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Schaltvorrichtung von Verteilergetrieben für Kraftfahrzeuge mit Allradantrieb
Die Erfindung bezieht sich auf Schaltvorrichtungen von Verteilergetrieben für Kraftfahrzeuge
mit Allradantrieb. In derartigen Verteilergetrieben werden zweckmäßigerweise durch
eine Hebelbewegung gleichzeitig mehrere Schalt- oder Kupplungsvorgänge bewirkt.
Hierbei ist es erforderlich, die Kupplungsglieder in der Einrückrichtung zwangläufig
gemeinsam zu bewegen und eines der Kupplungsglieder in der Ausrückrichtung elastisch,
z. B. mittels Federn, zu entkuppeln.
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Diese Maßnahme ist aus folgendem Grunde notwendig: Zwischen dem Vorder-
und Hinterachsantrieb eines Kraftfahrzeuges treten während des Betriebes Drehmomentunterschiede
infolge Ungleichheiten der Fahrbahn, verschiedener Rollradien usw. auf, die Spannungen
an der Kupplung für den Antrieb der Vorderradachse hervorrufen, so daß die Kupplung
durch den Fahrer nur schwer oder überhaupt nicht von Hand ausgerückt werden kann.
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Das elastische Auskuppeln erfolgt also in der Weise, daß auf die Schaltkupplung,
die die Vorderachse des Kraftfahrzeugs mit dem Antrieb kuppelt, eine Federkraft
wirkt, welche sich in demjenigen Augenblick auswirkt, in dem die Verdrehspannung
zwischen den beiden Antriebswellen verschwindet oder ihre Richtung umkehrt.
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Nachdem also der Fahrer den Schalthebel in die Stellung des Hinterradantriebs
gelegt hat, schaltet sich der Vorderachsantrieb ohne Zutun des Fahrers eine gewisse
Zeit später aus.
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Es sind Kupplungsvorrichtungen für Zahnräder-Wechselgetriebe bekannt,
bei welchen axial verschiebbare Kupplungsglieder mittels Druckfedern verstellbar
sind. Diese meist mit Abweisklauen ausgestatteten Kupplungen sind jedoch nur dazu
bestimmt und geeignet, die Einschaltbewegung der Kupplungsmuffe mit Federkraft und
im Zusammenspiel mit den Abweisklauen durchzuführen, während das Ausrücken der Kupplungen
zwangläufig erfolgt.
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Es sind ferner Verteilergetriebe bekannt, bei welchen die Spannung
der Federn im Allrad- oder im Straßengang die Schaltgabel bzw. Schalthebel ständig
belasten. Getriebe dieser Art lassen sich dadurch schwerer schalten, und die Schaltgabeln
und Gangsperren nutzen sich infolge der dauernd wirkenden Kräfte stärker ab.
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Um die Schaltgabeln und Gangsperren von diesen Federkräften zu entlasten,
sind auch schon zusätzliche Haltesicherungen oder Arretierungen vorgeschlagen worden.
Diese Arretierungen halten die Federn im gespannten Zustand fest und entlasten hiermit
den Schalthebel oder ein ähnliches Spannglied. Es hat sich gezeigt; daß derartige
zusätzliche Haltesicherungen jedoch die Getriebe verteuern und zu Störungen Anlaß
geben können.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verteilergetriebe
zu schaffen, bei welchem weder im eingeschalteten noch im ausgeschalteten Zustand
eine Federkraft auf die Schaltgabel oder Schaltmuffe wirkt, wodurch der bisher in
Kauf genommene, erhöhte Verschleiß vor allem bei eingeschaltetem Allradantrieb vermieden
wird.
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Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung besitzt die Kupplung
für den Vorderradantrieb zwei Flansche für den Angriff der Schaltgabel, von denen
der eine Flansch ein Teil der Kupplungsmuffe ist und der andere axial verschiebbar
auf der Kupplungsmuffe gelagert ist. Zwischen dem verschiebbar gelagerten Flansch
und einem Teller am Ende der Kupplungsmuffe ist eine Feder angeordnet.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung schlägt statt einer Schraubenfeder
eine Biegefeder vor, die vor dem Auskuppeln des Vorderradantriebs durch den Kupplungshebel
vorgespannt wird.
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Beim Einschalten des Allradantriebs wird hierbei die Biegefeder nicht
gespannt, jedoch beim Abschalten der Vorderachse, d. h. beim Übergang auf den normalen
Straßengang, wird die Biegefeder gespannt und hierdurch die Kupplungsmuffe im Ausrücksinn
belastet. Die Biegefeder bleibt so lange gespannt, bis die Verdrehspannung zwischen
den beiden Antriebswellen für die Vorder- und Hinterachse verschwindet oder ihre
Richtung wechselt und die Kraft der Feder die Kupplungsmuffe verschiebt. Durch die
Verwendung der beschriebenen Biegefeder wird ein besonders einfacher Aufbau des
Verteilergetriebes erzielt.
