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Schalteinrichtung für einen Achsantrieb wahlweise all-
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radgetriebener Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung
für einen Achsantrieb wahlweise allradgetriebener Kraftfahrzeuge mit einem mehrgängigen
Wechselgetriebe und einem über ein willkürlich betätigbares Steuerventil beaufschlagbaren
Stelltrieb ziim Zu- und Abschalten dieses Achsantriebes.
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Es ist bereits eine Schalteinrichtung dieser Art bekannt (AT-PS 327
695), bei der das- Steuerventil als Magnetventil ausgebildet ist und die Steuerleitung
dieses Magnetventiles über einen Schalter führt, der mit Hilfe eines sich beim Ein-
oder Ausschalten des höchsten Getriebeganges oder eines der hohen Getriebegänge
des Wechselgetriebes bewegenden Stellgliedes betätigbar ist, so daß das Magnotventil
beim Einrücken des betreffenden Getriebeganges zwangsläufig in die dem Abschalten
des wahlweise zuschaltbaren Achsantriebes, und zwar des Vorderradantriebes, entsprechende
Stellung gelangt es wird also sichergestellt, daß das Fahren mit hoher Geschwindigkeit
ohne Vorderradantrieb erfolgt, weil sich sonst schädliche Geräusche ergeben könnten.
Nachteilig ist hiebei, daß trotz dieser Einrichtung in den niedrigen Getriebegängen
wahlweise mit Allradantrieb oder mit abgeschaltetem Vorderradantrieb gefahren werden
kann.
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Nun ergibt aber insbesondere der niedrigste Getriebegang,beispielsweise
ein Kriechgang oder ein ausdrücklich für die Geländefahrt ausgelegter Getriebegang,
ein vergleichsweise hohes Drehmoment. Wird nun bei eingerücktem, niedrigstem Gang
der Antrieb einer Achse abgeschaltet und muß demnach der Antrieb des Fahrzeuges
allein über die andere Achse erfolgen,
so ergibt sich wegen des
hohen Drehmomenteseine Überbeanspruchung der Antriebsachse, es sei denn, daß diese
von vornherein eine stärkere Dimensionierung aufweist, die dann für alle übrigen
Gänge nicht erforderlich ist und zu einer ungünstigen Erhöhung des Fahrzeuggewichtes
und der Baukosten führt.
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Demnach liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu
beseitigen und eine Schalteinrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen,
bei der mit einfachen Mitteln dafür gesorgt ist, daß zumindest im niedrigsten Gang
des Wechselgetriebes nicht mit einem Achsantrieb allein gefahren wird.
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Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß der vorzugsweise
als Unterdruckdose ausgebildete Stelltrieb mit einer das Einrücken des oder der
niedrigsten Gänge des Wechselgetriebes hindernden Sperre verbunden ist, die sich
beim Zuschalten des Achsantriebes selbständig löst.
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Durch die Sperre wird also das Einrücken des niedrigsten Ganges oder
der niedrigsten Gänge des Wechselgetriebes so lange unterbunden, bis der wahlweise
zuschaltbare Achsantrieb zugeschaltet ist. Der Fahrer kann zwar das Steuerventil
willkürlich betätigen und damit den einen Achsantrieb zu- und abschalten, es ist
ihm aber die Möglichkeit genommen, unabhängig von der Schaltstellung für die Achsantriebe
den bzw. die niedrigsten Getriebegänge ein- und auszurücken. Es wird dadurch mit
Sicherheit vermieden, daß das sich im niedrigsten Getriebegang bzw. in den niedrigsten
Getriebegängen ergebende hohe Drehmoment über eine Achse allein übertragen werden
muß.
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Eine besonders zweckmäßige Konstruktion wird dadurch erreicht, daß
zwischen dem Stelltrieb und einer Schaltmuffe zum Zu- und Abschalten des Achsantriebes
ein Schwenkhebel angeordnet ist, der einen in eine Ausnehmung od. dgl. der Schaltstange
für den niedrigsten Gang des Wechselgetriebes einrastenden Sperrfinger trägt. In
der Schaltmuffenstellung, in der der wahlweise zuschaltbare Achsantrieb abgeschaltet
ist, nimmt der Schwenkhebel die Stellung ein, in der der Sperrfinger durch Eingriff
in die Ausnehmung od. dgl. ein Verschieben der
Schaltstange verhindert.
