DE3900638A1 - Antriebsvorrichtung fuer ein paar strassenraeder eines kraftfahrzeugs - Google Patents
Antriebsvorrichtung fuer ein paar strassenraeder eines kraftfahrzeugsInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung
für Straßenräder eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eine
Antriebsvorrichtung für ein linkes und rechtes Straßenrad
eines Kraftfahrzeugs.
Kraftfahrzeuge weisen ein mechanisches Differential auf, das
zwischen einem linken und rechten Antriebsstraßenrad zum
Verteilen gleicher Drehmomente vom Motor auf die Antriebs
straßenräder gekuppelt ist. Wenn sich jedoch eines der An
triebsstraßenräder leer dreht, wird auf das hintere Antriebs
straßenrad kein Drehmoment übertragen, so daß die Antriebs
straßenräder nicht zum Vorwärtstreiben des Kraftfahrzeugs
angetrieben werden. Dieses Problem kann durch Verwendung eines
Differentials mit begrenztem Schlupf eliminiert werden, das ein
normales mechanisches Differential mit einer Differentialbe
wegungsbegrenzungsfähigkeit kombiniert. Bei dem Differential
mit begrenztem Schlupf wird, wenn das Kraftfahrzeug eine
Drehung oder Wendung ausführt, das Antriebsdrehmoment von
einem schneller sich drehenden äußeren Antriebsstraßenrad auf
ein langsamer sich drehendes inneres Antriebsstraßenrad über
tragen. Das auf das innere Antriebsstraßenrad ausgeübte
Antriebsdrehmoment wird deshalb erhöht, um ein Moment zu er
zeugen, das dem Moment entgegenwirkt, welches dazu tendiert,
das Kraftfahrzeug zu drehen oder zu wenden. Dies hat zur
Folge, daß die Fähigkeit des Kraftfahrzeugs, Drehungen oder
Wendungen auszuführen bzw. das Dreh- oder Wendeverhalten
herabgesetzt oder verschlechtert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum
Antreiben eines Paares im seitlichen Abstand voneinander
angeordneter Straßenräder eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, die
aufweist: eine Kraftquelle zum Erzeugen eines Antriebsdreh
moments zum Antrieb der Straßenräder, eine erste Drehmoment
übertragungseinrichtung zum Übertragen des Antriebsdrehmoments
von der Kraftquelle auf die Straßenräder, wobei die erste
Drehmomentübertragungseinrichtung ein Differential zum Ver
teilen des Antriebsdrehmoments auf die Straßenräder aufweist,
eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung zum Übertragen
des Antriebsdrehmoments von der Kraftquelle auf die Straßen
räder parallel zum Differential, wobei die zweite Drehmoment
übertragungseinrichtung eine Kupplungseinrichtung zum Vari
ieren der Größe des auf die Straßenräder zu übertragenden
Drehmoments aufweist, und eine Steuereinrichtung zum Steuern
der Kupplungseinrichtung zum Variieren der Größe des Dreh
moments in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Kraft
fahrzeugs.
Während das Kraftfahrzeug eine Drehung oder Wendung in einem
niedrigen und mittleren Geschwindigkeitsbereich ausführt, wird
durch die Steuereinrichtung auf die Drehmomentübertragungs
kupplung, die mit einem äußeren Straßenrad auf dem Dreh- oder
Wendekreis zugeordnet ist, Hydraulikdruck ausgeübt, und An
triebskraft von der Kraftquelle wird durch die Drehmomentüber
tragungskupplung auf das äußere Straßenrad mit einer Drehzahl
übertragen, die höher als die durch das Differential über
tragene Drehzahl ist. Deshalb wird für ein verbessertes Dreh
verhalten des Kraftfahrzeugs das zum Antrieb des äußeren
Straßenrades ausgeübte Drehmoment höher als das zum Antrieb
des inneren Straßenrades ausgeübte Drehmoment.
Während einer Drehung, die das Kraftfahrzeug in einem Hoch
geschwindigkeitsbereich ausführt, wird für eine erhöhte Lauf-
oder Fahrstabilität des Kraftfahrzeugs das auf das innere
Straßenrad ausgeübte Antriebsdrehmoment so erhöht, daß es
größer als das auf das äußere Straßenrad ausgeübte Antriebs
drehmoment ist.
Die vorstehenden und weitere Vorteile, Merkmale und Einzel
heiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der fol
fenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungs
beispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren. Von
den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Antriebsmechanis
mus einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Antrieb
eines Paares Straßenräder,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines modifizierten
Antriebsmechanismus mit einem Differential und einer
Gegenwelle, die verschieden angeordnet sind,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines modifizierten
Antriebsmechanismus mit einer anderen, an ein Diffe
rential gekuppelten Kraftübertragungswelle,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Art und Weise, in
welcher die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet,
während ein Kraftfahrzeug eine Drehung ausführt,
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines hinten ange
triebenen Kraftfahrzeugs mit einem mittig angeord
neten Motor, wobei die Prinzipien der vorliegenden
Erfindung verwirktlicht sind und die Darstellung auch
einen hydraulischen Schaltkreis zeigt,
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Antriebsmechanis
mus, der in einem Kraftfahrzeug montiert ist, das
vordere und hintere Antriebsstraßenräder und einen
an seinem vorderen Ende angeordneten Motor aufweist,
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Antriebsmechanis
mus, der in einem Kraftfahrzeug montiert ist, das
vordere und hintere Antriebsstraßenräder, einen in der
Mitte des Kraftfahrzeugs angeordneten Motor und ein
zentrales Differential aufweist,
Fig. 8 und 9 schematische Darstellungen von Hydraulikdruck-
Steuerschaltkreisen, von denen jeder ein Steuerventil
aufweist,
Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Steuerschalt
kreises für das in Fig. 6 gezeigte Kraftfahrzeug, und
Fig. 11 eine schematische Darstellung eines modifizierten
Antriebsmechanismus mit Drehmomentübertragungsein
richtungen, die anders strukturiert und angeordnet
sind.
