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Title:
DRIVE MECHANISM FOR DRIVING A FOUR WHEEL DRIVE VEHICLE WITH SPEED-DIFFERENCE-DEPENDENT HYDRAULIC CLUTCH
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/030884
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a drive mechanism for driving the second drive shaft of a four wheel drive vehicle comprising a hydraulic clutch dependent on speed differences. The drive mechanism consists of a driven housing (2) and two half shafts which can be connected to said housing by one friction clutch (6, 7) each. The friction clutches are actively connected to a hydraulic displacement motor (10) which becomes functional when a speed difference arises between the housing and half shaft. To achieve optimal torque splitting and an economical and compact construction the half shafts (4,5 ) are connected to each other via a three-membered averaging drive (20). The first (21) and second (22) members are each joined to one half shaft (4, 5) in a driving manner and the third member (23) rotates at a speed which is the mean of the speeds of the first and second member. A single hydraulic displacement motor (10) is provided for whose first rotor (11) is joined to the third member (23) of the averaging drive (20) in a driving manner and which is actively connected to the two friction clutches (6, 7).

Inventors:
HOFER MANFRED (AT)
Application Number:
PCT/AT1999/000283
Publication Date:
June 02, 2000
Filing Date:
November 22, 1999
Export Citation:
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Assignee:
STEYR DAIMLER PUCH AG (AT)
HOFER MANFRED (AT)
International Classes:
B60K17/35; F16H48/18; (IPC1-7): B60K17/35
Domestic Patent References:
WO1995023931A11995-09-08
WO1995023931A11995-09-08
Attorney, Agent or Firm:
Kovac, Werner (Steyr-Daimler-Puch Aktiengesellschaft Franz-Josefs-Kai 51 Wien, AT)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Antriebseinheit für den Antrieb der zweiten Triebachse eines Allradfahrzeuges mit drehzahldifferenzabhängiger hydraulischer Kupplung, bestehend aus einem ange triebenen Gehäuse und zwei mit diesem j eweils durch eine Reibungskupplung verbind baren Halbachsen, wobei die Reibungskupplungen mit einer bei Auftreten einer Dreh zahldifferenz zwischen Gehäuse und Halbachse arbeitenden hydraulischen Verdrän gungsmaschine in Wirkverbindung steht, die einen in einem Gehäuse drehbaren ersten und zweiten Rotor aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Halbachsen (4,5) über ein dreigliedriges Mittelungsgetriebe (20) miteinander verbunden sind, wovon das erste (21) und das zweite (22) Glied (21,22) jeweils mit einer Halbachse (4,5) antriebsverbunden ist und das dritte Glied (23) mit einer Dreh zahl rotiert, die der Mittelwert aus den Drehzahlen des ersten und des zweiten Glie des ist, b) eine einzige hydraulische Verdrängungsmaschine (10) vorgesehen ist, deren erster Rotor (11) mit dem dritten Glied (23) des Mittelungsgetriebes (20) antriebsverbun den ist, und die mit beiden Reibungskupplungen (6,7) in Wirkverbindung steht.
2. Drehzahldifferenzahängige hydraulische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Verdrängungsmaschine (10) zwischen den bei den Reibungskupplungen (6,7) angeordnet ist.
3. Drehzahldifferenzabhängige hydraulische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelungsgetriebe (20) ein Kegelraddifferential ist, dessen Ausgleichsräder (24) im dritten Glied (23) drehbar gelagert sind.
Description:
ANTRIEBSEINHEIT FÜR DEN ANTRIEB EINES ALLRADFAHRZEUGES MIT DREHZAHLDIFFERENZABHÄNGIGER HYDRAULISCHER KUPPLUNG Die Erfindung handelt von einer Antriebseinheit für den Antrieb der zweiten Triebachse eine Allradfahrzeuges mit drehzahldifferenzabhängiger hydraulischer Kupplung, beste- hend aus einem angetriebenen Gehäuse und zwei mit diesem jeweils durch eine Rei- bungskupplung verbindbaren Halbachsen, wobei die Reibungskupplung mit einer bei Auftreten einer Drehzahldifferenz zwischen Gehäuse und Halbachse arbeitenden hy- draulischen Verdrängungsmaschine in Wirkverbindung steht, die einen in einem Gehäu- se drehbaren ersten und zweiten Rotor aufweist.

