DE3935723C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein mit einer Kupplungseinrichtung versehenes Ausgleichsgetriebe für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem dreigliedrigen Umlaufrädergetriebe, von dem ein Getriebeglied mit dem Antrieb verbunden ist und die beiden anderen Getriebeglieder Abtriebe bilden und mit einer als Kupplungseinrichtung dienenden Flüssigkeitsreibungskupplung zwischen zweien der Getriebeglieder, wobei die Flüssigkeits­ reibungskupplung hinsichtlich der Drehmomentübertragung in Abhängigkeit von der Differenzdrehzahl stufenlos regelbar und in Serie zur Flüssigkeitsreibungskupplung zwischen dieser und dem Umlaufrädergetriebe eine je nach dem Betriebszustand des Fahrzeugs lösbare Trennkupplung angeordnet ist.

Als Stand der Technik ist bereits ein Allradantrieb für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei welchem, um ein beschädigungsfreies Abschleppen des Kraftfahrzeuges zu ermöglichen, die schaltbare Kupplung durch Kenngrößen der Brennkraftmaschine abgeschaltet wird, wenn diese stillsteht (DE-OS 35 14 947). Hierbei ist die schaltbare Kupplung - unabhängig von der Regelung der Flüssigkeits­ reibungskupplung - durch den Schmieröldruck der Brenn­ kraftmaschine betätigbar.

Weiterhin ist ein Ausgleichsgetriebe zwischen zwei getriebenen Achsen eines allradgetriebenen Kraftfahrzeuges bekannt (GB-PS 13 57 106, Fig. 18). Dabei setzt die Flüssigkeitsreibungskupplung einer auftretenden Differenz der Drehzahlen der Abtriebsglieder des Umlaufrädergetriebes einen mit dieser Drehzahldifferenz degressiv steigenden Widerstand entgegen.

Bei einer solchen Anordnung kann aber die sich aus der Drehmoment­ übertragung in Abhängigkeit von der Differenzdrehzahl ergebende Charakertistik der Flüssigkeitsreibungskupplung in der praktischen Abstimmung nur einen Kompromiß darstellen, da einander widersprechende von dem jeweiligen Zustand des Kraftfahrzeuges abhängige Forderungen zu erfüllen sind.

Soll eine möglichst hohe Zugkraft auch bei schlechter Fahrbahn erzielt werden, so müßte die Flüssigkeitsreibungskupplung bei niedriger Differenzdrehzahl ein hohes Drehmoment übertragen. Beim Befahren enger Kurven müßte dagegen der aus den unterschiedlichen Wegen der Räder resultierenden Drehzahldifferenz ein möglichst geringer Widerstand entgegengesetzt werden.

Dieser Widerstand sollte sich sogar auf 0 verringern, wenn die Betriebsbremse betätigt wird.

Ebenso wäre der Widerstand beim Abschleppen des Fahrzeuges auf nur eine Achse oder beim Probelauf des Fahrzeuges auf verschiedenen Prüfständen auf 0 zu reduzieren. Weiterhin sollte das Fahrverhalten des Fahrzeuges über die verschiedene Verteilung der Antriebsmomente beeinflußt werden können.

Es sind zwar bereits Fahrzeugreibungskupplungen bekannt, welche hinsichtlich der Drehmomentübertragung in Abhängigkeit von der Drehzahldifferenz geregelt werden können (AT-PS 3 84 086), wobei der Abstand zwischen den Wirkflächen der Lamellen innerhalb des Kupplungsgehäuses mit Hilfe eines Kolbens verkleinert bzw. vergrößert wird. Auf diese Weise läßt sich zwar ein verhältnismäßig weiter Regelbereich erzielen, es ist aber trotzdem nicht möglich, alle Forderungen zu erfüllen, weil insbesondere durch den Fliehkrafteinfluß auf die Flüssigkeitsfüllung sich am inneren Außenumfang des Gehäuses ein Flüssigkeitsring ansammelt, welcher eine Drehmomentherabsetzung unter ein bestimmtes Maß verhindert.