Nach Fig. 1 umfaßt eine Vorrichtung zum Antrieb eines Paares
Straßenräder eines Motor- bzw. Kraftfahrzeuges einen Antriebs
mechanismus mit einem ein Differentialgehäuse 2 aufweisenden
mechanischen Differential 1, ein Paar in dem Differential
gehäuse 2 gelagerte Ritzel bzw. kleine Zahnräder 3, ein Paar
mit den kleinen Zahnrädern 3 kämmende Seitenzahnräder 4, 5
und ein Paar Abtriebswellen 6, 7, die mit einem Paar in
seitlichem Abstand voneinander angeordneten und in der Fig. 1
nicht dargestellten Straßenrädern sowie mit den Seitenzahn
rädern 4 bzw. 5 verbunden sind. Eine an einen nicht darge
stellten Motor gekuppelte Kraftübertragungswelle 8 ist an ein
Zahnrad 9 gekuppelt, das mit einem Zahnrad 11 kämmt, welches
mit dem Differentialgehäuse 2 ein Stück bildet. Das Diffe
rential 1 und die Kraftübertragungswelle 8 bilden zusammen
eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung. Vom Motor ab
gegebene Antriebskraft wird in der Drehzahl durch ein nicht
dargestelltes Getriebe variiert und über die Kraftübertra
gungswelle 8 und die Zahnräder 9, 11 auf das Differential
gehäuse 2 ausgeübt, von welchem die Antriebskraft über das
kleine Zahnrad 3 und die Seitenzahnräder 4, 5 auf die Ab
triebswellen 6, 7 zum Antrieb der an die Abtriebswellen 6, 7
gekuppelten Straßenräder verteilt wird.
Ein Zahnrad 12 bildet ein Stück mit dem Differentialgehäuse 2
und Zahnräder 13, 14 bilden ein Stück mit den Abtriebswellen
6, 7. Parallel zu den Abtriebswellen 6, 7 ist eine Gegenwelle
15 angeordnet, die ein integrales Zahnrad 16 aufweist, das mit
dem Zahnrad 12 kämmt. Mit den Zahnrädern 13 und 14 kämmende
Zahnräder 17 bzw. 18 sind durch zugeordnete Drehmomentüber
tragungskupplungen 21 bzw. 25 auf der Gegenwelle 15 drehbar
befestigt, wobei die Drehmomentübertragungskupplungen in Form
von hydraulischen Mehrplattenkupplungen ausgebildet sind, mit
denen die Größe des durch sie übertragenen Drehmoments
variierbar ist.
Die Drehmomentübertragungskupplungen 21 und 25 weisen jeweils
Sätze von Innenplatten 22, 26 auf, die auf der Gegenwelle 15
auf im seitlichen Abstand voneinander angeordneten Abschnitten
dieser Welle fixiert sind, sowie zugeordnete Sätze von Außen
platten 23, 27, die an zugeordneten Trommeln 24 bzw. 28 fi
xiert und gehalten sind, welche mit den betreffenden Zahn
rädern bzw. 18 ein Stück bilden. Die Innenplatten 22, 26 sind
jeweils wechselweise zu den Außenplatten 23 bzw. 27
angeordnet.
Die Zahnräder 13 und 14 haben den gleichen Durchmesser und die
gleiche Anzahl von Zähnen, und die Zahnräder 17 und 18 haben
ebenfalls den gleichen Durchmesser und die gleiche Anzahl von
Zähnen.
Die Drehung der Kraftübertragungswelle 8 wird durch das Diffe
rentialgehäuse 2 über die Zahnräder 12, 16 auf die Gegenwelle
15 übertragen. Die Anzahl der Zähne des Zahnrades 12 sei N 1
und die Anzahl der Zähne des Zahnrades 16 gleich N 2. Die
Drehung der Gegenwelle 15 wird durch die Drehmomentüber
tragungskupplungen 21, 25 auf die Abtriebswellen 6 bzw. 7
durch die miteinander kämmenden Zahnräder 17, 13 bzw. 18, 14
übertragen. Die Anzahl der Zähne der Zahnräder 17 und 18 sei
jeweils N 3 und die Anzahl der Zähne der Zahnräder 13 und 14
gleich N 4. Es besteht dann folgende Beziehung:
N 1/N 2 × N 3/N 4 < 1,0.
Die Zahnräder 12, 16, die Gegenwelle 15, die Zahnräder 17, 13
und 18, 14 bilden zusammen eine zweite Drehmomentübertragungs
einrichtung zum Übertragen von Antriebskraft vom Motor auf die
Abtriebswellen 6, 7 und folglich zu den Straßenrädern parallel
zu dem Differential 1.
Wie später beschrieben, werden die den hydraulischen Mehr
plattenkupplungen 21, 25 jeweils zugeführten Öldrucke in Ab
hängigkeit von einem erfaßten Betriebszustand des Kraftfahr
zeugs, beispielsweise einem Drehzustand dieses Fahrzeugs, ge
steuert.
