AT3257U1

AT3257U1 - Antriebseinheit für den antrieb eines allradfahrzeuges mit drehzahldifferenzabhängiger hydraulischer kupplung

Info

Publication number: AT3257U1
Application number: AT0077998U
Authority: AT
Inventors: Manfred Dipl Ing Hofer
Original assignee: Steyr Daimler Puch Ag
Priority date: 1998-11-20
Filing date: 1998-11-20
Publication date: 1999-12-27
Also published as: US6383109B1; DE19982458D2; WO2000030884A1

Abstract

Eine Antriebseinheit für den Antrieb der zweiten Triebachse eines Allradfahrzeuges mit drehzahldifferenzabhängiger hydraulischer Kupplung, besteht aus einem angetriebenen Gehäuse (2) und zwei mit diesem jeweils durch eine Reibungskupplung (6,7) verbindbaren Halbachsen, wobei die Reibungskupplungen mit einer bei Auftreten einer Drehzahldifferenz zwischen Gehäuse und Halbachse arbeitenden hydraulischen Verdrängungsmaschine (10) in Wirkverbindung steht. Um optimale Drehmomentverteilung bei billiger und kleiner Bauweise zu erreichen, sind die Halbachsen (4,5) über ein dreigliedriges Mittelungsgetriebe (20) miteinander verbunden, wovon das erste (21) und das zweite (22) Glied jeweils mit einer Halbachse (4,5) antriebsverbunden ist und das dritte Glied (23) mit einer Drehzahl rotiert, die der Mittelwert aus den Drehzahlen des ersten und des zweiten Gliedes ist, und eine einzige hydraulische Verdrängungsmaschine (10) vorgesehen ist, deren erster Rotor (11) mit dem dritten Glied (23) des Mittelungsgetriebes (20) antriebsverbunden ist, und die mit beiden Reibungskupplungen (6,7) in Wirkverbindung steht.

Description

AT 003 257 Ul

Die Erfindung handelt von einer Antriebseinheit für den Antrieb der zweiten Triebachse eine Allradfahrzeuges mit drehzahldifferenzabhängiger hydraulischer Kupplung, bestehend aus einem angetriebenen Gehäuse und zwei mit diesem jeweils durch eine Reibungskupplung verbindbaren Halbachsen, wobei die Reibungskupplung mit einer bei Auftreten einer Drehzahldifferenz zwischen Gehäuse und Halbachse arbeitenden hydraulischen Verdrängungsmaschine in Wirkverbindung steht, die einen in einem Gehäuse drehbaren ersten und zweiten Rotor aufweist.

Eine derartige Kupplung ist aus der WOJSS 95/2393 i, rigur 14 bekannt. Bei dieser sind in dem Gehäuse zwei voneinander unabhängige Reibungskupplungen zwischen jeweils einer Halbachse und dem Gehäuse vorgesehen, die jeweils mit einer eigenen hydraulischen Verdrängungsmaschine in Wirkverbindung stehen. Der erste Rotor der einen ist mit der einen Halbachse, der erste Rotor der zweiten ist mit der anderen Halbachse drehfest verbunden. Dadurch steigt das auf eine Halbachse übertragene Drehmoment mit der Drehzahldifferenz zwischen der jeweiligen Halbachse und dem Gehäuse.

Das hat zunächst den Nachteil, daß bei Kurvenfahrt das Drehmoment an der kurveninneren Halbachse stärker ansteigt, als das an der kurvenäusseren. Das aber ist eine sehr ungünstige Drehmomentverteilung und führt zu einer Verspannung des Antriebsstranges, mit höherem Verschleiß von Reifen und Lenkung im Gefolge. 2 AT 003 257 Ul

Das Vorhandensein von zwei hydraulischen Verdrängungsmaschinen, die hinsichtlich Charakteristik und Spiel (Kopf- und Seitenspalte der Rotoren) nie ganz identisch sind und sich im Laufe ihrer Lebensdauer durch unterschiedlichen Verschleiß noch stärker unterscheiden, führt zu ungleichmäßiger Drehmomentverteilung auch bei Geradeausfahrt, zu höherem Verschleiß und gestörtem Geradeauslauf. Ausserdem sind die zwei hydraulischen Verdrängungsmaschinen in der Fertigung teuer und nehmen viel Bauraum in Anspruch, der zwischen den möglichst langen Halbachsen sehr knapp ist.

