AT403313B - LIQUID FRICTION CLUTCH WITH FREEWHEEL - Google Patents

Description

AT 403 313 BAT 403 313 B

Die Erfindung handelt von einer Flüssigkeitsreibungskuppiung für den Antrieb einer zusätzlichen Treibachse eines allradgetriebenen Kraftfahrzeuges, bestehend aus einem Außengehäuse mit Außenlamellen und einem eine Antriebswelle umgebenden Innenteil mit zwei Gruppen von Innenlamellen, wobei der Raum zwischen Außengehäuse (10) und Innenteil (13) mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllt ist.The invention relates to a fluid friction clutch for driving an additional drive axle of a four-wheel drive motor vehicle, consisting of an outer housing with outer plates and an inner part surrounding a drive shaft with two groups of inner plates, the space between outer housing (10) and inner part (13) being viscous Liquid is filled.

Beim Einsatz von Flüssigkeitsreibungskupplung für den Achsantrieb allradgetriebener Fahrzeuge ist verschiedenen, teils widersprechenden, Anforderungen Rechnung zu tragen. Beim Rangieren und Befahren enger Kurven, vorwärts oder rückwärts, sollen keine Verspannungen auftreten, beim Bremsen soll aus Gründen der Fahrstabilität ein möglichst kleines Moment übertragen werden, im Gelände, beim Beschleunigen und bei Traktionsproblemen der ersten Treibachse soll das übertragene Moment jedoch möglichst groß sein.When using a fluid friction clutch for the axle drive of four-wheel drive vehicles, various, sometimes contradicting, requirements have to be taken into account. When maneuvering and driving on tight curves, forwards or backwards, there should be no tension; when braking, the smallest possible moment should be transmitted for reasons of driving stability, but in off-road, when accelerating and when there is traction problems with the first drive axle, the transmitted torque should be as large as possible.

Eine gattungsgemäße Kupplung ist aus der AT PS 392 038 bekannt. Bei dieser sind auf einem gemeinsamen Innenteil zwei Flüssigkeitsreibungskupplungen parallel angeordnet. Mittels einer von außen gesteuerten Zahnkupplung kann das zu übertragende Drehmoment wahlweise oder automatisch gesteuert von einer oder von beiden übertragen werden, es ist im letzeren Fall doppelt so hoch. Um diese Kupplung den verschiedenen Fahrbedingungen in befriedigender Weise anzupassen, bedarf es jedoch einer aufwendigen Steuerung. Außerdem ist die Kupplung selbst aufwendig und braucht viel Bauraum.A generic coupling is known from AT PS 392 038. In this case, two fluid friction clutches are arranged in parallel on a common inner part. By means of an externally controlled tooth coupling, the torque to be transmitted can be transmitted either automatically or automatically controlled by one or both, in the latter case it is twice as high. In order to adapt this clutch to the various driving conditions in a satisfactory manner, however, complex control is required. In addition, the coupling itself is complex and takes up a lot of space.

Aus der AT PS 382 346 ist zwar die Kombination eines Freilaufes mit einer Flüssigkeitsreibungskupplung bekannt, jedoch dient der Freilauf hier zur Überbrückung einer einzigen Flüssigkeitsreibungskupplung, er wirkt somit sozusagen als Differentialsperre.From AT PS 382 346 the combination of a freewheel with a fluid friction clutch is known, but the freewheel is used here to bridge a single fluid friction clutch, so it acts as a differential lock, so to speak.

Aus der GB-A-2 035 479 ist ein mehrstufiges, automatisch geschaltetes Getriebe bekannt, dessen Schaltung durch Kuppeln und Entkuppeln verschiedener Getriebeglieder mittels Reibungskupplungen. Um das Durchgehen des Motors ohne Last zu verhindern, müssen für eine kurze Zeit beide Kupplungen geschlossen sein. Damit sich das Getriebe in diesem Zustand nicht selbst blockiert, sind Freiläufe vorgesehen. Es handelt sich jedoch um keine Flüssigkeitsreibungskupplung und die Freiläufe dienen einem anderen Zweck.From GB-A-2 035 479 a multi-stage, automatically shifted transmission is known, the shifting of which by coupling and uncoupling different transmission members by means of friction clutches. To prevent the engine from running away under no load, both clutches must be closed for a short time. Freewheels are provided so that the transmission does not lock itself in this state. However, it is not a fluid friction clutch and the freewheels serve a different purpose.