Weiterhin ist es bereits bekannt, einem Kegelradausgleichsgetriebe eine Flüssigkeitsreibungskupplung zuzuordnen, welche in ihrer Übertragungsleistung veränderbar ist (DE-OS 35 18 682). Dabei sind aber zwischen den Lamellen der Flüssigkeitsreibungskupplung Abstandsringe vorgesehen und der Lamellenabstand wird mit Hilfe eines hydraulisch verstellbaren Ringkolbens verändert, wobei die Beaufschlagung des Ringkolbens über einen Schieber erfolgt, welcher nur eine Sperrstellung, eine Ablaufstellung und eine Pumpenzuleitungsstellung besitzt, so daß die Lamellen entweder den durch die Abstandshalter bestimmten Minimalabstand oder einem Maximalabstand erreichen können, während Zwischenstellungen paktisch unmöglich sind.

Um eine Drehmomentübertragung völlig zu unterbrechen, ist es darüber hinaus bekannt, in den über eine Flüssigkeitsreibungskupplung führenden Antriebsstrang zur Hinterachse eines allradgetriebenen Kraftfahrzeugs eine Trennkupplung vorzusehen (DE-OS 33 17 247). Hierbei bildet aber die Flüssigkeitsreibungskupplung allein das Ausgleichgetriebe zwischen den beiden Achsen und es wird bei dauernd angetriebener Vorderachse die Hinterachse nur bei vorhandener Drehzahldifferenz zwischen den beiden Achsen mit einem Drehmoment beaufschlagt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend vom den eingangs genannten Stand der Technik, ein Ausgleichsgetriebe so zu verbessern, daß bei vereinfachtem Aufbau sowie verringertem Gewicht- und Raumbedarf alle beiden verschiedenen Betriebszuständen des Fahrzeugs auftretenden Forderungen erfüllt wer­ den.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für die Regelung der Flüssigkeitsreibungskupplung und das Schließen bzw. Öffnen der Trennkupplung ein gemeinsames Betätigungsglied vorgesehen ist.

Durch die Regelbarkeit der Flüssigkeitsreibungskupplung wird eine günstige Beeinflussung der Kupplungscharakteristik in einem weiten Bereich ermöglicht. Die Drehmomentübertragung kann dabei aber auch bis auf Null herabgesetzt werden, weil die in Serie zur Flüssigkeitsreibungskupplung liegende Trennkupplung vorgesehen ist. Selbst wenn aber die Trennkupplung gelöst ist, bleibt die sich aus den geometrischen Verhältnissen des Umlaufrädergetriebes ergebende Drehmomentenverteilung auf die beiden Abtriebe erhalten, weil die Flüssigkeitsreibungskupplung und die Trennkupplung nämlich eine das Umlaufrädergetriebe umgehende Zusatzeinrichtung bilden. Das Lösen bzw. Schließen der Trennkupplung und die jeweilige Regelstellung der Flüssigkeitsreibungs­ kupplung, welchen ein gemeinsames Betätigungsglied zugeordnet ist, hängen von verschiedenen fahrdynamischen Parametern, z. B. vom Bremszustand, von der Fahrgeschwindigkeit, vom Kurvenradius, von der Fahrpedalstellung usw. ab. Wird die Flüssigkeits­ reibungskupplung in ihre maximale Regelstellung gebracht, so ergibt sich eine nahezu völlige Sperre des Aus­ gleichgetriebes.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist bei mittels eines Kolbens regelbarer Flüssigkeitsreibungskupplung die Trenn­ kupplung mit Hilfe des Betätigungsgliedes schließbar, bevor die das Drehmoment steigernde Regelbewegung des Kolbens ein­ setzt. Dadurch wird gewährleistet, daß das Schließen der Trennkupplung selbst bei hoher Drehzahldifferenz möglich ist, ohne sofort ein großes Drehmoment zu übertragen, so daß sich ein ruckfreier, auch thermisch günstiger Kuppelvorgang ergibt, weil sich die Flüssigkeitsreibungskupplung bei Beginn der Regelbewegung noch in der Regelstellung für das minimale Drehmoment befindet.

