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Die Erfindung handelt von einem Verteilergetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Abtriebswelle für eine permanent angetriebe Achse und einer zweiten Abtriebswelle für eine fakultativ angetriebene Achse, welche mittels einer schaltbaren formschlüssigen Kupplung mit der ersten Abtriebswelle verbindbar ist.
Derartige Verteilergetriebe finden in sehr verschiedenen Bauweisen in Lastkraftwagen und anderen fahrbaren Maschinen mit mindestens zwei angetriebenen Achsen Anwendung. Die Kraft- ubertragung von der Eingangswelle zur Ausgangswelle kann In Ihnen durch eine Kette oder ein Antriebsband oder über Zahnräder erfolgen, es können zwei oder mehr verschiedene Gänge schaltbar sein und es kann eine Zwischenwelle vorhanden sein. Es handelt sich aber um Verteilergetriebe, die bei zugeschalteter fakultativ angetriebener Achse - die in den meisten Anwendungsfällen die Vorderachse sein wird - keinen Längsausgleich aufweisen.
Ein gattungsgemässes Verteilergetriebe ist etwa aus der DE 31 23 960 A 1 bekannt. Es ist von der Bauart mit einer Zwischenwelle und einem Strassen- und einem Geländegang. Die Zuschaltung der zweiten angetriebenen Achse durch Einrücken der Klauenkupplung ist nur bei langsamer Rela- tivdrehung zwischen den beiden Kupplungsteilen möglich. Dabei entsteht ein spür-und hörbarer Einschaltschlag, der durch die vielen aufeinanderfolgenden Spiele im Antriebsstrang noch verstärkt wird. Das bringt erhöhte mechanische Belastung und Verschleiss mit sich. Wenn die Kupplung eingerückt ist, ist bei Lastwechsel ein ähnlicher Schlag feststellbar.
Bei gelöster Klauenkupplung läuft der Antriebsstrang der nicht angetriebenen Achse als freier Drehschwinger mit, was auch zu unangenehmen Geräuschen und erhöhtem Verschleiss der Antriebselemente in diesem Strang führt. Auch dieser negative Effekt wird durch die Spiele im Antriebsstrang verstärkt.
Bei einem anderen aus der EP-OS 510 457 bekannten Verteilergetriebe sind zwar Massnahmen zur Erleichterung des Einrückens getroffen, trotzdem bestehen auch dort die oben aufgezeigten Probleme.
Es ist daher Ziel der Erfindung, ein gattungsgemässes Verteilergetnebe so zu gestalten, dass sowohl Einschalt- als auch Lastwechselschlag und Schwingungen des freilaufenden Antriebsstranges bei gelöster Kupplung mit möglichst geringem Aufwand verringert werden.
Erfindungsgemäss ist die erste und die zweite Abtriebswelle über eine federbelastete Reibungskupplung miteinander dauernd reibungsverbunden sind, welche innerhalb der formschlüssigen Kupplung angeordnet ist, wobei das von der Reibungskupplung erzeugte Reibmoment so ausgelegt ist, dass bei Antriebsteilen nahezu keine Spiele vorhanden sind.
Die federbelastete Reibungskupplung erzeugt ein relativ kleines Reibmoment zwischen den beiden Abtriebswellen, weshalb sie auch innerhalb der formschlüssigen Kupplung unterzubringen ist. Dieses reicht dazu aus, die innere Reibung der Antriebsteile soweit zu überwinden, dass Im jeweiligen Drehsinn alle Spiele aufgezehrt sind. Ausserdem wirkt die Reibungskupplung als Schwingungsdämpfer, wozu ebenfalls kein hohes Moment erforderlich ist. Es hat sich im Fahrversuch erwiesen, dass mit dieser relativ einfachen Massnahme eine fühlbare Verringerung des Schalt- bzw.
Lastwechselschlages und eine wirksame Schwingungsdämpfung erreicht wird. Dabei ist es ein wesentlicher Vorteil, dass die Reibungskupplung bei Gleichlauf der beiden Abtriebswellen, also sowohl bei eingerückter Kupplung als auch bei Betrieb mit einer angetriebener Achse auf gerader Fahrbahn mit ausgerückter Kupplung keinem Verschleiss ausgesetzt ist.
