DE3912172A1 - Mechanisch zuschaltbarer fahrzeug-vierradantrieb - Google Patents
Mechanisch zuschaltbarer fahrzeug-vierradantriebInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen zuschaltbaren Kraftfahrzeug-
Vierradantrieb der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1
angegebenen Art.
Bei Fahrzeugen, insbesondere Motorfahrzeugen, mit zuschalt
barem Getriebe für einen Vierradantrieb umfaßt das Trieb
werk üblicherweise einen Antriebsmotor, ein Schaltgetriebe
und zwei Antriebsräder an den Enden zweier Achswellen einer
ersten Fahrzeugachse, die direkt an das Schaltgetriebe ange
kuppelt sind, sowie eine Antriebs- bzw. Getriebeanordnung,
mittels welcher die anzutreibenden Räder der zweiten Fahr
zeugachse mit dem Schaltgetriebe kuppelbar sind.
Die vorstehend genannte Antriebs- bzw. Getriebeanordnung
umfaßt üblicherweise die zwei Achswellen der zweiten Fahr
zeugachse mit ihren Rädern, die Über eine Freilaufvorrich
tung an die Abtriebswellen eines Differentialgetriebes an
geschlossen sind, das mittels einer Kardanwelle mit dem
Schaltgetriebe gekuppelt ist, sowie drei Schaltkupplungen,
von welchen die eine zwischen dem Schaltgetriebe und der
Kardanwelle und die beiden anderen zwischen den zusätzlich
anzutreibenden Rädern und den jeweiligen Achswellen angeord
net sind.
Bei bekannten Fahrzeugen der vorgenannten Art weist jede
Kupplung üblicherweise eine pneumatische Schalt- und Steuer
vorrichtung auf, welche üblicherweise einen Vakuumbehälter
sowie Magnetventile aufweist, um eine Membrane zu beauf
schlagen, welche das Ein- bzw. Ausrücken der Kupplung be
wirkt, wobei elektronische Steuerschaltkreise zum Bestimmen
der Kupplungsstellung und des Betriebsablaufs vorgesehen
sind.
Abgesehen davon, daß der Aufbau solcher pneumatischen
Steuervorrichtungen relativ kostenintensiv ist, variiert die
Empfindlichkeit bzw. das Ansprechverhalten der Membrane in
Abhängigkeit vom Umgebungsdruck und der Umgebungstemperatur
mit dem Ergebnis, daß genau dann, wenn die Wirkung des Vier
radantriebs am meisten benötigt wird, z.B. bei größeren
Höhenlagen und niedrigen Umgebungstemperaturen, wird das
Einrücken der Kupplung durch die Steifheit der Membranen,
welche mit fallender Temperatur ansteigt, und die gering
fügige Differenz zwischen dem Umgebungsdruck und dem Druck
innerhalb des Vakuumbehälters nachdrücklich beeinträchtigt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb da
rin, eine Einrichtung zum Zuschalten weiterer zwei Antriebs
räder zu schaffen, bei der die vorstehend genannten Nach
teile nicht auftreten.
Diese Aufgabe wird bei einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 gemäß der Erfindung dadurch gelöst,
daß das Fahrzeug mit einer Einrichtung ausgerüstet ist,
welche die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs
1 aufweist, d.h. mit einer elektromechanischen Betätigungs
einrichtung, die eine Vorrichtung zum Bewegen eines axial
verstellbaren Elements sowie eine Kupplung nach der Art
einer Kugelumlaufspindelschnecke aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäß ausgebilde
ten Einrichtung gehen aus den Unteransprüchen sowie der
nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbei
spiels hervor, welches in den Fig. 1 bis 5 der Zeichnung
dargestellt ist. Es zeigen:
Fig. 1 eine Aufsicht auf das Triebwerk eines
erfindungsgemäß ausgerüsteten Fahrzeugs;
Fig. 2 eine Aufsicht auf die Kupplung der
Kardanwelle und deren Antriebs
vorrichtung;
Fig. 3 eine Seitenansicht eines Hinterrad
kupplungsantriebs;
Fig. 4 eine Vorderansicht des Hinterrad
kupplungsantriebs nach Fig. 3; und
Fig. 5 einen Schnitt durch den Kupplungs
antrieb nach Fig. 3 und 4, entlang
der Linie V-V in Fig. 4.
