DE3912172A1

DE3912172A1 - Mechanisch zuschaltbarer fahrzeug-vierradantrieb

Info

Publication number: DE3912172A1
Application number: DE19893912172
Authority: DE
Inventors: Enzo Brusasco
Original assignee: RGB SpA
Current assignee: Magna Closures SpA
Priority date: 1988-04-15
Filing date: 1989-04-13
Publication date: 1989-10-26
Also published as: GB2221272A; IT8853063V0; ES1011251Y; FR2630055A1; IT214274Z2; GB8908444D0; ES1011251U

Description

Die Erfindung betrifft einen zuschaltbaren Kraftfahrzeug- Vierradantrieb der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Bei Fahrzeugen, insbesondere Motorfahrzeugen, mit zuschalt barem Getriebe für einen Vierradantrieb umfaßt das Trieb werk üblicherweise einen Antriebsmotor, ein Schaltgetriebe und zwei Antriebsräder an den Enden zweier Achswellen einer ersten Fahrzeugachse, die direkt an das Schaltgetriebe ange kuppelt sind, sowie eine Antriebs- bzw. Getriebeanordnung, mittels welcher die anzutreibenden Räder der zweiten Fahr zeugachse mit dem Schaltgetriebe kuppelbar sind.

Die vorstehend genannte Antriebs- bzw. Getriebeanordnung umfaßt üblicherweise die zwei Achswellen der zweiten Fahr zeugachse mit ihren Rädern, die Über eine Freilaufvorrich tung an die Abtriebswellen eines Differentialgetriebes an geschlossen sind, das mittels einer Kardanwelle mit dem Schaltgetriebe gekuppelt ist, sowie drei Schaltkupplungen, von welchen die eine zwischen dem Schaltgetriebe und der Kardanwelle und die beiden anderen zwischen den zusätzlich anzutreibenden Rädern und den jeweiligen Achswellen angeord net sind.

Bei bekannten Fahrzeugen der vorgenannten Art weist jede Kupplung üblicherweise eine pneumatische Schalt- und Steuer vorrichtung auf, welche üblicherweise einen Vakuumbehälter sowie Magnetventile aufweist, um eine Membrane zu beauf schlagen, welche das Ein- bzw. Ausrücken der Kupplung be wirkt, wobei elektronische Steuerschaltkreise zum Bestimmen der Kupplungsstellung und des Betriebsablaufs vorgesehen sind.

Abgesehen davon, daß der Aufbau solcher pneumatischen Steuervorrichtungen relativ kostenintensiv ist, variiert die Empfindlichkeit bzw. das Ansprechverhalten der Membrane in Abhängigkeit vom Umgebungsdruck und der Umgebungstemperatur mit dem Ergebnis, daß genau dann, wenn die Wirkung des Vier radantriebs am meisten benötigt wird, z.B. bei größeren Höhenlagen und niedrigen Umgebungstemperaturen, wird das Einrücken der Kupplung durch die Steifheit der Membranen, welche mit fallender Temperatur ansteigt, und die gering fügige Differenz zwischen dem Umgebungsdruck und dem Druck innerhalb des Vakuumbehälters nachdrücklich beeinträchtigt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb da rin, eine Einrichtung zum Zuschalten weiterer zwei Antriebs räder zu schaffen, bei der die vorstehend genannten Nach teile nicht auftreten.

Diese Aufgabe wird bei einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Fahrzeug mit einer Einrichtung ausgerüstet ist, welche die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 aufweist, d.h. mit einer elektromechanischen Betätigungs einrichtung, die eine Vorrichtung zum Bewegen eines axial verstellbaren Elements sowie eine Kupplung nach der Art einer Kugelumlaufspindelschnecke aufweist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäß ausgebilde ten Einrichtung gehen aus den Unteransprüchen sowie der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbei spiels hervor, welches in den Fig. 1 bis 5 der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht auf das Triebwerk eines erfindungsgemäß ausgerüsteten Fahrzeugs;

Fig. 2 eine Aufsicht auf die Kupplung der Kardanwelle und deren Antriebs vorrichtung;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Hinterrad kupplungsantriebs;

Fig. 4 eine Vorderansicht des Hinterrad kupplungsantriebs nach Fig. 3; und

Fig. 5 einen Schnitt durch den Kupplungs antrieb nach Fig. 3 und 4, entlang der Linie V-V in Fig. 4.

