DE3317247A1 - Kraftfahrzeug mit allradantrieb - Google Patents

Kraftfahrzeug mit allradantrieb

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Description

AKTIENGESELLSCHAFT
3180 Wolfsburg 1
- 4 -
Unsere Zeichen: 3418
1702pt-gn-kl
Kraftfahrzeug mit Allradantrieb
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.
Allradgetriebene Kraftfahrzeuge können grob in zwei Gruppen unterteilt werden, nämlich.in solche, bei denen die vier Räder unabhängig von den Fahrbahngegebenheiten permanent, d. h. ständig angetrieben sind (z. B. Audi Quattro, Audi 80 Quattro), und in solche, bei denen die Räder nur einer Achse ständig, die der anderen Achse dagegen nur zeitweise, insbesondere im Gelände, angetrieben werden, wobei das Zuschalten des zweiten Achsantriebes entweder mittels einer mechanischen Freilaufvorrichtung bei Überschreiten eines vorbestimmten Schlupfes der ständig angetriebenen Achse selbsttätig (z. B. DE-PS 892 275, DE-AS 10 77 537, DE-OS 24 13 288, DE-OS 29 28 351) oder bei Bedarf ■ vom Fahrzeuglenker durch Betätigen eines entsprechenden Schalthebels manuell erfolgt.
In ihrer Funktionsweise einem permanenten Allradantrieb sehr ähnlich ist eine Antriebsanordnung (z. B. EP-OS 68 309)/ bei der die Räder nur einer Achse über ein übliches Achsgetriebe ständig angetrieben werden, während der Antrieb für die Räder der zweiten Achse selbsttätig mittels einer im Antriebsstrang zwischen der Vorder- und der Hinterachse angeordneten Viskose-Kupplung hergestellt wird.
Solche Viskose-Kupplungen übertragen bei geringfügigen Drehzahldifferenzen lediglich sehr kleine Drehmomente, bei größeren Drehzahldifferenzen
'orjitiender Vorstand: Dr. rer. pol. Carl H Hahn, Vorsitzender - Horst Münzner, stellv. Vorsitzender · Claus 8orgward · Karl-Heinz Brram
!es Aufsichtsrats: Prof. Or. tedin. Ernst Fiale ■ Or. jur. Peter Frerk · Or. ,ur. Wolfgang R. Hebbel ■ Günter Hartwicfi · Dr. rer. pol. Werner P. Schmidt an GustAt ballen Dr. rer. pol· HoIf Selowsky Sitz der Gesellschaft: Wolfsburg ' Amtsgericht Wolfsburg HRB
dagegen sehr große Drehmomente. Je nach Einbauort innerhalb des Antriebsstranges können solche Viskose-Kupplungen daher die Aufgaben nur eines Mittendifferentials oder aber die Aufgaben sowohl eines Mittendifferentials als auch eines Achsdifferentials übernehmen.
Insbesondere bei geringeren Reibwerten, wie sie z. B. auf nassen, vereisten, verschneiten oder sandigen Straßen vorzufinden sind, verhält sich ein Allradantrieb mit Viskose-Kupplung je nach Einbauort entweder wie ein permanenter Allradantrieb mit gesperrtem Mittendifferential oder wie ein permanenter Allradantrieb mit gesperrtem Mittendifferential und gesperrtem Achsdifferential.
Eine solche starre Kopplung zwischen den angetriebenen Vorder- und Hinterrädern bietet im allgemeinen Vorteile beim Bremsen, weil dadurch u. a. eine Verkürzung des Bremsweges erzielt werden kann.