In Fig. 1 ist ein Antriebssystem 2 eines Motorfahrzeugs 1
dargestellt, das einen Antriebsmotor mit einem angeflansch
ten Schaltgetriebe 3, zwei vordere Antriebsräder 4 an den
Achswellen 5, welche mit dem Schaltgetriebe 3 gekuppelt
sind, und zwei hintere Räder 6, die über einen Antriebs
mechanismus 7 an das Schaltgetriebe 3 ankuppelbar sind,
aufweist.
Der Antriebsmechanismus 7 umfaßt ein Differentialgetriebe 8
mit zwei Abtriebswellen, an die die zwei Achswellen 9 ange
schlossen sind, das mittels der Kardanwelle 10 über eine
erste Schaltkupplung 11 herkömmlicher Bauart, üblicherweise
eine Scheibenkupplung bzw. eine Scheibengetriebekupplung,
mit dem Schaltgetriebe 3 kuppelbar ist, sowie zwei weitere
Schaltkupplungen 12, die ebenfalls in üblicher Weise als
Scheibenkupplungen ausgelegt und jeweils zwischen einer
Achswelle 9 und deren mit einem Freilauf versehenen Rad 6
angeordnet sind.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist die Kupplung 11 ein Außen
gehäuse 13 mit zwei im wesentlichen koaxialen Außenflanschen
14 und 15 und einem Querzapfen 16, der sich durch das Ge
häuse 13 hindurch erstreckt und an der gegenüberliegenden
Seite des Flansches 15 angeordnet ist, die dem Flansch 14
gegenüberliegt, auf. Die Drehung des Zapfens 18 in der einen
oder anderen Richtung (im Gegenuhrzeigersinn in Fig. 2) um
seine eigene Achse sowie in bezug auf das Gehäuse 13 erlaubt
in bekannter Weise das jeweilige Einkuppeln und Auskuppeln
der Kupplung 11. Das andere Ende des Zapfens 16 ist an dem
Zentralabschnitt eines Schwinghebels 17 befestigt, dessen
erster Hebelarm 18 eine Anschlagplatte 19 aufweist, welche
mit einem Stellschalter 20 eines Mikroschalters 21 zusammen
wirkt, der auf einer Stütze 22 gelagert ist, die an dem
Flansch 14 mittels einer Schraube 23 befestigt ist. Ein
zweiter Hebelarm 24 des Schwinghebels 17 wirkt mit einem
Endanschlag 25 zusammen, der an der Fläche 26 des Flansches
15 angeordnet ist, die dem Zapfen 16 gegenüberliegt. An der
Fläche 26 ist zudem ein erster Arm einer im wesentlichen
L-förmigen Stütze 27 angeordnet, deren zweiter Arm außerhalb
und im wesentlichen parallel zur Achse des Gehäuses 13 ange
ordnet ist und eine Steuervorrichtung oder einen Antriebs
mechanismus 28 a trägt, der an den Arm 18 im Bereich der
Platte 19 mittels eines Zapfens oder Stifts 29 angeschlossen
und dazu bestimmt ist, den Arm 17 und den Zapfen 16 zwischen
einer eingerückten und einer ausgerückten Stellung zu ver
drehen, in welcher der Endanschlag 25 berührt wird, wie
jeweils durch die ausgezogen und gestrichelt dargestellten
Linien in Fig. 2 gezeigt ist.
Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist jede Kupplung 12 in einem
Gehäuse 30 untergebracht, das innerhalb des Rads 6 angeord
net ist und einen Querzapfen 31 aufweist, der sich durch das
Gehäuse 30 erstreckt und dazu bestimmt ist, die Kupplung 12
in bekannter Weise ein- bzw. auszurücken, wenn er in der
einen oder anderen Richtung (im Uhrzeigersinn in Fig. 3) mit
Bezug auf das Gehäuse 30 gedreht wird.