Eine geschlossene Bauweise mit vergleichsweise geringen Ab­ messungen und dementsprechend auch geringem Gewicht sowie guter Einstellbarkeit wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß die Trennkupplung zwischen einem der Getriebeglieder des Umlaufrädergetriebes und dem Gehäuse der Flüssigkeitsrei­ bungskupplung angeordnet und ihr Regelkolben an der der Trennkupplung gegenüberliegenden Seite des Gehäuses in seiner Grundstellung abgestützt ist, wobei zwischen einem Widerlager auf der Kolbenstange, auf die das Betätigungsglied einwirkt, und dem Gehäuse der Flüssigkeitsreibungskupplung eine Feder eingespannt ist. Beim Verstellen des Betätigungs­ gliedes wird zunächst ohne Relativbewegung des Kolbens im Gehäuses der Flüssigkeitsreibungskupplung nur dieses Ge­ häuse verschoben und damit die Trennkupplung geschlossen. Erst bei weiterer Bewegung des Betätigungsgliedes und Über­ windung der Vorspannkraft der Feder kommt es zur Regelver­ stellung des Kolbens, so daß die gewünschte zeitliche Auf­ einanderfolge des Schließens der Trennkupplung und der Re­ gelbewegung des Kolbens zur Steigerung des Drehmomentes ge­ währleistet ist.

Das erfindungsgemäße Ausgleichgetriebe kann sowohl zwischen den Achsen eines allradgetriebenen Kraftfahrzeuges ange­ ordnet als auch als Ausgleichgetriebe zwischen den Rädern einer Achse verwendet werden.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 ein mit einer Kupplungseinrichtung versehenes Ausgleich­ getriebe im Axialschnitt und

Fig. 2 das Schema einer möglichen Gesamtanordnung bei einem Kraftfahrzeug.

Vom Motor 1 her wird über eine Fahrkupplung, ein Geschwin­ digkeits-Wechselgetriebe 2 und eine Welle 3, die gemäß Fig. 1 eine Hohlwelle ist, der Planetenradträger 4 eines als Planetengetriebe 5 ausgebildetes Ausgleichgetriebes angetrieben. Vom Sonnenrad 6 des Planetengetriebes 5 wird über eine Hohlwelle 7 die Vorderachse 8 angetrieben, woge­ gen das Hohlrad 9 drehfest auf einer Welle 10 sitzt, die zur Hinterachse 11 führt. Mit der Hohlwelle 7, die das Sonnen­ rad 6 des Planetengetriebes 5 trägt, ist eine Glocke 12 fest verbunden, die an ihrem rechten Ende gemäß Fig. 1 die eine Hälfte einer als Lamellenkupplung ausgebildeten Trennkupp­ lung 13 bildet.

Mit dem Hohlrad 9 des Planetengetriebes 5 bzw. der Abtriebswelle 10 ist der Innenteil 14 einer Flüs­ sigkeitsreibungskupplung 15 drehfest verbunden, deren mit viskoser Flüssigkeit gefülltes Gehäuse mit 16 bezeichnet ist, wobei die Innenlamellen mit dem Innenteil 14 und die Außenlamellen mit dem Gehäuse 16 in drehfester Verbindung stehen. Zwischen den Innenlamellen sind Spreizfedern 17 angeordnet, und es ist im Gehäuse 16 ein Kolben 18 zum Zu­ sammendrücken der Innenlamellen gegen die Kraft der Spreiz­ federn 17 vorgesehen, wobei der Kolben über seine Stange 19 von einem Ringkolben 20 her betätigt werden kann, der hydraulisch beaufschlagbar ist. Auf der Kolbenstange ist ein von einem Sprengring gebildetes Widerlager 21 vorgesehen, an dem sich ein Tellerfederpaket 22 abstützt, das auf das Ge­ häuse 16 der Flüssigkeitsreibungskupplung 15 drückt. Dabei findet der Kolben 18 an der der Trennkupplung 13 entgegen­ gesetzten Gehäuseteile in Gehäuse 16 einen Anschlag.