In Fig. 1 ist ein Antriebssystem 2 eines Motorfahrzeugs 1 dargestellt, das einen Antriebsmotor mit einem angeflansch ten Schaltgetriebe 3, zwei vordere Antriebsräder 4 an den Achswellen 5, welche mit dem Schaltgetriebe 3 gekuppelt sind, und zwei hintere Räder 6, die über einen Antriebs mechanismus 7 an das Schaltgetriebe 3 ankuppelbar sind, aufweist.

Der Antriebsmechanismus 7 umfaßt ein Differentialgetriebe 8 mit zwei Abtriebswellen, an die die zwei Achswellen 9 ange schlossen sind, das mittels der Kardanwelle 10 über eine erste Schaltkupplung 11 herkömmlicher Bauart, üblicherweise eine Scheibenkupplung bzw. eine Scheibengetriebekupplung, mit dem Schaltgetriebe 3 kuppelbar ist, sowie zwei weitere Schaltkupplungen 12, die ebenfalls in üblicher Weise als Scheibenkupplungen ausgelegt und jeweils zwischen einer Achswelle 9 und deren mit einem Freilauf versehenen Rad 6 angeordnet sind.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist die Kupplung 11 ein Außen gehäuse 13 mit zwei im wesentlichen koaxialen Außenflanschen 14 und 15 und einem Querzapfen 16, der sich durch das Ge häuse 13 hindurch erstreckt und an der gegenüberliegenden Seite des Flansches 15 angeordnet ist, die dem Flansch 14 gegenüberliegt, auf. Die Drehung des Zapfens 18 in der einen oder anderen Richtung (im Gegenuhrzeigersinn in Fig. 2) um seine eigene Achse sowie in bezug auf das Gehäuse 13 erlaubt in bekannter Weise das jeweilige Einkuppeln und Auskuppeln der Kupplung 11. Das andere Ende des Zapfens 16 ist an dem Zentralabschnitt eines Schwinghebels 17 befestigt, dessen erster Hebelarm 18 eine Anschlagplatte 19 aufweist, welche mit einem Stellschalter 20 eines Mikroschalters 21 zusammen wirkt, der auf einer Stütze 22 gelagert ist, die an dem Flansch 14 mittels einer Schraube 23 befestigt ist. Ein zweiter Hebelarm 24 des Schwinghebels 17 wirkt mit einem Endanschlag 25 zusammen, der an der Fläche 26 des Flansches 15 angeordnet ist, die dem Zapfen 16 gegenüberliegt. An der Fläche 26 ist zudem ein erster Arm einer im wesentlichen L-förmigen Stütze 27 angeordnet, deren zweiter Arm außerhalb und im wesentlichen parallel zur Achse des Gehäuses 13 ange ordnet ist und eine Steuervorrichtung oder einen Antriebs mechanismus 28 a trägt, der an den Arm 18 im Bereich der Platte 19 mittels eines Zapfens oder Stifts 29 angeschlossen und dazu bestimmt ist, den Arm 17 und den Zapfen 16 zwischen einer eingerückten und einer ausgerückten Stellung zu ver drehen, in welcher der Endanschlag 25 berührt wird, wie jeweils durch die ausgezogen und gestrichelt dargestellten Linien in Fig. 2 gezeigt ist.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist jede Kupplung 12 in einem Gehäuse 30 untergebracht, das innerhalb des Rads 6 angeord net ist und einen Querzapfen 31 aufweist, der sich durch das Gehäuse 30 erstreckt und dazu bestimmt ist, die Kupplung 12 in bekannter Weise ein- bzw. auszurücken, wenn er in der einen oder anderen Richtung (im Uhrzeigersinn in Fig. 3) mit Bezug auf das Gehäuse 30 gedreht wird.