Eine derartige Kupplung ist aus der WO-OS 95/23931, Figur 14 bekannt. Bei dieser sind in dem Gehäuse zwei voneinander unabhängige Reibungskupplungen zwischen j eweils einer Halbachse und dem Gehäuse vorgesehen, die j eweils mit einer eigenen hydraulischen Verdrängungsmaschine in Wirkverbindung stehen. Der erste Rotor der einen ist mit der einen Halbachse, der erste Rotor der zweiten ist mit der anderen Hal- bachse drehfest verbunden. Dadurch steigt das auf eine Halbachse übertragene Dreh- moment mit der Drehzahldifferenz zwischen der j eweiligen Halbachse und dem Gehäu- se.

Das hat zunächst den Nachteil, daß bei Kurvenfahrt das Drehmoment an der kurvenin- neren Halbachse stärker ansteigt, als das an der kurvenäusseren. Das aber ist eine sehr ungünstige Drehmomentverteilung und führt zu einer Verspannung des Antriebsstran- ges, mit höherem Verschleiß von Reifen und Lenkung im Gefolge.

Das Vorhandensein von zwei hydraulischen Verdrängungsmaschinen, die hinsichtlich Charakteristik und Spiel (Kopf-und Seitenspalte der Rotoren) nie ganz identisch sind und sich im Laufe ihrer Lebensdauer durch unterschiedlichen Verschleiß noch stärker unterscheiden, fiihrt zu ungleichmäßiger Drehmomentverteilung auch bei Geradeaus- fahrt, zu höherem Verschleiß und gestörtem Geradeauslauf. Ausserdem sind die zwei hydraulischen Verdrängungsmaschinen in der Fertigung teuer und nehmen viel Bau- raum in Anspruch, der zwischen den möglichst langen Halbachsen sehr knapp ist.

Es ist daher Ziel der Erfindung, eine gattungsgemäße Antriebseinheit vorzuschlagen, die diese Nachteile vermeidet ; also optimale Drehmomentverteilung bei billiger und kleiner Bauweise bietet. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß a) die Halbachsen über ein dreigliedriges Mittelungsgetriebe miteinander verbunden sind, wovon das erste und das zweite Glied jeweils mit einer Halbachse antriebsver- bunden ist und das dritte Glied mit einer Drehzahl rotiert, die der Mittelwert aus den Drehzahlen des ersten und des zweiten Gliedes ist, b) eine einzige hydraulische Verdrängungsmaschine vorgesehen ist, deren erster Rotor mit dem dritten Glied des Mittelungsgetriebes antriebsverbunden ist, und die mit beiden Reibungskupplungen in Wirkverbindung steht.

Es ist also nur eine hydraulische Verdrängungsmaschine vorgesehen, die mit dem Mit- telwert der Drehzahlen der beiden Halbachsen angetrieben wird. Dadurch übertragen beide Halbachsen bei Kurvenfahrt ungefähr das gleiche Drehmoment und bei Gerade- ausfahrt sind die übertragenen Momente nicht von Unterschieden zwischen zwei Ver- drängungsmaschinen abhängig. Beides führt zu geringerem Verschleiß und weitgehend verspannungsfreiem Betrieb. Durch den Wegfall einer Verdrängungsmaschine sinken Preis und Raumbedarf der Einheit, beziehungsweise kann die eine Verdrängungsma- schine für einen höheren Pumpendruck größer dimensioniert werden, sodaß die Rei- bungskupplungen weniger Kupplungslamellen brauchen.

In einer bevorzugten Ausmhrungsfbrm ist die hydraulische Verdrängungsmaschine zwi- schen den beiden Reibungskupplungen angeordnet. Das ergibt gleich kurze Verbin-

dungswege zu beiden die Reibungskupplungen beaufschlagenden Kolben und insgesamt ein sehr einfaches Gehäuse mit vielen Symmetrien und Gleichteilen.

Das Mittelungsgetriebe kann aus einer Anzahl von Möglichkeiten (z. B. Planetengetrie- be) gewählt werden. Vorzugsweise ist es ein Kegelraddifferential, dessen Ausgleichsrä- der im dritten Glied drehbar gelagert sind. Dann sind seine Einbaumaße sowohl in axialer als auch in radialer Richtung sehr klein, zumal es ja nicht das Antriebsmoment, sondern nur das zum Antrieb der Verdrängungsmaschine erforderliche Moment über- tragen muß. Dabei besteht bei der relativen Anordnung von Verdrängungsmaschine und Mittelungsgetriebe große Gestaltungsfreiheit.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert.

Es stellen dar : Fig. 1 : Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, schematisiert, und Fig. 2 : Das Schema eines Antriebsstranges zur Erläuterung der Wirkung.