Beim Verschwenken des Schwenkhebels zum Einschalten des Allradantriebes bewegt sich
dagegen der Sperrfinger aus der Ausnehmung od. dgl. der Schaltstange und letztere
wird zur Verschiebung bzw. zum Einrücken des niedrigsten Getriebeganges oder der
niedrigsten Getriebegänge freigegeben.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung ist die Schaltstange für den
niedrigsten Gang des Wechselgetriebes mittels eines mit ihr unter Federzwischenschaltung
verbundenen Handhebels od. dgl. verschiebbar, der bei seiner Betätigung mittelbar
auf das Steuerventil im Sinne einer Stelltriebbeaufschlagung zum Zuschalten des
Achsantriebes bzw. zum Lösen der Sperre einwirkt. Wird die Schaltstellung für den
Allradantrieb eingenommen, so läßt sich die Schaltstange für den niedrigsten Getriebegang
mit Hilfe des Handhebels beliebig verschieben. Wird dagegen nur eine Achse angetrieben,
ist die Sperre also eingerastet, so kann der Handhebel zwar um ein bestimmtes Maß
ohne Rückwirkung auf die Schaltstange verschwenkt werden, weil die zwischengeschaltete
Feder eine soche Relativbewegung des Handhebels erlaubt. Bei dieser Relativbewegung
wird dann aber das Steuerventil so verstellt, daß der Achsantrieb zugeschaltet und
die Sperre gelöst wird, so daß eine weitere Schalt stangenverschiebung durch die
Federspeicherwirkung ermöglicht ist.
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Um vom Handhebel her unmittelbar auf das Steuerventil einzuwirken,
kann eine mechanische Verbindung des Handhebels mit dem Betätigungsglied des Steuerventils
vorgesehen sein. Konstruktiv einfacher und hinsichtlich der vollen Freizügigkeit
in bezug auf die Anordnung des Handhebels einerseits und des Steuerventils andererseits
vorteilhafter ist es jedoch, wenn das Steuerventil von Hand und zusätzlich durch
ein Druckmittel betätigbar ist, dessen Zuleitung über einen Steuerschieber od. dgl.
führt, der bei der Handhebelbetätigung gegen Federkraft verstellbar ist.
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Die Betätigung der Schaltstange, also das Einrükken des niedrigsten
Getrieheganges, kann auf einfache Weise automatisiert werden, wenn zum Verschieben
der Schaltstange für den niedrigsten Gang des Wechselgetriebes ein ebenfalls als
Unterdruckdose
ausgebildeter, zweiter Stelltrieb dient, der über
eine Zweigleitung der zum Stelltrieb für das Zu- und Abschalten des Achsantriebes
führenden Leitung beaufschlagbar ist. Es wird also dann unmittelbar nach dem mit
dem Zuschalten des betreffenden Achsantriebes verbundenen Lösen der Sperre der niedrigste
Getriebegang eingerückt, ohne eine besondere Bedienungshandlung vornehmen zu müssen.
Dabei haben als Unterdruckdosen ausgebildete Stelltriebe den Vorteil, daß sie sich,
solange eine Blockierung des Elementes, auf das sie einwirken, vorhanden ist, vorspannen
und dann erst nach Aufhebung der Blockierung zur Wirkung kommen.
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Damit bei einer Schalteinrichtung für einen Achsantrieb wahlweise
allradgetriebener Kraftfahrzeuge mit einem mehrgängigen Wechselgetriebe und einem
über ein händisch betätigbares Steuerventil beaufschlagbaren Stelltrieb zum Zu-
und Abschalten dieses Achsantriebes zumindest im niedrigsten Gang des Wechselgetriebes
stets der Allradantrieb eingeschaltet und das willkürliche Ein- und Ausschalten
des Allradantriebes in den übrigen Gängen aber nicht behindert ist, ist für den
Ventilkörper des händisch betätigbaren Steuerventils ein zusätzlicher, über ein
zweites Steuerventil beaufschlagbarer Stelltrieb vorgesehen und das zweite Steuerventil
ist mit dem Schaltgestänge des niedrigsten Ganges des Wechselgetriebes gekuppelt,
wobei das zweite Steuerventil heim Einrücken dieses Ganges eine Leitungsverbindung
zur Beaufschlagung des zusätzlichen Stelltriebes im Sinne einer Ventilkörperverstellung
des händisch betätigbaren Steuerventils in die Einschaltstellung des Allradantriebes
herstellt.
