DE3733153C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung des Drehmomentflusses einer angetriebenen Kraftfahrzeugachse, wobei an einem Achsdifferential eine Steckachsenverbindung vorgesehen ist, die aus einer ersten und zweiten Steckachse besteht, welche mit jeweils einem Ende drehfest mit benachbarten Kegelrädern des Differentialgetriebes verbunden sind und mit dem jeweils anderen Ende in einem Differentialgehäuse radial geführt sind, mit zu den Antriebsrädern führenden Wellen, deren dem Achsdifferential benachbarte Wellenenden über Schaltkupplungen mit den Steckachsen drehfest verbindbar sind.

Es sind verschiedene Vorrichtungen zum Zu- und Abschalten des Drehmomenten­ flusses an Fahrzeugrädern bekannt. Die bekannten Einrichtungen weisen übli­ cherweise Nabenumschaltungen, z.B. durch Klauenkupplungen auf. Diese be­ kannten Lösungen zeigen in achsaußenseitiger Anbringung oder innerhalb der Radnabe integriert, gekapselte, pneumatisch, mechanisch oder hydraulisch betä­ tigbare Schalteinrichtungen. Durch die am oder im Fahrzeugrad integrierte Schalteinheit mit Kupplungsklauen, Rückholfedern und irgendwie generiertem Pneumatikraum kann eine wahlweise lösbare Verbindung der Antriebswelle mit dem dazugehörigen Kraftfahrzeugrad erzielt werden. Diese bekannten Einrich­ tungen weisen verschiedene Nachteile auf. So ergibt sich durch die radaußenseiti­ ge Anbringung der Schalteinrichtung eine Verbreiterung der Achse über das Normmaß hinaus. Bei der in der Radnabe integrierten Anordnung der Schaltein­ richtung ergibt sich eine umständlich verschachtelte Anordnung der Schalt- und Kupplungs-elemente. Ebenfalls sind eine große Zahl von Abdichtungen gegen­ über rotierenden Teilen notwendig. Ein weiterer Nachteil entsteht in der Schaf­ fung von Zugangsmöglichkeiten für die benötigte Druckluftversorgung an den feststehenden Achsteilen, wobei unter Umständen lange, dünne, fertigungstech­ nisch unerwünschte Bohrungen hergestellt werden müssen. Weiterhin gibt es kaum Durchgangsmöglichkeiten der Druckluftleitungen durch die Ebene der Pla­ netenzahnräder bei achsaußenseitiger Schalteinrichtung. Auch ist in praxi das Einbringen der Druckluftleitung in die sich drehende Steckwelle kaum realisier­ bar.

Aus der EP 02 04 665 A1 ist eine Vorrichtung zur Steuerung des Drehmomenten­ flusses einer angetriebenen Fahrzeugachse mittels einer im Achskörper angeord­ neten Steckachsverbindung bekannt. Dies ist über eine Schaltkupplung, deren Steuerorgane sich außerhalb des Achskörpers befinden, schaltbar. Die Steckachsenverbindung umfaßt zwei Steckachsen, deren jede einerends mit den Differentialkegelrädern drehfest verbunden und anderenends in einem Differen­ tialgehäuse radial geführt ist. Zu den Antriebsrädern führen Wellen, die mit ih­ ren dem Differential zugewandten Enden in Innenbohrungen der Steckachsen drehbar gelagert sind. Die Steckachsenenden und die Endbereiche der Wellen können über Schaltkupplungen miteinander in Eingriff gebracht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad eines Fahrzeugan­ triebsstranges mit einer bedarfsorientiert zuschaltbaren Fahrzeugantriebsachse bei Nichtbedarf durch Stillegung der Antriebsverbindung zu den Rädern zu ver­ bessern, wobei sowohl auf Eingriffe im Randnabenbereich verzichtet werden soll, als auch eine Differentialsperre in die Funktionsstruktur des gesamten Aufbaus mit einbezogen werden soll.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die wahlweise Kopplung zwi­ schen erster Steckachse und benachbarter Welle auf der einen Seite des Achsdifferentials durch eine 2-Stellungs-Schaltkupplung und auf der anderen Seite des Achsdifferentials durch eine 3-Stellungs-Schaltkupplung erfolgt, wobei letztere als doppelgabelige Schaltkupplung ausgeführt ist und neben der drehfesten Verbindung zwischen der zweiten Steckachse und der benachbarten Welle auch eine drehfeste Verbindung zwischen der zweiten Steckachse und dem Differentialge­ häuse herstellen kann.

