DE102016224864A1

DE102016224864A1 - Achsabkopplungssystem

Info

Publication number: DE102016224864A1
Application number: DE102016224864.2A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Cooper; Peter A. Beesley
Original assignee: Dana Automotive Systems Group LLC
Current assignee: Dana Automotive Systems Group LLC
Priority date: 2015-12-14
Filing date: 2016-12-13
Publication date: 2017-06-14
Anticipated expiration: 2036-12-14
Also published as: DE102016224864B4; JP2017116099A; US20170167544A1; US10323693B2; JP6451954B2

Abstract

Ein Achsabkopplungssystem für Antriebsachsen, das eine Einrückfeder, einen Elektromotor und ein gleitbewegliches Zahnrad nutzt. Der Motor ist mit dem gleitbeweglichen Zahnrad verbunden, das sich an einem Gewinde entlangbewegt, wodurch es mit Kupplungszähnen an einem ersten Achswellenrad, das wahlweise mit einem zweiten Achswellenrad in Eingriff ist, in oder außer Eingriff kommt. Die Einrückfeder liegt zwischen einem Lager und dem ersten Achswellenrad, wobei, wenn das Einrücken erwünscht ist, aber durch die Fehlausrichtung der Zähne blockiert wird, die Einrückfeder eine Last anwenden kann, um das Einrücken zu ermöglichen, sobald die Ausrichtung der Zähne aufeinander erzielt worden ist. Die Verwendung einer zweiten Einrückfeder ermöglicht das Abkoppeln des Systems, wenn das Außereingriffkommen aufgrund hoher Antriebsstrangdrehmomente typisch blockiert wird, ohne den Motor neu bestromen zu müssen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein System zum Koppeln und Abkoppeln von Achsen in einem Fahrzeug und insbesondere ein Achsabkopplungssystem für ein Hilfsantriebsachsensystem eines Kraftfahrzeugs mit Vierradantrieb.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Fahrzeuge mit Vierrad-(oder Allrad-)-antrieb, die in einem Zweiradantriebsmodus oder einem Vierradantriebsmodus betrieben werden können, sind im Stand der Technik gut bekannt. Vierradantriebsfähige Fahrzeuge beinhalten gewöhnlich ein Verteilergetriebe, eine hintere Antriebswelle, eine vordere Antriebswelle und ein Achsabkopplungssystem. Das Verteilergetriebe ist dafür ausgelegt, bei zugeschaltetem Vierradantriebsmodus die Leistung auf die hintere und die vordere Gelenkwelle aufzuteilen.
Achsabkopplungssysteme für Vorder- und Hinterachsanordnungen sind gut bekannt und es wurden schon verschiedene Anordnungen oder Mechanismen vorgeschlagen. Diese Abkopplungssysteme ermöglichen einen wirtschaftlicheren Kraftstoffverbrauch, indem sie rotierende Teile des Antriebsstrangs wahlweise abkoppeln, wenn der Vierradantrieb nicht zugeschaltet ist. Es wurden zwar geeignete Abkopplungsmechanismen entwickelt, es besteht aber ein Bedarf für Systeme, die unter Bedingungen mit hoher Antriebsstrangreibung schnelle und häufige Ein- und Ausrückvorgänge ohne eine Erhöhung von Masse, Gewicht und Einhäusung für die Systeme und somit der Kosten des Systems zulassen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung sieht ein verbessertes Achsabkopplungssystem vor, das Ein- und Ausrücken bei Bedingungen mit hoher Antriebsstrangreibung zulässt.
In einem Aspekt beinhaltet das Achsabkopplungssystem für Antriebsachsen eines Kraftfahrzeugs eine Einrückfeder mit zwei axialen Enden, eine Leistungsquelle, ein stationäres Achsgehäuse mit einem Gewindeteil an einer radialen Innenfläche davon, ein gleitbewegliches Zahnrad, das treibend mit der Leistungsquelle verbunden ist, die eine radiale Innenfläche und eine radiale Außenfläche mit einem Gewindesatz daran hat, ein erstes Achswellenrad, das treibend mit einer ersten Achshalbwelle verbunden ist und wobei das gleitbewegliche Zahnrad zwei axiale Enden und eine radiale Außenfläche hat, ein zweites Achswellenrad, das an seinem einen Ende Zähne hat und treibend mit einer zweiten Achshalbwelle verbunden ist, und ein Lager, das zwischen der radialen Außenfläche des ersten Achswellenrads und der radialen Innenfläche des gleitbeweglichen Zahnrads positioniert ist. Das Gewinde des stationären Achsgehäuses ist in Eingriff mit dem Gewinde an dem gleitbeweglichen Zahnrad. Das erste Achswellenrad hat an einem Ende davon Zähne, die mit den Zähnen des zweiten Achswellenrads wahlweise in Eingriff sind. Die Einrückfeder ist an der radialen Außenfläche des ersten Achswellenrads positioniert, wobei sie mit einer axialen Endfläche mit dem Lager verbunden ist und mit der anderen axialen Endfläche mit dem ersten Achswellenrad verbunden ist. Das gleitbewegliche Zahnrad wird am Gewinde entlang verschoben, um die Einrückfeder vorspannen, wenn die Zähne des ersten und des zweiten Achswellenrads nicht aufeinander ausgerichtet sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen sowie andere Vorteile der vorliegenden Ausführungsformen werden für den Fachmann anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung bei Betrachtung vor dem Hintergrund der Begleitzeichnungen leicht verständlich, in denen:
1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugantriebstrangs ist, der eine bevorzugte Ausführungsform des Achsabkopplungssystems beinhaltet;
2 ein teilweiser Schnitt einer bevorzugten Ausführungsform des Achsabkopplungssystems ist;
3A ein teilweiser Schnitt einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Achsabkopplungssystems ist und
3B ein teilweiser Schnitt einer zusätzlichen bevorzugten Ausführungsform des Achsabkopplungssystem ist, der die Verwendung einer zusätzlichen Einrückfeder zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es versteht sich, dass die Ausführungsformen verschiedene alternative Ausrichtungen und Schrittfolgen einnehmen können, außer wenn ausdrücklich anders angegeben. Es versteht sich auch, dass die spezifischen Vorrichtungen, Anordnungen, Systeme und Prozesse, die in den angehängten Zeichnungen veranschaulicht und in der folgenden Beschreibung beschrieben werden, einfach Ausführungsbeispiele für die hierin definierten Erfindungsgedanken sind. Daher dürfen spezifische Abmessungen, Richtungen oder andere physikalische Eigenschaften in Bezug auf die offenbarten Ausführungsformen nicht als begrenzend betrachtet werden, sofern dies nicht ausdrücklich anders angegeben ist. Außerdem können, obwohl dies nicht sein muss, gleiche Elemente in diversen Ausführungsformen in diesem Abschnitt der Anmeldung gemeinsam mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden.
Im Folgenden wird jetzt mit Bezug auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1 ein schematisches Diagramm eines Vierrad- oder Allradantriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs 100 mit einem Achsabkopplungssystem 115 gezeigt. Die schematische Darstellung zeigt ein hauptsächlich über die Hinterräder angetriebenes Fahrzeug; das Achsabkopplungssystem 115 kann aber auch an einem hauptsächlich über die Vorderräder angetriebenen Fahrzeug oder anderen Antriebsstranganordnungen und -ausgestaltungen verwendet werden.
Wie in 1 gezeigt, beinhaltet das Fahrzeug 100 in einer Ausführungsform eine Leistungsquelle 110, ein Getriebe 113 und ein Verteilergetriebe 114, die auf einem Fahrzeugfahrgestell (nicht gezeigt) montiert sind. Die Leistungsquelle 110 beinhaltet unter anderem eine Verbrennungskraftmaschine und ist treibend mit dem Getriebe 113 gekoppelt. Das Verteilergetriebe 114 ist hinter dem Getriebe 113 montiert. Das Verteilergetriebe 114 ist treibend durch eine vordere Antriebswelle 119 mit einer vorderen Differentialanordnung 111 und durch eine hintere Antriebswelle 116 mit einer hinteren Differentialanordnung 112 verbunden. Der Motor 110 und das Getriebe 113 sind übliche und gut bekannte Komponenten.