In Fig. l ist die Antriebseinheit 1 vereinfacht dargestellt. Ein Gehäuse 2 ist von einem Tellerrad 3 umgeben, das mit diesem fest verbunden oder einstückig ist. Aus dem Ge- häuse 2 ragt eine linke Halbachse 4 und eine rechte Halbachse 5, die mittels einer linken beziehungsweise rechten Reibungskupplung 6,7 mit dem Gehäuse 2 verbindbar ist. Die Aussenlamellen der Reibungskupplungen sind dazu mit dem Gehäuse 2 drehfest aber verschiebbar verbunden, die inneren Lamellen mit der linken bzw. rechten Halbachse 4,5. Die Lamellen werden zum Herstellen der reibschlüssigen Verbindung von einem linken und einem rechten Kolben 8,9 zusammengedrückt. Zwischen den beiden Kolben ist eine summarisch mit 10 bezeichnete Verdrängungsmaschine angeordnet. Sie besteht aus einem inneren Rotor 11, einem äußeren Rotor 12, der exzentrisch und frei drehbar zwischen zwei Seitenwänden 13 geführt ist. In den Seitenwänden 13 sind beiderseits Kanäle 14 vorgesehen, die zu den Druckräumen 15 hinter dem Kolben 8,9 führen.

Die beiden Halbachsen 4,5 sind über ein Mittelungsgetriebe 20 miteinander verbunden.

Das Mittelungsgetriebe besteht aus einem linken Achskegelrad 21 (erstes Glied), einem rechten Ausgleichskegelrad 22 (zweites Glied) und einem dritten Glied 23, in dem Aus- gleichskegelräder 24 drehbar gelagert sind. Dieses dritte Glied 23 ist mit dem inneren Rotor 11 der hydraulischen Verdrängungsmaschine 10 drehfest verbunden. Die Dreh-

zahl des dritten Gliedes ist der Mittelwert aus den Drehzahlen des ersten und zweiten Gliedes, sodass der innere Rotor 11 mit der gemittelten Drehzahl rotiert. Das Mitte- lungsgetriebe baut relativ klein, weil nur für das für den Antrieb der Verdrängungsma- schine nötige Drehmoment auszulegen ist, nicht für das Antriebsmoment des Fahrzeu- ges. Die hydraulische Verdrängungsmaschine kann von sehr verschiedener Bauart sein, insbesondere hinsichtlich der Form ihrer Verzahnung.

Nun wird anhand der Fig. 2 die Wirkungsweise der Antriebseinheit 1 erläutert. Der An- triebsstrang eines Allradfahrzeuges beginnt mit dem Motorgetriebeblock 30 und dem anschließenden Vorderachsdifferential 31 mit einem Abtrieb für die Hinterachse 32, die die erfindungsgemäße Antriebseinheit 1 enthält. Das Fahrzeug durchlauft eine Kurve, der Mittelpunkt des Kurvenkreises ist mit 35 bezeichnet und der mittlere Kurvenradius der Räder der Vorderachse mit 36. Dieser entspricht dem Mittelwert aus den Drehzah- len der beiden Vorderräder und somit auch der Drehzahl, mit der das Tellerrad 3 der Antriebseinheit 1 der Hinterachse angetrieben wird.

Bei Verwendung einer Antriebseinheit nach dem Stand der Technik, mit zwei Verdrän- gungsmaschinen, die jeweils einer der beiden Halbachsen zugeordnet sind, ist die Dreh- zahldifferenz an der j eweiligen Verdrängungsmaschine proportional den Wegdifferen- zen und somit für das linke Hinterrad proportional der Strecke 37 und für das rechte kurveninnere Hintenad proportional der Strecke 38. Da die übertragenen Momente nä- herungsweise proportional der Drehzahldifferenz sind, ergibt sich daraus, daß am linken Hinterrad ein wesentlich kleineres Drehmoment übertragen wird als am rechten, kurve- ninneren.

Durch die erfindungsgemäße Antriebseinheit 1 mit einer einzigen Verdrängungsma- schine, deren Druck von der Differenz zwischen der Drehzahl des Gehäuses 2 und dem Mittelwert der Drehzahl der Halbachsen 4,5 bestimmt wird, wird das Drehmoment auf die beiden Hinterräder proportional den Strecken 39 und 40, also gleichmäßig, verteilt.

Das Giermoment des Fahrzeuges hervorgerufen durch das Radmoment am kurveninne- ren und-äusseren Hinterrad ist somit geringer als bei Verwendung von zwei Verdrän- gungsmaschinen. Dadurch ist die Verspannung des Antriebsstranges bei Kurvenfahrt geringer.