Die Erfindung ermöglicht vorteilhafterweise eine Reduzierung der Leerlaufein­ satzzeiten des stillgelegten Antriebsstranges, was wiederum auf eine Erhöhung der Lebensdauer zielt. Weiterhin wird eine Verbesserung des globalen Wirkungs­ grades durch Entfall der anteiligen Lagerreibungs- und Zahneingriffsverluste so­ wie Ölplanschverluste erzielt. Als weiterer Nutzen ergibt sich eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauches durch den Entfall der notwendigen Leistung zur Rotationsbeschleunigung des mitdrehenden Antriebsstranges bei instationärer Fahrweise. Die Vorrichtung ermöglicht die Stillegung des gesamten Antriebsstranges vom Getriebeausgang inklusive Achsdifferential-Kegelgetriebe und anteiliger Steckachse bis zu der mit den entsprechenden Schaltelementen versehenen Trennstelle, wo durch pneumatische oder hydraulische Betätigung zweier Klauen­ Kupplungen die Steckachsen mit den Steckwellen wahlweise gelöst oder verbunden werden können. Durch die Anbringung von Schaltkupplungen und Schnittstellen im Differentialbereich wird ein Eingriff in den konstruktiv sensiblen Ge­ lenkbereich der angetriebenen Vorderachsen vermieden. Auch ist die Schaltung einer Differentialsperre möglich.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Steuerorgane der Schalt­ kupplung außerhalb des Achskörpers angeordnet. Dies ermöglicht einen pro­ blemlosen Zugang zu den sensiblen Verschleißteilen der Kupplung, ohne daß eine umfangreichere Demontage der Antriebsachse erfolgen muß.

Weitere Vor- und Nachteile der Erfindung sind den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.

Es zeigt die einzige Figur eine Antriebsachse für Kraftfahrzeuge im Teilschnitt mit einem Achskörper 23 und einem Planetenraddifferentialgetriebe, in dem Steckachsen 3 und 25 angeordnet sind, die am Ausgang des Differentialgehäuses 24 eine Keilwellenverzahnung zur Aufnahme der Klauenkupplung 1 bzw. der axi­ al verschiebbaren Doppelschaltmuffe 2 aufweisen. Gegen Axialverschiebung auf der linksseitigen inneren Steckachse 3 wird die Klauenkupplung 1 durch einen Drahtring 21 gesichert. Die Sicherung der Axialverschiebung der inneren Steckachsen zur Achsinnenseite ist durch die Druckscheiben 26 gegenüber dem Differentialgehäuse 24 gewährleistet. Zur Achs­ außenseite wird die mögliche Axialverschiebung durch die Scheiben 27 und die Sicherungsringe 28 gegenüber den Diffe­ rentialkegelrädern 30 begrenzt. Die radiale Führung der in­ neren Steckachsen erfolgt in den Differentialkegelrädern 30 und in der Gleitlagerung im Differentialgehäuse 24.

Die achsinnenseitigen Wellenenden der Doppelgelenkwellen 4 und 29 sind mit entsprechenden Zapfen in den Nadellager 32 aufweisenden Innenbohrungen 31 am Ende der Steckwellen 3 und 25 zentriert und gelagert. Die entsprechenden äußeren Keil­ wellenverzahnungen auf den Wellenenden der Doppelgelenkwel­ len 4, 29 nehmen die axial verschiebbaren Schaltmuffen 5 auf. Auf der rechten Seite des Achskörpers 23 ist für die Schaltung der Klauenkupplung 1 eine eingabelige, druckluft­ beaufschlagbare, in das Achsgehäuse integrierte Schaltkupp­ lung 11, bestehend aus einer Ausrückfeder 35, einer Schalt­ gabel 36, einer Schaltstange 37, einer Stellschraube 38, ei­ nem Schaltkolben 39, Schaltzylinder 40 und Deckel 41, vorge­ sehen.