Beim Überbremsen (Blockieren) der Vorderräder hat eine starre Kopplung der beiden Achsen jedoch zur Folge, daß über den Antriebsstrang zwischen Vorder— und Hinterrädern zwangsweise auch die Hinterräder überbremst werden und blockieren, obgleich das Bremssystem eines Kraftfahrzeuges an sich üblicherweise so bemessen wird, daß die Haftwertausnutzung an der Vorderachse höher ist als an der Hinterachse damit die Vorderräder blockieren ehe an den Hinterrädern die maximal möglichen Bremskräfte erreicht sind.. Ein Blockieren der Hinterräder führt bekanntlich zum Verlust der Fahrstabilität.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, d. h. ein allradgetriebenes Kraftfahrzeug, dessen Antriebsräder nicht erst im Gelände oder bei sonstigen besonders ungünstigen Fahrbahnsituationen zugeschaltet werden, zu verbessern und insbesondere so auszubilden, daß die Fahrstabilität des Fahrzeuges auch beim Überbremsen der Vorderräder nicht beeinträchtigt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird also bei solchen allradgetriebenen Kraftfahrzeugen, bei denen beim Betätigen der Betriebsbremse an sich eine starre Kopplung zwischen den Vorder- und den Hinterrädern besteht, durch Zwischenschaltung einer drehmomentenmäßig koppel- und entkoppelbaren Vorrichtung dafür gesorgt, daß eine durch Betätigen der Betriebsbremse hervorgerufene Verringerung der Umlaufgeschwindigkeit der Vorderräder, somit insbesondere auch, ein Überbremsen der Vorderräder, nicht über den Antriebsstrang auf die Hinterräder übertragen werden kann.
Erf indungs wesentliche vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Grundsätzlich sind bereits Kraftfahrzeuge mit Allradantrieb bekannt, bei denen zwischen den Vorder- und den Hinterrädern eine drehmomenten— mäßig koppel- und entkoppelbare Vorrichtung vorgesehen ist, derentwegen eine Verringerung der Umlaufgeschwindigkeit der Vorderräder nicht über den Antriebsstrang auf die Hinterräder übertragbar ist. Hierbei handelt es sich jedoch um Kraftfahrzeuge, welche mit Kraftfahrzeugen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art nicht vergleichbar sind.
Ein bekanntes Kraftfahrzeug dieser Art (DE-OS 24 13 288) besitzt beispielsweise eine ständig angetriebene Vorderachse und eine Hinterachse, die mittels einer zwischen Vorderachse und Hinterachse angeordneten sperrbaren mechanischen Freilaufvorrichtung bei einem Schlupf von 5 bis 15 % der Vorderachse selbsttätig zugeschaltet wird. Im Prinzip handelt es sich bei diesem bekannten Kraftfahrzeug um ein übliches frontgetriebenes Kraftfahrzeug, welches lediglich dann, wenn es auf ungünstigen Wegestrecken, insbesondere--im'Gelände, betrieben wird, einen Allradantrieb besitzt, wobei die vorgesehene Freilaufvorrichtung lediglich die Aufgabe des sonst vom Fahrzeuglenker manuell zu betätigenden Schalthebels zum Zuschalten der zweiten angetriebenen Achse übernimmt. Bei Kraftfahrzeugen mit Allradantrieb der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, bei denen bereits im Normalbetrieb sowohl die Räder der Vorder- als auch der Hinterräder angetrieben werden, ist eine derartige Freilaufvorrichtung für den eigentlichen Allradantrieb nicht erforderlich. Gemäß einem Teil der Unteransprüche bei Kraftfahrzeugen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art trotzdem eine Freilaufvorrichtung zwischenzuschalten, um zu verhindern, daß eine insbesondere durch Be- COPY
: — 7 -
tätigen der Betriebsbremse hervorgerufene Verringerung der Umlaufgeschwindigkeit der Vorderräder über den Antriebsstrang auf die Hinterräder übertragen wird, muß als eine den Fachmann überraschende Maßnahme angesehen werden.
Bekannt sind auch allradgetriebene Kraftfahrzeuge (DE-OS 31 27 605), der denen die Vorder- und die Hinterräder an sich ständig angetrieben werden, wobei zwischen den beiden Antriebsachsen der Vorder- und Hinterräder eine ein- und ausrückbare Trennkupplung zwischengeschaltet ist. Bei diesem Kraftfahrzeug handelt es sich um ein für den Renn- und Rallyebetrieb konzipiertes Kraftfahrzeug. Die vorgesehene Trennkupplung dient dazu, daß der Fahrzeuglenker während der Fahrt bewußt den Vorderradantrieb abschalten und anschließend durch betätigen der Handbremse zum Einleiten einer engen Kurve gezielt die Hinterräder blockieren kann, wie dies im Renn- oder Rallyebetrieb üblich ist. Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe konnte dieses bekannte Allrad-Konzept nichts beitragen, denn Ziel dieser bekannten Anordnung ist es gerade das zu erreichen, was beim Anmeldungsgegenstand verhindert werden soll, das Blockieren der Hinterräder.
Anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbexspiele wird die Erfindung nachstehend im einzelnen erläutert.
Die beiden Figuren 1 und 2 zeigen die Antriebsanordnung eines Allradantriebes, bei dem die Räder der Vorderachse ständig angetrieben sind, während der Antrieb für die Räder der Hinterachse selbsttätig mittels einer im Antriebsstrang zwischen der Vorderachse und der Hinterachse angeordneten Viskose-Kupplung derart hergestellt ist, daß Vorder- und
Hinterachse drehmomentenmäßig ständig im wesentlichen starr miteinander gekoppelt sind..
Im wesentlichen stimmen beide dargestellten Antriebsanordnungen überein.
Ein Antriebsmotor 1 mit Kupplung 8 und anschließendem Schaltgetriebe 2 ist jeweils frontseitig angeordnet, wobei über ein Vorderachsdifferential 2a und Antriebshalbwellen 33, 34 die Räder 31, 32 der Vorderachse ständig unmittelbar angetrieben werden.
Der Antrieb der Räder 41, 42 der Hinterachse 4 erfolgt über einen mittels eines Winkelgetriebes 2b am Motor/Getriebeblock 1, 2 angekoppelten Antriebsstrang 5, ein Hinterachsgetriebe 7 sowie Antriebshalbwellen 43 und 44. Innerhalb des Antriebsstranges ist eine Viskose-Kupplung angeordnet, welche im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 eingangs des Hinterachsgetriebes 7 angeordnet und mit 5b beziffert ist. Eine solche Viskose-Kupplung hat die Eigenschaft, nur geringe Drehmomente zu übertragen, wenn zwischen ihrer Eingangs- und Ausgangswelle nur geringfügige Drehzahlunterschiede auftreten. Sie ist jedoch in der Lage, große Drehmomente zu übertragen, sowie etwas größere Drehzahlunterschiede zwischen Eingang und Ausgang aufzutreten beginnen. Nur dann, wenn die ständig unmittelbar angetriebenen Vorderräder 31 und 32 aufgrund besonders guter Fahrbahnverhältnisse mit einem sehr geringen Schlupf umlaufen, d. h. die Umlaufgeschwindigkeit der Vorder- und Hinterräder zumindest annähernd gleich groß ist, wird somit die Viskose-Kupplung praktisch kein Drehmoment übertragen und die Hinterräder somit nur frei mitlaufen. Auf anderen Fahrbahnen, insbesondere auf feuchten, verschneiten oder vereisten etc. Fahrbahnen, wo bei permanent angetriebenen Allrad-Kraftfahrzeugen üblicherweise empfohlen wird, das Mittendifferential zu sperren, stellt die Viskose-Kupplung dagegen eine Drehmomenten übertragende starre Verbindung zwischen Ein- und Ausgang her. Bei solchen Betriebsbedingungen würde daher ein Blockieren der Vorderräder durch Überbremsen über den Antriebsstrang 5 auch ein entsprechendes Blockieren der Hinterachse zur Folge haben.
Im Zuge des Drehmomente übertragenden Antriebsstranges 5 zwischen Vorder— und Hinterachse 3 bzw. 4 ist daher eine drehomentenmäßig koppel- und entkoppelbare Vorrichtung 6 vorgesehen, welche derart angeordnet und ausgebildet ist, daß eine insbesondere durch Betätigen der Betriebsbremse hervorgerufene Verringerung der Umlaufgeschwindigkeit der Vorderräder31, 32.-nicht über den Antriebsstrang 5 auf die Hinterräder 4 1, 42 übertragen werden kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist diese Vorrichtung im Zuge der zur Hinterachse 4 führenden Kardanwelle 5a angeordnet und zwar eingangs der Kardanwelle am Motor/ Getriebeblock 1, 2. Es versteht sich, daß diese' Vorrichtung auch andernorts, z. B.. ausgangs der Kardanwelle am Hinterachsgetriebe 7 angeordnet werden kann.