Es ist daher Ziel der Erfindung, eine gattungsgemäße Antriebseinheit vorzuschlagen, die diese Nachteile vermeidet; also optimale Drehmomentverteilung bei billiger und kleiner Bauweise bietet. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß a) die Halbachsen über ein dreigliedriges Mittelungsgetriebe miteinander verbunden sind, wovon das erste und das zweite Glied jeweils mit einer Halbachse antriebsverbunden ist und das dritte Glied mit einer Drehzahl rotiert, die der Mittelwert aus den Drehzahlen des ersten und des zweiten Gliedes ist, b) eine einzige hydraulische Verdrängungsmaschine vorgesehen ist, deren erster Rotor mit dem dritten Glied des Mittelungsgetriebes antriebsverbunden ist, und die mit beiden Reibungskupplungen in Wirkverbindung steht.

Es ist also nur eine hydraulische Verdrängungsmaschine vorgesehen, die mit dem Mittelwert der Drehzahlen der beiden Halbachsen angetrieben wird. Dadurch übertragen beide Halbachsen bei Kurvenfahrt ungefähr das gleiche Drehmoment und bei Geradeausfahrt sind die übertragenen Momente nicht von Unterschieden zwischen zwei Verdrängungsma-schinen abhängig. Beides führt zu geringerem Verschleiß und weitgehend verspannungsfreiem Betrieb. Durch den Wegfall einer Verdrängungsmaschine sinken Preis und Raumbedarf der Einheit, beziehungsweise kann die eine Verdrängungsmaschine für einen höheren Pumpendruck größer dimensioniert werden, sodaß die Reibungskupplungen weniger Kupplungslamellen brauchen.

In einer bevorzugten Ausfühnmgsform ist die hydraulische Verdrängungsmaschine zwischen den beiden Reibungskupplungen angeordnet. Das ergibt gleich kurze Verbindungs- 3 AT 003 257 Ul wege zu beiden die Reibungskupplungen beaufschlagenden Kolben und insgesamt ein sehr einfaches Gehäuse mit vielen Symmetrien und Gleichteilen.

Das Mittelungsgetriebe kann aus einer Anzahl von Möglichkeiten (z.B. Planetengetriebe) gewählt werden. Vorzugsweise ist es ein Kegelraddifferential, dessen Ausgleichsräder im dritten Glied drehbar gelagert sind. Dann sind seine Einbaumaße sowohl in axialer als auch in radialer Richtung sehr klein, zumal es ja nicht das Antriebsmoment, sondern nur das zum Antrieb der Verdrängungsmaschine erforderliche Moment übertragen muß. Dabei besteht bei der relativen Anordnung von Verdrängungsmaschine und Mittelungsgetriebe große Gestaltungsfreiheit.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1: Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, schematisiert, und

Fig.2: Das Schema eines Antriebsstranges zur Erläuterung der Wirkung.

In Fig.l ist die Antriebseinheit 1 vereinfacht dargestellt. Ein Gehäuse 2 ist von einem Tellerrad 3 umgeben, das mit diesem fest verbunden oder einstückig ist. Aus dem Gehäuse 2 ragt eine linke Halbachse 4 und eine rechte Halbachse 5, die mittels einer linken beziehungsweise rechten Reibungskupplung 6,7 mit dem Gehäuse 2 verbindbar ist. Die Aussen-lamellen der Reibungskupplungen sind dazu mit dem Gehäuse 2 drehfest aber verschiebbar verbunden, die inneren Lamellen mit der linken bzw. rechten Halbachse 4,5. Die Lamellen werden zum Herstellen der reibschlüssigen Verbindung von einem linken und einem rechten Kolben 8,9 zusammengedrückt. Zwischen den beiden Kolben ist eine summarisch mit 10 bezeichnete Verdrängungsmaschine angeordnet. Sie besteht aus einem inneren Rotor 11, einem äußeren Rotor 12, der exzentrisch und frei drehbar zwischen zwei Seitenwänden 13 geführt ist. In den Seitenwänden 13 sind beiderseits Kanäle 14 vorgesehen, die zu den Druckräumen 15 hinter dem Kolben 8,9 fuhren.

Die beiden Halbachsen 4,5 sind über ein Mittelungsgetriebe 20 miteinander verbunden.