Die Fig. 2 zeigt einen modifizierten Antriebsmechanismus, bei
welchem ein Differential und eine Gegenwelle anders als bei
jenem nach Fig. 1 angeordnet sind. Nach Fig. 2 ist eine
Gegenwelle 15′ zwischen einer Kraftübertragungswelle 8′ und
einem Differential 1′ derart angeordnet, daß von der Kraft
übertragungswelle 8′ Drehung von einem an diese Welle 8′
gekuppelten Zahnrad 9′ über ein auf der Gegenwelle 15′ befe
stigtes Zahnrad 16′ und ein dem Zahnrad 12 nach Fig. 1 ent
sprechendes Zahnrad 11′ auf ein Differentialgehäuse 2′ über
tragen wird. Die Drehkraft wird dann von der Gegenwelle 15,
durch eine hydraulische Mehrplattenkupplung 21′und Zahnräder
17′, 13′ auf eine Abtriebswelle 6′ und durch eine hydrauli
sche Mehrplattenkupplung 25′ und Zahnräder 18′, 14′ auf eine
Abtriebswelle 7′ übertragen.
Die Fig. 3 zeigt einen anderen modifizierten Antriebs
mechanismus, bei welchem eine Kraftübertragungswelle anders
angeordnet ist. Eine in Querrichtung eines Kraftfahrzeugs sich
erstreckende Kraftübertragungswelle 8′′ weist ein Zahnrad 9′′
auf, das direkt mit einem dem Zahnrad 11 nach Fig. 1 ent
sprechenden Zahnrad 12′′ eines Differentialgehäuses 2′′ kämmt.
Die anderen konstruktiven Einzelheiten sind gleich denen nach
Fig. 1.
Wenn nur auf die in Fig. 1 rechte hydraulische Mehrplatten
kupplung 25 Hydraulikdruck ausgeübt wird, wird der Reibkontakt
zwischen den inneren und äußeren Platten 26 bzw. 27 erhöht und
dadurch die Kupplung 25 eingerückt. Deshalb wird die Drehung
der Gegenwelle 15 durch die Zahnräder 18, 14 auf die an das
Straßenrad gekuppelte Antriebswelle 7 übertragen.
Aus der obengenannten Beziehung zwischen den Zähnezahlen N 1,
N 2, N 3, N 4 der betreffenden Zahnräder 12, 16, 18 bzw. 14
ergibt sich folgende Ungleichung:
N 4/N 3 < N 1/N 2.
Deshalb wird die Drehzahl der an das rechte Straßenrad ge
kuppelten Antriebswelle 7 höher als die Drehzahl der an das
linke Straßenrad gekuppelten Antriebswelle 6, die sich unisono
mit dem Seitenzahnrad 4 des Differentials 1 dreht. Folglich
hat die erfindungsgemäße Straßenrad-Antriebsvorrichtung die
Fähigkeit, die Drehzahl eines ausgewählten Straßenrades zu
erhöhen.
Der Unterschied zwischen den Drehzahlen der Abtriebswellen 6,
7 wird von den kleinen Zahnrädern 3 bei deren Rotation ab
sorbiert. Die linke hydraulische Mehrplattenkupplung 21, auf
die kein Hydraulikdruck ausgeübt wird, dreht sich leer, d.h.
die Innenplatten 22 und Außenplatten 23 greifen nicht inein
ander.
Wenn die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung in ein Kraft
fahrzeug mit Hinterradantrieb, beispielsweise ein Fahrzeug FR
mit Frontmotor und mit Hinterradantrieb, ein Fahrzeug PR mit
hinten angeordnetem Motor und Hinterradantrieb oder ein Fahr
zeug MR mit mittig angeordnetem Motor und mit Hinterradan
trieb, angewendet wird, und das Kraftfahrzeug eine Drehung
oder Wendung nach Fig. 4 ausführt, wird das in bezug auf den
Dreh- oder Wendekreis zum Antrieb des äußeren hinteren
Straßenrades ausgeübte Drehmoment derart erhöht, daß es größer
als das Drehmoment ist, das zum Antrieb des inneren hinteren
Straßenrades durch die Fähigkeit der Straßenrad-Antriebsvor
richtung zur Erhöhung der Drehzahl des ausgewählten und hier
das äußere hintere Straßenrad bildenden Straßenrades ausgeübt
wird. Das Dreh- oder Wendeverhalten des im mittleren und
unteren Geschwindigkeitsbereichs fahrenden Kraftfahrzeugs kann
dadurch verbessert werden.
Umgekehrt ist es bei der Straßenrad-Antriebsvorrichtung
möglich, das zum Antrieb des inneren hinteren Straßenrades in
bezug auf einen Dreh- bzw. Wendekreis ausgeübte Drehmoment so
zu erhöhen, daß es höher ist als das zum Antrieb des äußeren
hinteren Straßenrades ausgeübte Drehmoment, so daß das Kraft
fahrzeug in einem Hochgeschwindigkeitsbereich viel stabiler
fahren kann.
Die erfindungsgemäße Straßenrad-Antriebsvorrichtung kann auch
auf ein Kraftfahrzeug FF mit vorne angeordnetem Motor und mit
Frontantrieb angewendet oder mit den hinteren Straßenrädern
oder den vorderen Straßenrädern oder den vorderen und hinteren
Straßenrädern eines Kraftfahrzeugs mit Vorder- und Hinterrad
bzw. Vierradantrieb 4 WD kombiniert werden.
Die Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Straßenrad-Antriebs
vorrichtung ähnlich der Konstruktion nach Fig. 3, die in ein
Kraftfahrzeug MR mit mittig angeordnetem Motor und Hinter
radantrieb eingebaut ist, wobei die Darstellung auch einen
Hydraulikschaltkreis zeigt. Das Kraftfahrzeug weist einen
Motor 31, ein Getriebe 32, Hinterrad-Antriebswellen oder
-achsen 33, 34, ein Lenkrad 41, ein Servolenkungssystem zum
Unterstützen der Drehung des Lenkrades 41 auf, wobei das
Servolenkungssystem einen Öltank 42, eine Ölpumpe 43, ein
Vierwegerichtungssteuerventil 44 und einen Servozylinder 45
aufweist.
