sind. Derartige Achsantriebe anstelle eines Differentials einzusetzen, ist bekannt. So beschreibt die EP 0216749 C 2 einen Achsantrieb, bei dem das der jeweiligen Achse zugeteilte Drehmoment über zwei Viskose-Kupplungen an das jeweils zugeordnete Rad weitergegeben wird. Bei einer derartigen Anordnung ist es vorteilhaft, daß ein übliches Ausgleichsgetriebe mit den erforderlichen Kegelrädern eingespart werden kann. Dadurch, daß die Kupplungsnaben gegeneinander verdrehbar sind, können Ausgleichsbewegungen bei Kurvenfahrten zwischen dem inneren und dem äußeren Rad ausgeglichen werden. Eine Weiterentwicklung des Torque-Splitters zeigt die EP 0330776 A1, bei der im Differentialhals eine Drehmoment-Trennvorrichtung angeordnet ist. Diese Drehmoment-Trennvorrichtung hat die Aufgabe, bei Betätigung der Bremse bzw. bei Einsetzen der Regelung eines ABS, die über den Torque-Splitter angetriebene Achse von der bzw. den anderen Achsen drehmomentmäßig zu trennen, um eine gegenseitige Beeinflussung der Achsen beim Bremsen zu vermeiden. Die hier beschriebene Drehmoment-Trennvorrichtung hat den Nachteil, daß die beiden Räder der zugeordneten Achse drehmomentmäßig zeitweise miteinander gekoppelt sind. Insbesondere, wenn die genannte Achse kurzzeitig vorher starken Beanspruchungen ausgesetzt war und ein hohes Drehmoment übertragen werden mußte, besteht die Möglichkeit, daß beide den Achsantrieb darstellende Viskose-Kupplungen sich in dem sogenannten „Hump-Mode" befinden, so daß sie sich ähnlich wie ein vollständig gesperrtes Differential verhalten.

Die DE 3317247 C 2 beschreibt ebenfalls einen Torque-Splitter, bei dem in den beiden zu den Rädern führenden Ausgängen des Achsantriebes drehmomentmäßig ein- und auskoppelbare Vorrichtungen vorgesehen sind, mittels derer, falls für die Erhaltung der Fahrstabilität erforderlich, die beiden zugeordneten Räder vom Achsantrieb abkoppelbar sind.

Bei der hier beschriebenen Antriebsversion ist es von Nachteil, daß sich gefährliche Fahrzustände einstellen können, wenn durch einen technischen Fehler eine der beiden Vorrichtungen einen anderen Schaltzustand einnimmt, als die jeweils andere Vorrichtung. Ein derartiger Zustand kann sich z.B. bei Ausfall eines Betätigungsmittels einstellen. Das Ergebnis führt zu einem Giermoment um die Hinterachse, das die Fahrstabilität negativ beeinflußt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Achsantrieb der genannten Art zu schaffen, bei dem durch die drehmomentmäßige Ankoppelung der der Achse zugeordneten Räder mit dem Antrieb keine unstabilen Fahrsituationen eintreten können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Betätigungsmittel für die Schaltvorrichtungen hinsichtlich der jeweiligen Schaltzustände miteinander gekuppelt sind, und daß die unbeaufschlagte Grundstellung der Betätigungsmittel dem entkoppelten Schaltzustand der beiden Hinterräder vom Antriebsstrang entspricht.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Achsantriebes ist es von Vorteil, daß kein die Fahrstabilität des Fahrzeuges negativ beeinflussendes einseitiges Moment an einem der Räder auftreten kann und daß bei auftretenden Störungen an dem Betätigungsmittel der Achsantrieb den ausgekoppelten Schaltzustand einnimmt, so daß die drehmomentmäßige Kopplung der beiden zugeordneten Räder aufgehoben ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß beide Kupplungsnaben über eine gemeinsame mechanische Schaltvorrichtung, insbesondere einen Ziehkeil, mit den Hinterrädern koppelbar sind, und daß die Schaltvorrichtung, insbesondere der Ziehkeil, von einem pneumatischen, hydraulischen oder magnetischen Betätigungsmitte) beaufschlagbar ist.

Bei dieser Ausführung ist in einfachster Weise gewährleistet, daß ein gleichzeitiges Entkuppeln beider Räder über ein pneumatisches hydraulisches oder magnetisches Betätigungsmittel stattfindet.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß beide Kupplungsnaben über zwei getrennte Schaltvorrichtungen mit elektromagnetischen Betätigungsmitteln angesteuert werden, und daß die den Schaltvorrichtungen zugeordneten Betätigungsmittel in Reihe geschaltet sind.

Bei dieser Ausführung ist gewährleistet, daß bei einem Kabelbruch oder Ausfall der Sicherung des betreffenden Kreises beide Schaltvorrichtungen nicht ansprechen und gemeinsam abgeschaltet werden.

