DE4036280C2 - Leistungsübertragungssystem für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb - Google Patents
Leistungsübertragungssystem für ein Fahrzeug mit VierradantriebInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Leistungsübertragungssystem für ein
Fahrzeug mit Vierradantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
Ein Leistungsübertragungssystem dieser Art ist nach der
DE 36 31 180 A1 bekannt. Bei diesem Leistungsübertragungssystem
wird durch die Drehmoment-Übertragungseinrichtung das über
tragene Drehmoment reduziert, wenn bei einer Erhöhung der
Fahrzeuggeschwindigkeit die Differenz zwischen den Drehzahlen
der Vorder- und Hinterräder gleich bleibt oder es wird ein
vorgegebenes und gleich großes Drehmoment übertragen, wenn sich
bei einer Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit die Differenz
zwischen den Drehzahlen der Vorder- und Hinterräder erhöht.
Aus der DE 38 16 760 A1 ist es bekannt, zur
Drehmomentverteilung zwischen den Vorderrädern und den
Hinterrädern eine Flügelradpumpe zu verwenden.
Für ein Leistungsübertragungssystem zwischen den Vorder- und
Hinterrädern eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb ist es be
kannt, den Vorder- oder Hinterradsatz direkt mit dem Motor zu
verbinden und ein Antriebsdrehmoment von der zugehörigen Achse
(Primärachse) auf die andere Achse (Sekundärachse) über eine
Flüssigkeitskupplung mit viskoser Flüssigkeit zu koppeln,
welche auf die Relativdrehzahl zwischen diesen Achsen an
spricht. Eine derartige Flüssigkeitskupplung besitzt die Ei
genschaft, daß das übertragene Drehmoment von der Differenz
der Drehzahlen der Primärachse und der Sekundärachse abhängt,
wobei diese Achsen miteinander gekuppelt sind, wenn die Dif
ferenz der Drehzahlen der primär- und der Sekundärachse einen
bestimmten Wert übersteigt. In dieser Hinsicht muß die mecha
nische Festigkeit der beiden Achselemente gegen das Drehmo
ment im wesentlichen gleich sein. Ist die Differenz der Dreh
zahlen der primär- und Sekundärachse extrem klein, so muß an
dererseits das auf die Sekundärachse übertragene Drehmoment im
wesentlichen gleich Null sein, so daß die Belastung der Sekun
därachse in einem solchen Fall extrem gering ist. Es ist da
her in der JP 63-49526 A vorgeschlagen worden, die Be
lastung von angetriebenen Sekundärachselementen dadurch zu
reduzieren, daß eine obere Grenze der Drehmomentübertragung
auf die angetriebene Sekundärachse festgelegt wird, wodurch
das Gesamtgewicht des Antriebssystems reduziert wird. Für die
folgenden Ausführungen umfaßt der Begriff "Achselement" nicht
nur die Achsen für die Vorder- und Hinterräder sondern auch
alle Elemente die im Weg der Drehmomentübertragung von der
angetriebenen Primärachse auf die angetriebene Sekundärachse
vorhanden sind.
Es ist unter Umständen erforderlich, daß ein Fahrzeug für eine
bestimmte Zeit mit Vorder- und Hinterrädern unterschiedlichen
Durchmessers fahren muß, was beispielsweise der Fall ist, wenn
ein Notersatzreifen verwendet wird oder wenn das Rutschen ver
hindernde Einrichtungen, wie beispielsweise Ketten bei Schnee,
auf die Räder aufgelegt werden. In einem solchen Fall ist
zwischen den Drehzahlen der Vorder- und Hinterräder dauernd
eine Differenz vorhanden, wobei die Sekundärachse ein An
triebsdrehmoment aufnehmen kann, das größer als das tat
sächlich erforderliche Drehmoment ist, selbst wenn zwischen
der Primär- und Sekundärachse keine Drehmomentübertragung
erforderlich ist. Mit anderen Worten ausgedrückt, kann bei
unterschiedlichen Durchmessern der Reifen dauernd ein An
triebsdrehmoment auf die Sekundärachse übertragen werden,
obwohl lediglich eine Drehmomentübertragung zwischen der
Vorder- und Hinterachse unter normalen Fahrbedingungen le
diglich als Übergangsprozeß erforderlich ist. Dies ist un
zweckmäßig, da die Kupplung für längere Zeit in einer hohen
Belastung ausgesetzt sein kann und/oder ein Rutschen der
Reifen hervorgerufen werden kann.
Es ist generell bekannt, daß ein metallisches Element bei wie
derholter Belastung reißen oder brechen kann, selbst wenn
diese sich wiederholende Belastung kleiner als die Bruch-
Spannung ist, weil sich eine Materialermüdung ergibt. Spe
ziell bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit nimmt die Anzahl der
sich wiederholenden Spannungsbelastungen in einer gegebenen
Zeitperiode zu, wodurch die effektive Grenzbelastung der
Leistungsübertragungselemente wegen der Möglichkeit der
Metallermüdung verringert werden kann. Damit ein Fahrzeug bei
Ausrüstung mit Reifen unterschiedlichen Durchmessers eine
kontinuierliche Fahrt aushalten kann, muß der Sicherheits
faktor bei der Fahrzeugentwicklung erhöht werden. Eine ein
fache Festlegung der Obergrenze der Drehmomentübertragung auf
die Sekundärachse im oben erläuterten bekannten Sinne reicht
daher allein nicht aus, um in der Praxis eine
Gewichtsverringerung zu gewährleisten.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
ein Leistungsübertragungssystem für ein Fahrzeug mit
Vierradantrieb anzugeben, bei dem eine unnötige dauernde, zur
Metallermüdung führende Drehmomentbelastung der
Sekundärachselemente vermieden wird.
Das Leistungsübertragungssystem soll dabei ohne die Nachteile
konventioneller einfacher Vierrad-Antriebssysteme einfach
aufbaubar sein.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Leistungsübertragungssystem
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechend dem
Kennzeichen des Anspruchs 1 ausgebildet.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des
Leistungsübertragungssystems nimmt die
Drehmomentübertragungsbelastung bei zunehmender
Fahrzeuggeschwindigkeit ab. Beim Anfahren des Fahrzeugs
(Zustand kleiner Geschwindigkeit), bei dem die angetriebenen
Primärräder zum Rutschen neigen, ist eine ausreichende
Drehmomentübertragung von den angetriebenen Primärrädern auf
die angetriebenen Sekundärräder gewährleistet. Im Zustand hoher
Geschwindigkeit, bei dem die angetriebenen Primärräder nicht
zum Rutschen neigen, ist der effektive
Drehmomentübertragungswert abgesenkt. Es wird daher möglich,
die Drehmomentübertragung auf die angetriebenen Sekundärräder
zu steuern, wenn ein kontinuierliches Fahren mit Vorder- und
Hinterrädern unterschiedlichen Durchmessers (speziell wenn der
Durchmesser der Primärräder kleiner ist) erfolgt, was
beispielsweise der Fall ist, wenn eines der Räder mit einem
kleineren Notersatzreifen bestückt ist.
Dies ist erreichbar, wenn eine zur Übertragung einer vorge
gebenen Drehmomentgröße notwendige Differenz zwischen den
Drehzahlen der Vorder- und Hinterräder bei Erhöhung der
Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht wird.
Gemäß der Erfindung umfaßt die Drehmoment-Übertragungseinrich
tung folgende Komponenten: eine erste durch die Vorderräder
angetriebene Strömungsmitteldruck-Pumpe, eine zweite durch die
Hinterräder angetriebene Strömungsmitteldruck-Pumpe, eine
zwischen den Vorder- und Hinterrädern vorgesehene hydraulische
Kupplung, einen zwischen der Ausgangsseite der ersten Strö
mungsmitteldruck-Pumpe und der Eingangsseite der zweiten Strö
mungsmitteldruck-Pumpe vorgesehenen Verbindungskanal und einen
zwischen dem Verbindungskanal und einer hydraulischen Betäti
gungskammer der Kupplung vorgesehenen Stichkanal, wobei ent
sprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Ausgangs
größe der ersten Strömungsmitteldruck-Pumpe für eine gegebene
Drehzahl der Vorderräder kleiner als die Ausgangsgröße der
zweiten Strömungsmitteldruck-Pumpe für diese Drehzahl der
Hinterräder ist.
Die geforderten Eigenschaften der Drehmoment-Übertragungsein
richtung sind erreichbar, wenn das Verhältnis der Drehzahlen
der ersten Strömungsmitteldruck-Pumpe und der Vorderräder
kleiner als das Verhältnis der Drehzahlen der zweiten Strö
mungsmitteldruck-Pumpe und der Hinterräder ist.
Vorzugsweise weist die Drehmoment-Übertragungseinrichtung
Mittel zur Beschränkung der oberen Grenze des Wertes der
Drehmomentübertragung zwischen den Vorder- und Hinterachsen
auf, so daß die Anforderungen an die mechanische Festigkeit
der angetriebenen Sekundärachselemente reduziert werden
können. Auf diese Weise können die Anforderungen an die
mechanische Festigkeit der angetriebenen Sekundärachselemente
wirksam eingestellt werden.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weite
rer Unteransprüche.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung des Gesamtaufbaus eines
erfindungsgemäßen Leistungsübertragungssystems
für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb;
Fig. 2 ein Hydraulikschaltbild für Rückwärtsfahrt;
Fig. 3 und 4 jeweils ein Diagramm, aus dem die Eigenschaften
des erfindungsgemäßen Systems ersichtlich sind;
Fig. 5 eine der Fig. 1 entsprechende Prinzipdarstel
lung einer abgewandelten erfindungsgemäßen Aus
führungsform für Vorwärtsfahrt; und
Fig. 6 ein der Fig. 2 entsprechendes Hydraulikschalt
bild für die abgewandelte Ausführungsform.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 wird die Ausgangsgröße
eines Motors 1 über eine Übertragungseinrichtung 2 auf ein
Differential 3 für Vorderräder übertragen. Die Ausgangsgröße
des Differentials 3 wird über Antriebsachsen 4 einem rechten
und linken Vorderrad 5 zugeführt.
Die dem Differential 3 zugeführte Ausgangsgröße des Motors 1
wird über ein Kegelradgetriebe 6 einer im folgenden noch zu
beschreibenden Leistungsübertragungseinrichtung 7 zugeführt,
deren Ausgangsgröße ihrerseits über ein Kegelradgetriebe 8 auf
ein Differential 9 für die Hinterräder übertragen wird. Die
Ausgangsgröße des Differentials 9 wird einem rechten und lin
ken Vorderrad 11 über Antriebsachsen 10 zugeführt.
