DE4429566C2 - Vorrichtung zur bedarfsweisen Drehmomentabschaltung antreibbarer Fahrzeugachsen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur bedarfsweisen Drehmomentab­ schaltung antreibbarer Fahrzeugachsen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei mehrachs- oder allradgetriebenen Fahrzeugen ist der Leistungsverlust im An­ triebsstrang, bedingt durch die hohe Anzahl mitrotierender Komponenten größer als bei Einzelachsantrieben. Auf gut befestigten Straßen und guten Kraftschlußbedin­ gungen am Reifen ist in der Regel ein Einzelachsantrieb ausreichend. Es werden daher zusätzlich angetriebene Achsen im Bereich eines Verteilergetriebes des Kraftfahrzeuges abgeschaltet. Im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges werden die end­ seitig der abgeschalteten Achsen angeordneten Kraftfahrzeugräder zwangsläufig mitbewegt, wodurch die mit diesen verbundenen Steckwellen, sowie Achsdifferential, Tellerrad, Antriebskegelrad und Antriebswelle ihrerseits energieaufwendig mitbewegt werden. Es wurden deshalb entkoppelbare Antriebsstränge entwickelt, bei denen der Drehmomentfluß zwischen einer vom Verteilergetriebe kommenden Antriebswelle und hiervon mittelbar angetriebenen Kraftfahrzeugrädern an einem in diesem Be­ reich vorgesehenen, momentübertragenden Verzahnungsverbund unterbrochen werden kann.

Aus der DE 37 33 153 A1 ist ein Antriebsstrang dieser Art bekannt, bei dem die Achshälften jeweils mit einem Paar miteinander verbindbarer, geteilter Steckwellen ausgerüstet sind. Mittels im Achskörper angeordneter Schaltkupplungen sind jeweils die Paare der geteilten Steckwellen entkoppelbar bzw. in Eingriff bringbar. Der be­ kannte Antriebsstrang benötigt zu seiner Entkopplung je Achshälfte einen technisch relativ aufwendig gestalteten Entkopplungsmechanismus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu entwickeln, mittels dieser eine bedarfsweise Drehmomentabschaltung an­ treibbarer Fahrzeugachsen im Bereich eines zwischen diesen und einer antreiben­ den Antriebswelle vorgesehenen Verzahnungsverbundes fertigungstechnisch ein­ fach und raumsparend realisiert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Anspruches 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zur bedarfsweisen Drehmomentab­ schaltung einer antreibbaren Fahrzeugachse ein im Bereich zwischen dieser und einer antreibenden Antriebswelle vorgesehener Verzahnungsverbund trennbar aus­ gestaltet. Die jeweiligen Kraftfahrzeugräder sind über Steckwellen antreibbar, die ihrerseits über ein von einer Antriebswelle antreibbaren Achsdifferential mit Drehmoment versorgbar sind.

Entsprechend der erfindungsgemäßen Lösung weist das Achsdifferential innerhalb seines Differentialgehäuses einen in Richtung der hiervon abgehenden Steckwellen längsverschiebbar gelagerten Differentialkäfig auf. Dieser ist zwecks Ankopplung des Achsdifferentials an die Antriebswelle über ein Fluiddrucksystem entgegen einer Rückstellfeder und einer stirnseitig am Differentialkäfig angeordneten Verzahnung zum Eingriff mit einer innenseitig des Differentialgehäuses angeordneten Verzah­ nung bringbar. Zwecks Abkopplung des Differentials von der Antriebswelle ist der Differentialkäfig mit seiner Verzahnung mittels der Rückstellfeder aus der Verzah­ nung des Differentialgehäuses ausfahrbar.

Zur Ankopplung des Differentialkäfigs an das Differentialgehäuse wirkt auf der einen Stirnseite des Differentialkäfigs ein pneumatisches oder hydraulisches Drucksystem, das bei seiner Betätigung den Differentialkäfig über seine Verzahnung mit der Ver­ zahnung des Differentialgehäuses in Sperrstellung bringt. Zur Abkopplung des Diffe­ rentialkäfigs vom Differentialgehäuse ist auf der dem Drucksystem gegenüberliegen­ den Stirnseite des Differentialkäfigs eine über ein Axiallager wirkende Rückstell­ einrichtung vorgesehen. Diese kann gegebenenfalls durch eine Druckfeder, bei­ spielsweise durch eine Tellerfeder realisiert sein, die bei Abbau des pneumatischen oder hydraulischen Gegendruckes den Differentialkäfig in axialer Richtung in Nicht­ sperrstellung rückstellt. Aufgrund dieser Lösung können Teile des Achsdifferentials, wie Ausgleichsgehäuse, das auf diesem sitzende Tellerrad und das mit diesem im Eingriff befindliche Antriebskegelrad von den über die Kraftfahrzeugräder her ange­ triebenen Steckwellen abgekoppelt werden. Diese Lösung läßt sich vollkommen in bestehende Differentialsysteme integrieren, ohne das Volumen derselben vergrö­ ßern zu müssen. Die den Differentialkäfig mit dem Differentialgehäuse verbindende Verzahnung kann beispielsweise durch eine Klauenverzahnung oder einen Zahn­ kranz gegeben sein. Durch die Verlagerung des Kopplungs- bzw. Entkopplungsme­ chanismus in das Achsdifferential kann dieser auf nur eine Trennstelle reduziert werden, was eine erhebliche Reduzierung des baulichen Aufwandes darstellt. Zu­ dem können mehrere Bauteile des Achsdifferentials vom Drehmomentfluß abge­ trennt werden, so daß eine Energieeinsparung durch Stillegung schwerer Bauteile erreicht werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch darge­ stellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 ausschnittsweise einen Horizontalschnitt durch ein Achsdifferential eines Kraftfahrzeuges.