An dem äußeren Ende des Zapfens 31 ist ein Hebel 32 be
festigt, der mittels eines Zapfens 33 an eine Schaltvorrich
tung bzw. einen Antriebsmechanismus 28 b angeschlossen ist,
der dazu dient, den Hebel 32 und den Zapfen 31 zwischen
einer eingerückten und einer ausgerückten Stellung zu ver
stellen bzw. zu bewegen, wie dies jeweils mittels ausgezoge
ner bzw. gestrichelter Linien in Fig. 3 dargestellt ist.
Die Schaltvorrichtung 28 b ist an einer Stütze 34 befestigt,
die an einem Rohr 35 der Achswelle 9 sitzt und einen Teil
der Hinterachse des Fahrzeugs 1 bildet.
Wie aus den Fig. 4 und 5 hervorgeht, umfaßt jede Schaltvor
richtung 28 a und 28 b, die allgemein mit dem Bezugszeichen 28
bezeichnet sind, ein im wesentlichen haubenförmiges Außenge
häuse 26, welches an einem Ende durch einen Deckel 37 ver
schlossen ist und eine Seitenwand aufweist, welche von einer
Platte 38 mit Schraubbolzen 39 zum Befestigen der Schaltvor
richtung 28 an einem Trägerelement gebildet ist.
Eine Innenwand 40 teilt das Gehäuse 36 in zwei axiale
Kammern, von denen eine erste einen elektrischen Umkehrmotor
41 aufnimmt, der eine Abtriebswelle 42 aufweist, welche mit
dem Untersetzungsgetriebe 43 gekuppelt ist. Die zweite
Kammer des Gehäuses 26 nimmt einen zylindrischen Kugel
umlaufspindelschnecken-Lagerkörper 44 mit Außenverzahnung 45
auf, der das Abtriebselement des Untersetzungsgetriebes 43
bildet. Wie in Fig. 5 dargestellt, weisen die gegenüber
liegenden Enden des Lagerkörpers 44 für die Kugelumlauf
spindelschnecke zwei ringförmige Nuten 46 auf, welche die
Führungen für Kugeln 47 jeweiliger axialer Schublager 48
bilden, welche den Lagerkörper 44 in drehbarer Weise mit der
Innenfläche des Gehäuses 36 und des Deckels 37 verbinden.
Eine Schraube bzw. eine Schnecke 50 ist durch die Zwischen
schaltung von Kugeln 49 drehbar in dem Lagerkörper 44 ge
lagert. Ein Ende der Schnecke 50 erstreckt sich durch eine
Bohrung 51 im Deckel 37 und ist mit einer Stange 52 verbun
den, welche das Abtriebselement der Schaltvorrichtung 28
bildet.
Die Stange 52 ist an den Schwinghebel 17 oder an den Hebel
32 unter Zwischenschaltung eines Dämpferelements angeschlos
sen, zu welchem Zweck das freie Ende der Stange 52 mittels
einer koaxial zur Stange 52 verlaufenden Schraubenfeder 53
gleitend mit einer Kupplung 54 verbunden ist, deren Stellhub
mit Bezug auf die Stange 52 durch einen Zapfen 55 festgelegt
ist, dessen Zwischenabschnitt mit einer diametralen Durch
gangsbohrung in Eingriff steht, die in der Stange 52 ange
ordnet ist, und dessen Endabschnitte gleitend mit jeweiligen
Axialschlitzen 57 in Eingriff stehen, die in einer Kupp
lungshülse 54 angeordnet sind. Auf die Kupplungshülse 54 ist
ein Ende eines Faltbalges 58 aufgesetzt, dessen anderes Ende
an dem Deckel 37 befestigt ist. Die Kupplung 54 ist an ihrem
freien Ende durch eine Kappe 59 abgeschlossen, welche mit
einer Ringöse 60 für den Zapfen 29 oder 33 versehen ist.