Auf der linken Seite des Achskörpers 23 ist für die Schal­ tung der Doppelklauenkupplung 5, 1 am Achsgehäuse gegenüber dem Antriebsflansch eine doppelgabelige, druckluftbeauf­ schlagbare Schaltkupplung 10 vorgesehen. Diese besteht aus einem Schaltzylinder 6, einem Deckel 20, einem Schaltkolben 7, einer Führungsstange 9, Schaltgabeln 14 und 17, einer Distanz­ buchse 15, einer Ausrückfeder 17, Dichtungsringen 8 und 19, Einstellscheiben 12 und 13 und einer Gewindebuchse 18. Zur Betätigung der Differentialsperre ist das Differentialgehäu­ se 24 mit der durch den Drahtring 21 gesicherten Klauenkupp­ lung 1 ausgerüstet.

Funktionen

Im ausgekuppelten Zustand der Steckachsen ist der Drehmomen­ tenfluß zum jeweiligen Rad unterbrochen. Achsrechtsseitig ist die Schalteinheit drucklos, die Ausrückfeder drückt die Schaltgabel gegen den Anschlag nach rechts, die Schaltmuffe 5 der Doppelgelenkwelle 29 ist von der Klauenkupplung 1 der inneren Steckwelle 25 getrennt. Achslinksseitig ist die Schaltkupplung 10 ebenfalls drucklos, die Ausrückfeder 15 drückt die beiden Schaltgabeln 14 und 17 jeweils gegen die Zylinderdeckel 20 bis zum Anschlag. Die Doppelschaltmuffe 2 befindet sich hierbei im Eingriff mit der Klauenkupplung 1 des Differentialgehäuses 24 einerseits und getrennt von der Schaltmuffe 5 der Doppelgelenkwelle 4 andererseits.

Im eingekuppelten Zustand der Steckachsen ist der Drehmomen­ tenfluß zum jeweiligen Rad geschlossen.

Achsrechtsseitig ist die Schaltkupplung 11 druckbeaufschlagt; gegen den Druck der Ausrückfeder 35 wird die Schaltgabel 36 um den Hub "A" bis zum Anschlag des Schaltkolbens an die Ge­ häusewand nach links gedrückt. Die Schaltmuffe 5 der Doppel­ gelenkwelle 29 ist mit der Klauenkupplung 1 der inneren Steckwelle 25 in Eingriff.

Achslinksseitig wird die Schaltkupplung 10 rechtsseitig druckbeaufschlagt; gegen den Druck der Ausrückfeder 15 wird die rechte Schaltgabel um den Hub "B" gegen den Anschlag 15 der linken Schaltgabel 14 gedrückt. Die Doppelschaltmuffe 2 kuppelt hierbei aus der Klauenkupplung 1 der Differential­ sperre aus und in die Schaltmuffe 5 der Doppelgelenkwelle 4 ein. Die innere Steckwelle 3 ist jetzt mit der Doppelgelenk­ welle 4, unter Umgehung der Differentialsperre, verbunden.

Eingekuppelter Zustand mit Differentialsperre; hierbei er­ folgt achsrechtsseitig keine Änderung.

Achslinksseitig ist die Schaltkupplung 10 auf der rechten Seite drucklos, die Doppelschaltmuffe 2 ist in Eingriff mit der Klauenkupplung 1 des Differentialgehäuses 24. Durch linksseitige Druckbeaufschlagung der Schaltkupplung 10 wird gegen den Druck der Ausrückfeder 15 die linke Schaltgabel 14 um den Hub "B" gegen den Anschlag der rechten Schaltgabel 17 gedrückt. Die Schaltmuffe 5 der Doppelgelenkwelle 4 kuppelt hierbei mit der sich bereits mit der Klauenkupplung 1 des Differentialgehäuses 24 in Eingriff befindlichen Doppel­ schaltmuffe 3. Somit sind die innere Steckwelle 3, das Dif­ ferentialgehäuse 23 und die äußere Doppelgelenkwelle 4 mit­ einander verbunden und die Differentialsperre kann zur Wir­ kung kommen.