Die Leistungsübertragungseinrichtung 7 umfaßt eine erste mit
der Ausgangswelle des Kegelradgetriebes 6 für die Vorderräder
in Antriebsverbindung stehende Strömungsmitteldruck-Pumpe 21,
eine zweite mit der Eingangswelle des Kegelradgetriebes 8 für
die Hinterräder in Antriebsverbindung stehende Strömungsmit
teldruck-Pumpe 22, eine zwischen der Ausgangswelle des Ke
gelradgetriebes 6 und der Eingangswelle des Kegelradgetriebes
8 vorgesehene durch Strömungsmitteldruck betätigte Kupplung 23
sowie eine im folgenden noch zu beschreibende Strömungsmittel
druck-Steuerschaltung zur Steuerung des auf die erste und
zweite Öldruckpumpe 21 und 22 sowie die Kupplung 23 bezogenen
Ölflusses.
Die Getriebeverhältnisse des vorderen und hinteren Kegelradge
triebes 6 und 8 unterscheiden sich voneinander derart, daß die
folgende Beziehung zwischen den Drehzahlen der Strömungsmit
teldruck-Pumpen und den Drehzahlen der Räder erfüllt ist:
Mit anderen Worten ist die Zunahme der Drehzahl der zweiten
Strömungsmitteldruck-Pumpe 22 für eine vorgegebene Zunahme der
Drehzahl der Hinterräder größer als diejenige der ersten Strö
mungsmitteldruck-Pumpe 21 für die gleiche Zunahme der Drehzahl
der Vorderräder. Das bedeutet, daß gemäß Fig. 3 die Drehzahl
der zweiten Strömungsmitteldruck-Pumpe 22 größer ist, wenn die
Drehzahlen der Vorder- und Hinterräder 5 und 11 identisch
sind, und daß die Differenz zwischen den Drehzahlen der ersten
und zweiten Strömungsmitteldruck-Pumpe 21 und 22 proportional
zur Drehzahl der Räder zunimmt.
Die erste Strömungsmitteldruck-Pumpe 21 besteht aus einer Ge
triebepumpe oder einer Schaufelpumpe mit einer ersten Öffnung
24, welche als Auslaßöffnung dient, wenn das Fahrzeug vorwärts
fährt, und als Einlaßöffnung dient, wenn das Fahrzeug rück
wärts fährt. Eine zweite Öffnung 25 dieser Pumpe dient als
Einlaßöffnung, wenn das Fahrzeug vorwärts fährt, und als
Auslaßöffnung, wenn das Fahrzeug rückwärts fährt. Die zweite
Strömungsmitteldruck-Pumpe 22 besteht ebenfalls aus einer Ge
triebepumpe oder Schaufelpumpe mit einer dritten Öffnung 26,
welche als Einlaßöffnung dient, wenn das Fahrzeug vorwärts
fährt, und als Auslaßöffnung dient, wenn das Fahrzeug
rückwärts fährt. Eine vierte Öffnung 27 dieser Pumpe 22 dient
als Auslaßöffnung, wenn das Fahrzeug vorwärts fährt, und als
Einlaßöffnung, wenn das Fahrzeug rückwärts fährt. Diese Öff
nungen 24 bis 27 sind wechselweise derart miteinander verbun
den, daß die erste Öffnung 24 und die dritte Öffnung 26 über
einen ersten Verbindungsölkanal 28 miteinander verbunden sind,
während die zweite Öffnung 25 und die vierte Öffnung 27 über
einen zweiten Verbindungsölkanal 29 miteinander verbunden
sind.
Die erste und zweite Strömungsmitteldruck-Pumpe 21 und 22 be
sitzen unterschiedliche Kammerkapazitäten, wobei die Ausgangs
größe der ersten Strömungsmitteldruck-Pumpe 21 pro Umdrehung
kleiner als diejenige der zweiten Strömungsmitteldruck-Pumpe
22 ist. Das bedeutet, daß die Änderung der Ausgangsgröße für
eine vorgegebene Änderung der Drehzahl der entsprechenden
Räder für die zweite Strömungsmitteldruck-Pumpe 22 größer ist
und daß die Differenz der Ausgangsgröße der ersten und zweiten
Strömungsmitteldruck-Pumpe 21 und 22 proportional zu den Dreh
zahlen der Räder zunimmt, wenn das Drehzahlverhältnis der Pum
penwellen gleich dem Drehzahlverhältnis der Vorder- und Hin
terachsen 4 und 10 ist und die effektiven Durchmesser der Vor
der- und Hinterräder 5 und 11 identisch sind (siehe Fig. 3).
Der erste und zweite Verbindungsölkanal 28 und 29 sind mit
einer Betätigungs-Öldruckkammer 30 über ein Schaltventil 31
mit der durch Strömungsmitteldruck betätigten Kupplung 23 ver
bunden. Das Schaltventil 31 besteht aus einem Spulenventil,
das durch einen Schiebestellungssensor 39 in Abhängigkeit da
von umgeschaltet ,wird, ob die Übertragungseinrichtung 2 sich
im Zustand für Vorwärtsfahrt oder Rückwärtsfahrt befindet. Es
umfaßt ein Paar von Ventilkammern 32 und 33, ein den Ölfluß
von der ersten Ventilkammer 32 zur zweiten Ventilkammer 33 be
grenzendes Einwegventil 34 und ein die erste Ventilkammer 32
mit der zweiten Ventilkammer 33 verbindendes Rückschlagventil
35 um einen Ölfluß von der ersten Ventilkammer 32 zur zweiten
Ventilkammer 33 zu ermöglichen, wenn die Druckdifferenz zwi
schen der ersten Ventilkammer 32 und der zweiten Ventilkammer
33 einen vorgegebenen Wert erreicht hat. Bei Vorwärtsfahrt
wird durch Betätigung des Schaltventils 31 gemäß Fig. 1 der
zweite Verbindungsölkanal 29 über die zweite Ventilkammer 33
mit einem Ölbehälter 36 in Verbindung gebracht, während der
erste Verbindungsölkanal 28 über einen Stichölkanal 37a, die
erste Ventilkammer 32 und einen Betätigungs-Öldruckzufuhr-
Kanal 37b mit der Betätigungs-Öldruckkammer 37 der Kupplung in
Verbindung gebracht wird. Wenn der Druck in der Betätigungs-
Öldruckkammer 30 der Kupplung über einen bestimmten Wert
hinaus erhöht ist, so wird er über das Rückschlagventil 35 in
den Ölbehälter 36 abgebaut. Bei Rückwärtsfahrt wird gemäß Fig.