Im Innern des Verteilergetriebes 114 wird von dem Getriebe 113 kommendes Antriebsdrehmoment auf die hintere 116 und die vordere Antriebswelle 119 verteilt. In einem als „Allradantrieb” bezeichneten Fall werden beide Antriebswellen 119, 116 mit Antriebsdrehmoment versorgt. In einem anderen, als „Zweiradantrieb” bezeichneten Fall wird nur eine Antriebswelle, 119 oder 116, mit Antriebsdrehmoment versorgt. Jede der mit dem Verteilergetriebe 114 verwendeten Antriebswellen 119, 116 ist im Verteilergetriebe 114 mit einem entsprechenden Lagermittel, wie etwa Kugellageranordnungen oder dergleichen, drehbar abgestützt und die Öffnungen, durch welche die Antriebswellen 119, 116 in das Verteilergetriebe 114 hinein- bzw. aus ihm herauslaufen, sind mit entsprechenden Dichtungsanordnungen versehen.
Das Verteilergetriebe 114 beinhaltet gewöhnlich eine Antriebswelle, eine Hauptabtriebswelle und eine Hilfsabtriebswelle. Die Hauptabtriebswelle ist durch eine Kupplung oder dergleichen im Verteilergetriebe 114 treibend mit der Antriebswelle verbunden und üblicherweise vom Verteilergetriebe versetzt. Die Kupplung wird von einem geeigneten Auswählmechanismus, der vom Fahrzeugbediener gesteuert wird, betätigt. Die inneren Details des Verteilergetriebes 114 und die Details einer Auswählvorrichtung werden nicht gezeigt, da sie übliche und gut bekannte Bauteile sind.
Die vordere Differentialanordnung 111 beinhaltet eine Differentialgetriebeausgestaltung. Die Differentialgetriebeausgestaltung kann ein Antriebsritzel, ein Hohlrad und Differential-Achswellenräder beinhalten; andere Differentialgetriebeausgestaltungen sind aber möglich. Ein erstes Vorderrad 120 ist durch eine Vorderradantriebsachse 126 mit der vorderen Differentialanordnung 111 verbunden. Das Achsabkopplungssystem 115 ist durch eine erste Vorderradantriebshalbachse 171a treibend mit der vorderen Differentialanordnung 111 verbunden. Ein zweites Vorderrad 121 ist durch eine zweite Vorderradantriebshalbachse 171b mit dem Abkopplungssystem 114 verbunden.
Die hintere Differentialanordnung 112 ist durch die hintere Gelenkwelle 116 mit dem Verteilergetriebe 114 verbunden. Die hintere Differentialanordnung 112 beinhaltet eine Differentialgetriebeausgestaltung. Die Differentialgetriebeausgestaltung kann ein Antriebsritzel, ein Hohlrad und Achswellenräder beinhalten; andere Differentialgetriebeausgestaltungen sind aber möglich.
Primäre Hinterräder 122, 123 sind durch Hinterachswellen 117, 118 treibend mit der hinteren Differentialanordnung 112 verbunden. Die sekundären Räder 120, 121 sind nicht angetriebene Räder, außer bei Verbindung mit der Leistungsquelle 110, wenn der „Allradantrieb” in Betrieb ist. Die sekundären Räder 120, 121 werden wahlweise angetrieben, wenn das Abkopplungssystem 115 die erste vordere Halbachse 171a und die zweite Vorderradantriebshalbachse 171b verbindet.
Wie in 1 gezeigt, ist das Abkopplungssystem 115 in die Vorderradantriebsanordnung integriert, kann aber eine separate Anordnung sein.
2 veranschaulicht eine detaillierte Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Achsabkopplungssystems 115, das eine Leistungsquelle 130 mit einer Abtriebswelle 131 beinhaltet, die treibend mit einem Antriebszahnrad 132 verbunden ist. Die Leistungsquelle 130 kann eine hochtourige drehmomentschwache Leistungsquelle sein, einschließlich unter anderem eines Gleichstrom-Elektromotors mit Bürsten.