Im Betriebszustand, d.h. also bei eingeschaltetem Vierrad
antrieb, in welchem der Schwinghebel 17 und die Hebel 32
eine durch die gestrichelten Linien in den Fig. 2 und 3
dargestellte Lage einnehmen, bewirkt die Betätigung eines
nicht dargestellten Betätigungsorgans durch den Benutzer
zunächst das Einschalten des Elektromotors 41 der Antriebs
vorrichtung 28 a. Der Motor 41 dreht die Spindelschnecke 44
so, daß die Stange 52 aus der hinteren, zurückgezogenen
(ausgerückten) Stellung in die vordere (eingerückte)
Stellung axial verschoben wird, wodurch der Schwinghebel 17
in die eingerückte Stellung verschoben bzw. verstellt wird,
welche durch die ausgezogene Linie in Fig. 2 dargestellt
ist. In dieser Stellung drückt die Platte 19 des Schwing
hebels 17 auf den Druckknopf 20 des Mikroschalters 21, der
dadurch einen an sich bekannten Steuerschaltkreis mit einem
Signal beaufschlagt, welches das Einrücken der Kupplung 11
anzeigt. Dieses Signal wirkt als Auslösesignal zum sequen
tiellen Einschalten der Antriebsvorrichtungen 28 b, welche
ein Einrücken der jeweiligen Kupplungen 12 bewirken und
damit ein Ankuppeln der Räder 6 an das Antriebssystem.
Der zuvor beschriebene Betriebsablauf wird zum Ausrücken der
Kupplungen umgekehrt.
Zusammenfassend ist also festzustellen, daß die elektro
mechanischen Antriebsvorrichtungen 28 keinerlei Beeinträch
tigung durch Umgebungsdruck und Umgebungstemperatur unter
liegen, und zwar insbesondere nicht bei eingerücktem Zustand
der Kupplungen. Durch den Einsatz eines Untersetzungsge
triebes 43 und von Kugelumlaufspindelschnecken-Kupplungen
44-50, die an sich schon ein hohes Untersetzungsverhältnis
haben, gewährleisten die Antriebsvorrichtungen 28 einen
absolut sicheren Betrieb, und zwar auch bei Verwendung
relativ hoch drehender, kostengünstiger Elektromotore 41.
Claims (4)
1. Mechanisch zuschaltbarer Vierradantrieb für Kraftfahr
zeuge, deren Antriebssystem einen Antriebsmotor, ein
Schaltgetriebe, zwei von diesem unmittelbar angetriebene
Räder und zwei über eine einschaltbare Kardanwelle, ein
Differentialgetriebe und zwei kuppelbare Antriebswellen
angetriebene Räder, welche mit je einer Freilaufvorrich
tung versehen sind, aufweist, wobei die schaltbare
Kardanwellenkupplung und die schaltbaren Kupplungen der
Antriebswellen der zuschaltbaren Antriebsräder Antriebs
vorrichtungen zu deren Betätigung aufweisen, dadurch
gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtungen für die
Kupplungen (11, 12) als elektromechanische Antriebs
vorrichtungen (28 a, 28 b) ausgebildet sind, die aus einem
Elektromotor (41) zum Verstellen eines axial beweglichen
Abtriebsschafts (52) und einem mechanischen Stellgetriebe
(50, 44), vorzugsweise in der Art einer Kugelumlaufspin
delschnecke, bestehen.
2. Mechanisch zuschaltbarer Vierradantrieb nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß jede Kupplungs-Antriebsvor
richtung (28 a, 28 b) mittels eines zwischen zwei Winkel
lagen schwenkbaren Hebels (17, 32) mit der Schaltwelle
(16, 31) der zugehörigen Schaltkupplung (11, 12) gekup
pelt ist.
3. Mechanisch zuschaltbarer Vierradantrieb nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Abtriebselement
(52) der Kupplungs-Antriebsvorrichtungen (11, 12) und den
schwenkbaren Hebeln (17, 32) eine Dämpfungsvorrichtung
(53, 54) angeordnet ist.
4. Mechanisch zuschaltbarer Vierradantrieb nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
die Kardanwellenkupplung (11) steuernde Vorrichtung eine
Einrichtung zum Ermitteln der eingerückten und ausgerück
ten Kupplungsstellung aufweist.
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Legal Events
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ROLTRA-MORSE S.P.A., CASCINE VICA-RIVOLI, IT |
|
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: WEY, H., DIPL.-ING. MEYER-ROXLAU, R., DIPL.-ING., |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |