DE3621197C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für Kraft­ fahrzeuge mit zwei Antriebswellen, mit denen jeweils drehfest ein Kupplungselement einer Flüssigkeitsreibungs­ kupplung und einer Strömungskupplung verbunden ist.The invention relates to a drive arrangement for power vehicles with two drive shafts, each with a coupling element of a fluid friction clutch and a fluid coupling is connected.

Als Stand der Technik ist bereits ein derartiger Achsantrieb für Fahrzeuge mit einem Ausgleichsgetriebe bekannt (DE-PS 23 00 343). Hierbei findet eine schlupffähige Kupplung Anwendung, welche erste und zweite ringscheiben­ förmige Elemente mit radial zur Drehachse des Ausgleichs­ getriebes angeordneten Flächen aufweist. Diese ringscheiben­ förmigen Elemente umschließen mit ihren radial inneren Rändern einen Raum zur Aufnahme des Ausgleichsgetriebes. Hierbei findet als Strömungskupplung ein Planetengetriebe Anwendung. Es ergibt sich damit sowohl baulich als auch raummäßig ein hoher konstruktiver Aufwand.Such an axle drive is already state of the art known for vehicles with a differential (DE-PS 23 00 343). Here, a slip is found Coupling application, which first and second washers shaped elements with radial to the axis of rotation of the compensation Gear arranged surfaces. These washers enclose shaped elements with their radially inner Edge a space for receiving the differential gear. Here, a planetary gear is used as a fluid coupling Application. This results in both structural and in terms of space, a high level of design effort.

Zum Stand der Technik zählt weiterhin ein Ausgleichsgetriebe mit Kegel- und Planetenrädern, deren Träger vom Fahrzeug­ antrieb antreibbar ist (AT-PS 3 78 246). Auch hierbei sind die Sonnenräder mit je einer Hälfte einer zwischen ein­ ander mindestens einen gemeinsamen Flüssigkeitsraum ein­ schließenden Strömungskupplung verbunden. In diesem Flüssig­ keitsraum befinden sich radiale Schaufeln. Auch hier ist ein erheblicher baulicher und raummäßiger Aufwand erforder­ lich.A differential also belongs to the state of the art with bevel and planet gears, their carriers from the vehicle drive can be driven (AT-PS 3 78 246). Here too are  the sun gears with one half each between one at least one common liquid space closing flow coupling connected. In this liquid radial blades are located. Here too a considerable structural and spatial effort is required Lich.

Weiterhin ist zum Stand der Technik eine Antriebsanordnung für Kraftfahrzeuge mit zwei getriebenen Achsen und einer Flüssigkeitsreibungskupplung als Ausgleichsgetriebe zwischen den beiden Achsen bekannt (GB-PS 13 57 106). Hierbei braucht die jeweils zweite Achse nicht fallweise willkürlich zu­ geschaltet zu werden, sondern es ist ein dauernder Allrad­ antrieb vorhanden, welcher sich jedoch selbständig steuert, da das von der Flüssigkeitsreibungskupplung übertragbare Drehmoment von der Drehzahldifferenz der beiden zu kuppelnden Teile und damit der getriebenen Achsen abhängt. Hierbei ist es auch bekannt, daß die Flüssigkeitsreibungskupplung aus einem mit viskoser Flüssigkeit gefüllten drehbaren Gehäuse sowie einer in dieses einragenden Welle und aus zwei im Gehäuse angeordneten ineinandergreifenden Lamellensätzen besteht, von denen ein Lamellensatz dem Gehäuse und der andere der Welle zugehört.Furthermore, a drive arrangement is part of the prior art for motor vehicles with two driven axles and one Fluid friction clutch as a differential between the two axes known (GB-PS 13 57 106). Here needs the second axis in each case is not arbitrarily closed to be switched, but it is a permanent all-wheel drive drive available, which controls itself independently, because that which is transferable from the fluid friction clutch Torque from the speed difference of the two to be coupled Parts and thus depends on the driven axes. Here is it is also known that the fluid friction clutch is made of a rotatable housing filled with viscous liquid as well as a wave protruding into this and two in Interlocking lamella sets arranged in the housing exists, of which a set of fins the housing and others listened to the wave.

