DE10010703A1 - Drive train for motor vehicles with intermittent four-wheel drive has visco-coupling to transmit only part of max. torque to be transmitted - Google Patents
Drive train for motor vehicles with intermittent four-wheel drive has visco-coupling to transmit only part of max. torque to be transmittedInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Antriebszug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 für zumindest zeitweise mit Allradbetrieb fahrbaren Kraftfahrzeugen.The invention relates to a drive train according to the preamble of the claim 1 for motor vehicles that can be driven at least temporarily with all-wheel drive.
Eine solche Ausstattung eines Antriebszuges für ein mit Allradbetrieb fahrbares und mit mehr oder weniger Radregelsystemen, wie Antiblockiersystem und Antischlupf- Regelsystem oder dergl. Systemen ausgestattetes Kraftfahrzeug ist aus der WO 97/04245 bekannt.Such equipment of a drive train for a four-wheel drive and with more or less wheel control systems, such as anti-lock braking systems and anti-slip Control system or the like. Systems equipped motor vehicle is from the WO 97/04245 known.
Während das in Antriebszügen früherer Bauart vorgesehene reine Mittendifferential lediglich die Aufgabe hatte, die sich aus den bei Kurvenfahrt oder eventuell auch bei ungünstigen Fahrbahnverhältnissen resultierenden und von den einzelnen Rädern zurückzulegenden unterschiedlichen Wegstrecken sowie schlupfbedingten Drehzahldifferenzen ergebenden Verspannungen im Antriebszug zwischen Vorder- und Hinterachse auszugleichen bzw. zu unterbinden, ist es mit zunehmender Ausstattung der Fahrzeuge mit Radregelsystemen notwendig das Zu- und Abschalten der angetriebenen Hinterachse so zu gestalten, daß die Räder einerseits so hinreichend frei laufen können, daß eine die Raddrehzahl und die Rotationsgeschwindigkeit der Räder exakt wiedergebende Signalgröße erreichbar ist. Dabei ist aber auch eine bestmögliche Drehmomentübertragung zur Hinterachse sicherzustellen.While the pure center differential provided in drive trains of earlier design only had the task that resulted from when cornering or possibly also when unfavorable road conditions resulting from the individual wheels different distances to be covered as well as slip-related Tension differences resulting in tension in the drive train between front and Equalizing or preventing the rear axle, it is with increasing equipment of vehicles with wheel control systems necessary to switch on and off the driven rear axle so that the wheels on the one hand so sufficiently free can run that the wheel speed and the rotational speed of the wheels exactly reproducing signal size is available. But there is also one ensure the best possible torque transmission to the rear axle.
Ein solcher absoluter Freilauf der Räder ist infolge deren Rest Schleppmoment mit dem derzeit weithin gebräuchlichen Einsatz von Viscokupplungen anstelle eines Mittendifferentiales nicht erreichbar, jedenfalls dann nicht, wenn die Viscokupplungen gleichzeitig in der Lage sein müssen, ohne zusätzliche Hilfsmittel auch das gesamte zulässige Drehmoment auf die Hinterachse zu übertragen. Andererseits zeichnen sich Viscokupplungen vorteilhafterweise durch einen weichen stufenlosen Anstieg der Drehmomentübertragung aus, welcher bei Einsatz hilfskraftbetätigter Trennkupplungen nur mit einem entsprechenden Steuerungsaufwand erreichbar ist.Such an absolute freewheeling of the wheels is due to their remaining drag torque with the currently widely used viscous couplings instead of one Center differential not attainable, at least not when the viscous couplings must be able to do the same at the same time without additional aids permissible torque to be transmitted to the rear axle. On the other hand, stand out Viscous couplings advantageously due to a soft continuous increase in Torque transmission, which when using power-operated separating clutches can only be achieved with a corresponding control effort.