Es ist daher das Ziel der Erfindung, eine gattungsgemäße Flüssigkeitsreibungskupplung so zu verbessern, daß sie mit möglichst geringem Bau- und Steueraufwand den verschiedenen Fahrbedingungen entspricht.It is therefore the aim of the invention to improve a generic fluid friction clutch so that it corresponds to the various driving conditions with the least possible construction and control effort.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß der Innenteil aus zwei Naben mit je einer Gruppe von Innenlamellen besteht, wobei wie an sich bekannt die erste drehtest und die zweite über einen Freilauf mit der Antriebswelle verbunden ist, welcher Freilauf bei Momentenfluß zur zusätzlichen Treibachse kuppelt.According to the invention this is achieved in that the inner part consists of two hubs, each with a group of inner disks, the first rotating test, as is known per se, and the second being connected to the drive shaft via a freewheel which couples the freewheel to the additional drive axle when the torque flows.

Dadurch werden Verspannungen beim Befahren enger Kurven ohne irgendeinen Steuereingriff von außen abgebaut und bei Anordnung im Antriebsstrang zur Hinterachse, wenn also die zusätzliche angetriebene Achse die Hinterachse ist, auch die Bremsstabilität gefördert. Nebstbei verringert sich dadurch auch die Einbaugröße' der Kupplung.This relieves tension when driving on tight curves without any control intervention from the outside and, when arranged in the drive train to the rear axle, ie if the additional driven axle is the rear axle, also promotes braking stability. This also reduces the installation size of the coupling.

In einer vorteilhaften Ausbildung ist der Freilauf ein zwischen der Antriebswelle und der zweiten Nabe eingebauter Klinkenfreilauf. Durch einen derartigen Einbau braucht der an sich schon klein bauende Klinkenfreilauf nahezu gar keinen Platz mehr.In an advantageous embodiment, the freewheel is a ratchet freewheel installed between the drive shaft and the second hub. With this type of installation, the ratchet freewheel, which is already small, takes up almost no space.

In Weiterbildung der Erfindung kuppelt der Freilauf überhaupt erst bei einer bestimmten Drehzahl ein. Damit ist erreicht, daß beim Rangieren mit geringer Geschwindigkeit nur mehr sehr geringe, durch die erste Lamellengruppe verursachte, Verspannungen auftreten können.In a development of the invention, the freewheel only engages at a certain speed. This ensures that when maneuvering at low speed, only very slight tensions caused by the first group of lamellae can occur.

In einer vorteilhaften Ausführungform werden die auf der Antriebswelle angeordneten Klinken des Klinkenfreilaufes durch Federkraft einwärts gedrückt und die Klinken kuppeln erst, wenn die auf sie wirkende Fliehkraft die Federkraft überwindet.In an advantageous embodiment, the pawls of the pawl freewheel arranged on the drive shaft are pressed inwards by spring force and the pawls only couple when the centrifugal force acting on them overcomes the spring force.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar:The invention is described and explained below with the aid of figures. They represent:

Fig.1: Einbauschema einer erfindungsgemäße Flüssigkeitsreibungskupplung im Antriebsstrang eines allradgetrieben Kraftfahrzeuges.Fig.1: Installation scheme of a fluid friction clutch according to the invention in the drive train of an all-wheel drive motor vehicle.

Fig.2: Die erfindungsgemäße Flüssigkeitsreibungskupplung in einer bevorzugten Ausführungsform im Längsschnitt,2: The fluid friction clutch according to the invention in a preferred embodiment in longitudinal section,

Fig.3: Querschnitt zu Fig.1,Fig. 3: cross section to Fig. 1,

Fig.4: Kennlinie einer erfindungsgemäßen Kupplung.Fig.4: Characteristic curve of a clutch according to the invention.