Im folgenden sind an Hand einer Zeichnung
einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 einen. Schnitt durch ein Verteilergetriebe für Kraftfahrzeuge mit Allradantrieb,
Fig. 2 einen Schnitt entlang Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt entlang
Linie 3-3 der Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt durch die Schaltkupplung für den Allradantrieb,
Fig. 5 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform einer Schaltkupplung für
den Allradantrieb, Fig. 6 einen Schnitt entlang Linie 6-6 der Fig. 5, Fig. 7 einen
Schnitt durch eine weitere Ausführungform einer Schaltkupplung für den Allradantrieb,
Fig. 8 einen Schnitt entlang Linie 8-8 der Fig. 7. Von einem nicht dargestellten
Motor mit daran angeflanschtem Hauptgetriebe wird über eine Gelenkwelle die Welle
1 des Verteilergetriebes angetrieben (Fig. 1). Mit der Welle 1 kann das Zahnrad
2 gekuppelt werden, welches über das Zwischenrad 3 das Zahnrad 4 antreibt. Das Zahnrad
4 sitzt auf der Welle 5, von der eine Gelenkwelle zu der Hinterachse führt.
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Gleichachsig mit der Welle 5 ist die Welle 6 vorgesehen, von der eine
Gelenkwelle zu den Vorderrädern des Kraftwagens führt. Da die Zahnräder 2 und 4
gleich groß sind, findet keine Übersetzungsänderung des Antriebs von der Welle 1
auf die Welle 5 statt (Straßengang).
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Die Welle 1 trägt lose drehbar ein zweites Zahnrad 7, welches ebenfalls
mit der Welle 1 gekuppelt werden kann. Das Zahnrad 7 greift in .das Zahnrad 8 ein,
welches mittels der Welle 9 mit dem Zwischenrad 3 verbunden ist. Auf diesem Wege
wird also der Antrieb der Welle 1 auf die Welle 5 entsprechend dem Größenverhältnis
der Zahnräder 7, 8, 3 und 4 untersetzt (Geländegang).
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Auf der Welle 1 sitzt eine verschiebbare Doppelkupplung 10, die wechselweise
mit dem Zahnrad 2 oder 7 in Eingriff gebracht werden kann. Auf der Welle 6 sitzt
eine Kupplung 11, die mit dem Zahnrad 4 in Eingriff gebracht werden kann, wenn der
Antrieb auch auf die Vorderräder übertragen werden soll (Allradantrieb).
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Die Kupplungen 10 und 11 können durch den doppelarmigen Kupplungshebel
12 (Fig. 2) gleichzeitig verschoben werden.
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Der Kupplungshebel 12 ist auf eine im Getriebegehäuse 13 gelagerte
Welle 14 gekeilt, die von außen durch den Hebel 15, der mit einem nicht dargestellten
Schalthebel in der Nähe des Fahrersitzes verbunden ist, geschwenkt werden kann.
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Für den Kupplungshebel 12 sind drei Stellungen vorgesehen (Fig. 3)
: Hinterradantrieb H, Allradantrieb A und eine Mittelstellung M, bei welcher keine
Kraft übertragen. wird. Der Kupplungshebel 12 wird in den drei Betriebsstellungen
durch die Arretiervorrichtung 16 bekannter Bauart gehalten.
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Ist das Zahnrad 2 mit der Welle 1 gekuppelt, dann erfolgt nur der
Antrieb der Hinterachse über die Welle 5 mit dem im Hauptgetriebe des Kraftfahrzeuges
festgelegten Übersetzungsverhältnis. Wird dagegen das Zahnrad 7 mit der Welle 1
gekuppelt, so wird gleichzeitig die Welle 6, die zu der Vorderachse führt, mit dem
Zahnrad 4 gekuppelt, so daß jetzt die Wellen 5 und 6 mit dem durch die Zahnräder
7, 8, 3 und 4 festgelegten Untersetzungsverhältnis (Allradantrieb) angetrieben werden
(Fig. 1 bis 3). In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 besteht die Kupplung für
den Vorderachsantrieb aus der Kupplungsmuffe 17, auf welcher die Hülse 18 verschiebbar
gelagert ist. Zwischen der Hülse 18 und der Kupplungsmuffe 17 befindet sich eine
Schraubenfeder 19, deren eines Ende gegen den Flansch 20 der Hülse 18 und deren
anderes Ende sich gegen den mit der Kupplungsmuffe 17 verbundenen Teller 21 abstützt.
Die Kupplungsmuffe 17 besitzt ferner den Schlitz 22, in welchem der Fortsatz 23
der Hülse 18 gleitet, so daß damit deren Hub begrenzt ist.