Das Antriebszahnrad 132 hat an einem Ende davon ausgebildete Zähne, die mit Zähnen 134c kämmen, die am Ende eines gleitbeweglichen Zahnrads 134 ausgebildet sind. Durch Auswählen des Außendurchmessers der Zahnräder 132, 134 und/oder der Anzahl der Zähne an jedem Zahnrad 132, 134 kann das Antriebsübersetzungsverhältnis des Zahnradsatzes ausgewählt werden. Außerdem können zusätzliche Zahnräder (nicht abgebildet) funktionell zwischen der Leistungsquelle 130 und dem Zahnrad 134 angeschlossen werden, um ein gewünschtes Drehzahluntersetzungsverhältnis zu erhalten oder eine spezifische Position der Leistungsquelle 130 zu ermöglichen. In einer Ausführungsform ist das Antriebsübersetzungsverhältnis zwischen dem Antriebszahnrad 132 und dem gleitbeweglichen Zahnrad 134 größer als 1.
Das gleitbewegliche Zahnrad 134 hat einen sich radial erstreckenden Teil 134a und einen sich axial erstreckenden Teil 134b. Der sich radial erstreckende Teil 134a hat am radial äußeren Ende davon eine Verzahnung 134c, die mit den Zähnen am Antriebszahnrad 132 kämmt.
Der sich axial erstreckende Teil 134b hat eine radiale Innenfläche 136a und eine radiale Außenfläche 136b. Die Oberflächen 136a, 136b sind zueinander parallel. Die radiale Außenfläche 136b beinhaltet mehrere daran ausgebildete Gewindegänge 135a.
Ein stationäres Achsgehäuse 137 hat eine radiale Innenfläche 137b und eine radiale Außenfläche 137a. Die radiale Innenfläche 137b hat ein daran ausgebildetes Gewinde 135b, das mit einem Gewinde 135a des gleitbeweglichen Zahnrads 134 kämmt. Das stationäre Achsgehäuse 137 kann einteilig oder mehrteilig konstruiert sein. Die Leistungsquelle 130 befindet sich außerhalb des stationären Achsgehäuses 137, wobei die Abtriebswelle 131 zur Verbindung mit dem Antriebszahnrad 132 durch es hindurch verläuft.
Ein Lager 138 mit einem äußeren 138a und einem inneren 138b Laufring ist am äußeren Laufring 138a mit dem sich axial erstreckenden Teil 134b des gleitbeweglichen Zahnrads 134 gekoppelt und am inneren Laufring 138b mit einem ersten Achswellenrad 139 gekoppelt.
Das erste Achswellenrad 139 ist radial einwärts des gleitbeweglichen Zahnrads 134 positioniert. Das erste Achswellenrad 139 hat einen sich axial erstreckenden Teil 139b und einen sich radial erstreckenden Teil 139a. Der sich axial erstreckende Teil 139b hat an einer radialen Innenfläche 148 davon ausgebildete längs verlaufende Keilnuten 144, die mit einem an einer Außenfläche 173 der ersten Vorderradantriebshalbachswelle 171a ausgebildeten Keilnutensatz 176 in Eingriff sind. Der sich radial erstreckende Teil 139a hat an einem Ende davon in der axialen Richtung ausgebildete Kupplungszähne. Die Kupplungszähne 140 kämmen mit an einem Ende eines zweiten Achswellenrads 143 ausgebildeten Kupplungszähnen 142.
Zwischen dem inneren Laufring 138b des Lagers und dem sich radial erstreckenden Teil 139a des ersten Achswellenrads 139 ist in der axialen Richtung eine Einrückfeder 161 positioniert. Die Einrückfeder 161 kann unter anderem eine Druckschraubenfeder sein. Die Einrückfeder 161 kann zwei axiale Enden 161a, 161b haben. Ein axiales Ende 161a ist mit einer Außenfläche des inneren Laufrings 138b verbunden und das andere axiale Ende 161b ist mit einer Außenfläche des sich radial erstreckenden Teils 139a verbunden.