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Wird also der niedrigste Gang des Wechselgetriebes eingerückt, so
erhält der zusätzliche Stelltrieb eine solche Beaufschlagung, daß der Ventilkörper
des händisch betätigbaren Steuerventils in die Einschaltstellung für den Allradantrieb
gelangt, soferne dieser Ventilkörper durch vorangegangene händische Betätigung nicht
schon diese Stellung einnimmt.
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Es ist also Sicherheit dafür erreicht, daß im niedrigsten Getriebegang
stets der Allradantrieb eingeschaltet ist. Befindet sich dagegen das Wechselgetriebe
in einer anderen Schaltstellung, so kann der Allradantrieb ohne weiteres
beliebig
ein- und ausgeschaltet werden, da ja das händisch betätigbare Steuerventil für den
betreffenden Stelltrieb vorhanden ist und der Ventilkörper dieses händisch betätigbaren
Steuerventils durch den zusätzlichen Stelltrieb so lange unbehindert bleibt, so
lange nicht der niedrigste Getriebegang eingerückt ist. Da das händisch betätigbare
Steuerventil und der auf seinen Ventilkörper wirkende Stelltrieb mit dem zweiten
Steuerventil, das eine Kupplung mit dem Wechselgetriebe aufweist, lediglich durch
eine Druckmittelleitung verbunden sind, besteht keine Gefahr einer Schwingungsübertragung
vom Wechselgetriebe her auf das händisch betätigbare und daher in der Nähe des Fahrersitzes
angeordnete Steuerventil.
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Eine besonders einfache und zweckmäßige Ausbildung wird dadurch erreicht,
daß beide Stelltriebe von derselben Druck- bzw. Unterdruckquelle her beaufschlagbar
sind, wobei es sich vorzugsweise um das Ansaugsystem des Motors des Kraftfahrzeuges
handelt.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt,
und zwar zeigen Fig. 1 das Schema einer Schalteinrichtung für einen Achsantrieb
eines wahlweise allradetriebnen Kraftfahrzeuges, Fig. 2 eines Teiles dieser Einrichtung
in geänderter Ausführung und Fig. 3 ein anderes Schema einer Schalteinrichtung für
einen Achsantrieb eines wahlweise allradgetriebenen Kraftfahrzeuges.
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Bei einem geländegängigen Kraftfahrzeug ist stets eine Achse mit
dem Antrieb verbunden, wogegen der Antrieb der anderen Achse beliebig zu- und abgeschaltet
werden kann, so daß das Kraftfahrzeug wahlweise allradgetrieben ist oder nur eine
getriebene Achse aufweist. Zum Zu- und Abschalten des einen Achsantriebes dient
eine Schaltmuffe 1, die mittels eines Schwenkhebels 2 verschoben werden kann, an
dem ein als Unterdruckdose 3 ausgebildeter Stelltrieb angreift. In der Leitung 4
vom Stelltrieb 3 zu einer Interdruckquelle 5 ist ein willkürlich betätigbares Steuerventil
6 eingeschaltet. Mit 7 ist die Schaltmuffe zum Ein- und Ausrücken des niedrigsten
Getriebeganges
des mehrgängigen Wechselgetriebes des Kraftfahrzeuges
bezeichnet. Zum Verstellen dieser Schaltmuffe 7 dient eine Schaltgabel 8, die auf
einer Schaltstange 9 festsitzt. Der Schwenkhebel 2 besitzt einen Sperrfinger 10,
der in eine Ausnehmung 11 der Stange 9 eingreift. Die Schaltstange 9 für den niedrigsten
Gang des Wechselgetriebes ist mittels eines Handhebels 12 verschiebbar, der mit
ihr unter Z,wischenschaltung einer Feder 13 in Verbindung steht.