Außer der aus der vorgenannten WO 97/04245 bekannten, mittels eines hydraulisch beaufschlagbaren Ringkolbens ausrückbaren Kupplung ist aus der EP 0 524 157 eine andere abgewandelte Bauart einer als Lamellenkupplung ausgebildeten und mittels eines druckmittelbeaufschlagbaren Kolbens ausrückbaren Trennkupplung für das Zu- und Abschalten einer nicht ständig angetriebenen Hinterachse bekannt. Im Unterschied zu der aus der WO 97/04245 bekannten Druckmittelversorgung für die Trennkupplung ist bei der aus der EP 0 524 157 bekannten Version vorgesehen, daß der erforderliche Mediumdruck ausschließlich durch eine externe Einrichtung bzw. Pumpe erzeugt wird und daher von Drehzahlschwankungen in der dem Antrieb der Hinterachse zugeordneten Kardanwelle unabhängig ist. Daraus resultierend bedarf es bei aus der EP 0 524 157 bekannten Trennkupplung eines gewissen, nicht unerheblichen Steuerungsaufwandes, um den sich bei der Anordnung nach der WO 97/04245 vorteilhafterweise ohne zusätzlichen Aufwand allein durch die drehzahlabhängige Druckerzeugung ergebenden Vorteile auszugleichen. Dies ist insbesondere dann der Fall wenn eine solche Trennkupplung bei mit wenigstens einem vor allem aber mit mehreren einander ergänzenden Radregelsystemen ausgestatteten, allradgetriebenen Fahrzeugen zum fahrzustandsabhängigen, zeitweisen An- oder Abkoppeln der Hinterachse bzw. zur Regelung des auf die Hinterachse übertragenen Drehmomentes eingesetzt wird.In addition to that known from the aforementioned WO 97/04245, by means of a hydraulic Pressurizable ring piston disengageable clutch is a from EP 0 524 157 other modified type of a designed as a multi-plate clutch and by a separable clutch for the supply and Shutdown of a not constantly driven rear axle known. In contrast to is the pressure medium supply for the separating clutch known from WO 97/04245 provided in the version known from EP 0 524 157 that the required Medium pressure is generated exclusively by an external device or pump and therefore of speed fluctuations in the drive of the rear axle assigned cardan shaft is independent. As a result, the EP 0 524 157 known clutch of a certain, not insignificant Control effort around which the arrangement according to WO 97/04245 advantageously without additional effort solely by the speed-dependent To compensate for pressure generation advantages. This is particularly the case Case when such a disconnect clutch with at least one but especially with several wheel-drive systems equipped with complementary wheel control systems Vehicles for occasional coupling or uncoupling of the Rear axle or to regulate the torque transmitted to the rear axle is used.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde einen Antriebszug der eingangs aufgezeigten Bauart für eine zumindest zeitweise abschaltbare Hinterachse eines allradgetriebenen Kraftfahrzeuges dahingehend zu verbessern, daß er bezüglich der Antriebsübertragung die Vorteile der Verwendung einer Viscokupplung und die Vorteile der Verwendung einer reinen Trennkupplung in sich vereinigt.The invention is therefore based on the object of a drive train of the beginning shown design for an at least temporarily switchable rear axle of a four-wheel drive motor vehicle to improve in that it with respect to Drive transmission the benefits of using a viscous coupling and the benefits the use of a pure separating clutch combined.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the features specified in claim 1 solved. Appropriate developments and advantageous refinements are in the Subclaims specified.
Die Verwendung einer Viscokupplung in Verbindung mit einer hilfskraftbetätigten Ausrückvorrichtung eröffnet die Möglichkeit die Viscokupplung so auszulegen, daß sie lediglich einen Teil des insgesamt maximal zu übertragenden Drehmomentes übertragen kann und daher im Zuge eines Ankoppelvorganges für die Hinterachse lediglich die Aufgabe der Bewerkstelligung eines sanften weichen Anstieges des zu übertragenden Drehmomentes übernimmt. Die Übertragung höherer Drehmomente erfolgt im Wesentlichen dann, wie bei den an sich bekannten rein mechanischen Lamellenkuppplungen auch durch eine Druckmittelbeaufschlagung des Einrückkolbens. Gleichzeitig bedingt die Druckerzeugung mittels durch die Drehzahldifferenz zwischen Kardanwelle und Differentialantriebsritzel angetriebener Druckmittelpumpen den Vorteil eines innerhalb gewisser Grenzen ausschließlich für den Fall des Auftretens eines zu Verspannungen im Antriebszug führenden Fahrzustandes erzeugten Druckanstieges bzw. Druckabfalles in dem den Einrückkolben beaufschlagenden Druckmittel, wodurch der Einrück- bzw. Ausrückvorgang optimiert wird, wobei sich der Einsatz einer Druckhalteeinrichtung und/oder eines Druckspeichers in vorteilhafterweise weiter glättend auf den Verlauf sowohl des Druckanstieges als auch des Druckabfalles in dem den Einrückkolben beaufschlagenden Druckmittelsystem auswirkt.The use of a viscous coupling in conjunction with an assistant operated Release device opens the possibility to design the viscous coupling so that it only part of the total maximum torque to be transmitted can transmit and therefore in the course of a coupling process for the rear axle merely the task of accomplishing a gentle soft climb to transmitting torque takes over. The transmission of higher torques takes place essentially as in the purely mechanical known per se Multi-plate clutches also by pressurizing the engagement piston. At the same time, the pressure is generated by means of the speed difference between Cardan shaft and differential drive pinion driven pressure medium pumps the advantage one within certain limits only in the event that one occurs Tension in the drive train leading driving condition generated pressure increase or pressure drop in the pressure medium acting on the engagement piston, whereby the engagement or disengagement process is optimized, the use of a Pressure maintaining device and / or a pressure accumulator advantageously further smoothing on the course of both the pressure rise and the pressure drop in the affects the pressure piston system acting on the engagement piston.