2 der erste Verbindungsölkanal 28 über die zweite Ventilkammer
33 mit dem Ölbehälter 36 in Verbindung gebracht, während der
zweite Verbindungsölkanal 29 über die erste Ventilkammer 32
mit der Betätigungs-Öldruckkammer 30 der Kupplung in Verbin
dung gebracht wird. Wenn der auf die Betätigungs-Öldruckkammer
30 der Kupplung wirkende Druck über einen vorgegebenen Wert
hinaus erhöht wird, so wird er über das Rückschlagventil 35 in
den Ölbehälter 36 abgebaut.
Darüber hinaus steht der die erste Ventilkammer 32 mit der
Betätigungs-Öldruckkammer 30 der Kupplung verbindende Kupp
lungsbetätigungs-Öldruckzufuhr-Kanal 37b über einen eine
Öffnung 38 aufweisenden Stichölkanal mit einem Teil des Öl
behälters 36 oberhalb des Ölpegels in diesem Behälter in Ver
bindung.
Im folgenden wird die Wirkungsweise der vorstehend beschrie
benen Ausführungsform für die unterschiedlichen Zustände be
schrieben.
Wenn das Fahrzeug beim Anfahren in Vorwärtsrichtung be
schleunigt, können die Vorderräder 5 rutschen und sich drehen,
während die Hinterräder 11 stehen bleiben. Da in einem sol
chen Fall die erste Strömungsmitteldruck-Pumpe 21 allein mit
den Vorderrädern rotiert, wird das vom Ölbehälter 36 über die
zweite Ventilkammer 33 und den zweiten Verbindungsölkanal 29
der zweiten Öffnung 25 zugeführte Öl aus der ersten Öffnung 24
in den ersten Verbindungsölkanal 28 ausgebracht und fließt
insgesamt in den Stichölkanal 37a, so daß der Kupplungsbetäti
gungs-Öldruckkammer 30 Öldruck über die erste Ventilkammer 32
und den Kupplungsbetätigungs-Öldruckzufuhr-Kanal 37b zugeführt
wird. Die Kupplung 23 wird daher eingekoppelt, so daß die Vor
derräder 5 mit den Hinterrädern 11 gekuppelt werden.
Der Öldruck unmittelbar vor der Öffnung 38 ändert sich propor
tional zum Quadrat der Differenz der Ausgangsgröße der ersten
Strömungsmitteldruck-Pumpe 21 und der Eingangsgröße der zwei
ten Strömungsmitteldruck-Pumpe 22. Darüber hinaus ist es in
Abhängigkeit von der durch die Öffnung 38 strömenden Ölmenge
möglich, den grundsätzlichen Öldruckwert am in Strömungsrich
tung vorderen Ende der Öffnung einzustellen. Da sich das Über
tragungsdrehmoment der Kupplung 23 proportional zum auf die
Betätigungs-Öldruckkammer 30 wirkenden Öldruck ändert, ist es
durch geeignete Auswahl des auf das Rückschlagventil 35
wirkenden Drucks möglich, die Obergrenze des Übertragungs
drehmomentes der Kupplung 23 geeignet einzustellen (siehe Fig.
4).
Wenn die Kupplung 23 eingekuppelt ist und das Antriebsdreh
moment auf die Hinterräder übertragen wird, wird die Aus
gangsgröße der ersten Strömungsmitteldruck-Pumpe 21 gemäß der
Zunahme der Drehzahl der Hinterräder von der zweiten Strö
mungsmitteldruck-Pumpe 22 aufgenommen. Darüber hinaus ändert
sich der auf die Kupplungsbetätigungs-Öldruckkammer 30 wirken
de Öldruck oder die Einkuppelkraft der Kupplung 23 automatisch
als Funktion der Differenz zwischen der Ausgangsgröße der er
sten Strömungsmitteldruck-Pumpe 21 und der Eingangsgröße der
zweiten Strömungsmitteldruck-Pumpe 22, so daß bei Ausgleich
der Ausgangsgröße der ersten Strömungsmitteldruck-Pumpe 21 und
der Eingangsgröße der zweiten Strömungsmitteldruck-Pumpe 22
kein Öldruck auf den Betätigungs-Strömungsmitteldruckzufuhr-
Kanal 37 wirkt und die Kupplung 23 dann ausgekuppelt ist.