In Fig. 1 ist ein Achsdifferential 10 eines Kraftfahrzeuges in einem Horizontalschnitt gezeigt. Dabei wird im Falle eines zugeschalteten Mehrachsantriebs das von einem hier nicht gezeigten Verteilergetriebe kommende und über eine Antriebswelle 11 in das Achsdifferential 10 eingeleitete Drehmoment auf zwei Steckwellen 12 und 13 und von diesen auf die hier nicht gezeigten Kraftfahrzeugräder übertragen. Ein auf der Antriebswelle 11 sitzendes Antriebskegelrad 14 steht über eine Verzahnung 15 mit einem Tellerrad 16 im Eingriff, das fest mit einem Differentialgehäuse 17 verbun­ den ist. Letzteres ist in der hier gezeigten Version zweiteilig ausgebildet. Über Aus­ gleichkegelräder 18 und Achskegelräder 19 wird das Drehmoment schließlich auf die Steckwellen 12, 13 übertragen. Das Achsdifferential 10 ist so ausgestaltet, daß bei Abschaltung des Mehrachsantriebs zusätzlich im Bereich des Achsdifferentials 10 der Drehmomentfluß unterbrochen werden kann. Somit kann in vorteilhafter Weise auf ein über die im Fahrbetrieb zwangsläufig mitbewegten Kraftfahrzeugräder aus­ gelöstes Mitrotieren schwerer Bauteile verzichtet werden.

Zur Unterbrechung dieses Drehmomentflusses ist erfindungsgemäß ein die Aus­ gleichkegelräder 18 und die Achskegelräder 19 aufnehmender Differentialkäfig 20 innerhalb des Differentialgehäuses 17 frei drehbar und axial verschiebbar ausge­ staltet. Der Drehmomentfluß ist in der hier gezeigten Version innerhalb des Achsdif­ ferentials 10 zwischen Differentialgehäuse 17 und Differentialkäfig 20 entkoppelbar. Hierzu steht der Differentialkäfig 20 über stirnseitig an ihm vorgesehene Klauenver­ zahnungen 22 mit innenseitig des Differentialgehäuses 17 angeordneten Klauenver­ zahnungen 21 in loslösbarem Eingriff. Die Eingriffsstellung der jeweiligen Klauenver­ zahnungen 21, 22 ist durch ein Fluiddrucksystem 24 bis 27 und einem axial auf den Differentialkäfig 20 und die Achskegelräder 19 wirkenden Ringkolben 28 vollzogen und gehalten. Die Eingriffsstellung der Klauenverzahnungen 21, 22 des Differential­ käfigs 20 mit dem Differentialgehäuse 17 ist in der unteren Zeichnungshälfte darge­ stellt. In dieser Einrückposition des Differentialkäfigs 20 ist dieser drehmomenten­ mäßig an das Differentialgehäuse 17 angeschlossen, wodurch im Falle eines ge­ schalteten Mehrachsantriebs das von der Antriebswelle 11 kommende Drehmoment anteilig auf die mit den Kraftfahrzeugrädern in Verbindung stehenden Steckwel­ len 12, 13 aufgeteilt wird. Bei Druckentlastung des Fluiddrucksystems 24 bis 27 drückt ein um die Steckwelle 12 angeordnetes, zwischen Differentialgehäuse 17 und Differentialkäfig 20 wirkendes Tellerfederpaket 30 den Differentialkäfig 20 zusam­ men mit den in diesem angeordneten Differentialräderwerk 18, 19 in Gegenrichtung. Dadurch kann die Klauenverzahnung 21, 22 entkoppelt und damit der Drehmoment­ fluß zwischen Differentialgehäuse 17 und Differentialkäfig 20 unterbrochen werden. Hierdurch sind im Falle eines abgeschalteten Mehrachsantriebs das Differentialge­ häuse 17, das Tellerrad 16 sowie das mit der Antriebswelle 11 verbundene Antriebs­ kegelrad 14 von dem Drehmomentfluß der mitlaufenden Kraftfahrzeugräder abge­ koppelt. Diese Stellung ist in der oberen Zeichnungshälfte der Fig. 1 dargestellt.

Claims (1)

1. Vorrichtung zur bedarfsweisen Drehmomentabschaltung einer antreibbaren Fahr­ zeugachse im Bereich eines zwischen dieser und einer antreibenden Antriebswel­ le (11) vorgesehenen Verzahnungsbundes, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Verzahnungsverbund zugehöriges Achsdifferential (10) innerhalb seines Differential­ gehäuses (17) einen Differentialkäfig (20) aufweist, der in Richtung hiervon abge­ hender, mit Kraftfahrzeugrädern verbundener Steckwellen (12, 13) längsverschieb­ bar gelagert ist und

• a) der zwecks seiner momentenmäßigen Ankopplung an die antreibende Antriebs­ welle (11) über ein Fluiddrucksystem (24 bis 27) entgegen einer Rückstellfe­ der (30) mit einer stirnseitig am Differentialkäfig (20) angeordneten Verzahnung (22) zum Eingriff mit einer innenseitig des Differentialgehäuses (17) angeordne­ ten Verzahnung (21) bringbar ist, und
• b) der zwecks einer momentenmäßigen Abkopplung von der antreibbaren An­ triebswelle (11) mit seiner Verzahnung (22) mittels der Rückstellfeder (30) aus der Verzahnung (21) ausfahrbar ist.