Das zweite Achswellenrad 143 hat eine radiale Außenfläche 143a und eine Innenfläche 143b mit einem Satz längs verlaufender Keilnuten 145, die an der Innenfläche 143b ausgebildet sind. Die Keilnuten 145 kämmen mit einem an einer Außenfläche 174 der zweiten Vorderradantriebshalbachswelle 171b ausgebildeten Keilnutensatz 175. Wie in 2 abgebildet, sind die Keilnuten 145 an einem sich axial erstreckenden Teil des zweiten Achswellenrads 143 ausgebildet. Die sich axial erstreckende Außenfläche 143a des zweiten Achswellenrads 143 ist mit einem inneren Laufring 146a eines Lagers 146 verbunden. Das Lager 146 hat einen mit einem stationären Achsgehäuse 137c gekoppelten äußeren Laufring 146b.
In dem stationären Achsgehäuse 137, 137a, 137b, 137c sind das gleitbewegliche Zahnrad 134, das erste Achswellenrad 139 und das zweite Achswellenrad 143 aufgenommen. Die Form des stationären Achsgehäuses 137, 137a, 137b, 137c kann entsprechend der Form der Zahnräder 134, 139, 143 verschieden sein, so dass das Abkopplungssystem 115 eine kleine Geometrie haben kann.
3A stellt eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Achsabkopplungssystems 215 dar, die eine Leistungsquelle 230 mit einer Abtriebswelle 231 beinhaltet, die treibend mit einem Antriebszahnrad 232 verbunden ist. Die Leistungsquelle 230 kann eine hochtourige drehmomentschwache Leistungsquelle sein, einschließlich unter anderem eines Gleichstrom-Elektromotors mit Bürsten.
Das Antriebszahnrad 232 hat an einem Ende davon ausgebildete Zähne, die mit Zähnen 234c kämmen, die am Ende eines gleitbeweglichen Zahnrads 234 ausgebildet sind. Durch Auswählen des Außendurchmessers der Zahnräder 232, 234 und/oder der Anzahl der Zähne an jedem Zahnrad 232, 234 kann das Antriebsübersetzungsverhältnis des Zahnradsatzes ausgewählt werden. Außerdem können zusätzliche Zahnräder (nicht abgebildet) funktionell zwischen der Leistungsquelle 230 und dem Zahnrad 234 angeschlossen werden, um ein gewünschtes Drehzahluntersetzungsverhältnis zu erhalten oder eine spezifische Position der Leistungsquelle 230 zu ermöglichen.
Das gleitbewegliche Zahnrad 234 hat einen sich radial erstreckenden Teil 234a und einen sich axial erstreckenden Teil 234b. Der sich radial erstreckende Teil 234a hat am radial äußeren Ende davon eine Verzahnung 234c, die mit den Zähnen 232c am Antriebszahnrad 232 kämmt.
Der sich axial erstreckende Teil 234b hat eine radiale Innenfläche 236a und eine radiale Außenfläche 236b. Die Oberflächen 236a, 236b sind zueinander parallel. Die radiale Außenfläche 236b beinhaltet mehrere daran ausgebildete Gewindegänge 235a.
Ein stationäres Achsgehäuse 237 hat eine radiale Innenfläche 237b und eine radiale Außenfläche 237a. Die radiale Innenfläche 237b hat ein daran ausgebildetes Gewinde 235b, das mit einem Gewinde 235a des gleitbeweglichen Zahnrads 234 kämmt. Das stationäre Achsgehäuse 237 kann einteilig oder mehrteilig konstruiert sein. Die Leistungsquelle 230 befindet sich außerhalb des stationären Achsgehäuses 237, wobei die Abtriebswelle 231 zur Verbindung mit dem Antriebszahnrad 232 durch es hindurch verläuft. Wie in 3A abgebildet, kann ein Gewinde 235a an einem beliebigen Teil der äußeren radialen Innenfläche 237b des stationären Achsgehäuses 237 parallel zu einem sich axial erstreckenden Teil eines ersten Achswellenrads 239 positioniert sein.
Ein Lager 238 mit einem äußeren 238a und einem inneren 238b Laufring ist am äußeren Laufring 238a mit dem sich axial erstreckenden Teil 234b des gleitbeweglichen Zahnrads 234 gekoppelt und am inneren Laufring 238b mit dem ersten Achswellenrad 239 gekoppelt.