Da der Abgleichpunkt zwischen der Ausgangsgröße der ersten
Strömungsmitteldruck-Pumpe 21, welche durch die durch den
Motor 1 direkt angetriebenen Vorderräder 5 angetrieben wird,
und der Eingangsgröße der zweiten Strömungsmitteldruck-Pumpe
22. welche durch die eine Antriebskraft über die Leistungs
übertragungseinrichtung 7 aufnehmenden Hinterräder 11 ange
trieben wird, gemäß Fig. 3 durch die Betriebseigenschaften der
Strömungsmitteldruck-Pumpen 21 und 22 festgelegt ist, wird der
Abgleich erreicht, wenn die Drehzahl der Vorderräder 5 größer
als diejenige der Hinterräder 11 ist. Die Differenz der Dreh
zahlen zwischen den Vorder- und Hinterrädern 5 und 11 nimmt
mit einer Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit zu. Dies bedeu
tet, daß die Größe des durch die Kupplung übertragenen Dreh
momentes für eine vorgegebene Drehzahldifferenz zwischen den
Vorder- und Hinterrädern 5 und 11 mit einer Zunahme der Fahr
zeuggeschwindigkeit abnimmt. Das bedeutet weiterhin, daß die
Drehmomentübertragungseigenschaften der Kupplung 23 oder die
Möglichkeit der Begrenzung der Drehzahldifferenz abnimmt, wenn
die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt (siehe Fig. 4).
Fährt das Fahrzeug rückwärts, so werden die Drehrichtung der
ersten und zweiten Strömungsmitteldruck-Pumpe 21 und 22 sowie
der Zusammenhang zwischen den Auslaßöffnungen und den Einlaß
öffnungen umgekehrt, wobei das grundlegende Prinzip jedoch im
übrigen identisch mit dem Fall des Vorwärtsfahrens ist.
Beschleunigt das Fahrzeug bei Anfahrt in Rückwärtsrichtung, so
rotiert die Strömungsmitteldruck-Pumpe 21 zeitweise allein.
Gemäß Fig. 2 wird dann das aus dem Ölbehälter 36 über die
zweite Ventilkammer 33, den Stichölkanal 37a und den ersten
Verbindungsölkanal 28 in die erste Öffnung 24 eingeleitete Öl
aus der zweiten Öffnung 25 in den zweiten Verbindungsölkanal
29 eingebracht und wirkt dann über die erste Ventildruckkammer
32 und den Betätigungsöldruckzufuhr-Kanal 37b auf die Kupp
lungsbetätigungs-Öldruckkammer 30. Die Kupplung 23 kuppelt
daher ein und es wird Antriebsdrehmoment auf die Hinterräder
11 übertragen.
Ebenso wie bei Vorwärtsfahrt des Fahrzeuges wird bei Zunahme
der Drehzahl der Hinterräder ein Teil der Ausgangsgröße der
ersten Strömungsmitteldruck-Pumpe 21 von der zweiten Strö
mungsmitteldruck-Pumpe 22 aufgenommen, wobei sich der auf die
Kupplungsbetätigungs-Öldruckkammer 30 wirkende Druck als Funk
tion der Änderung der Eingangs- und Ausgangsgröße der beiden
Pumpen 21 und 22 ändert, so daß sich das Verhältnis der Dreh
momentverteilung auf die Hinterräder entsprechend ändert. Sind
die Ausgangsgröße und die Eingangsgröße der beiden Strömungs
mitteldruck-Pumpen 21 und 22 ausgeglichen, so wirkt auf die
Kupplungsbetätigungs-Öldruckkammer 30 kein Öldruck, so daß die
Kupplung zwischen den Vorder- und Hinterrädern unterbrochen
ist.
Wenn das Fahrzeug im Rückwärtsgang graduell beschleunigt oder
abgebremst wird oder mit konstanter Geschwindigkeit fährt, so
ist ebenso wie im Vorwärtsgang die Ausgangsgröße der ersten
Strömungsmitteldruck-Pumpe 21 immer kleiner als die Eingangs
größe der zweiten Strömungsmitteldruck-Pumpe 22 und die Aus
gangsgröße der zweiten Strömungsmitteldruck-Pumpe 22 immer
größer als die Eingangsgröße der ersten Strömungsmitteldruck-
Pumpe 21. Die Ausgangsgröße der zweiten Öffnung 25 wird daher
von der vierten Öffnung 27 aufgenommen, wobei ein Teil der
Ausgangsgröße der dritten Öffnung 26 über den ersten Verbin
dungsölkanal 28, den Stichölkanal 37a, die zweite Ventilkam
mer 33, das Einwegventil 34, die erste Ventilkammer 32 und den
zweiten Verbindungsölkanal 29 auf die vierte Öffnung 27 zu
rückgeführt wird. Der Druck im zweiten Verbindungsölkanal 29
erreicht daher nicht den Betätigungswert für die Kupplung 23,
so daß kein Drehmoment auf die Hinterräder 11 übertragen wird.
Wenn die Vorderräder 5 aufgrund einer plötzlichen Beschleuni
gung aus einer Rückwärtsfahrt mit konstanter Geschwindigkeit
zu rutschen beginnt, wird die Drehzahl der Vorderräder 5
größer als die der Hinterräder 11, wobei die Ausgangsgröße der
ersten Strömungsmitteldruck-Pumpe 21 die Eingangsgröße der
zweiten Strömungsmitteldruck-Pumpe 22 übersteigt. Da sich die
zweite Strömungsmitteldruck-Pumpe 22 nicht an die Ausgangs
größe der ersten Strömungsmitteldruck-Pumpe 21 anpassen kann,
wirkt der der Differenz der Ausgangsgröße und der Eingangs
größe der ersten und zweiten Strömungsmitteldruck-Pumpe 21 und
22 entsprechende Öldruck auf den zweiten Verbindungsölkanal
29. Dieser Öldruck wird über die erste Ventilkammer 32 und den
Betätigungs-Öldruckzufuhr-Kanal 37b in die Kupplungsbetäti
gungs-Öldruckkammer 30 geleitet. Dies bewirkt eine Einkupp
lung der Kupplung 23 und eine Drehmomentübertragung auf die
Hinterräder 11.