In weiterer Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß beide Kupplungsnaben über zwei getrennte Schaltvorrichtungen mit hydraulischen oder pneumatischen Betätigungsmitteln angesteuert werden, und daß die den Schaltvorrichtungen zugeordneten Druckräume der Betätigungsmittel über einen gemeinsamen Druckkanal mit Druckmittel beaufschlagbar sind.

Durch diese alternative Ausführung ist ebenfalls gewährleistet, daß die Druckräume gleichzeitig mit Druckmittel beaufschlagt und gemeinsam abgeschaltet werden.

Nachstehend wird die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1: ein Antriebsschema eines Kraftfahrzeuges, bei dem der Achsantrieb einsetzbar ist,

Fig. 2: einen Schnitt durch einen solchen Achsantrieb mit Betätigungsmitteln für beide Abtriebswellen der Hinterräder, Fig.3: einen Schnitt durch einen solchen Achsantrieb mit elektromagnetischer Betätigung für jede Abtriebswelle der Hinterräder.

In Figur 1 ist ein vierradgetriebenes Kraftfahrzeug 1 dargestellt, dessen Motor 2 über ein Schaltgetriebe 3 und ein Vorderachsdifferential 4 und vordere Halbwellen 5 mit den angetriebenen Vorderrädern 6 verbunden ist. Zusätzlich ist über eine Längswelle 7 der Antrieb zur Hinterachse vom Vorderachsdifferential 4 abgezweigt. Die Längswelle 7 dient zum Antrieb eines Achsantriebes 8, welcher drehmomentmäßig über zwei achsantriebsseitige Gelenke 9,10 und zwei Radgelenke 11,12 mit den Hinterrädern 13 über die Antriebswellen 14,15 verbunden ist. Der Achsantrieb 8 wird anhand der Figuren 2 und 3 näher erläutert. Der Achsantrieb 8 in den Figuren 2,3 besteht aus einem Achsantriebsgehäuse 16, in dem ein Kegelrad 17 mit einer Längswelle 7 gelagert ist, das in Wirkverbindung mit einem Tellerrad 18 steht, wobei das Tellerrad 18 über Schraubenbolzen 19 mit dem Kupplungsgehäuse 20 der Viskose-Kupplung 21 drehfest verbunden ist. In dem Kupplungsgehäuse 20 sind zwei Kupplungsnaben 22,23 drehbar gelagert, wobei dem Kupplungsgehäuse 20 ein Satz Außenlamellen 24 drehfest zugeordnet ist und den Kupplungsnaben 22,23 jeweils zwei Sätze Innenlamellen 25,26 zugeordnet sind und die Außenlamellen 24 mit den Innenlameilen 25,26 jeweils wechselweise verbaut sind.

Die Kupplungsnaben 22,23 sind gegen das Kupplungsgehäuse 20 über Dichtungen 27,28 abgedichtet. Das Kupplungsgehäuse 20 seinerseits ist über Wälzlager 29,30 im Achsantriebsgehäuse 16 aufgenommen. Im Kupplungsgehäuse 20 sind weiterhin zwei Abtriebswellen 31,32 drehbar gelagert, die jeweils über ein Gelenk 9,10 mit den Antriebswellen 14,15 der Hinterräder 13 verbunden sind. Die Gelenke 9,10 bestehen jeweils aus einem äußeren Gelenkkörper 33,34 und einem inneren Gelenkkörper 35,36, in dem ein Kugelkäfig 37,38 angeordnet ist, der die Gelenkkugeln 39,40 aufnimmt. Die Antriebswellen 14,15 der Hinterräder greifen jeweils über eine Verzahnung 41,42 in die korrespondierende Verzahnung 43,44 des inneren Gelenkkörpers 35,36 ein. Ein Faltenbelag 45,46 auf der Antriebswelle 14,15 dichtet jeweils das einseitig offene Gelenk 9,10 ab.

In der Figur 2 wird in der oberen Hälfte der eingekoppelte und in der unteren Hälfte der ausgekoppelte Zustand der Hinterräder 13 dargestellt. Die Enden 47,48 der Abtriebswellen 31,32 greif en in die Kupplungsnaben 22,23 ein und sindmit Ausnehmungen 49 versehen, in denen mit einem Ziehkeil bzw. Betätigungsstößel 50 axial verbundene sphärische Stützringe 51 angeordnet sind. Im Bereich der Ausnehmungen 49 sind in den Abtriebswellen 31,32 radiale Durchgangsbohrungen 52 angeordnet, in denen Sperrkörper 53 gehalten sind. Der Betätigungsstößel 50 istineiner der Abtriebswellen-hier der Abtriebswelle 31 -geführt und ist an dem nach außen weisenden Ende der Abtriebswelle 31 mit einer Membrane 54 axial verbunden. Die Membrane 54 und die Dichtung 76 schließen eine über den Einfüllstutzen 77 beaufschlagbare Druckkammer 55 nach außen hin ab. Auf dem Betätigungsstößel 50 ist eine Feder 56 angeordnet, die den Betätigungsstößel 50 mit den sphärischen Stützringen 51 in einer Freigabeposition für die Sperrkörper 53 beaufschlagt, so daß in dieser federbeaufschlagten Position die Sperrkörper 53 radial nach innen ausweichen können.