Das erste Achswellenrad 239 ist radial einwärts des gleitbeweglichen Zahnrads 234 positioniert. Das erste Achswellenrad 239 beinhaltet den sich axial erstreckenden Teil 239b und einen sich radial erstreckenden Teil 239a. Der sich axial erstreckende Teil 239b hat an einer radialen Innenfläche 248 davon ausgebildete längs verlaufende Keilnuten 244, die mit einem an einer Außenfläche 173 der ersten Vorderradantriebshalbachswelle 171a ausgebildeten Keilnutensatz 176 in Eingriff sind. Der sich radial erstreckende Teil 239a hat an einem Ende davon in der axialen Richtung ausgebildete Kupplungszähne 240. Die Kupplungszähne 240 kämmen mit an einem Ende eines zweiten Achswellenrads 243 ausgebildeten Kupplungszähnen 242.
Zwischen dem inneren Laufring 238b des Lagers und dem sich radial erstreckenden Teil 239a ist in der axialen Richtung eine Einrückfeder 261 positioniert. Die Einrückfeder 261 kann unter anderem eine Druckschraubenfeder sein. Die Einrückfeder 261 kann zwei axiale Enden 261a, 261b haben. Ein axiales Ende 261a ist mit einer Außenfläche des inneren Laufrings 238b verbunden und das andere axiale Ende 261b ist mit einer Außenfläche des sich radial erstreckenden Teils 239a verbunden.
Das zweite Achswellenrad 243 hat eine radiale Außenfläche 243a und eine Innenfläche 243b mit einem Satz längs verlaufender Keilnuten 245, die an der Innenfläche 243b ausgebildet sind. Die Keilnuten 245 kämmen mit einem an einer Außenfläche 174 der zweiten Vorderradantriebshalbachswelle 171b ausgebildeten Keilnutensatz 175. Wie in 3A abgebildet, sind die Keilnuten 245 an einem sich axial erstreckenden Teil des zweiten Achswellenrads 243 ausgebildet. Die sich axial erstreckende Außenfläche 243a des zweiten Achswellenrads 243 ist mit einem inneren Laufring 246a eines Lagers 246 verbunden. Das Lager 246 hat einen mit einem stationären Achsgehäuse 237c gekoppelten äußeren Laufring 246b.
In dem stationären Achsgehäuse 237, 237a, 237b, 237c sind das gleitbewegliche Zahnrad 234, das erste Achswellenrad 239 und das zweite Achswellenrad 243 aufgenommen. Die Form des stationären Achsgehäuses 237, 237a, 237b, 237c kann entsprechend der Form der Zahnräder 234, 239, 243 verschieden sein, so dass das Abkopplungssystem 215 eine kleine Geometrie haben kann.
Bei Bestromen oder anderweitigem Erregen dreht der Motor 130, 230 die Zahnräder 132, 134, 232, 234 und das gleitbewegliche Zahnrad 134, 234 bewegt sich über die Gewinde 135a, 135b, 235a, 235b an dem stationären Achsgehäuse 137, 237 entlang axial vorwärts und rückwärts, wobei das Achswellenrad 139, 239 zu und von dem zweiten Achswellenrad 143, 243 weg bzw. hin getrieben wird.
Wenn das erste Achswellenrad 139, 239 axial zum zweiten Achswellenrad 143, 243 hin bewegt wird, können die Kupplungszähne 140, 142, 240, 242 aufeinander ausgerichtet werden und in Eingriff kommen und das zweite Achswellenrad 143, 243 treibt die zweite Vorderradantriebshalbachswelle 171b durch die Keilnuten 145, 245, 175 an, die die erste Vorderradantriebshalbachswelle 171a und die zweite Vorderradantriebshalbachswelle 171b miteinander verbinden.