Die Einkupplungskraft der
Kupplung 23 ändert sich automatisch in Abhängigkeit von der
Differenz der Drehzahlen der Vorder- und Hinterräder in der
gleichen Weise wie im oben beschriebenen Fall, wobei sich das
auf die Hinterräder 11 übertragene Drehmoment proportional zur
Größe der Einkupplungskraft der Kupplung 23 ändert. In diesem
Falle nimmt der Wert der Drehmomentübertragung für eine vor
gegebene Differenz in den Drehzahlen zwischen den Vorder- und
Hinterrädern mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit ab.
Fährt das Fahrzeug rückwärts und erfolgt eine Bremsung, so ist
ebenso wie im Fall einer Bremsung bei vorwärtsfahrendem Fahr
zeug keine Ausgangsgröße für den Betätigungs-Öldruckzufuhr-
Kanal 37b vorhanden und es erfolgt keine Einkupplung der Kupp
lung 23, da die Drehzahl der ersten Strömungsmitteldruck-Pumpe
21 unter die der zweiten Strömungsmitteldruck-Pumpe 22 fällt.
Die Kupplung zwischen den Vorder- und Hinterrädern ist daher
unterbrochen. Dabei wird ein Teil der Ausgangsgröße der zwei
ten Strömungsmitteldruck-Pumpe 22 über den ersten Verbindungs
ölkanal 28, den Stichölkanal 37a, die zweite Ventilkammer 33,
das Einwegventil 34, die erste Öldruckkammer 32 und den zwei
ten Verbindungsölkanal 29 auf die vierte Öffnung 27 zurückge
führt.
Haben die Vorderräder 5 vollständig blockiert, so wird
die gesamte Ausgangsgröße von der dritten Öffnung 26 über den
ersten Verbindungsölkanal 28, den Stichkanal 37a, die zweite
Ventilkammer 33, das Einwegventil 34, die erste Ventilkammer
32 und den zweiten Verbindungsölkanal 29 auf die vierte Öff
nung 27 zurückgeführt. In diesem Falle ist also daher die
Kupplung zwischen den Vorder- und Hinterrädern unterbrochen.
Im folgenden wird die Wirkungsweise dieser Ausführungsform
beschrieben, wenn die effektiven Durchmesser der Vorder- und
Hinterräder unterschiedlich sind.
Es sei angenommen, daß der effektive Durchmesser der Vorderrä
der 5, welche direkt durch den Motor angetrieben werden, klei
ner als der der Hinterräder 11 ist, welche über die Leistungs
übertragungseinrichtung 7 angetrieben werden. Selbst wenn so
wohl die Vorder- als auch die Hinterräder 5 und 11 eine kon
stante Fahrtgeschwindigkeit ohne Rutschen oder Blockieren an
genommen haben, so ist in diesem Fall die Drehzahl der Vor
derräder immer größer als die der Hinterräder. Da die Diffe
renz der effektiven Durchmesser der Vorder- und Hinterräder
konstant ist, nimmt die Differenz der Drehzahlen der Vorder-
und Hinterräder 5 und 11 proportional zur Fahrzeuggeschwin
digkeit zu. Die Einkupplungskraft der Kupplung 23 nimmt daher
mit der Differenz der Ausgangsgröße der ersten Strömungsmit
teldruck-Pumpe 21 und der Eingangsgröße der zweiten Strömungs
mitteldruck-Pumpe 22 zu, wobei jedoch das Rückschlagventil 35
öffnet und die Übertragung eines übermäßigen Drehmomentes auf
die Hinterräder 11 vermieden wird, wenn die Differenz der Aus
gangsgröße und der Eingangsgröße derart zugenommen hat, daß
der auf die Betätigungs-Strömungsmitteldruckkammer 30 wirken
de Druck einen vorgegebenen Wert übersteigt.
Da die Getriebeverhältnisses des vorderen und hinteren Kegel
getriebes 6 und 8 verschieden sind und die Ausgangsleistung
der ersten Strömungsmitteldruck-Pumpe 21 kleiner als die der
zweiten Strömungsmitteldruck-Pumpe 22 ist, wie dies oben be
reits ausgeführt wurde, führt dies nicht zu einer unnötigen
Zunahme der Drehmomentübertragung auf die Hinterräder, selbst
wenn die Differenz der Drehzahlen der Vorder- und Hinterräder
5 und 11 aufgrund ihrer unterschiedlichen effektiven Durchmes
ser zunimmt.
Solange die Ausgangsgröße der ersten Strömungsmitteldruck-Pum
pe 21 bei Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit kleiner als die
der zweiten Strömungsmitteldruck-Pumpe 22 gehalten wird, kann
eine unnötige Drehmomentübertragung auf die Hinterräder ver
mieden werden.
Ist der effektive Durchmesser der Sekundärantriebsräder dar
stellenden Hinterräder 11 kleiner, so ist ihre Drehzahl höher.