In Weiterbildung der Erfindung weist eine der beiden Abtriebswellen einen koaxialen Zapfen auf, der in eine Ausnehmung der anderen Abtriebswelle ragt, wobei der Zapfen über ein Zahnprofil zur drehfesten Aufnahme mindestens eines Reibkörpers verfügt (Anspruch 2). So ergibt sich eine für Fertigung und Zusammenbau sehr einfache Konstruktion, zumal ein Zentrierzapfen oft bereits vorgesehen ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist ein einziger Reibkonus vorgesehen, der mit einer konischen Innenreibfläche der Ausnehmung zusammenwirkt (Anspruch 3). Bei geeigneter Wahl des Konuswinkels ist das erforderliche geringe Moment mittels einer relativ weichen Feder mit günstiger Federkennlinie zu erzielen. Nebstbei wirken die konischen Reibflächen als Zentrierung
In einer anderen Ausführungsform sind die Reibkörper Scheiben, die mit in der Ausnehmung drehfest geführten Scheiben zusammenwirken (Anspruch 4). So wird das erforderliche Moment mittels einer Lamellenkupplung mit relativ grosser Reibfläche erzielt und der Durchmesser der Ausnehmung kann reduziert werden, was bei Verwendung einer formschlüssigen Kupplung mit Um-
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fangszähnen als Zuschalt-Kupplung günstig ist.
Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, dass der Zapfen an seinem vorderen Ende den Lagerzapfen für die gegenseitige Zentrierung der Wellen bildet (Anspruch 5) und dass die konischen Innenreibflächen der Ausnehmung Schmiernuten aufweisen (Anspruch 6). So wirkt der Zapfen auch als Zentrierzapfen und seine Schmierung ist trotz der vorgelagerten Reibungskupplung gewährleistet.
Obwohl es im Prinzip egal ist, an welcher der beiden Abtriebswellen der Zapfen ausgebildet ist, ist es konstruktiv vorteilhaft, wenn der koaxiale Zapfen Teil der fakultativ angetriebenen Abtriebswelle und die Ausnehmung in der permanent angetriebenen Abtriebswelle angeordnet ist (Anspruch 7).
Weiters ist es vorteilhaft, die formschlüssige Kupplung als Klauenkupplung auszuführen (Anspruch 8). Bei einer solchen ist der zum Einrücken erforderliche Hub und somit der Platzbedarf geringer und es steht mehr Einbauraum für die Reibungskupplung zur Verfügung.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen einiger Ausführungsbeispiele erläutert. Es stellen dar :
Figur 1 ein für die Anwendung der Erfindung geeignetes Verteilergetriebe, schematisch, Figur 2 einen Längsschnitt des Details A der Figur 1 in einer ersten Variante, Figur 3 einen Längsschnitt des Details A der Figur 1 in einer zweiten Variante, Figur 4 einen Längsschnitt des Details A der Figur 1 in einer dritten Variante, Figur 5 einen Längsschnitt des Details A der Figur 1 in einer vierten Variante.
In dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Antriebsstrang eines Nutzfahrzeuges ist der Motor mit 1, die Kupplung mit 2 und das Schaltgetriebe mit 3 bezeichnet. Von diesem aus wird das Verteilergetriebe 4 angetrieben, welches eine Eingangswelle 5, eine Zwischenwelle 6, eine ein Ausgangzahnrad 7 tragende erste Abtriebswelle 8 und eine zweite Abtriebswelle 9 aufweist. Erstere ist permanent angetrieben, zweitere fakultativ, beispielsweise zur Zuschaltung des Vorderachsantriebes. Die erste Abtriebswelle 8 treibt über eine Kardanwelle 12 eine Hinterachse 13, die zweite Abtriebswelle 9 über eine Kardanwelle 10 eine Vorderachse 11.
In Figur 2 ist das Detail A, die Verbindung zwischen der ersten Abtriebswelle 8 mit dem Ausgangszahnrad 7 und der zweiten Abtriebswelle 9 dargestellt. Die Welle 9 ist von einem Gehäuse 20 umgeben, von dem nur Teile dargestellt sind. Sie ist auf einer Seite aus diesem herausgeführt und trägt einen Flansch 21 zum Anschluss der Kardanwelle 10 (Figur 1), der mittels einer Teilverzahnung 22 und einer Mutter 23 befestigt ist. Die Welle 9 ist im Gehäuse 20 mittels eines Wälzlagers 24 gelagert und kann ein Zählrad 25 und einen gehäusefesten Sensor 26 aufweisen, wenn Steuervorrichtungen zum Einrücken der Kupplung, die nicht Gegenstand der Erfindung sind, vorgesehen sind. Ein Drehzahlsignal könnte aber auch an anderer Stelle vorgesehen sein.