Fig.1 zeigt als Beispiel ein Antriebsschema eines allradgetriebenen Kraftfahrzeuges, bei dem die erfindungsgemäße Kupplung angewendet werden kann. Es sind jedoch auch andere Antriebsschemata möglich. Von einem Motor-Getriebeblock 1 werden permanent über ein Vorderachsdifferential 2 die Vorderräder 3 angetrieben. Zusätzlich wird über eine Antriebswelle 4, die erfindungsgemäße Flüssigkeitsreibungskupplung 5, eine Antriebswelle 6 und ein Hinterachsdifferential 7 die Hinterachse mit den Hinterrädern 8 angetrieben. Der Motor-Getriebeblock 1 kann direkt auf das Vorderachsdifferential 2 wirken, wobei die Antriebswelle 4 von diesem aus angetrieben wird; der Motor-Getriebeblock 1 kann aber auch direkt die 21 shows an example of a drive diagram of an all-wheel drive motor vehicle in which the clutch according to the invention can be used. However, other drive schemes are also possible. The front wheels 3 are driven permanently by an engine transmission block 1 via a front axle differential 2. In addition, the rear axle with the rear wheels 8 is driven via a drive shaft 4, the fluid friction clutch 5 according to the invention, a drive shaft 6 and a rear axle differential 7. The engine transmission block 1 can act directly on the front axle differential 2, the drive shaft 4 being driven from this; the motor gear block 1 can also directly the 2

Claims (4)