In einigen Fällen, wenn das erste Achswellenrad 139, 239 axial zum zweiten Achswellenrad 143, 243 hin bewegt wird, werden die Zähne 140, 142, 240, 242 falsch ausgerichtet oder blockiert. Wenn sich das ereignet, übt das gleitbewegliche Zahnrad 134, 234 weiterhin eine Kraft auf das erste Achswellenrad 139, 239 aus und die Ausrückfeder 161, 261 wird zusammengedrückt und vorgespannt. Wenn die Zähne 140, 142, 240, 242 richtig ausgerichtet sind, drängt die Ausrückfeder 161, 261 die Zähne 140, 142, 240, 242 in kämmenden Eingriff, indem sie ihre axiale Vorspannung auf die Zähne 140, 142, 240, 242 überträgt, ohne dass zusätzliche Kraft vom Motor 130, 230 erforderlich ist.
In einer weiteren Ausführungsform, wie in 3B gezeigt, kann das Achsabkopplungssystem 215 eine zweite Einrückfeder 263 beinhalten. Die zweite Einrückfeder 263 kann unter anderem eine Druckschraubenfeder sein. Die zweite Einrückfeder 263 ist an der der Einrückfeder 261 entgegengesetzten Seite des Lagers 238 in der axialen Richtung positioniert. Die zweite Einrückfeder 263 kann zwei axiale Enden 263a, 263b haben. Ein axiales Ende 263a ist mit einer Außenfläche des inneren Laufrings 238b verbunden und das andere axiale Ende 263b ist mit dem Ende des sich axial erstreckenden Teils 239b des Achswellenrads 239 verbunden.
Zwischen dem Lager 238 und der zweiten Einrückfeder 263 befindet sich eine Schulterscheibe 283. Zwischen der zweiten Einrückfeder 263 und dem sich axial erstreckenden Teil 239b des Achswellenrads 239 befindet sich ein Haltering 284. Der Haltering 284 kann ein Sicherungsring sein. Wenn das Achsabkopplungssystem 215 eingerückt ist und das Abkoppeln gewünscht wird, ermöglicht die zweite Einrückfeder 263 das Abkoppeln, indem sie das gleitbewegliche Zahnrad 234 sich trotz eines Antriebsstrangdrehmoments, das ohne die zweite Einrückfeder 263 möglicherweise zu hoch wäre, um die Kupplungszähne 240, 242 außer Eingriff zu ziehen, am Gewinde 235 entlangbewegen lässt. Die Verwendung der zweiten Einrückfeder ermöglicht das Abkoppeln des Systems 215, wenn das Außereingriffkommen der Kupplungszähne 240, 242 aufgrund hoher Antriebsstrangdrehmomente typisch blockiert wird, ohne die Leistungsquelle 230 neu bestromen zu müssen.
Die Schulterscheibe 283 verhindert, dass die zweite Einrückfeder 263 die erste Einrückfeder 261 vorspannt, wenn sie sich von einer ausgerückten auf eine eingerückte Position bewegt. Die zweite Einrückfeder 263 sollte eine kleinere Federkonstante als die erste Einrückfeder 261 haben, um zu verhindern, dass die zweite Einrückfeder 263 eine Vorspannkraft anwendet, die größer als die Vorspannkraft der ersten Einrückfeder 261 ist.
Die vorliegende Offenbarung wurde gemäß den Bedingungen der Patentvorschriften in der Form beschrieben, die als ihre bevorzugten Ausführungsformen darstellend betrachtet wird. Es ist aber zu beachten, dass die Erfindung anders als spezifisch veranschaulicht und beschrieben ausgeübt werden kann, ohne von ihrem Sinn oder Umfang abzuweichen.