In den Durchgangsbohrungen 52 der Kupplungsnaben 22,23 sind axial verlaufende Nuten 57 vorgesehen, in der die Sperrkörper 53 unter Einwirkung der sphärischen Stützringe 51 zur drehmomentmäßigen Koppelung der Kupplungsnabe 22,23 mit den Abtriebswellen 31,32 gehalten sind.

In der Figur 3 ist ein Achsantrieb 8 dargestellt, der über zwei elektromagnetische Betätigungseinrichtungen die Abtriebswellen 31,32, welche mit ihren Enden 47,48 in die Kupplungsnaben 22,23 eingreifen, von den Gelenken 9,10 der Antriebswellen 14,15 ein-oder auskoppelt. Vorteilhafterweise können die Betätigungseinrichtungen hierbei in Reihe geschaltet sein, so daß ein gleichzeitiges Ein- bzw. Auskoppeln der Antriebswellen 14,15 gewährleistet ist. In der unteren Figurenhälfte ist der eingekoppelte Zustand und in der oberen der ausgekoppelte Zustand der Hinterräder 13 dargestellt. Die Abtriebswellen 31, 32 weisen an ihren zweiten Enden 58,59 Abtriebsscheiben 60,61 mit einer Verzahnung 62,63 und mit einem radial abgesetzten

Lagerteil 64,65 auf, auf denen Stellscheiben 66,67 gelagert und über mehrere umfangsverteilte Lagerbolzen 68,69 axial beweglich angeordnet sind. Die Stellscheiben 66,67 greifen mit einer korrespondierenden Verzahnung 70,71 in die Verzahnung 62,63 der zylindrischen Abtriebsscheiben 60,61 im eingekoppelten Zustand ein und übertragen die Antriebsdrehmomente auf die Antriebswellen 14,15. In diesem Fall sind die mit dem Achsantriebsgehäuse 16 fest verbundenen Ringmagneten 72,73 mit Spannung beaufschlagt und ziehen die Stellscheiben 66,67 axial in Richtung der Viskosekupplung 21 an, so daß ein sicheres Eingreifen der Verzahnung 62,63 und 70,71 gewährleistet ist. Oie Rückstellung in den ausgekoppelten Zustand der Hinterräder 13 erfolgt bei Spannungsabschaltung durch die Tellerfedern 74,75, die einerseits an den Stellscheiben 66,67 und andererseits an den äußeren Gelenkkörpern 33,34 befestigt sind. Oie Lagerbolzen 68,69 sind im äußeren Gelenkkörper 33,34 verankert.

Claims (4)

1. Achsantrieb (8), insbesondere für Kraftfahrzeug (1) mit Allradantrieb, bei dem die Räder (6) der Vorderachse über ein Vorderachsdifferential (4) ständig angetrieben sind und der Antrieb für die Räder (13) der Hinterachse über einen Antriebsstrang (7) mit zwei zwischen Kardanwelle und Hinterrädern (13) zwischengeschalteten ein- und auskoppelbaren Flüssigkeitsreibungskupplungen erfolgt, die in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind und zwei gegeneinander drehbar gehaltene Kupplungsnaben (22,23) aufweisen, welche als Ausgänge des Achsantriebs drehmomentmäßig mit den Rädern (13) gekoppelt sind, wobei die beiden Ausgänge von den jeweils zugeordneten Rädern (13) durch Schaltvorrichtungen entkoppelbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsmittel (50,72,73) für die Schaltvorrichtungen hinsichtlich der jeweiligen Schaltzustände miteinenader gekuppelt sind, und daß die unbeaufschlagte Grundstellung der Betätigungsmittel (50,72,73) dem entkoppelten Schaltzustand der beiden Hinterräder (13) vom Antriebsstrang (7) entspricht.

2. Achsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kupplungsnaben (22,23) über eine gemeinsame mechanische Schaltvorrichtung, insbesondere einen Ziehkeil, mit den Hinterrädern (13) koppelbar sind, und daß die Schaltvorrichtung, insbesondere der Ziehkeil, von einem pneumatischen, hydraulischen oder magnetischen Betätigungsmittel (50) beaufschlagbar ist.

3. Achsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kupplungsnaben (22,23) über zwei getrennte Schaltvorrichtungen mit elektromagnetischen Betätigungsmitteln (72,73) angesteuert werden, und daß die den Schaltvorrichtungen zugeordneten Betätigungsmittel (72,73) in Reihe geschaltet sind.

4. Achsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kupplungsnaben (22,23) über zwei getrennte Schaltvorrichtungen mit hydraulischen oder pneumatischen Betätigungsmitteln angesteuert werden, und daß die den Schaltvorrichtungen zugeordneten Druckräume der Betätigungsmittel über einen gemeinsamen Druckkanal mit Druckmittel beaufschlagbar sind.