Bei einem Kraftfahrzeug, dessen eine Achse über die Flüssig­ keitsreibungskupplung angetrieben wird, tritt beim Kurven­ fahren, insbesondere beim Befahren enger Kurven, infolge der unterschiedlichen Achsdrehzahlen zwischen den Kupplungs­ elementen der Flüssigkeitsreibungskupplung ein Schlupf auf, welcher ein Verspannungsmoment bewirkt, das das Lenken be­ trächtlich erschwert bzw. eine höhere Kraft zum Lenken er­ fordert. In a motor vehicle whose one axis is above the liquid friction clutch is driven when cornering driving, especially when driving on tight bends due to different axle speeds between the clutches elements of the fluid friction clutch slip which causes a bracing moment that the steering be difficult or a higher force to steer demands.  

Andererseits muß ein allradgetriebenes Fahrzeug unter allen Betriebsbedingungen über eine ausreichende Zugkraft ver­ fügen, was voraussetzt, daß die Flüssigkeitsreibungskupplung für ein entsprechend hohe übertragbares Drehmoment bei einer bestimmten Drehzahldifferenz ausgelegt ist.On the other hand, an all-wheel drive vehicle must be among all Operating conditions ver sufficient traction add what requires that the fluid friction clutch for a correspondingly high transferable torque at a certain speed difference is designed.

Es ist nun nicht möglich, eine Flüssigkeitsreibungskupplung so auszubilden bzw. zu bemessen, daß sie einerseits niedrige Lenkkräfte beim Rangieren des Fahrzeuges ergibt und anderer­ seits eine optimale Zugkraft mit sich bringt. Wird die Flüssigkeitsreibungskupplung so ausgelegt, daß sich ein für eine noch beherrschbare Lenkkraft zulässiges Verspannungs­ moment beim Befahren des engsten Wendekreises des Fahrzeuges ergibt, so können dann die notwendigen Drehmomente für eine entsprechend hohe Zugkraft nur mit unzumutbaren Drehzahl­ differenzen erreicht werden.It is now not possible to use a fluid friction clutch to train or dimension such that they are low on the one hand Steering forces when maneuvering the vehicle and others provides optimal traction. Will the Fluid friction clutch designed so that a permissible tension for a still controllable steering force moment when driving through the narrowest turning circle of the vehicle results in the necessary torques for a Correspondingly high traction only with unreasonable speed differences can be achieved.

Ist hingegen die Flüssigkeitsreibungskupplung zur Übertragung hoher Drehmomente bei vergleichsweise niedrigen Drehzahl­ differenzen dimensioniert, so ergeben sich beim Befahren enger Kurven hohe Verspannungsmomente und damit einem Fahrer nicht zumutbare Lenkbetätigungskräfte.In contrast, is the fluid friction clutch for transmission high torques at comparatively low speed dimensioned differences, so arise when driving tight curves high tension moments and thus a Driver unreasonable steering actuation forces.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte Antriebsanordnung mit einfachen Mitteln zu verbessern, so daß bei einer geringen Schlupf­ drehzahl zwischen den beiden Antriebswellen eine hohe Zug­ kraft an beiden und ein kleineres Verspannungsmoment zwischen beiden vorliegt.The present invention is therefore based on the object the drive arrangement described at the beginning with simple Means to improve so that with low slip speed between the two drive shafts a high train force on both and a smaller torque between the two.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Strömungskupplung aus einem Pumpen- und einem Turbinen­ rad besteht. This object is achieved in that the fluid coupling from a pump and a turbine wheel exists.  

Bei einer solchen, aus Pumpen- und Turbinen­ rad bestehenden hydraulischen Kupplung ist das über­ tragbare Drehmoment proportional dem Quadrat der Dreh­ zahldifferenz, d. h. es ist das übertragbare Drehmoment bei geringer Drehzahldifferenz nahezu Null und steigt dann vergleichsweise rasch an. Wenn man nun die Flüssig­ keitsreibungskupplung für minimale Lenkkräfte beim Be­ fahren enger Kurven auslegt, dann spielt in diesem An­ fangsstadium die zusätzliche hydraulische Kupplung keine Rolle. Erst mit zunehmender Drehzahldifferenz wirkt sich auch die hydraulische Kupplung aus, d. h. es addieren sich die von den beiden Kupplungen zu übertragenden Drehmomente, so daß sich eine entsprechend hohe Zugkraft bereits bei vergleichsweise niedrigen Drehzahldifferenzen einstellt.In such a case, from pumps and turbines Rad existing hydraulic clutch is about portable torque proportional to the square of the rotation number difference, d. H. it is the transmissible torque at low speed difference almost zero and increases then comparatively quickly. If you look at the liquid friction clutch for minimal steering forces when loading driving tight curves, then plays in this type initial stage, the additional hydraulic clutch none Role. It only takes effect with increasing speed difference also the hydraulic clutch off, d. H. it add up the torques to be transmitted by the two clutches, so that a correspondingly high traction is already at sets comparatively low speed differences.

Ist eine Flüssigkeitsreibungskupplung in der ein­ gangs geschilderten Art mit ineinandergreifenden Lamellen­ sätzen vorgesehen, so ergibt sich eine besonders einfache und zweckmäßige Konstruktion, wenn Pumpen- und Turbinen­ rad der hydraulischen Kupplung unmittelbar mit dem Gehäuse bzw. der Welle der Flüssigkeitsreibungskupplung verbunden sind.Is a fluid friction clutch in the one gangs described with interlocking slats provided sets, there is a particularly simple and convenient construction when pumping and turbines wheel of the hydraulic clutch directly with the housing or the shaft of the fluid friction clutch connected are.

Vorzugsweise sind Pumpen- und Turbinenrad der hydraulischen Kupplung von der Füllflüssigkeit des Gehäuses der Flüssigkeitsreibungskupplung beaufschlagt bzw. in diesem Gehäuse angeordnet. Die Temperatur der viskosen Flüssigkeit der Flüssigkeitsreibungskupplung steigt durch den Schlupf verhältnismäßig rasch an. Da nun dieselbe Flüssigkeit auch das Pumpen- und Turbinen­ rad der hydraulischen Kupplung beaufschlagt, ist auch hier ein Temperaturanstieg zu verzeichnen, der vorteil­ haft ist, weil bei einer solchen hydraulischen Kupplung das übertragbare Drehmoment mit der Temperatur der Flüssig­ keit ansteigt.Pump and turbine wheels are preferred the hydraulic coupling from the filling fluid of the Fluid friction clutch housing acted upon or arranged in this housing. The temperature of the viscous fluid of the fluid friction clutch increases relatively quickly due to the slip. There now the same liquid as the pump and turbine wheel of the hydraulic clutch is also to register a temperature rise here, the advantage is sticky because with such a hydraulic clutch the transmissible torque with the temperature of the liquid speed increases.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen dieIn the drawing is the subject of the invention shown for example, namely the

Fig. 1-3 die als Ausgleichgetriebe bei der erfindungs­ gemäßen Antriebsanordnung dienenden Kupplungen schematisch in drei verschiedenen Auführungs­ varianten und Fig. 1-3 which serve as a differential in the inventive drive arrangement couplings schematically in three different performance variants and

Fig. 4 ein Diagramm über den Zusammenhang des übertragbaren Drehmomentes und der Differenz- bzw. Schlupfdrehzahl bei verschiedenen Kupplungsausbildungen. Fig. 4 is a diagram of the relationship between the transmissible torque and the differential or slip speed in various clutch designs.