Dies ist im wesentlichen äquivalent zu dem Fall, bei dem die
Vorderräder einer Bremswirkung unterworfen werden und die
Kupplung zwischen den Vorder- und Hinterrädern 5 und 11 daher
unterbrochen wird. Daher tritt eine Drehmomentübertragung auf
die Hinterräder nicht auf, so daß die Differenz in den effek
tiven Durchmessern der Vorder- und Hinterräder keine Probleme
aufwirft.
Wie bereits ausgeführt, ist erfindungsgemäß die Ausgangslei
stung der durch den Motor 1 zusammen mit den Vorderrädern an
getriebenen ersten Strömungsmitteldruck-Pumpe 21 kleiner als
die der zweiten Strömungsmitteldruck-Pumpe 22, welche durch
den Motor 1 über die Kupplung 23 angetrieben wird. Daher wird
der Öldruck der Kupplung 23 (Drehmomentübertragung) auf Null
reduziert, bevor die Drehzahlen der Vorder- und Hinterräder 5
und 11 gleich werden, vorausgesetzt, daß die Vorder- und Hin
terräder 5 und 11 den gleichen effektiven Durchmesser besit
zen. Dies führt dazu, daß die Einstellung der Begrenzung der
Differenz zwischen den Drehzahlen der Vorder- und Hinterräder
5 und 11 in einem gewissen Maße klein ist, wobei jedoch in der
Praxis für eine vorgegebene Differenz der Drehzahlen der Vor
der- und Hinterräder im Bereich kleiner Geschwindigkeit, typi
scherweise beim Anfahren, in dem die Notwendigkeit zur Drehmo
mentübertragung auf die Hinterräder oft auftritt, da die Dif
ferenz der Drehzahlen der Vorder- und Hinterräder, welche zur
Realisierung eines vorgegebenen Drehmomentübertragungswertes
erforderlich ist, klein wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
reduziert wird, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.
Als Maßnahme für die Reduzierung der Drehmomentübertragung der
Kupplung bei Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit ist es mög
lich, die Kammervolumina der ersten und zweiten Strömungsmit
teldruck-Pumpe 21 und 22 sowie die Drehzahlverhältnisse der
Strömungsmitteldruck-Pumpen auf diejenigen der entsprechenden
Räder zu ändern, was bei der vorliegenden Ausführungsform ent
weder zusammen oder gesondert der Fall ist.
Die Fig. 5 und 6 zeigen eine abgewandelte erfindungsgemäße
Ausführungsform, wobei Teile dieser Ausführungsform, die sie
mit der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ge
meinsam hat, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die
folgenden Ausführungen beschränken sich auf diejenigen Teile,
welche sich von denen der ersten Ausführungsform unterschei
den.
Die Betätigungs-Öldruckkammer 30 steht mit dem Ölbehälter 36
über einen Kanal in Verbindung, welcher vom Kupplungsbetäti
gungs-Öldruckzufuhr-Kanal 37b der oben beschriebenen Ausfüh
rungsform abgeht, wobei jedoch ein gesonderter Verbindungs
kanal 47 mit einer Öffnung 38 zwischen der Betätigungs-Öl
druckkammer 30 und dem Ölbehälter 36 vorgesehen ist. Dadurch
kann bei der Zufuhr von unter Druck stehendem Öl vom Kupp
lungsbetätigungs-Ölzufuhrkanal 37b zur Betätigungs-Öldruck
kammer im Öl enthaltene Luft in einfacher Weise aus der Be
tätigungs-Öldruckkammer 30 ausgebracht werden, wodurch das
Ansprechen der Kupplung 23 weiter verbessert werden kann.
Diese Ausführungsform entspricht der ersten Ausführungsform
insofern, daß die Betätigung der Kupplung durch Öldruck durch
die Rückschlag-Strömungsmenge der Öffnung bestimmt ist und daß
die Kupplung 23 gleichartig arbeitet.
Da eine unnötige Drehmomentübertragung auf die angetriebenen
Sekundärräder vermieden werden kann, selbst wenn die effekti
ven Durchmesser der Vorder- und Hinterräder unterschiedlich
sind, ist es erfindungsgemäß möglich, die mechanische Festig
keit gegen Metallermüdung der verschiedenen Teile, die im Weg
zur Übertragung des Antriebsdrehmomentes auf die angetriebe
nen Sekundärräder vorhanden sind, zu reduzieren. Dadurch
kann ein wesentlicher Vorteil hinsichtlich der Reduzierung des
Gewichtes der angetriebenen Sekundärachselemente erreicht wer
den. Da ein ausreichendes Drehmoment in Abhängigkeit von der
Differenz zwischen den Drehzahlen der Vorder- und Hinterräder
auf die Hinterräder übertragen wird, können für das Fahrzeug
alle praktischen Vorteile eines Vierradantriebs erhalten blei
ben.