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Das Steuerventil 6 kann von Hand aus oder mittels einer Unterdruckdose
14 verstellt werden, wobei die Zuleitung 15 von der Unterdruckquelle 5 zu dieser
Unterdruckdose 14 über einen Steuerschieber 16 führt, der bei der Betätigung des
Handhebels 12 gegen Federkraft verstellbar ist.
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Wird das Steuerventil 6 aus der dargestellten Stellung von Hand aus
in jene Lage gebracht, in der die Leitung 4 nicht unterbrochen ist, wird also die
Unterdruckdose 3 mit der Unterdruckquelle 5 verbunden und -dementsprechend beaufschlagt,
so schwenkt der Schwenkhebel 2 im Gegenuhrzeigersinn, so daß einerseits die Schaltmuffe
1 den Achsantrieb bzw. den Vorderachsantrieb zuschalten und andererseits der Sperrfinger
10 aus der Ausnehmung 11 tritt und damit die Schaltstange 9 freigegeben wird. Es
kann also der niedrigste Getriebegang durch Verschwenken des Handhebels 12 eingerückt
werden.
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Wurde das Steuerventil 6 in der dargesiellten Sperrstellung belassen
und wird trotzdem der Handhebel 12 betätigt, so wird zunächst die Feder 13 zusammengedrückt,
da die Schaltstange 9 durch Sperrfinger 10 festgehalten ist. Beim Verschwenken des
Handhebels 12 wird der Steuerschieber 16 nach links verschoben, so daß die Zuleitung
15 zur Unterdruckdose 14 freigegeben wird. Die nunmehr beaufschlagte Unterdruckdose
14 schiebt den Schieber des Steuerventils 6 nach rechts, so daß auch die Unterdruckdose
3 eine entsprechende Beaufschlagung erfährt, wodurch der Schwenkhebel 2 verschwenkt,
die Schaltmuffe 1 eingerückt und damit der betreffende Achsantrieb zugeschaltet
und die Sperre 10, 11 gelöst wird. Nunmehr kann sich die Feder 13 entspannen, was
eine Verschiebung der Schaltstange 9 zum Einrücken des niedrigsten Getriebeganges
zur Folge hat.
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Zum Verschieben der Schaltstange 9 für den niedrigsten Getriebegang
des Wechselgetreibes kann, wie in Fig. 1 strichpunktiert angedeutet, auch ein zweiter,
ebenfalls als Unterdruckdose 17 ausgebildeter Stelltrieb vorgesehen sein, der über
eine Zweigleitung 18 der Zuleitung 4 zum Stelltrieb bzw. zur Unterdruckdose 3 beaufschlagbar
ist. In diesem Fall wird bei entsprechender Beaufschlagung der beiden Unterdruckdosen
3 und 17 nach dem Zuschalten des Achsantriebes mittels des Schwenkhebels 2 und nach
Aufhebung der Sperre 10, 11 die Schaltstange 9 automatisch zum Einrücken des niedrigsten
Getriebeganges verschoben.
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Die Fig. 2 zeigt eine Variante, bei der der Steuerschieber 16 fehlt
und zwischen dem Handhebel 12 und dem Steuerventil 16 eine mechanische Verbindung,
nämlich ein Schwenkhebel 19,vorgesehen ist. Wurde auf die Betätigung des Steuerventils
6 vergessen und soll dann der niedrigste Getriebegang mit Hilfe des Handhebels 12
eingerückt werden, so wird beim Verschenken dieses Handhebels zunächst über den
Hebel 19 das Steuerventil 6 im Sinne einer Unterdruckbeaufschlagung des Stelltriebes
bzw. der Unterdruckdose 3 verstellt, so daß auch die Sperre für die Schaltstange
9 gelöst und nachfolgend der niedrigste Gang eingerückt wird.
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Die in den Unterdruckdosen angedeuteten Funktionen der Rückholfedern
können durch doppelseitige Beaufschlagung der Membranen in den Unterdruckdosen durch
steuerbaren Unterdruck ersetzt werden.