Der Kraft- bzw. Servozylinder 45 weist zwei Hydraulikdruck
kammern 45 L, 45 R auf, die mit dem Richtungssteuerventil 44
durch Ölkanäle bzw. -leitungen 46, 47 verbunden sind, von
denen sich Zweigkanäle bzw. -leitungen 48 bzw. 49 erstrecken.
Die Zweigleitung 48 ist mit der rechten hydraulischen Mehr
plattenkupplung 25 verbunden, wohingegen die Zweigleitung 48
mit der linken hydraulischen Mehrplattenkupplung 21 verbunden
ist.
Wenn das Lenkrad 41 gedreht wird, um das Kraftfahrzeug bei
spielsweise für eine linke Drehung oder Wendung zu lenken,
erzeugt das Vierwege-Richtungssteuerventil 44 eine Fluid
verbindung zwischen der Pumpe 43 und der linken Hydraulik
druckkammer 45 L durch die Ölleitung 46 und auch zwischen der
rechten Hydraulikdruckkammer 45 R und dem Tank 42 durch die
Ölleitung 47. Deshalb nimmt der Öldruck in der linken Hydrau
likdruckkammer 45 L zu, und der Öldruck in der rechten Hydrau
likdruckkammer 45 R nimmt ab. Zu diesem Zeitpunkt steht die
Pumpe 43 auch mit der rechten hydraulischen Mehrplatten
kupplung 45 über die Zweigleitung 48 von der Ölleitung 46 in
Verbindung, um den Hydraulikdruck in der Kupplung 25 zu
erhöhen, wodurch die Kupplung 25 bis zu einem Grad eingerückt
oder verbunden wird, der von dem in der Kupplung 25 aufgebau
ten Hydraulikdruck abhängt.
Deshalb kann das Drehmoment vom Motor 31 auf das rechte und
linke hintere Straßenrad in Abhängigkeit von dem auf den
Servozylinder 45 ausgeübten Hydraulikdruck verteilt werden.
Wenn das Kraftfahrzeug eine Drehung oder Wendung macht, wird
das auf das äußere hintere Straßenrad in bezug auf den Dre
hungs- oder Wendekreis ausgeübte Drehmoment höher als das
Drehmoment, das auf das innere hintere Straßenrad ausgeübt
wird, so daß das Drehungs- oder Wendeverhalten des Kraft
fahrzeugs in einem mittleren und niedrigen Geschwindigkeits
bereich verbessert wird.
Die Fig. 6 zeigt ein Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs 4 WD
mit Vorder- und Hinterradantrieb. Das Kraftfahrzeug weist auf
ein durch jeweilige Antriebsachsen 36 bzw. 37 an vordere
Straßenräder gekuppeltes mechanisches Differential 35, einen
Motor 31′, ein Getriebe 32′, ein durch zugeordnete Antriebs
achsen an hintere Straßenräder gekuppeltes mechanisches
Differential 1 und eine Antriebs- bzw. Kardanwelle mit einer
Vorder- und Hinterdrehmomentaufspaltkupplung 38 zum Über
tragen von Antriebskraft aus dem Motor 31′ über das vordere
Differential 35 auf das hintere Differential 1. Den hinteren
Straßenrädern ist eine erfindungsgemäße Straßenrad-Antriebs
vorrichtung zugeordnet, die der Vorrichtung nach Fig. 1
identisch ist.
Die Fig. 7 zeigt ein Antriebssystem eines anderen Kraftfahr
zeugs 4 WD mit Vorder- und Hinterradantrieb. Das Kraftfahrzeug
umfaßt ein an vordere Straßenräder durch zugeordnete Antriebs
achsen gekuppeltes mechanisches Differential 35′, einen Motor
31′′, ein Getriebe 32′′ und ein durch zugeordnete Antriebs
achsen an hintere Straßenräder gekuppeltes mechanisches Diffe
rential 1. Eine Antriebs- bzw. Gelenkwelle 8 umfaßt ein mecha
nisches Differential 39 zum Übertragen von Antriebskraft aus
dem Motor 31′′ über das Differential 39 auf das vordere und
hintere Differential 35′ bzw. 1. Den hinteren Straßenrädern
ist eine erfindungsgemäße Straßenradantriebsvorrichtung zu
geordnet, welche der Vorrichtung nach Fig. 1 identisch ist.
Die Fig. 11 stellt eine Straßenrad-Antriebsvorrichtung dar,
bei welcher keine Gegenwelle verwendet ist und eine Kraft
übertragungswelle 108 ein Zahnrad 120 aufweist. Antriebs
kraft aus einem nicht dargestellten Motor wird durch das
Zahnrad 120 über ein Paar zwei Drehmomentübertragungskupp
lungen bildende hydraulische Mehrplattenkupplungen 121, 125,
Zahnräder 130, 140 und Zahnräder 113, 114 auf Abtriebswellen
106, 107 übertragen, die jeweils an nicht dargestellte
Straßenräder gekuppelt sind.
Die Zahnräder 113, 114 sind wie die Zahnräder 117, 118 und die
Zahnräder 130, 140 zueinander identisch. Die anderen Einzel
heiten der Vorrichtung nach Fig. 11 sind denen der Fig. 1
gleich.