Die Kombination einer als Lamellenkupplung ausgebildeten Viscokupplung mit einer druckmittelbeaufschlagbaren Einrückvorrichtung eignet sich in besonderer Weise für eine Ansteuerung der Druckmittelbeaufschlagung des Einrückkolbens in Abhängigkeit eines Fahrdynamiksignales, wobei zur Gewinnung eines solchen Fahrdynamiksignales sowohl die Daten eines Antiblockiersystemes und eines Schlupfregelungssystemes als eventuell auch Daten über die Motordrehzahl, die Gaspedalstellung, den momentanen Lenkwinkel sowie eine Bremsbetätigung einbezogen werden können.The combination of a viscous coupling designed as a multi-plate clutch with one Pressurizable engagement device is particularly suitable for a control of the pressurization of the engaging piston in dependence of a driving dynamics signal, whereby to obtain such a driving dynamics signal both the data of an anti-lock braking system and a slip control system as possibly also data about the engine speed, the accelerator pedal position, the current Steering angle and brake actuation can be included.
Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beispielsbeschreibung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im Einzelnen beschrieben.The invention is described in the example description below using a Drawing illustrated embodiment described in detail.
Es zeigenShow it
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf den Antriebszug eines allradbetriebenen Kraftfahrzeuges; Figure 1 is a schematic plan view of the drive train of an all-wheel drive motor vehicle.
Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer in den Antriebszug für die Hinterachse des allradbetriebenen Kraftfahrzeuges eingeschalteten Kupplung. Fig. 2 is a sectional view of a clutch engaged in the drive train for the rear axle of the all-wheel drive motor vehicle.
Bei dem hier schematisch dargestellten Kraftfahrzeug sind die Räder 1 der Vorderachse 2 ständig über den Antriebsmotor 3 und das diesem nachgeschaltete Getriebe 3 sowie ein Differential 5 angetrieben. Dem Antrieb der Räder 6 der Hinterachse 7 ist eine Kardanwelle 8 zugeordnet, welche mit dem Antriebsritzel 9 des Hinterachsdifferentiales 10 vermittels einer als Viscokupplung 11 ausdrehmomentübertragend kuppelbar ist. Die Viscokupplung 11 ist insgesamt in einem an den Hals 12 des Differentialgehäuses 13 angeschlossenen Gehäuse 14 untergebracht, wobei das Gehäuse 14 mit dem Differentialgehäuse 13 einteilig ausgebildet und an seiner freien Stirnseite mittels eines Deckels 15 verschlossen ist. In dem Deckel 15 ist zugleich auch die Lagerung 16 des Abtriebsteiles 17 der Kardanwelle 8 aufgenommen. Die Viscokupplung 11 ist als Lamellenkupplung ausgebildet, deren eines Lamellenpaket 18 axial verschieblich aber drehsicher mit einem auf einen mit dem Antriebsritzel 9 des Hinterachsdifferentiales 10 einteilig ausgebildeten Wellenstummel 19 verkeilten Mitnehmerring 20 im Eingriff steht und deren anderes Lamellenpaket 21 seinerseits axial verschieblich aber drehsicher mit einem Kupplungsring 22 im Eingriff steht. Der Verstellung des Lamellenpaketes 21 in Einrückrichtung der Viscokupplung 11 ist ein druckmittelbeaufschlagbarer, als Ringkolben ausgebildeter Einrückkolben 23 zugeordnet, welcher axial verschieblich in einem ringförmigen, im Deckel 15 ausgebildeten Zylinderraum 24 geführt ist. Auf das Lamellenpaket 21 wirkt der Einrückkolben 23 unter Zwischenschaltung eines Druckstückes 25. Der Druckmittelversorgung des Einrückkolbens 24 dient ein Leitungsweg 26. Innerhalb der durch den als Ringkolben ausgebildeten Einrückkolben 23 umgrenzten Querschnittsfläche des Gehäuses 14 sind ineinandergeschachtelt zwei Druckmittelpumpen 27 und 28 angeordnet, welche ihrerseits als Ringkolbenpumpen ausgebildet sind und über Rollen 29 mit einem Stirnflächenbereich 30 des Mitnehmerringes 20 derart in Antriebsverbindung stehen, daß sie angetrieben werden, sobald eine Drehzahldifferenz zwischen der Kardanwelle 8 und dem Antriebsritzel 9 des Hinterachsdifferentiales 10 auftritt. Die bezüglich der Ineinanderschachtelung innenliegende 28 der beiden Ringkolbenpumpen 27 und 28 ist vermittels eines Leitungsweges 31 und eines in diesen eingeschalteten Rückschlagventiles 32 mit einem Druckspeicher 33 verbunden. Die bezüglich der Ineinanderschachtelung äußere Ringkolbenpumpe 