Wenn, wie im gegenständlichen Ausführungsbeispiel, eine Klauenkupplung verwendet wird, weist die zweite Abtriebswelle eine weitere Teilverzahnung 27 auf, auf der eine Kupplungsmuffe 28 mittels einer Schaltgabel 29 verschiebbar ist. Dìe Kupplungsmuffe 28 bildet den ersten Kupplungteil und weist Klauen 30 auf, die zwischen Gegenklauen 31 der ersten Abtriebswelle 8 bzw. des Ausgangszahnrades 7 angebracht sind. Diese stellen den zweiten Kupplungsteil dar.
Zwischen den beiden Abtriebswellen 8, 9 ist eine allgemein mit 32 bezeichnete Reibungskupplung vorgesehen. Die Welle 9 weist einen koaxialen Zapfen 33 geringeren Durchmessers auf, an dessen Ende ein Zahnprofil 34 vorgesehen ist, auf dem ein konischer Kupplungskörper 35 drehfest, aber axial verschiebbar sitzt. Er wird von einer Feder 36, die sich an einer Schulter 37 der ersten Abtriebswelle abstützt nach rechts gedrückt. Der Kupplungskörper 35 weist eine konische Reibfläche 38 auf, die mit einer in der Ausnehmung 39 des Zahnrades 7 gebildeten kongruenten Fläche zusammenwirkt. Das von der Reibungskupplung 32 übertragene Drehmoment ist sehr gering. Es kann grössenordnungsmässig zwischen einem Fünfigstel und einem Tausendstel des von der formschlüssigen Kupplung übertragenen Drehmomentes liegen.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 3 werden für identische Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet. Diese unterscheidet sich vom vorherigen Ausführungsbeispiel nur dadurch, dass die Feder 36 eine Tellerfeder ist und dass die Feder 53 ein Paket von Tellerfedern ist und dass der Zapfen 33 über die den Kupplungskörper 35 tragende Keilverzahnung 34 hinaus zu einem Zentrierzapfen 50 verlängert ist, der in der Weise eines Lagers die beiden Abtriebswellen 8, 9 gegeneinander zentriert. Um die Schmierung sicherzustellen, weist die konische Fläche 38 der Ausneh-
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mung 39 eine oder mehrere am Umfang verteilte Schmiernuten 51 auf, durch die Schmieröl zum Zentrierzapfen 50 gelangt.
Um den für eine wirksame Schmierung erforderlichen Druckunterschied herzustellen, ist eine Ablaufbohrung 52 im Ausgangszahnrad 7 radial geneigt, sodass bei Umdrehung des Zahnrades ein Sog entsteht.
In der Variante der Figur 4 wird als Reibungskupplung eine Lamellenkupplung 60 eingesetzt.
Sie besteht aus auf einem Zahnprofil 34 des Zapfens 33 sitzenden Innenlamellen 62 und aus über ein Zahnprofil 65 mit der Ausnehmung 39 verbundenen Aussen lamellen 63. Dazu ist die Ausnehmung 39 mit einer zylindrischen Innenwand 66 ausgebildet. Weiters ist mindestens eine Andrückplatte 64 vorgesehen, um die Kraft der Tellerfeder 53 gleichmässig über die Lamellenflächen zu verteilen.
Die Ausführungsform der Figur 5 unterscheidet sich von den vorherigen in der Bauweise der formschlüssigen Kupplung 32 als Zahnkupplung. Dazu weist eine Kupplungsmuffe 70 eine Innenverzahnung 71 und das Ausgangszahnrad 7 eine Aussenverzahnung 72 auf, die wieder durch Verschieben der Kupplungsmuffe 70 in Eingriff gebracht werden.
In allen gezeigten Ausführungsbeispielen könnte sowohl der verschiebbare Teil der form- schlüssigen Kupplung als auch die Reibungskupplung auch auf der ersten permanent angetrieben Ausgangswelle angeordnet sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verteilergetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Abtriebswelle (8) für eine permanent angetriebene Achse (13) und einer zweiten Abtriebswelle (9) für eine fakultativ angetriebe- ne Achse, welche mittels einer schaltbaren, formschlüssigen Kupplung (30, 31 ; 71,72) mit der ersten Abtriebswelle (8) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die er- ste und die zweite Abtriebswelle (8, 9) über eine federbelastete Reibungskupplung (32) miteinander dauernd reibungsverbunden sind, welche innerhalb der formschlüssigen
Kupplung (30, 31) angeordnet ist, wobei das von der Reibungskupplung (32) erzeugte
Reibmoment so ausgelegt ist, dass bei Antriebsteilen nahezu keine Spiele vorhanden sind.