Die Anzahl der Zähne eines Zahnrades 111 sei N′ 1, die Anzahl
der Zähne eines Zahnrades 109 gleich N′ 2, die Anzahl der Zähne
des Zahnrades 120 gleich N′ 3, die Anzahl der Zähne jedes Zahn
rades 117, 118 gleich N′ 4, die Anzahl der Zähne jedes
Zahnrades 130, 140 gleich N 5 und die Anzahl der Zähne jedes
Zahnrades 113, 144 gleich N 6. Für diese Zähnezahlen gelten
folgende Beziehungen:
N′1/N′2 < (N′4/N′3) × (N 6/N 5).
Wenn Kraftfahrzeug mit einer Straßenrad-Antriebsvorrichtung
nach Fig. 11 eine Drehung bzw. Wendung macht, kann die
Vorrichtung die Drehzahl eines in bezug auf den Drehungs-
bzw. Wendekreis ausgewählten äußeren Straßenrades so erhöhen,
daß sie höher als die Drehzahl des inneren Straßenrades ist.
Die Fig. 8 zeigt einen Hydraulikdruck-Steuerschaltkreis, der
in das in Fig. 5 gezeigte Kraftfahrzeug MR und das in Fig. 7
gezeigte Kraftfahrzeug 4 WD eingebaut werden kann.
Der in Fig. 8 gezeigte Hydraulikdruck-Steuerschaltkreis
umfaßt eine Steuereinheit 51, einen Öltank 52 zum Speichern
von Öl eine Ölpumpe 53 zum Zuführen von Hydraulikdruck aus
dem Öltank 52 zu den Kupplungen und ein Kupplungssteuerventil
61. Die Ölpumpe 53 ist mit dem Kupplungssteuerventil 61 durch
einen Ölzufuhrkanal 54 verbunden, und das Kupplungssteuerven
til 61 ist mit dem Öltank 52 durch eine Ölrückführleitung 55
verbunden. Eine variable Öffnung 56 ist zwischen die Ölzufuhr
leitung bzw. den Ölzufuhrkanal 54 und die Ölrückführleitung 55
geschaltet. Die variable Öffnung 56 wird durch die Steuerein
heit 51 so gesteuert, daß sie eine gewisse Menge Q 2 von einer
von der Ölpumpe 53 ausgegebenen Ölmenge Q 0 abtrennt und die
Menge Q 2 zum Öltank 52 zurückführt, während eine verbleibende
Ölmenge Q 1 dem Kupplungssteuerventil 61 mit einer Rate zuge
führt werden kann, die proportional dem durch den Motor und
dem Übersetzungsverhältnis des Getriebes erzeugten Drehmoment
ist.
Das Kupplungssteuerventil 61 weist ein Gehäuse 62 und eine
Spule bzw. einen Kolben 67 auf, die in dem Gehäuse 62 gleitend
angeordnet ist. Das Gehäuse 62 weist eine zentrale Einlaß
öffnung 63 auf, die mit dem Ölzufuhrkanal 54 und einem Paar
im Abstand voneinander angeordneter Rückführöffnungen 63
verbunden ist, die auf beiden Seiten der Einlaßöffnung 63
angeordnet und mit dem Ölrückführkanal 55 verbunden sind. Der
Schieber bzw. Kolben 67 ist normalerweise gegen eine zentrale
neutrale Position in dem Gehäuse 62 durch ein Paar Federn 68 L,
68 R vorbelastet, welche jeweils auf die einander entgegenge
setzten Enden des Kolbens 67 wirken. Die Federn 68 L, 68 R sind
in Ölkammern 65 L bzw. 65 R angeordnet, welche in dem Gehäuse 62
an den entgegengesetzten Enden des Kolbens 67 definiert sind.
Die Ölkammern 65 L, 65 R sind mit den Zweigleitungen 48 bzw. 49
von den betreffenden Ölleitungen 46 bzw. 47 verbunden, welche
die Hydraulikdruckkammern 45 des Kraftzylinders und das Vier
wege-Richtungssteuerventil 44 verbinden (siehe auch Fig. 5).
Das Gehäuse 62 weist auch ein Paar im Abstand voneinander
angeordnete Auslaßöffnungen 66 L, 66 R auf, die mit den hydrau
lischen Mehrplattenkupplungen 25 bzw. 21 durch zugeordnete
Ölleitungen 59 bzw. 58 verbunden sind. Der Kolben 67 weist ein
Paar im axialen Abstand voneinander angeordnete ringförmige
Nuten 67 L, 67 R auf, die in seiner äußeren Umfangsfläche
definiert sind.
Wenn der Kolben 67 des Steuerschiebers bzw. Steuerventils 61
in einer von dem aus den Zweigleitungen 48 oder 49 zugeführten
Hydraulikdruck abhängigen ausgewählten Richtung axial bewegt
wird, wird die Ölmenge Q 1 aus der Ölpumpe 53, die proportional
zum Motordrehmoment und dem Übersetzungsverhältnis des Ge
triebes ist, über die Nut 67 L oder 67 R und die Auslaßöffnung
66 L oder 66 R der hydraulischen Mehrplattenkupplung 21 oder 25
zugeführt, die dem in bezug auf den Dreh- bzw. Wendekreis
äußeren hinteren Straßenrad zugeordnet ist. Demgemäß wird das
auf das äußere hintere Straßenrad ausgeübte Drehmoment in der
oben beschriebenen Weise für eine höhere Wendeleistung bzw.
besseres Wendeverhalten im mittleren und niedrigen Geschwin
digkeitsbereich höher als das Antriebsdrehmoment, das auf das
innere hintere Straßenrad ausgeübt wird.