Gemäß den Fig. 1-3 besteht die Flüssigkeitsreibungs­ kupplung 1 aus einem angetriebenen Gehäuse 2 und einer in diesem drehbar gelagerten Welle 3, von der der Abtrieb abgeleitet wird. Gehäuse 2 und Welle 3 sind mit ineinandergreifenden Lamellen 4, 5 drehfest verbunden, und das Gehäuse 2 ist mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllt. Zur Flüssigkeits­ reibungskupplung 1 ist nun eine hydraulische Kupplung 6 parallelgeschaltet, die aus einem Pumpenrad 7 und einem Turbinenrad 8 besteht. Gemäß Fig. 1 sind das Pumpenrad 7 unmittelbar mit dem Gehäuse 2 und das Turbinenrad 8 mit der Welle 3 unmittelbar verbunden. Bei der Ausbildung nach Fig. 2 umgeben das Pumpen- und Turbinenrad 7, 8 das Ge­ häuse 2 der Flüssigkeitsreibungskupplung 1, was den Vor­ teil hat, daß sich eine geringere axiale Ausdehnung des Kupplungsaggregates ergibt. Wie Fig. 3 zeigt, können das Pumpen- und Turbinenrad 7, 8 auch aus Blechlamellen mit aufgenieteten oder aufgeschweißten Schaufeln bestehen. Es wäre auch möglich, Platten mit eingefrästen Kanälen od. dgl. als Pumpen- bzw. Turbinenrad zu verwenden. In je­ dem Fall sind das Pumpen- und Turbinenrad 7, 8 von der Füllflüssigkeit des Gehäuses 2 der Flüssigkeitsreibungs­ kupplung 1 beaufschlagt. Dies hat den Vorteil, daß das übertragbare Drehmoment mit der Temperatur der Flüssigkeit ansteigt, daß also die resultierende Kurve r gemäß Fig. 4 steiler wird.Referring to FIGS. 1-3, the liquid friction clutch 1 comprises a driven housing 2 and in this a rotatably mounted shaft 3, of which the output is derived. Housing 2 and shaft 3 are rotatably connected with interlocking lamellae 4, 5 , and the housing 2 is filled with a viscous liquid. For fluid friction clutch 1 , a hydraulic clutch 6 is now connected in parallel, which consists of a pump wheel 7 and a turbine wheel 8 . Referring to FIG. 1 the impeller 7 immediately the turbine wheel 8 is directly connected to the shaft 3 with the housing 2 and. In the embodiment according to FIG. 2, the pump and turbine wheel 7 surrounded 8, the Ge housing 2 of the fluid friction clutch 1, which has the part before, that there is less axial extent of the clutch assembly. As Fig. 3 shows, the pump and turbine 7, 8 also consist of laminations with riveted or welded blades can. It would also be possible to use plates with milled channels or the like as a pump or turbine wheel. In each case, the pump and turbine wheel 7, 8 are acted upon by the fill fluid of the housing 2 of the fluid friction clutch 1 . This has the advantage that the transmittable torque increases with the temperature of the liquid, so that the resulting curve r according to FIG. 4 becomes steeper.