Wird der Kolben 20 beaufschlagt, so verschiebt sich zunächst das ganze Gehäuse 16 der Flüssigkeitsreibungskupplung 15 zur Betätigung der Trenn- bzw. Lamellenkupplung 13, ohne daß es zu einer Relativverschiebung des Kolbens 18 im Gehäuse 16 kommt. Erst wenn in der Trennkupplung 13 Kraftschluß herge­ stellt, diese Kupplung also geschlossen ist, bewegt sich der Kolben 18 unter Überwindung der Kraft der Tellerfedern 17 einwärts, um die Drehmomentübertragung in der Flüssigkeits­ reibungskupplung 15 zu beeinflussen, d. h. dort das Drehmo­ ment zu steigern. In diesem Fall wirkt die Flüssigkeitsrei­ bungskupplung als Bremse für das Ausgleichgetriebe 5 nahezu bis zur vollen Sperre. Bei geöffneter Trenn- bzw. Lamellen­ kupplung 13 ist die Flüssigkeitsreibungskupplung 15 ausge­ schaltet und das Planetengetriebe 5 arbeitet wie ein übli­ ches ungebremstes bzw. sperrenloses Ausgleichgetriebe.

Um jeweils die richtige Regelstellung der Flüssigkeitsrei­ bungskupplung 5 und das Lösen bzw. Schließen der Trennkupp­ lung 13 zu erreichen, ist ein als Rechner ausgebildetes Steuergerät 21 vorgesehen, dem von Sensoren 22 entsprechende Werte für die Fahrgeschwindigkeit, den Bremszustand, den Lenkwinkel, die Fahrpedalstellung usw. eingegeben werden und das seinerseits eine Druckmittelquelle 23 für den Ringkolben 20 steuert.

Claims (3)

1. Mit einer Kupplungseinrichtung versehenes Ausgleichsgetriebe für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem dreigliedrigen Umlauf­ rädergetriebe, von dem ein Getriebeglied mit dem Antrieb verbunden ist und die beiden anderen Getriebeglieder die Abtriebe bilden und mit einer als Kupplungseinrichtung dienenden Flüssigkeitsreibungskupplung zwischen zweien der Getriebeglieder, wobei die Flüssigkeitsreibungskupplung (15) hinsichtlich der Drehmomentübertragung in Abhängigkeit von der Differenzdrehzahl stufenlos regelbar und in Serie zur Flüssigkeitsreibungskupplung zwischen dieser und dem Umlaufrädergetriebe eine je nach dem Betriebszustand des Fahrzeuges lösbare Trennkupplung (13) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß für die Regelung der Flüssigkeitsreibungskupplung (15) und das Schließen bzw. Öffnen der Trennkupplung (13) ein gemeinsames Betätigungsglied (20) vorgesehen ist.

2. Ausgleichgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der mittels eines Kolbens (18) regelbaren Flüssigkeits­ reibungskupplung (15) die Trennkupplung (13) mit Hilfe des Betätigungsgliedes (20) schließbar ist, bevor die das Drehmoment steigernde Regelbewegung des Kolbens (18) ein­ setzt.

3. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkupplung (13) zwischen einem (6) der Getriebe­ glieder (4, 6, 9) des Umlaufrädergetriebes (5) und dem Gehäuse (16) der Flüssigkeitsreibungskupplung (15) angeordnet und ihr Regelkolben (18) an der der Trennkupplung (13) gegenüber­ liegenden Seite des Gehäuses (16) in seiner Grundstellung abgestützt ist, wobei zwischen einem Widerlager (21) auf der Kolbenstange (19) auf die das Betätigungsglied (20) einwirkt, und dem Gehäuse (16) der Flüssigkeitsreibungs­ kupplung (15) eine Feder (22) eingespannt ist.