Wie in Fig. 8 durch die gestrichelten Linien angedeutet,
können die Ölleitungen 58, 59 mit den Auslaßöffnungen 66 L bzw.
66 R zur Zufuhr der vom Motordrehmoment und dem Übersetzungs
verhältnis des Getriebes proportionalen Ölmenge Q 1 zur hydrau
lischen Mehrplattenkupplung 21 oder 25, die dem in bezug auf
den Wendekreis inneren hinteren Straßenrad zugeordnet ist.
Bei dieser Anordnung wird das auf das innere hintere Straßen
rad ausgeübte Drehmoment für eine höhere Laufstabilität in
einem Hochgeschwindigkeitsbereich höher als das Antriebs
drehmoment, das auf das äußere hintere Straßenrad proportional
zu einem auf das Kraftfahrzeug ausgeübten lateralen G ausgeübt
wird.
Die Fig. 9 stellt einen Hydraulikdruck-Steuerschaltkreis zur
Verwendung in einem Kraftfahrzeug 4 WD mit Vorder- und Hinter
radantrieb und mit der Kupplung 38 nach Fig. 6 zum Aufteilen
des vorderen und hinteren Drehmoments dar.
Der Hydraulikdruck-Steuerschaltkreis nach Fig. 9 unterschei
det sich von dem Hydraulikdruck-Steuerschaltkreis nach Fig. 8
darin, daß sich ein Zweigkanal bzw. eine Zweigleitung 47 von
der Ölzufuhrleitung 54 erstreckt und mit der Kupplung 38 zum
Aufspalten in vorderes und hinteres Drehmoment verbunden ist,
wobei die Ölzufuhrleitung 54 eine Verengung oder Drossel auf
weist.
Die in das Hinterradantriebssystem eingebauten hydraulischen
Mehrplattenkupplungen 21, 25 werden wahlweise mit Hydraulik
druck beaufschlagt, der in der gleichen Weise gesteuert wird,
wie es in Zusammenhang mit der Fig. 8 beschrieben ist und
auch der Kupplung 38 zum Aufspalten in vorderes und hinteres
Drehmoment wird die Ölmenge Q 1 zugeführt, die proportional
zum Unter- bzw. Übersetzungsverhältnis des Getriebes ist.
In den Fig. 8 und 9 kann der Steuerschieber bzw. das
Steuerventil 61 durch ein Solenoid betätigtes Richtungs
steuerventil zum wahlweisen Erhöhen der Drehzahl eines äußeren
oder inneren Straßenrades bei Ausführung einer Drehung oder
Wendung durch das Kraftfahrzeug ersetzt werden.
Die Fig. 10 zeigt einen Hydraulikdruck-Steuerschaltkreis, der
in einem mit der Kupplung 38 zum Aufspalten in vorderes und
hinteres Drehmoment ausgerüsteten Kraftfahrzeug 4 WD mit Vor
der- und Hinterradantrieb verwendet werden kann. Der Hydrau
likdruck-Steuerschaltkreis weist einen Mikrocomputer 71, eine
Kupplungsöldruckquelle 81 und Druckregulierungsventile 91, 92
und 93 auf. In der Fig. 10 sind Hydraulikdruckleitungen oder
-kanäle durch die durchgezogenen Linien und elektrische
Signale durch die gestrichelten Linien angedeutet.
Dem Mikrocomputer 71 wird von einem Beschleunigungsvorrich
tungsöffnungssensor 72 ein eine Beschleunigungsvorrichtungs
öffnung, typischerweise eine Drosselventilöffnung anzeigendes
Signal, von einem Zündimpulssensor 73 ein eine Motordrehzahl
anzeigendes Signal, von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
74 ein eine Fahrzeuggeschwindigkeit darstellendes Signal, von
einem Lenkkraftsensor 75 ein eine Lenkkraft darstellendes
Signal und von einem Lateral-G-Sensor 76 ein ein laterales G
anzeigendes Signal zugeführt.
Die Kupplungsöldruckquelle 81 umfaßt einen Motor 82, eine Öl
pumpe 83, einen Öltank 84 und ein Rückschlagventil 85, und ist
mit einem Druckspeicher bzw. Akkumulator 87 verbunden. Das an
die Drehmoment aufspaltende Kupplung 38 gekuppelte Druckregu
lierungsventil 91, das an die mit dem linken hinteren Straßen
rad verbundene hydraulische Mehrplattenkupplung 21 gekuppelte
Druckregulierungsventil 92 und das an die mit dem rechten
hinteren Straßenrad verbundene hydraulische Mehrplattenkupp
lung verbundene Druckregulierungsventil 93 sind parallel
zueinander mit der Kupplungsöldruckquelle 81 verbunden.
In Abhängigkeit von Betriebszuständen des Kraftfahrzeugs,
beispielsweise der Beschleunigungsvorrichtungsöffnung, der
Motordrehzahl und der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Lenkkraft
und dem lateralen G führt der Mikrocomputer 71 ein Steuer
signal für die Aufspaltung des vorderen und hinteren Dreh
moments, ein Steuersignal für das linke hintere Straßenrad
drehmoment und ein Steuersignal für das rechte hintere
Straßenraddrehmoment den Druckregulierungsventilen 91, 92 bzw.
93 zur Regulierung der auf die Kupplungen 38, 21 bzw. 25 aus
geübten Hydraulikdrucke.
Der in der Fig. 10 gezeigte Hydraulikdruck-Steuerschaltkreis
kann die hydraulischen Mehrplattenkupplungen 21 und 25 un
abhängig voneinander steuern.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen werden
die Unter- bzw. Übersetzungsverhältnisse des Straßenrad-An
triebsmechanismus derart ausgewählt, daß die Abtriebs- bzw.
Ausgangswelle eines ausgewählten Straßenrades erhöht wird.
Diese Unter- bzw. Übersetzungsverhältnisse können jedoch
derart ausgewählt werden, daß die Abtriebswelle eines aus
gewählten Straßenrades reduziert wird, um die Drehzahl eines
inneren Straßenrades auf einem Dreh- oder Wendekreis zur
Verbesserung des Dreh- oder Wendeverhaltens in einem mittle
ren und niedrigen Geschwindigkeitsbereich zu erniedrigen und
die Drehzahl eines äußeren Straßenrades für eine erhöhte
Laufstabilität in einem Hochgeschwindigkeitsbereich zu er
niedrigen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Antrieb eines Paares von
in seitlichem Abstand voneinander angeordneten Straßenrädern
eines Kraftfahrzeugs weist eine erste Drehmomentübertragungs
einrichtung 11, 3 bis 7; 11′, 3 bis 7; 12′′, 3 bis 7 zum
Übertragen eines Antriebsdrehmomentes von einer Kraftquelle
31; 31′; 31′′ auf, die Straßenräder mit einem Differential 3
bis 5 zum Verteilen des Antriebsdrehmomentes auf die Straßen
räder und eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung 12,
16, 17, 13, 18, 14; 16′, 17′, 13′, 18′, 14′; 120, 117, 130,
113, 118, 140, 114 zum Übertragen des Antriebsdrehmomentes von
der Kraftquelle auf die Straßenräder parallel zum Differential
3 bis 5 auf, die Kupplungen 21, 25; 21′, 25′; 121, 125 zum
Variieren von Beträgen des auf die Straßenräder zu übertra
genden Drehmoments umfaßt. Ein Steuerschaltkreis 48 bis 59;
71 bis 76; 81 bis 87; 91 bis 93 steuert die Kupplungen 21, 25;
21′, 25′; 121, 125, um die Drehmomentbeträge in Abhängigkeit
von einem Betriebszustand des Kraftfahrzeugs zu steuern.
Claims (10)
1. Vorrichtung zum Antrieb eines Paares von im seitlichen Ab
stand voneinander angeordneten Straßenrädern eines Kraftfahr
zeugs,
gekennzeichnet durch
- - eine Kraftquelle (31; 31′; 31′′) zum Erzeugen eines Antriebsdrehmomentes für die Straßenräder,
- - eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung (11, 3 bis 7; 11′, 3 bis 7; 12′′, 3 bis 7) zum Übertragen des Antriebsdreh momentes von der Kraftquelle (31; 31′; 31′′) auf die Straßenräder, wobei die erste Drehmomentübertragungseinrichtung (11, 3 bis 7; 11′, 3 bis 7; 12′′, 3 bis 7) ein Differential (3 bis 5) zum Verteilen des Antriebsdrehmomentes auf die Straßenräder aufweist,
- - eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung (12, 16, 17, 13, 18, 14; 16′, 13′, 17′, 18′; 14′, 120, 117, 130, 113, 118, 140, 114) zum Übertragen des Antriebsdrehmomentes von der Kraftquelle (31; 31′; 31′′) auf die Straßenräder parallel zu dem Differential (3 bis 5), wobei die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung eine Kupp lungseinrichtung (21, 25, 21′, 25′; 121, 125) zum Variieren von Beträgen eines auf die Straßenräder zu übertragenden Dreh momentes aufweist, und
- - eine Steuereinrichtung (48 bis 59, 71 bis 76; 81 bis 87, 91 bis 93) zum Steuern der Kupplungseinrichtung (21, 25; 21′, 25′; 121, 125), um die Beträge des Drehmoments in Abhängig keit von einem Betriebszustand des Kraftfahrzeugs zu steuern. (Fig. 1 bis 3, 10 und 11)
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Differential (3 bis 5) ein Paar
sich in Querrichtung zum Kraftfahrzeug erstreckende erste
Wellen (6, 7; 6′, 7′) zum Übertragen des Antriebsdrehmoments
auf die Straßenräder aufweist,
daß die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung eine parallel zu den ersten Wellen (6, 7; 6′, 7′) sich erstreckende zweite Welle (15; 15′), eine die Kraftquelle (31; 31′; 31′′) und die zweite Welle (15; 15′) stets parallel zum Differential (3 bis 5) kuppelnde erste Kuppeleinichtung (12, 16; 12, 16′) und eine zweite Kuppeleinrichtung (17, 13, 18, 14; 17′, 13′, 18′, 14′) zum Kuppeln der zweiten Wellen (15; 15′) an die ersten Wellen (6, 7; 6′, 7′) aufweist, und
daß die Kupplungseinrichtung (21, 25; 21′, 25′) zwischen der zweiten Welle (15; 15′) und der zweiten Kuppeleinrichtung (17, 13, 18, 14; 17′, 13′, 18′, 14′) angeordnet ist. (Fig. 1 bis 3)
daß die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung eine parallel zu den ersten Wellen (6, 7; 6′, 7′) sich erstreckende zweite Welle (15; 15′), eine die Kraftquelle (31; 31′; 31′′) und die zweite Welle (15; 15′) stets parallel zum Differential (3 bis 5) kuppelnde erste Kuppeleinichtung (12, 16; 12, 16′) und eine zweite Kuppeleinrichtung (17, 13, 18, 14; 17′, 13′, 18′, 14′) zum Kuppeln der zweiten Wellen (15; 15′) an die ersten Wellen (6, 7; 6′, 7′) aufweist, und
daß die Kupplungseinrichtung (21, 25; 21′, 25′) zwischen der zweiten Welle (15; 15′) und der zweiten Kuppeleinrichtung (17, 13, 18, 14; 17′, 13′, 18′, 14′) angeordnet ist. (Fig. 1 bis 3)
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung (21,
25; 21′, 25′) ein Paar hydraulischer Mehrplattenkupplungen