Das Mittelungsgetriebe besteht aus einem linken Achskegelrad 21 (erstes Glied), einem rechten Ausgleichskegelrad 22 (zweites Glied) und einem dritten Glied 23, in dem Ausgleichskegelräder 24 drehbar gelagert sind. Dieses dritte Glied 23 ist mit dem inneren Ro- 4 AT 003 257 Ul tor 11 der hydraulischen Verdrängungsmaschine 10 drehfest verbunden. Die Drehzahl des dritten Gliedes ist der Mittelwert aus den Drehzahlen des ersten und zweiten Gliedes, so-dass der innere Rotor 11 mit der gemittelten Drehzahl rotiert. Das Mittelungsgetriebe baut relativ klein, weil nur für das für den Antrieb der Verdrängungsmaschine nötige Drehmoment auszulegen ist, nicht für das Antriebsmoment des Fahrzeuges. Die hydraulische Verdrängungsmaschine kann von sehr verschiedener Bauart sein, insbesondere hinsichtlich der Form ihrer Verzahnung.

Nun wird anhand der Fig. 2 die Wirkungsweise der Antriebseinheit 1 erläutert. Der Antriebsstrang eines Allradfahrzeuges beginnt mit dem Motorgetriebeblock 30 und dem anschließenden Vorderachsdifferential 31 mit einem Abtrieb für die Hinterachse 32, die die erfindungsgemäße Antriebseinheit 1 enthält. Das Fahrzeug durchlauft eine Kurve, der Mittelpunkt des Kurvenkreises ist mit 35 bezeichnet und der mittlere Kurvenradius der Räder der Vorderachse mit 36. Dieser entspricht dem Mittelwert aus den Drehzahlen der beiden Vorderräder und somit auch der Drehzahl, mit der das Tellerrad 3 der Antriebseinheit 1 der Hinterachse angetrieben wird.

Bei Verwendung einer Antriebseinheit nach dem Stand der Technik, mit zwei Verdrängungsmaschinen, die jeweils einer der beiden Halbachsen zugeordnet sind, ist die Drehzahldifferenz an der jeweiligen Verdrängungsmaschine proportional den Wegdifferenzen und somit für das linke Hinterrad proportional der Strecke 37 und für das rechte kurveninnere Hinterrad proportional der Strecke 38. Da die übertragenen Momente näherungsweise proportional der Drehzahldifferenz sind, ergibt sich daraus, daß am linken Hinterrad ein wesentlich kleineres Drehmoment übertragen wird als am rechten, kurveninneren.

Durch die erfindungsgemäße Antriebseinheit 1 mit einer einzigen Verdrängungsmaschine, deren Druck von der Differenz zwischen der Drehzahl des Gehäuses 2 und dem Mittelwert der Drehzahl der Halbachsen 4,5 bestimmt wird, wird das Drehmoment auf die beiden Hinterräder proportional den Strecken 39 und 40, also gleichmäßig, verteilt. Das Giermoment des Fahrzeuges hervorgerufen durch das Radmoment am kurveninneren und -äusseren Hinterrad ist somit geringer als bei Verwendung von zwei Verdrängungsmaschinen. Dadurch ist die Verspannung des Antriebsstranges bei Kurvenfahrt geringer. 5

Claims

AT 003 257 Ul ANSPRÜCHE : 1. Antriebseinheit für den Antrieb der zweiten Triebachse eines Allradfahrzeuges mit drehzahldifferenzabhängiger hydraulischer Kupplung, bestehend aus einem angetriebenen Gehäuse und zwei mit diesem jeweils durch eine Reibungskupplung verbindbaren Halbachsen, wobei die Reibungskupplungen mit einer bei Auftreten einer Drehzahldifferenz zwischen Gehäuse und Halbachse arbeitenden hydraulischen Verdrängungsmaschine in Wirkverbindung steht, die einen in einem Gehäuse drehbaren ersten und zweiten Rotor aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Halbachsen (4,5) über ein dreigliedriges Mittelungsgetriebe (20) miteinander verbunden sind, wovon das erste (21) und das zweite (22) Glied (21,22) jeweils mit einer Halbachse (4,5) antriebsverbunden ist und das dritte Glied (23) mit einer Drehzahl rotiert, die der Mittelwert aus den Drehzahlen des ersten und des zweiten Gliedes ist, b) eine einzige hydraulische Verdrängungsmaschine (10) vorgesehen ist, deren erster Rotor (11) mit dem dritten Glied (23) des Mittelungsgetriebes (20) antriebsveibunden ist, und die mit beiden Reibungskupplungen (6,7) in Wirkverbindung steht.
2. Drehzahldifferenzahängige hydraulische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Verdrängungsmaschine (10) zwischen den beiden Reibungskupplungen (6,7) angeordnet ist.
3. Drehzahldifferenzabhängige hydraulische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelungsgetriebe (20) ein Kegelraddifferential ist, dessen Ausgleichsräder (24) im dritten Glied (23) drehbar gelagert sind. 6