Aus- und Einkuppeln kann nur nahezu im Stand bzw. in Schrittge­ schwindigkeit erfolgen. Einstellmöglichkeiten der Kupplungs­ hübe "A", "B" sind an der rechtsseitigen Schalteinheit über die Stellschraube 38, an der linksseitigen Schaltkupp­ lung über Beilagscheiben 12, 13 gegeben. Die linksseitige Schaltkupplung 10 kann vollständig vormontiert, inklusive der Schaltgabeln 14 und 17 auf eine entsprechende Flansch­ fläche des Achskörpers 23 aufgesetzt und verschraubt werden. Ebenfalls die rechtsseitige Schaltkupplung 11 kann in den Achskörper 23 vollständig vormontiert werden.

Für Achsen ohne Drehmomentabschaltung werden die Flanschflä­ chen mit Blinddeckeln verschlossen.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Steuerung des Drehmomentenflusses einer angetriebenen Kraftfahrzeugachse, wobei an einem Achsdifferential eine Steckachsverbindung vorgesehen ist, die aus einer ersten (25) und einer zweiten (3) Steckachse besteht, welche mit jeweils einem Ende drehfest mit benachbarten Kegelrädern (30) des Differentialgetriebes verbunden sind und mit dem jeweils anderen Ende in einem Differentialgehäuse (24) radial geführt sind, mit zu den Antriebsrädern führenden Wellen (29, 4), deren dem Achsdifferential benachbarte Wellenenden über Schaltkupplungen (11, 10) mit den Steckachsen (25, 3) drehfest verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die wahlweise Kopplung zwischen erster Steckachse (25) und benachbarter Welle (29) auf der einen Seite des Achsdifferentials durch eine 2-Stellungs- Schaltkupplung (11) und auf der anderen Seite des Achsdifferentials durch eine 3-Stellungs-Schaltkupplung (10) erfolgt, wobei letztere (10) als doppelgabelige Schaltkupplung ausgeführt ist und neben der drehfesten Verbindung zwischen der zweiten Steckachse (3) und der benachbarten Welle (4) auch eine drehfeste Verbindung zwischen der zweiten Steckachse (3) und dem Differentialgehäuse (24) herstellen kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerorgane der Schaltkupplungen (10, 11) außerhalb des Achskörpers (23) angeordnet sind.

3. Vorrichtungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan der einen Schaltkupplung (11) eine Schaltgabel (36), eine Schaltstange (37), eine Ausrückfeder (35), eine Stellschraube (38), einen Kolben (39), einen Schaltzylinder (40) und einen Deckel (41) umfaßt, wobei das freie Gabelende der Schaltgabel (36) in die Schiebenut der auf dem Endbereich der einen Gelenkwelle (29) längsverschiebbar angeordneten Schaltmuffe (5) eingreift.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan der anderen zweigabeligen Schaltkupplung (10) Schaltgabeln (14, 17), Schaltzylinder (6), Deckel (20), Schaltkolben (7), eine Führungsstange (9), eine Distanzbuchse (15), eine Ausrückfeder (16), eine Gewindebuchse (18), Dichtungsringe (19) und Einstellscheiben (12, 13) umfaßt, wobei die freien Gabelenden der Gabel (14, 17) in die Schiebenuten der auf dem Endbereich der anderen Gelenkwelle (4) längsverschiebbar angeordneten Schaltmuffe (5) und der längsverschiebbaren Doppelschaltmuffe (2) eingreifen.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmuffen (5) radial fixiert aber längsverschieblich in den Endbereichen der Doppelgelenkwellen (4, 29) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelschaltmuffe (2) radial fixiert aber längsverschieblich auf dem äußeren Ende einer Steckachse (3) angeordnet ist und die Schaltmuffe auf beiden Seiten Klauen aufweist, die wahlweise mit Klauen der Schaltmuffe (5) oder mit den Klauen der mit dem Differentialgehäuse (24) drehfest und axial fixierten Klauenkupplung (1) in Eingriff bringbar sind.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Klauenkupplung (1) drehfest und axial fixiert auf dem äußeren Ende der Steckachse (25) angebracht ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerorgane der Schaltkupplungen (10, 11) mit Druckluft oder Öl betätigbar sind.