aufweist, die auf der zweiten Welle (15; 15′) in Drehmoment
übertragungsrelation zu den ersten Wellen (6, 7; 6′, 7′)
befestigt sind. (Fig. 1 bis 3)
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die erste Kuppeleinrichtung (12,
16; 12, 16) ein an einem Differentialgehäuse (2) des
Differentials (3 bis 5) befestigtes und um die ersten Wellen
(6, 7) drehbares erstes Zahnrad (12) und ein mit dem ersten
Zahnrad (12) kämmendes und fest auf der zweiten Welle (15)
befestigtes zweites Zahnrad (16) aufweist, und
daß die zweite Kuppeleinrichtung (17, 13, 18, 14) ein Paar um
die zweite Welle (15) drehbare dritte Zahnräder (17, 18) sowie
ein Paar mit den dritten Zahnrädern (17, 18) kämmende vierte
Zahnräder (13, 14) aufweist, die fest auf den ersten Wellen
(6, 7) befestigt sind. (Fig. 1 und 3)
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste
Kuppeleinrichtung (12, 16′) ein fest auf der zweiten Welle
(15′) befestigtes zweites Zahnrad (16′) zum Übertragen des
Antriebsdrehmomentes von der Kraftquelle auf ein Differential
gehäuse (2′) des Differentials aufweist, und
daß die zweite Kuppeleinrichtung (17′, 13′, 18′, 14′) ein Paar
um die zweite Welle (15′) drehbare dritte Zahnräder (17′,
18′) sowie ein Paar mit den dritten Zahnrädern (17′, 18′)
kämmende und fest auf den ersten Wellen (6′, 7′) befestigte
vierte Zahnräder (13′, 14′) aufweist. (Fig. 2)
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch eine Kraftübertragungsquelle (108), die an einem
Ende operativ mit dem Differential (3 bis 5) verbunden ist, um
das Antriebsdrehmoment von der Kraftquelle auf das
Differential zu übertragen,
wobei das Differential ein Paar sich in Querrichtung des Kraftfahrzeugs sich erstreckende erste Wellen (106, 107) zum Übertragen des Antriebsdrehmoments auf die Straßenräder aufweist, und
wobei die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung (120, 117, 130, 113, 118, 140, 114) zwischen die Kraftübertragungswelle (108) und die ersten Wellen (106, 107) gekuppelt ist. (Fig. 11) 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die zweite Drehmomentüber tragungseinrichtung ein fest auf der Übertragungswelle (108) befestigtes fünftes Zahnrad (120) und ein Paar auf den ersten Wellen (106, 107) befestigte sechste Zahnräder (113, 114) auf weist, und daß die Kupplungseinrichtung (121, 125) operativ zwischen das fünfte Zahnrad (120) und die sechsten Zahnräder (113, 114) geschaltet ist. (Fig. 11)
wobei das Differential ein Paar sich in Querrichtung des Kraftfahrzeugs sich erstreckende erste Wellen (106, 107) zum Übertragen des Antriebsdrehmoments auf die Straßenräder aufweist, und
wobei die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung (120, 117, 130, 113, 118, 140, 114) zwischen die Kraftübertragungswelle (108) und die ersten Wellen (106, 107) gekuppelt ist. (Fig. 11) 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die zweite Drehmomentüber tragungseinrichtung ein fest auf der Übertragungswelle (108) befestigtes fünftes Zahnrad (120) und ein Paar auf den ersten Wellen (106, 107) befestigte sechste Zahnräder (113, 114) auf weist, und daß die Kupplungseinrichtung (121, 125) operativ zwischen das fünfte Zahnrad (120) und die sechsten Zahnräder (113, 114) geschaltet ist. (Fig. 11)
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kraft
fahrzeug ein Servolenkungssystem (42 bis 47) mit einem Servo
zylinder (45) aufweist und daß die Kupplungseinrichtung (21,
25) hydraulisch betätigbar und operativ an den Servozylinder
(45) gekuppelt ist. (Fig. 5)
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Steuereinrichtung (48 bis 59; 71
bis 76; 81 bis 87, 91 bis 93) eine Einrichtung zum Steuern der
Kupplungseinrichtung (21, 25) in Abhängigkeit von wenigstens
der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs aufweist.
(Fig. 8 bis 10)
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuereinrichtung (48 bis 49; 71 bis 76; 81 bis 87, 91 bis 93)
eine auf den Betriebszustand des Kraftfahrzeugs ansprechende
Einrichtung (58, 59; 71) zum Erhöhen des Betrags des auf das
jenige der Straßenräder zu übertragenden Drehmoments aufweist,
das auf einer Außenseite eines Dreh- oder Wendekreises ange
ordnet ist, wenn das Kraftfahrzeug eine Drehung oder Wendung
ausführt. (Fig. 8 bis 10)
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuereinrichtung (48 bis 59; 71 bis 76, 81 bis 87, 91 bis 93)
eine auf den Betriebszustand des Kraftfahrzeugs ansprechende
Einrichtung (58, 59; 71) zum Erhöhen des Betrages des auf
dasjenige der Straßenräder zu übertragenden Drehmomentes
aufweist, das auf einer Innenseite eines Dreh- oder Wende
kreises angeordnet ist, wenn das Kraftfahrzeug oder Drehung
oder Wende ausführt. (Fig. 8 bis 10).
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