An dem äußeren Ende des Zapfens 31 ist ein Hebel 32 be festigt, der mittels eines Zapfens 33 an eine Schaltvorrich tung bzw. einen Antriebsmechanismus 28 b angeschlossen ist, der dazu dient, den Hebel 32 und den Zapfen 31 zwischen einer eingerückten und einer ausgerückten Stellung zu ver stellen bzw. zu bewegen, wie dies jeweils mittels ausgezoge ner bzw. gestrichelter Linien in Fig. 3 dargestellt ist.

Die Schaltvorrichtung 28 b ist an einer Stütze 34 befestigt, die an einem Rohr 35 der Achswelle 9 sitzt und einen Teil der Hinterachse des Fahrzeugs 1 bildet.

Wie aus den Fig. 4 und 5 hervorgeht, umfaßt jede Schaltvor richtung 28 a und 28 b, die allgemein mit dem Bezugszeichen 28 bezeichnet sind, ein im wesentlichen haubenförmiges Außenge häuse 26, welches an einem Ende durch einen Deckel 37 ver schlossen ist und eine Seitenwand aufweist, welche von einer Platte 38 mit Schraubbolzen 39 zum Befestigen der Schaltvor richtung 28 an einem Trägerelement gebildet ist.

Eine Innenwand 40 teilt das Gehäuse 36 in zwei axiale Kammern, von denen eine erste einen elektrischen Umkehrmotor 41 aufnimmt, der eine Abtriebswelle 42 aufweist, welche mit dem Untersetzungsgetriebe 43 gekuppelt ist. Die zweite Kammer des Gehäuses 26 nimmt einen zylindrischen Kugel umlaufspindelschnecken-Lagerkörper 44 mit Außenverzahnung 45 auf, der das Abtriebselement des Untersetzungsgetriebes 43 bildet. Wie in Fig. 5 dargestellt, weisen die gegenüber liegenden Enden des Lagerkörpers 44 für die Kugelumlauf spindelschnecke zwei ringförmige Nuten 46 auf, welche die Führungen für Kugeln 47 jeweiliger axialer Schublager 48 bilden, welche den Lagerkörper 44 in drehbarer Weise mit der Innenfläche des Gehäuses 36 und des Deckels 37 verbinden. Eine Schraube bzw. eine Schnecke 50 ist durch die Zwischen schaltung von Kugeln 49 drehbar in dem Lagerkörper 44 ge lagert. Ein Ende der Schnecke 50 erstreckt sich durch eine Bohrung 51 im Deckel 37 und ist mit einer Stange 52 verbun den, welche das Abtriebselement der Schaltvorrichtung 28 bildet.

Die Stange 52 ist an den Schwinghebel 17 oder an den Hebel 32 unter Zwischenschaltung eines Dämpferelements angeschlos sen, zu welchem Zweck das freie Ende der Stange 52 mittels einer koaxial zur Stange 52 verlaufenden Schraubenfeder 53 gleitend mit einer Kupplung 54 verbunden ist, deren Stellhub mit Bezug auf die Stange 52 durch einen Zapfen 55 festgelegt ist, dessen Zwischenabschnitt mit einer diametralen Durch gangsbohrung in Eingriff steht, die in der Stange 52 ange ordnet ist, und dessen Endabschnitte gleitend mit jeweiligen Axialschlitzen 57 in Eingriff stehen, die in einer Kupp lungshülse 54 angeordnet sind. Auf die Kupplungshülse 54 ist ein Ende eines Faltbalges 58 aufgesetzt, dessen anderes Ende an dem Deckel 37 befestigt ist. Die Kupplung 54 ist an ihrem freien Ende durch eine Kappe 59 abgeschlossen, welche mit einer Ringöse 60 für den Zapfen 29 oder 33 versehen ist.