Claims (8)
1. Leistungsübertragungssystem für ein zwei Vorderräder (5)
und zwei Hinterräder (11) aufweisendes Fahrzeug mit Vier
radantrieb mit
einem ersten synchron mit den Vorderrädern (5) rotierenden Element (3),
einem zweiten synchron mit den Hinterrädern (11) rotieren den Element (9),
einer Leistungsquelle (1) zum direkten Antrieb des ersten oder zweiten Elements (3 oder 9) und
einer Drehmoment-Übertragungseinrichtung (7) zwischen dem ersten und zweiten Element (3 und 9) zur Drehmomentüber tragung von dem direkt von der Leistungsquelle (1) ange triebenen Element (3 bzw. 9) auf das andere Element (9 bzw. 3) bei einem bestimmten Zustand,
wobei das zwischen den Elementen (3 und 9) durch die Dreh moment-Übertragungseinrichtung (7) übertragene Drehmoment für eine vorgegebene Differenz zwischen den Drehzahlen der Vorder- und Hinterräder (5 und 11) bei Erhöhung der Fahr zeuggeschwindigkeit reduziert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmoment-Übertragungs einrichtung (7) folgende Komponenten umfaßt:
eine erste durch die Vorderräder (5) angetriebene Strö mungsmitteldruck-Pumpe (21) eine zweite durch die Hinter räder (11) angetriebene Strömungsmitteldruck-Pumpe (22) eine zwischen den Vorder- und Hinterrädern (5 und 11) vorgesehene hydraulische Kupplung (23) einen zwischen der Ausgangsseite (24 bzw. 25) der ersten Strömungsmittel druck-Pumpe (21) und der Eingangsseite (26 bzw. 27) der zweiten Strömungsmitteldruck-Pumpe (22) vorgesehenen Ver bindungskanal (28 bzw. 29) und einen zwischen dem Verbin dungskanal (28 bzw. 29) und einer hydraulischen Betäti gungskammer (30) der Kupplung (23) vorgesehenen Stichkanal (37a bzw. 37b), wobei die Ausgangsgröße der direkt ange triebenen Strömungsmitteldruck-Pumpe (21 bzw. 22) für eine vorgegebene Drehzahl der Räder (5 bzw. 11) kleiner als die Ausgangsgröße der anderen Strömungsmitteldruck-Pumpe (22 bzw. 21) für diese Drehzahl der Räder (11 bzw. 5) ist.
einem ersten synchron mit den Vorderrädern (5) rotierenden Element (3),
einem zweiten synchron mit den Hinterrädern (11) rotieren den Element (9),
einer Leistungsquelle (1) zum direkten Antrieb des ersten oder zweiten Elements (3 oder 9) und
einer Drehmoment-Übertragungseinrichtung (7) zwischen dem ersten und zweiten Element (3 und 9) zur Drehmomentüber tragung von dem direkt von der Leistungsquelle (1) ange triebenen Element (3 bzw. 9) auf das andere Element (9 bzw. 3) bei einem bestimmten Zustand,
wobei das zwischen den Elementen (3 und 9) durch die Dreh moment-Übertragungseinrichtung (7) übertragene Drehmoment für eine vorgegebene Differenz zwischen den Drehzahlen der Vorder- und Hinterräder (5 und 11) bei Erhöhung der Fahr zeuggeschwindigkeit reduziert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmoment-Übertragungs einrichtung (7) folgende Komponenten umfaßt:
eine erste durch die Vorderräder (5) angetriebene Strö mungsmitteldruck-Pumpe (21) eine zweite durch die Hinter räder (11) angetriebene Strömungsmitteldruck-Pumpe (22) eine zwischen den Vorder- und Hinterrädern (5 und 11) vorgesehene hydraulische Kupplung (23) einen zwischen der Ausgangsseite (24 bzw. 25) der ersten Strömungsmittel druck-Pumpe (21) und der Eingangsseite (26 bzw. 27) der zweiten Strömungsmitteldruck-Pumpe (22) vorgesehenen Ver bindungskanal (28 bzw. 29) und einen zwischen dem Verbin dungskanal (28 bzw. 29) und einer hydraulischen Betäti gungskammer (30) der Kupplung (23) vorgesehenen Stichkanal (37a bzw. 37b), wobei die Ausgangsgröße der direkt ange triebenen Strömungsmitteldruck-Pumpe (21 bzw. 22) für eine vorgegebene Drehzahl der Räder (5 bzw. 11) kleiner als die Ausgangsgröße der anderen Strömungsmitteldruck-Pumpe (22 bzw. 21) für diese Drehzahl der Räder (11 bzw. 5) ist.
2. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leistungsquelle (1) das erste
Element (3) direkt antreibt und die
Drehmomentübertragungseinrichtung (7) ein Drehmoment vom
ersten Element (3) auf das zweite Element (9) überträgt.
3. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Drehmomentübertragungseinrichtung (7) ein Drehmoment vom
ersten Element (3) auf das zweite Element (9) überträgt,
wenn die Drehzahl der Vorderräder (5) um einen
vorgegebenen Wert größer als die der Hinterräder (11) ist.
4. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der vorgegebene Wert proportional zur
Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt.
5. Leistungsübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der
Drehzahlen der ersten Strömungsmitteldruck-Pumpe (21) und
der Vorderräder (5) kleiner als das Verhältnis der
Drehzahlen der zweiten Strömungsmitteldruck-Pumpe (22) und
der Hinterräder (11) ist.
6. Leistungsübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsgröße der
ersten Strömungsmitteldruck-Pumpe (21) für eine
vorgegebene Drehzahl der Vorderräder (5) kleiner als die
Ausgangsgröße der zweiten Strömungsmitteldruck-Pumpe (22)
für diese Drehzahl der Hinterräder (11) ist.
7. Leistungsübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis
6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Begrenzung
des durch die Drehzahl-Übertragungseinrichtung (7)
übertragenen maximalen Drehzahlwertes.
8. Leistungsübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis
7, gekennzeichnet durch ein Rückschlagventil (35) zwischen
dem Stichkanal (37a bzw. 37b) und einer Drucksenke (36)
zur Begrenzung des Strömungsmittel-Druckwertes in der
Betätigungskammer (30) der Kupplung (23) auf einem
vorgegebenen Wert.
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