Im Ausführungsbeispiel· ist die Vorrichtung 6 als drehmomentenmäßig selbsttätig koppel- und entkoppelbare Freilaufvorrichtung, z. B. als Klemmrollenfreilauf, ausgebildet.
Durch Anordnung der Freilaufvorrichtung 6 wird mit Sicherheit verhindert, daß sich ein ggf. auftretendes Blockieren der Vorderräder 3l, 32 über den Antriebsstrang 5 auf die Hinterräder 41, 42 auswirken kann, weil die Freilaufvorrichtung den Antriebsstrang für diese Wirkrichtung selbsttätig drehmomentenraäßig unterbricht.
Um auch bei Rückwärtsfahrt einen Allradantrieb zu ermöglichen, ist es von Vorteil, diese Freilaufvorrichtung so auszubilden, daß sie entweder manuell oder selbsttätig, z.B. bei Einlegen des Rückwärtsganges, gesperrt werden kann.
Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeisρie1 ist es auch möglich, als koppel- und entkoppelbare Vorrichtung eine schaltbare Trennkupplung vorzusehen, die bei Betätigen der Betriebsbremse selbsttätig, z. B.
aufgrund eines durch das Betätigen der Betriebsbremse (Fußbremse) ausgelöste:
Steuersignals ausgerückt wird. Die Betätigung der Trennkupplung kann dabei in bekannter V/eise z. B. entweder hydraulisch oder elektromagnetisch erfolgen.
Anstelle einer einzigen im Zuge der Kardanwelle 5a angeordneten koppel- und entkoppelbaren Vorrichtung 6 kann auch je eine derartige Vorrichtung im Zuge der vom Hinterachsgetriebe zu den Hinterrädern führenden Antriebsstränge angeordnet werden, wie dies im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 dargestellt ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind diese Vorrichtungen 61-und 62 eingangs der beiden Antriebshalbwellen 43 und 44 am Hinterachsgetriebe 7 angeordnet. Es ist natürlich auch möglich, diese Vorrichtungen ausgangs der Antriebshalbwellen an den Radnaben der Hinterräder 41, 42 anzuordnen.
Wie anhand des ÄusfUhrungsbeispiels gemäß Fig. 1 erläutert, können diese |
1 beiden Vorrichtungen 61, 62 entweder als selbsttätig koppel- und entkoppelbare Freilaufvorrichtungen oder als schaltbare Trennkupplungen ausgebildet sein.
BAD ORIGINAL
COPY
Die Verwendung zweier Freiläufe bzw. zweier Trennkupplungen im Zuge der vom Hinterachsgetriebe zu den Hinterrädern führenden Äntriebssträn^e ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Hinterachsgetriebe nach Art eines bekannten Torque-Splitters (EP-OS 68 309) ausgebildet ist, welches quasi die Aufgabe sowohl eines selbsttätig sperrbaren Mittendifferentials als auch eines selbsttätig sperrbaren Hinterachsdifferentials übernimmt und lediglich kleinere Drehzahlunterschiede zwischen den beiden Rädern dieser Achse zuläßt. Durch den Einsatz der Vorrichtungen 61 und 62 wird bei solchen Fahrzeugen nicht nur sichergestellt, daß eine insbesondere durch Betätigen der Betriebsbremse hervorgerufene Verringerung der Umfangsgeschwindigkeit - und somit ggf. auch ein Blockieren der Vorderräder nicht über den Antriebsstrang auf die Hinterräder übertragen werden kann, sondern auch verhindert, daß ζ. Β. das Blockieren des auf einer Fahrbahn mit. geringem Reibwert laufenden einen Rades der Achse ggf. vorzeitig zu einem Überbremsen des auf einer Fahrbahn mit hohem Reibwert laufenden anderen Rades der Achse führen kann. Bei z. B. mittels eines sperrbaren Differentials o. ä. starr miteinander gekoppelten Rädern 41 und 42 würde nämlich das auf einer an sich guten Fahrbahn laufende Rad nicht nur durch die eigene Radbremse abgebremst werden, sondern — über die starre Antriebshalbwellenkopplung — zusätzlich auch von der des vorzeitig blockierten Rades.