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Der Flansch 24 der Kupplungsmuffe 17 und der Flansch 20 der verschiebbar
gelagerten Hülse 18 bilden eine Nut 25, in die die Schaltgabel 26 (Fig. 2 und 3)
eingreift und mit geringem Spiel geführt wird. Die Schaltgabel 26 ist in
bekannter Weise am unteren Ende des doppelarmigen Kupplungshebels 12 drehbar gelagert.
Wird der Kupplungshebel 12 aus der gezeichneten Stellung (siehe obere Bildhälfte
der Kupplung für den Allradantrieb nach Fig. 4) nach links gedreht, dann nimmt er
die Hülse 18 mit und spannt die Feder 19. Solange zwischen dem Vorder-und Hinterachsantrieb
Drehmomentunterschiede bestehen, geschieht nichts. Erst in dem Augenblick, in dem
die Verdrehspannung zwischen den beiden Antriebswellen 5 und 6 verschwindet oder
ihre Richtung wechselt, schiebt die Kraft der Feder 19 die Kupplungsmuffe 17 nach
links, wodurch ihre Innenverzahnung 27 aus der Kupplungsverzahnung 28 des Rades
4 gleitet. Von nun an wird nur noch die Hinterachse über die Welle 5 angetrieben.
Die Feder 19 ist wieder entspannt und übt keine Kraft auf die Schaltgabel 26 aus.
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Die Ausführungsform nach den Fig. 5 und 6 stellt eine andere vorteilhafte
Konstruktion dar, bei welcher die Kupplungsmuffe 30 für den Vorderachsantrieb unter
der Wirkung der Biegefeder 31 steht. Diese Biegefeder 31 ist aus gehärtetem Draht
gefertigt und auf der Welle 14 des doppelarmigen Kupplungshebels 12 gelagert. Sie
umgibt zu diesem Zweck die Welle 14 in einigen Windungen 32. Ihr langes Ende 33
liegt unmittelbar an der rechten Seite 34 des Flansches 35 der Kupplungsmuffe 30
an, und ihr kurzes, ösenartig geformtes Ende 36 umfaßt den unteren Arm des Kupplungshebels.
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Wird die an der linken Seite 37 des Flansches 35 anliegende Schaltgabel
38 von links nach rechts bewegt, d. h. der Allradantrieb (Stellung A) eingeschaltet,
dann sind die Drehwinkel des starren Kupplungshebels 12 und der Biegefeder 31 einander
gleich groß. Die Biegefeder 31 übt dabei keinerlei Kräfte aus, und die Innenverzahnung
39 der Kupplungsmuffe 30 kommt mit der Kupplungsverzahnung 40 des Rades 4 in Eingriff.
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Geht man wieder auf Hinterradantrieb über und schiebt die Schaltgabel
38 in ihre linke Stellung (wie in der unteren Bildhälfte der Fig. 5 angedeutet [Stellung
H]) so spannt sich die Biegefeder 31, da nunmehr der Flansch 35 der Kupplungsmuffe
30 die Biegefeder 31 daran hindert, dem doppelarmigen Kupplungshebel 12 zu folgen.
Die Kraft, die die Biegefeder 31 auf die Kupplungsmuffe 30 ausübt, ist in dieser
Stellung proportional dem Winkel zwischen dem doppelarmigen Kupplungshebel 12 und
der Biegefeder 31. Die weiteren Schaltvorgänge sind die gleichen, wie oben bereits
beschrieben, d. h., sobald die Verdrehspannung zwischen den beiden Antriebswellen
5 und 6 verschwindet, schiebt die gespannte Biegefeder 31 die Kupplungsmuffe 30
nach links, wodurch die Innenverzahnung 39 aus der Kupplungsverzahnung
40
des Rades 4 gleitet. Hiernach ist die Biegefeder 31 wieder entspannt. In der Fig.
5 sind die Stellungen H und A mit der jeweiligen Stellung der Biegefeder 31 gestrichelt
eingetragen.
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Die Biegefeder kann auch, wie die Fig. 7 und 8 zeigen, als Blattfeder
41 ausgebildet sein. In diesem Falle ist die Blattfeder 41 in dem Schlitz 42 der
Welle 14 des Kupplungshebels 12 gelagert und mit dem Ring 43 gesichert (Fig. 8).
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An dem unteren Ende der Blattfeder 41 ist die Gabel 44 befestigt,
die an der rechten Seite 45 des Flansches 46 der Schaltmuffe 47 anliegt. Die linke
Seite 48 des Flansches 46 dient, genauso wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen,
als Anlagefläche für die Schaltgabel 49 des doppelarmigen Kupplungsschalthebels
12. Die Wirkungsweise ist dieselbe, wie bereits oben beschrieben.
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Die Gabel 44 der Blattfeder 41 hat gegenüber den vorangegangenen,
allerdings billigeren Ausführungen den Vorzug, etwaige Verklemmungen der Kupplungsmuffe
47 im Betrieb mit Sicherheit zu verhindern.