AT 403 313 B Antriebswelle 4 antreiben. In den Figuren 2, 3 ist das Außengehäuse der Flüssigkeitsreibungskupplung 5 mit 10 bezeichnet, es steht über einen Flansch 11 mit der Abtriebswelle 6 in Verbindung. Im Außengehäuse 10 sind in bekannter Weise Außenlamellen 12 drehtest angebracht. Die Antriebswelle 4 steht mit dem summarisch mit 13 5 bezeichneten Innenteil der Flüssigkeitsreibungskupplung 5 in Verbindung. Dieser Innenteil 13 wird von einer ersten Nabe 14 und einer zweiten Nabe 17 gebildet. Die erste Nabe 14 ist an ihrem ersten Außenumfang drehtest mit ersten Innenlamellen 15, von denen nur einige angedeutet sind, drehtest verbunden und in ihrem Inneren mittels einer Keilverzahnung 16 drehtest mit der Antriebswelle 4 verbunden. Die zweite Nabe 17 ist ebenso über die Länge ihres äußeren Umfanges mit zweiten Innenlamellen 18 drehtest verbunden, in 70 ihrem Inneren jedoch über einen Freilauf 20, beispielsweise ein Klinkenfreilauf mit Klinken 21, mit der Antriebswelle 4 verbunden. Die Klinken 21 sind an Schwenkachsen 22 in der Antriebswelle 4 gelagert und wirken mit inneren Klinkenzähnen 23 der zweiten Nabe zusammen. Die Klinken 21 werden von Federn, beispielsweise einer Schlauchfeder 24 in ihrer inneren Stellung gehalten. Sie kommen erst zur Wikrung, wenn durch ausreichen-75 de Drehzahl der Antriebswelle 4 die auf die Klinken 21 wirkende Fliehkraft die Kraft der Feder 24 überwindet. Dabei sind weiters die Klinken 21 so angeordnet, daß sie nur bei positiver Momentenflußrich-tung kuppeln können. Positive Momentenflußrichtung liegt dann vor, wenn ein positives Drehmoment (Vorwärtsfahrt) von der Antriebswelle 4 auf die zweite Nabe 17 und damit auf die Abtriebswelle 6 übertragen wird. Negativ ist die Momentenflußrichtung bei Vorwärtsfahrt im Schleppbetrieb (Motorbrem-20 sung) und im Zugbetrieb (der Motor treibt) bei Rückwärtsfahrt. Fig.4 zeigt eine Kennlinie der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibungskupplung im Vergleich mit anderen Kennlinien. Das übertragene Drehmoment ist auf der Ordinate und die Drehzahldifferenz zwischen Antriebswelle 4 und Abtriebswelle 6 ist auf der Abszisse aufgetragen. Zur besseren Veranschaulichung ist konstante Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges, also konstante Drehzahl der Abtriebswelle 6 angenommen. 25 Mit 30 ist die Kennnlinie einer hart ausgelegten konventionellen Flüssigkeitsreibungskupplung bezeichnet, mit 31 die einer weich ausgelegten. Für den Fährbetrieb wäre eine Kennlinie 32 ideal, die bei niederen Differensdrehzahlen weich ist, um ein verspannungsfreies Befahren von Kurven zu ermöglichen und bei höheren Differenzdrehzahlen - also bei starkem Schlupf der direkt angetriebenen Vorderräder - zunehmend härter, um eine hohe Traktion zu erreichen. 30 Die Kennlinie 33 der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibungskupplung kommt der Idealkurve 32 ziemlich nahe. Sie ist bis zu einer Übergangszone der Drehzahldifferenz 34 - etwa der Drehzahldifferenz bei einem bestimmten Wendekreis des Fahrzeuges - weich und darüber hart. Bei höherer Fahrgeschwindigkeit verlagert sich die Übergangszone zu geringerer Drehzahldifferenz, also in Fig.4 nach links, bei kleinerer Fahrgeschwindigkeit zu höherer, in Fig.4 nach rechts. 35 Bezogen auf Fig.2 bedeutet das, daß die Kraftübertragung vorwärts bei niederen Drehzahlen nur über die erste Nabe 14 erfolgt, weil der Freilauf 20 der zweiten Nabe 17 wegen der geringen Drehzahl und der Feder 24 nicht einkuppeln kann. Bei der der Übergangszone 34 der Fig.4 entsprechenden Grenzdrehzahldifferenz, die von der Antriebsdrehzahl abhängig ist und nur bei ausreichender Antriebsdrehzahl erreicht wird, überwindet die auf die Klinken 21 wirkende Fliehkraft die Kraft der Feder 24, die Klinken greifen in die 40 Klinkenzähne 23, nun übertragt auch die zweite Nabe 17 ein Drehmoment. Beim Abbremsen des Fahrzeuges übertragt die zweite Nabe 17 wegen des Freilaufes 20 (die Momentenflußrichtung ist nun ja negativ) kein Drehmoment, sodaß das beim Überbremsen der Vorderräder entstehende negative Drehmoment nur über die erste Nabe 14 in sehr geringem Maße auf die Hinterräder 8 übertragen wird. Das ist günstig für die Fahrstabilität. 45 Patentansprüche 1. Flüssigkeitsreibungskupplung für den Antrieb einer zusätzlichen Treibachse eines allradgetriebenen Kraftfahrzeuges, bestehend aus einem Außengehäuse (10) mit Außenlamellen (12) und einem eine so Antriebswelle (4) umgebenden Innenteil (13) mit zwei Gruppen von Innenlamellen wobei der Raum zwischen Außengehäuse (10) und Innenteil (13) mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenteil (13) aus einer ersten (14) und einer zweiten (17) Nabe (14,17) mit je einer Gruppe von Innenlamellen (15,18) besteht, wobei, wie an sich bekannt, die erste Nabe (14) drehfest und die zweite Nabe (17) über einen Freilauf (20) mit der Antriebswelle (4) verbunden ist, 55 welcher Freilauf (20) bei Momentenfluß zur zusätzlichen Treibachse hin kuppelt.Drive the AT 403 313 B drive shaft 4. In Figures 2, 3, the outer housing of the fluid friction clutch 5 is designated 10, it is connected to the output shaft 6 via a flange 11. In the outer housing 10 outer slats 12 are rotatably attached in a known manner. The drive shaft 4 is connected to the inner part of the fluid friction clutch 5, which is generally referred to as 13 5. This inner part 13 is formed by a first hub 14 and a second hub 17. The first hub 14 is rotatably connected on its first outer circumference to first inner disks 