27 der beiden Ringkolbenpumpen 27 und 28 ist vermittels eines Leitungsweges 34 und ebenfalls eines Rückschlagventiles 35 mit einer Druckhalteeinrichtung 36 verbunden. Die beiden Leitungswege 31 und 34 sind ferner jeweils unter Vermittlung einer stromauf der Rückschlagventile 32 bzw. 35 abzweigenden Leitung 38 bzw. 39 und jeweils unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventiles 37 an den Leitungsweg 26 angeschlossen. An den Leitungsweg 26 ist ferner eine von einem externen Elektromotor 40 angetriebene Speisepumpe 41 angeschlossen, welche zumindest bei Stillstand des Fahrzeuges für einen zum Einrücken der Viscokupplung 11 hinreichenden Mediumdruck sorgt. Stromauf der beiden Abzweigleitungen 38 und 39 ist dabei in den Leitungsweg 26 eine ansteuerbare und regelbare Drossel 42 eingeschaltet, welche wenigstens im Vollgas-Anfahrbetrieb für ein weiches Einrücken der Viscokupplung sorgt. Die Drossel 42 kann dabei von einem Elektromagnetventil 43 beherrscht sein.In the motor vehicle shown schematically here, the wheels 1 of the front axle 2 are constantly driven by the drive motor 3 and the gear 3 connected downstream thereof and a differential 5 . A drive shaft 8 is assigned to the drive of the wheels 6 of the rear axle 7 , which can be coupled to the drive pinion 9 of the rear axle differential 10 by means of a torque transmitting device as a viscous clutch 11 . The viscous coupling 11 is housed in a total of a device connected to the neck 12 of the differential case 13 housing 14, the housing 14 is formed integrally with the differential casing 13 and closed at its free end side by a lid 15 °. The bearing 16 of the driven part 17 of the cardan shaft 8 is also accommodated in the cover 15 . The viscous clutch 11 is designed as a multi-plate clutch, one of which is a disk set 18 that is axially displaceable but non-rotatably engaged with a drive ring 20 that is wedged onto a stub shaft 19 that is integral with the drive pinion 9 of the rear axle differential 10 , and whose other disk set 21 is axially displaceable but non-rotatable with a clutch ring 22 is engaged. The adjustment of the disk set 21 in the direction of engagement of the viscous coupling 11 is associated with an engagement piston 23 which can be pressurized as an annular piston and which is guided axially displaceably in an annular cylinder space 24 formed in the cover 15 . The engaging piston 23 acts on the disk pack 21 with the interposition of a pressure piece 25 . A line path 26 serves to supply pressure to the engaging piston 24 . Within the cross-sectional area of the housing 14 defined by the engagement piston 23 formed as an annular piston, two pressure medium pumps 27 and 28 are nested one inside the other, which in turn are designed as annular piston pumps and are in drive connection via rollers 29 with an end face region 30 of the driving ring 20 in such a way that they are driven. as soon as a speed difference between the cardan shaft 8 and the drive pinion 9 of the rear axle differential 10 occurs. The inner 28 of the two ring piston pumps 27 and 28 with respect to the nesting is connected to a pressure accumulator 33 by means of a line path 31 and a check valve 32 which is switched on therein. The annular piston pump 27 of the two annular piston pumps 27 and 28, which is outer with respect to the nesting, is connected to a pressure-maintaining device 36 by means of a line path 34 and also a check valve 35 . The two line paths 31 and 34 are furthermore each connected to the line path 26 by means of a line 38 or 39 branching upstream of the check valves 32 and 35 and in each case with the interposition of a check valve 37 . A feed pump 41 , driven by an external electric motor 40, is also connected to the line path 26 and ensures, at least when the vehicle is at a standstill, a medium pressure sufficient to engage the viscous coupling 11 . Upstream of the two branch lines 38 and 39 , a controllable and controllable throttle 42 is switched into the line path 26 , which ensures a smooth engagement of the viscous coupling at least in the full-throttle start-up mode. The throttle 42 can be controlled by an electromagnetic valve 43 .
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2000
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