In Fig. 4 zeigt die Kurve a den Verlauf des über­ tragbaren Drehmoments bei einer Flüssigkeitsreibungskupplung, die so ausgelegt ist, daß sich beim Befahren des engsten Wendekreises, also bei einer Drehzahldifferenz Δ n ₁ ein für eine noch beherrschbare Lenkkraft zulässiges Drehmoment bzw. Verspannungsmoment M ₁ ergibt. Da die Kurve a dann aber verhältnismäßig flach verläuft, ist das für eine entsprechend hohe Zugkraft notwendige Drehmoment nur mit einer in der Praxis kaum in Frage kommenden Drehzahldifferenz Δ n erreich­ bar. Die Kurve b entspricht dem Drehmomentverlauf bei einer reinen, aus Pumpen- und Turbinenrad bestehenden hydraulischen Kupplung. Diese würde für sich allein bei der Drehzahldifferenz Δ n ₁ ein so kleines Drehmoment übertragen, daß sie für die Praxis ebenfalls nicht in Frage käme. Werden aber die beiden Kupplungen parallelgeschaltet, so ergibt sich ein Verlauf des übertragbaren Drehmomentes M _d gemäß der Resultierenden r, nach der das übertragbare Drehmoment bei der Differenzdreh­ zahl Δ n ₁ kaum erhöht ist, dann aber rasch ansteigt, so daß sich bei vergleichsweise niedriger Differenzdrehzahl eine hohe Zugkraft ergibt.In Fig. 4, curve a shows the curve of the portable torque in a fluid friction clutch, which is designed so that when driving through the narrowest turning circle, i.e. at a speed difference Δ n _1, a torque or tension torque M permissible for a still controllable steering force ₁ results. However, since curve a then runs relatively flat, the torque required for a correspondingly high tractive force can only be achieved with a speed difference Δ n that is hardly possible in practice. Curve b corresponds to the torque curve for a pure hydraulic clutch consisting of a pump and turbine wheel. This alone would transmit such a small torque at the speed difference Δ n ₁ that it would also not be an option in practice. But if the two clutches are connected in parallel, there is a profile of the transmissible torque M _d according to the resultant r , after which the transmissible torque at the differential speed Δ n _{1 is} hardly increased, but then increases rapidly, so that at a comparatively low differential speed gives a high traction.

Claims (3)

1. Antriebsanordnung für Kraftfahrzeuge mit zwei Antriebs­ wellen, mit denen jeweils drehfest ein Kupplungselement (4, 5) einer Flüssigkeitsreibungskupplung (1) und einer Strömungskupplung (6) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskupplung aus einem Pumpen- und einem Turbinenrad (7, 8) besteht.1. Drive arrangement for motor vehicles with two drive shafts, with each of which a coupling element ( 4, 5 ) of a fluid friction clutch ( 1 ) and a fluid coupling ( 6 ) is rotatably connected, characterized in that the fluid coupling from a pump and a turbine wheel ( 7 , 8 ). 2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, mit einer Flüssig­ keitsreibungskupplung, welche aus einem mit viskoser Flüssigkeit gefüllten drehbaren Gehäuse (2) sowie aus einer in dieses einragenden Welle (3) und aus zwei im Gehäuse (2) angeordneten, ineinandergreifenden Lamellen­ sätzen (4, 5) besteht, von denen ein Lamellensatz (4) mit dem Gehäuse (2) und der andere (5) mit der Welle (3) drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenrad (7) unmittelbar mit dem Gehäuse (2) und das Turbinenrad (8) unmittelbar mit der Welle (3) verbunden ist.2. Drive arrangement according to claim 1, with a liquid friction clutch, which consists of a rotatable housing filled with viscous liquid ( 2 ) and a protruding shaft ( 3 ) and two in the housing ( 2 ) arranged, interlocking plates ( 4, 5 ), of which a set of fins ( 4 ) with the housing ( 2 ) and the other ( 5 ) with the shaft ( 3 ) is rotatably connected, characterized in that the pump wheel ( 7 ) directly with the housing ( 2 ) and the turbine wheel ( 8 ) is directly connected to the shaft ( 3 ). 3. Antriebsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Pumpen- und Turbinenrad (7, 8) von der Füll­ flüssigkeit des Gehäuses (2) der Flüssigkeitsreibungs­ kupplung (1) beaufschlagt sind.3. Drive arrangement according to claim 2, characterized in that the pump and turbine wheel ( 7, 8 ) of the filling liquid of the housing ( 2 ) of the fluid friction clutch ( 1 ) are acted upon.