15, only a few of which are indicated, and is internally connected to the drive shaft 4 by means of spline teeth 16. The second hub 17 is also rotatably connected to the second inner disks 18 over the length of its outer circumference, but in its interior it is connected to the drive shaft 4 via a freewheel 20, for example a ratchet freewheel with pawls 21. The pawls 21 are mounted on pivot axes 22 in the drive shaft 4 and interact with inner pawl teeth 23 of the second hub. The pawls 21 are held in their inner position by springs, for example a hose spring 24. They only come into play when the centrifugal force acting on the pawls 21 overcomes the force of the spring 24 through sufficient speed of the drive shaft 4. The pawls 21 are further arranged so that they can only couple when the torque flow direction is positive. Positive torque flow direction is present when a positive torque (forward travel) is transmitted from the drive shaft 4 to the second hub 17 and thus to the output shaft 6. The torque flow direction is negative when driving forwards in towing mode (engine braking) and in traction mode (the motor drives) when driving backwards. 4 shows a characteristic curve of the fluid friction clutch according to the invention in comparison with other characteristic curves. The transmitted torque is on the ordinate and the speed difference between the drive shaft 4 and the output shaft 6 is plotted on the abscissa. For a better illustration, constant driving speed of the vehicle, that is constant speed of the output shaft 6, is assumed. 25 With 30 the characteristic curve of a hard-designed conventional fluid friction clutch is designated, with 31 that of a soft-designed one. A characteristic curve 32 would be ideal for the ferry operation, which is soft at low differential speeds in order to enable tension-free driving on bends and increasingly harder at higher differential speeds - i.e. when the directly driven front wheels slip strongly - in order to achieve high traction. 30 The characteristic curve 33 of the fluid friction clutch according to the invention comes fairly close to the ideal curve 32. It is soft up to a transition zone of the speed difference 34 - approximately the speed difference for a certain turning circle of the vehicle - and hard above it. At a higher driving speed, the transition zone shifts to a lower speed difference, i.e. to the left in FIG. 4, to a higher speed at a lower driving speed, to the right in FIG. 35 With reference to FIG. 2, this means that the forward power transmission at low speeds only takes place via the first hub 14 because the freewheel 20 of the second hub 17 cannot engage due to the low speed and the spring 24. At the limit speed difference corresponding to the transition zone 34 of FIG. 4, which is dependent on the drive speed and is only achieved with a sufficient drive speed, the centrifugal force acting on the pawls 21 overcomes the force of the spring 24, the pawls engage in the 40 pawl teeth 23, now the second hub 17 also transmits torque. When braking the vehicle, the second hub 17 transmits no torque because of the freewheel 20 (the torque flow direction is now negative), so that the negative torque resulting when the front wheels are braked is only transmitted to the rear wheels 8 to a very small extent via the first hub 14. This is beneficial for driving stability. 45 claims 1. Liquid friction clutch for driving an additional drive axle of a four-wheel drive motor vehicle, consisting of an outer housing (10) with outer plates (12) and a drive shaft (4) surrounding the inner part (13) with two groups of inner plates, the space between the outer housing (10) and inner part (13) is filled with a viscous liquid, characterized in that the inner part (13) consists of a first (14) and a second (17) hub (14, 17), each with a group of inner plates (15 , 18), whereby, as is known per se, the first hub (14) is rotationally fixed and the second hub (17) is connected via a freewheel (20) to the drive shaft (4), 55 which freewheel (20) with torque flow for additional driving axle couples. 2. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Freilauf (20) ein zwischen der Antriebswelle (4) und der zweiten Nabe (17) eingebauter Freilauf mit Klinken (21) ist. 3 AT 403 313 B2. Fluid friction clutch according to claim 1, characterized in that the freewheel (20) is a freewheel with pawls (21) installed between the drive shaft (4) and the second hub (17). 3 AT 403 313 B 3. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Freilauf (20) mit einer erst bei einer bestimmten Drehzahl der Antriebswelle (4) einkuppelnden Vorrichtung versehen ist.3. A fluid friction clutch according to claim 1, characterized in that the freewheel (20) is provided with a device which only engages at a certain speed of the drive shaft (4). 4. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß den auf der Antriebswelle (4) angeordneten Klinken (21) des Klinkenfreilaufes (20) Federn (24) zugeordnet sind und somit die Klinken (21) erst kuppeln, wenn die auf sie wirkende Fliehkraft durch die Federkraft überwinden wird. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 44. Fluid friction clutch according to claim 2, characterized in that the on the drive shaft (4) arranged pawls (21) of the pawl freewheel (20) springs (24) are assigned and thus couple the pawls (21) only when the centrifugal force acting on them will overcome by the spring force. Including 2 sheets of drawings 4