- Leerseite -

Claims (12)

  1. AKTIENGESELLSCHAFT 3180 Wolfsburg 1
    Unsere Zeichen: K 3418 r λ ». « . .λλλ
    ™,«. V1 9. Maa 1983
    1702pt-gn-kl
    ANSPRÜCHE
    aftfahrzeug mit Allradantrieb, bei dem entweder die Räder sowohl der Vorderachse als auch der Hinterachse ständig angetrieben und ■ Vorderachse und Hinterachse durch Sperren eines zwischengeschalte-,. -ten Mittend'ifferentials starr miteinander koppelbar sind, ■-■-voder die Räder nur einer Achse ständig angetrieben sind, während der-'.Antrieb für die Räder der zweiten Achse selbsttätig mittels einer im Antriebsstrang zwischen Vorderachse und Hinterachse angeordneten Viskose-Kupplung herstellbar ist und zwar derart, daß Vorder- und Hinterachse drehmomentenmäßig im wesentlichen starr miteinander gekoppelt sind,
    dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge des Drehmomente übertragenden Antriebsstrangs (5) zwischen Vorder- und Hinterrädern (31, 32; 41, 42) mindestens eine drehmomentenmäßig koppel- und entkoppelbare Vorrichtung (6, 61, 62) vorgesehen ist, welche derart angeordnet und ausgebildet ist, daß eine insbesondere durch Betätigen der Betriebsbremse hervorgerufene Verringerung der Umlaufgeschwindigkeit der Vorderräder (31, 32) nicht über den Antriebsstrang (5) auf die Hinterräder (41, 42) übertragbar ist.
  2. 2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (6) im Zuge der zur Hinterachse (4) führenden Kardanwelle (5a) angeordnet ist.
    GOPY
    Vorsitzender Vorstand: Or. rer. pol Carl H. Hahn, Vorsitzender · Horst Münzner, slellv. Vorsitzender Claus Borgward · Karl-Heinz Briam
    des Aufsichtsrats: Prof. Dr. tecnn. Ernst Fiala ■ Dr. jur. Peter Frerfc · Dr. jur. Wollgang R. Hebbel Gunter Hirlwich · Dr. ter. pol. Werner P Sdimidt
    " " "- "■- <;1(r ''"' '"-•»«ollsrhiift- WniMhiirn AmUaerichl Wollsbura HRB
  3. 3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (6) eingangs der Kardanwelle (5a) am Motor/Getriebeblock (1, 2) angeordnet ist.
  4. 4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (6) ausgangs der Kardanwelle (5a) am Hinterachsgetriebe (7) angeordnet ist.
  5. 5. Kraftfahrzeug nach. Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß je eine Vorrichtung (61, 62) im Zuge der vom Hinterachsgetriebe (7) zu den Hinterrädern (41, 42) führenden Antriebsstränge angeordnet ist.
  6. 6. Kraftfahrzeug nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (61, 62) eingangs der Antriebshalbwellen (43, 44) am Hinterachsgetriebe (7) angeordnet sind.
  7. 7. Kraftfahrzeug nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (61, 62) ausgangs der Antriebshalbwellen (43, 44) an den Radnaben der Hinterräder (41, 42) angeordnet sind.
  8. 8. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (6, 61, 62)· als drehmomentenmäßig selbsttätig koppel— und entkoppelbare Freilaufvorrichtungen, insbesondere als Klemmrollenfreiläufe, ausgebildet sind,
  9. 9. Kraftfahrzeug nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß die· Freilaufvorrichtungen manuell oder selbsttätig bei Einlegen des Rückwärtsganges sperrbar sind.
  10. 10. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (6/ 61, 62) als schaltbare Trennkupplungen ausgebildet sind, die bei Betätigen der Betriebs— bremse selbsttätig ausrückbar sind»
  11. 11. Kraftfahrzeug nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkupplungen hydraulisch betätigbar sind.
  12. 12. Kraftfahrzeug nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkupplungen elektromagnetisch betätigbar sind.
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