Claims

Achskopplungs-/-abkopplungssystem für Antriebsachsen eines Fahrzeugs, das Folgendes aufweist: eine Einrückfeder mit zwei axialen Enden; eine Leistungsquelle; ein stationäres Achsgehäuse mit einem Gewindeteil an einer radialen Innenfläche davon; ein gleitbewegliches Zahnrad mit einer radialen Innenfläche und einer radialen Außenfläche mit einem Gewindesatz daran, das treibend mit der Leistungsquelle verbunden ist, wobei das Gewinde des stationären Achsgehäuses mit dem Gewinde an dem gleitbeweglichen Zahnrad in Eingriff ist; ein erstes Achswellenrad mit zwei axialen Enden und einer radialen Außenfläche, die treibend mit einer ersten Achshalbwelle und dem gleitbeweglichen Zahnrad verbunden ist, wobei eine axiale Endfläche Zähne daran hat; ein zweites Achswellenrad mit Zähnen an einem Ende davon, das treibend mit einer zweiten Achshalbwelle verbunden ist, wobei die Zähne am zweiten Achswellenrad wahlweise mit den Zähnen am ersten Achswellenrad in Eingriff sind; und ein Lager, das zwischen der radialen Außenfläche des ersten Achswellenrads und der radialen Innenfläche des gleitbeweglichen Zahnrads positioniert ist, wobei die Einrückfeder an der radialen Außenfläche des ersten Achswellenrads positioniert ist, wobei sie mit einem axialen Ende mit dem Lager verbunden ist und mit dem anderen axialen Ende mit dem ersten Achswellenrad verbunden ist, und wobei das gleitbewegliche Zahnrad sich am Gewinde entlangbewegt, um die Einrückfeder vorzuspannen, wenn die Zähne des ersten und des zweiten Achswellenrads nicht aufeinander ausgerichtet sind.
Achsabkopplungssystem nach Anspruch 1, wobei die Leistungsquelle ein niedertouriger drehmomentstarker Elektromotor ist.
Achsabkopplungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das gleitbewegliche Zahnrad einen sich axial erstreckenden Teil und einen sich radial erstreckenden Teil hat, wobei das Gewinde an der Außenfläche des sich axial erstreckenden Teils positioniert ist.
Achsabkopplungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner ein Antriebszahnrad aufweist, das treibend mit der Leistungsquelle und dem sich radial erstreckenden Teil des gleitbeweglichen Zahnrads verbunden ist.
Achsabkopplungssystem nach Anspruch 4, wobei das Antriebszahnrad und das gleitbewegliche Zahnrad ein Übersetzungsverhältnis von mehr als 1 haben.
Achsabkopplungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Achswellenrad einen sich axial erstreckenden Teil und einen sich radial erstreckenden Teil hat, wobei ein axiales Ende der Einrückfeder mit dem sich radial erstreckenden Teil des ersten Achswellenrads verbunden ist.
Achsabkopplungssystem nach Anspruch 6, wobei das Lager mit dem sich axial erstreckenden Teil des ersten Achswellenrads verbunden ist.
Achsabkopplungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Lager einen äußeren Laufring und einen inneren Laufring aufweist, wobei der äußere Laufring mit dem gleitbeweglichen Zahnrad verbunden ist und der innere Laufring mit dem ersten Achswellenrad verbunden ist.
Achsabkopplungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leistungsquelle außerhalb des stationären Achsgehäuses positioniert ist.
Achsabkopplungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner ein zweites Lager mit einem äußeren Laufring und einem inneren Laufring aufweist, wobei das zweite Achswellenrad mit dem inneren Laufring verbunden ist und das stationäre Achsgehäuse mit dem äußeren Laufring verbunden ist.
Achsabkopplungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner eine an der radialen Außenfläche des ersten Achswellenrads positionierte zweite Einrückfeder aufweist, die zwei axiale Enden hat, wobei das eine axiale Ende mit dem Lager verbunden ist und das zweite axiale Ende mit dem ersten Achswellenrad verbunden ist, wobei die zweite Einrückfeder an der der ersten Einrückfeder axial entgegengesetzten Seite des Lagers positioniert ist und wobei die zweite Einrückfeder zusammendrückbar ist, um eine Last aufzunehmen, wenn das erste Achswellenrad während des Ausrückens an dem Gewinde entlangbewegt wird.
Achsabkopplungssystem nach Anspruch 11, das ferner eine Schulterscheibe zwischen dem Lager und einem axialen Ende der zweiten Einrückfeder aufweist.
Achsabkopplungssystem nach einem der Ansprüche 11 und 12, wobei das erste Achswellenrad einen sich axial erstreckenden Teil und einen sich radial erstreckenden Teil hat, wobei ein axiales Ende der ersten Einrückfeder mit dem sich radial erstreckenden Teil des ersten Achswellenrads verbunden ist, und wobei die erste und die zweite Einrückfeder an der radialen Außenfläche des sich axial erstreckenden Teils des ersten Achswellenrads positioniert sind.