Im Betriebszustand, d.h. also bei eingeschaltetem Vierrad antrieb, in welchem der Schwinghebel 17 und die Hebel 32 eine durch die gestrichelten Linien in den Fig. 2 und 3 dargestellte Lage einnehmen, bewirkt die Betätigung eines nicht dargestellten Betätigungsorgans durch den Benutzer zunächst das Einschalten des Elektromotors 41 der Antriebs vorrichtung 28 a. Der Motor 41 dreht die Spindelschnecke 44 so, daß die Stange 52 aus der hinteren, zurückgezogenen (ausgerückten) Stellung in die vordere (eingerückte) Stellung axial verschoben wird, wodurch der Schwinghebel 17 in die eingerückte Stellung verschoben bzw. verstellt wird, welche durch die ausgezogene Linie in Fig. 2 dargestellt ist. In dieser Stellung drückt die Platte 19 des Schwing hebels 17 auf den Druckknopf 20 des Mikroschalters 21, der dadurch einen an sich bekannten Steuerschaltkreis mit einem Signal beaufschlagt, welches das Einrücken der Kupplung 11 anzeigt. Dieses Signal wirkt als Auslösesignal zum sequen tiellen Einschalten der Antriebsvorrichtungen 28 b, welche ein Einrücken der jeweiligen Kupplungen 12 bewirken und damit ein Ankuppeln der Räder 6 an das Antriebssystem.

Der zuvor beschriebene Betriebsablauf wird zum Ausrücken der Kupplungen umgekehrt.

Zusammenfassend ist also festzustellen, daß die elektro mechanischen Antriebsvorrichtungen 28 keinerlei Beeinträch tigung durch Umgebungsdruck und Umgebungstemperatur unter liegen, und zwar insbesondere nicht bei eingerücktem Zustand der Kupplungen. Durch den Einsatz eines Untersetzungsge triebes 43 und von Kugelumlaufspindelschnecken-Kupplungen 44-50, die an sich schon ein hohes Untersetzungsverhältnis haben, gewährleisten die Antriebsvorrichtungen 28 einen absolut sicheren Betrieb, und zwar auch bei Verwendung relativ hoch drehender, kostengünstiger Elektromotore 41.

Claims

1. Mechanisch zuschaltbarer Vierradantrieb für Kraftfahr zeuge, deren Antriebssystem einen Antriebsmotor, ein Schaltgetriebe, zwei von diesem unmittelbar angetriebene Räder und zwei über eine einschaltbare Kardanwelle, ein Differentialgetriebe und zwei kuppelbare Antriebswellen angetriebene Räder, welche mit je einer Freilaufvorrich tung versehen sind, aufweist, wobei die schaltbare Kardanwellenkupplung und die schaltbaren Kupplungen der Antriebswellen der zuschaltbaren Antriebsräder Antriebs vorrichtungen zu deren Betätigung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtungen für die Kupplungen (11, 12) als elektromechanische Antriebs vorrichtungen (28 a, 28 b) ausgebildet sind, die aus einem Elektromotor (41) zum Verstellen eines axial beweglichen Abtriebsschafts (52) und einem mechanischen Stellgetriebe (50, 44), vorzugsweise in der Art einer Kugelumlaufspin delschnecke, bestehen.

2. Mechanisch zuschaltbarer Vierradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kupplungs-Antriebsvor richtung (28 a, 28 b) mittels eines zwischen zwei Winkel lagen schwenkbaren Hebels (17, 32) mit der Schaltwelle (16, 31) der zugehörigen Schaltkupplung (11, 12) gekup pelt ist.

3. Mechanisch zuschaltbarer Vierradantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Abtriebselement (52) der Kupplungs-Antriebsvorrichtungen (11, 12) und den schwenkbaren Hebeln (17, 32) eine Dämpfungsvorrichtung (53, 54) angeordnet ist.

4. Mechanisch zuschaltbarer Vierradantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kardanwellenkupplung (11) steuernde Vorrichtung eine Einrichtung zum Ermitteln der eingerückten und ausgerück ten Kupplungsstellung aufweist.