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Der Steuerschieber kann, z. B. durch Dimensio -nierung der Rückholfeder
so ausgelegt werden, daß nach willkürlicher Herausnahme des Geländeganges entweder
der Allradantrieb durch Belüftung bei Umschaltung der Unterdruckdose 3 ebenfalls
ausgeschaltet wird oder der Allradantrieb eingeschaltet bleibt und erst durch willkürliche
Betätigung des Steuerschiebers 6 ausgeschaltet werden kann.
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Gemäß Fig. 3 dient zum Ein- und Ausschalten des Allradantriebes,
also beispielsweise zum Zu- und Abschalten des Vorderradantriebes eines dauernd
über die Hinterräder angetriebenen Kraftfahrzeuges, ein Stelltrieb, der aus einer
vom Saugrohrunterdruck des nicht dargestellten Kraft fahrzeugmotors
beaufschlagten
Zweikammer-Unterdruckdose 20 mit Membran 21 besteht. Die Membran 21 ist über ein
Gestänge 22 mit einer Kupplungsmuffe od. dgl. verbunden, wobei jene Stellung dargestellt
ist, in der Allradantrieb herrscht. Die Zweikammer-Unterdruckdose 20 ist über ein
händisch betätigbares Steuerventil 23 beaufschlagbar, wobei in der dargestellten
Stellung die rechte Kammer der Unterdruckdose 20 über eine Leitung 24 an das Saugrohr
des Kraftfahrzeugmotors angeschlossen und die linke Kammer über- eine Leitung 25
belüftet ist. Für den Ventilkörper 26 des Steuerventils 23 ist ein zusätzlicher,
ebenfalls als Unterdruckdose 27 ausgebildeter Stelltrieb vorgesehen, dessen Membran
28 über einen Stößel 29 auf den Ventilkörper lediglich drückend wirkt. Die Unterdruckbeaufschlagung
der rechten Kammer der Unterdruckdose 27 erfolgt über eine Leitung 30, die zu einem
zweiten Steuerventil 31 führt.
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Der Ventilkörper 32 dieses zweiten Steuerventils 31 ist mit einer
Schaltstange 33 des niedrigsten Ganges des Wechselgetriebes des Kraftfahrzeuges
gekuppelt.
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Wird dieser niedrigste Gang eingeschaltet (dargestellte Stellung
des zweiten Steuerventils 31), so kommt die Leitung 30 mit einer Leitung 34 in Verbindung,
so daß durch den Unterdruck im Saugrohr die Membran 28 die dargestellte Stellung
einnimmt und der Ventilkörper 26 des händisch betätigbaren Steuerventils 23 ebenfalls
in die dargestellte Stellung kommt, soferne er sie nicht ohnehin schon einnimmt.
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Jedenfalls ist bei eingerücktem, niedrigstem Gang des Wechselgetriebes
der Allradantrieb eingeschaltet. Wird der niedrigste Gang ausgerückt, also die Schaltstange
33 nach rechts verschoben, so wird der Ventilkörper 32 unter der Wirkung einer auf
ihn drückenden Feder 35 in die rechte Endstellung verschoben, in der die rechte
Kammer der Unterdruckdose 27 über die Leitung 30 und einen Einlaß 36 belüftet wird,
so daß die Membran 28 ihre Auswölbung verliert und der Stößel 29 nach links zurückgeschoben
wird. Der Ventilkörper 26 des händisch betätigren Ventils 23 bleibt aber in der
dargestellten Stellung, das heißt, der Allradantrieb bleibt solange eingeschaltet,
bis das Ventil 23 betätigt bzw. der Ventilkörper 26 nach links verschoben
wird,
so daß dann über die Leitung 24 eine Belüftung der rechten Kammer der Unterdruckdose
20 erfolgt, wogegen die linke Kammer über die Leitung 25 an den Unterdruck angeschlossen
ist und das Gestänge 22 nach links zum Ausrükken der Kupplung verschoben wird. Bei
nicht eingerücktem, niedrigstem Getriebegang kann mit Hilfe des händisch betätigbaren
Steuerventils 23 der Allradantrieb beliebig ein-und ausgeschaltet werden.