WO2012171709A1 - Verbindungsvorrichtung für ausserhalb eines zahnräderwechselgetriebes - Google Patents

Verbindungsvorrichtung für ausserhalb eines zahnräderwechselgetriebes Download PDF

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WO2012171709A1
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sliding sleeve
vehicle
connecting device
shift groove
engagement means
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PCT/EP2012/057966
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Reiner Keller
Frank Richter
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Zf Friedrichshafen Ag
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Definitions

  • the invention relates to a connecting device of a
  • Vehicle drive train element in particular a second vehicle shaft or a housing, according to the preamble of claim 1 and to a
  • Transmission shaft are arranged, which also carries at least on one side adjacent to the respective sliding sleeve a loose wheel.
  • These loose wheels are in this case freely rotatably provided on the transmission shaft and are in permanent meshing with pinion arranged in the countershaft or as a parallel input or output shaft, another transmission shaft. According to the number of teeth ratios of each meshing gears here are the switchable
  • this idler gear is coupled upon reaching the switching position by the sliding sleeve with the gear shaft and thus realized the respective defined ratio of speeds and torques from one gear shaft to the other gear shaft.
  • the shift forks of the individual sliding sleeves are axially displaceably guided on a common control shaft, which can be selectively rotated by an electric actuator via a pinion arranged at the end. Furthermore, on the control shaft a hereby firmly connected cylinder mounted, which has on an outer diameter a, in the axial direction curved groove. On the cylinder, a sleeve is further placed, with a, pronounced at its inner diameter pin in the groove of
  • Cylinder engages and on a rotation of the control shaft and corresponding to the course of the groove of the cylinder performs an axial movement on the cylinder.
  • the sleeve On its outer diameter, the sleeve further has shift fingers which, depending on the angular position of the sleeve, come into contact with one of the shift forks and accordingly transmit the axial movement of the sleeve to the respective fork. In order to adjust the respective angular position of the sleeve, this is connected via a toothing with an intermediate shaft in connection, which in turn is in contact via a gear with the control shaft.
  • the intermediate shaft also rotates the sleeve during rotation of the control shaft relative to the same, so that the shift finger corresponding to the switching sequence of the transmission in succession with the individual shift forks in contact.
  • the applicant's non-prepublished DE 10 2009 054 942 proposes an internal shifting device for a change-speed gearbox for shifting one of a plurality of shiftable transmissions of the change-speed gearbox, with a gearshift sleeve rotationally fixed on a transmission shaft and axially displaceable.
  • actuating means engage in an actuation of the switching device in at least one shift groove, which is provided on an outer diameter of the sliding sleeve and has a curved course, so that the sliding sleeve is axially displaced upon rotation of the transmission shaft according to the course of the shift groove.
  • the object of the invention can be seen to provide a simple device for connecting a vehicle shaft with another vehicle drive train element for outside a change-speed gearbox, in particular a transfer case of a vehicle drive train.
  • the connecting device according to the invention accordingly has a
  • Sliding sleeve which is arranged rotationally fixed and axially displaceable between at least a first and second position on the vehicle shaft, wherein the
  • the connecting device has adjusting means for displacing the sliding sleeve between the first and second position, at least with a switching groove along a circumference of the sliding sleeve and engagement means for engaging in the switching groove.
  • the sliding sleeve with respect to the engagement means is rotatable and axially movable, wherein the shift groove is designed in the form of a control cam, so that upon engagement of the engagement means in the shift groove and upon rotation of the sliding sleeve with respect to the engaging means
  • Sliding sleeve is moved by the shift groove axially between the first and second position.
  • the engagement means engage, whereby the vehicle shaft is either rotationally coupled to the vehicle drive train element, ie coupled in a torque-transmitting manner, or ) are decoupled.
  • connection device has such a connection device.
  • the proposed connection device can also be used for any other applications in a vehicle drive train outside a gear change transmission, for example, to connect and disconnect a power take-off (for example, a PTO or the like) of the vehicle drive train.
  • a power take-off for example, a PTO or the like
  • the vehicle drive train element is designed as a second vehicle shaft to a torque between the two vehicle shafts to
  • the vehicle drive train element is designed as a housing, such as transfer case to support a torque of the vehicle shaft against the housing.
  • the connecting device can
  • the present invention differs in that it is used for coupling the vehicle shaft and the vehicle drive train element outside a gear change transmission, in particular in a transfer case of a vehicle drive train.
  • a transfer case preferably has a single gear ratio between a drive and at least a first and second Output of the transfer case.
  • the transfer case may be, for example, a transverse or longitudinal transfer case, the former is also called axle differential, while the latter is also called all-wheel transfer case.
  • the proposed connecting device is the drive of the transfer case of the first and / or second output of
  • Transfer case can be coupled and uncoupled.
  • the invention is therefore preferably a connection device of a transfer case or, in other words, a transfer case connecting device.
  • the connecting device has a housing, within which the vehicle shaft is rotatably mounted and optionally fixed in the axial direction.
  • the engagement means are stationary with respect to the housing when engaging in the shift groove.
  • the sliding sleeve is rotatable and axially movable with respect to the engagement means and the housing, whereby the sliding sleeve is moved axially in the first or second position upon engagement of the engagement means in the shift groove and a simultaneous rotation of the sliding sleeve by the curve shape of the shift groove.
  • the housing may in particular be a
  • the engagement means are switchable with the respective associated shift groove in engagement and disengageable.
  • the vehicle shaft with the vehicle drive train element is coupled or decoupled only when needed, especially when the engagement means with the shift groove are engaged.
  • the engagement means are preferably mechanically, for example by spring means or manual switch, or hydraulically, for example by hydraulic piston, or pneumatically, for example by pneumatic piston, or electromagnetically, for example by electric motor, traction or pressure electromagnet, with respect to the shift groove and / or extendable, that is in or out of engagement with this brought.
  • the extension can be done mechanically by spring medium / storage and the retraction electromagnetically, or the other way round. If the retraction or extension by spring means, ie by a relaxation the spring means, a switchable holding device is preferably present, which holds the engagement means in the position without energy expenditure, in which the
  • the holding device is designed as a ball trap device.
  • the engagement means are then extended or retracted by the relaxation of the spring means.
  • the sliding sleeve may generally also have a cam, which automatically engages the engagement means after a
  • the engagement means are particularly switchable, i. by triggering retractable and extendable, for engaging in the shift groove means such as
  • the means have at least one in the extended state applied to the shift groove roller, for reducing friction between the shift groove and the engagement means.
  • the means may also comprise at least one sliding block.
  • the adjusting means comprise a sensor to determine whether the engagement means with the respective shift groove are engaged or disengaged.
  • the sensor system can be designed such that it evaluates the position of the armature with respect to the coil and derives therefrom the state (retracted or extended) of the engagement means.
  • the sensors on the engaging means and a donor element for example, a permanent magnet, provide, the position of which is detected by a sensor element, such as a Hall sensor or a reed relay, which is also determined whether the engagement means off or retracted.
  • the adjusting means provide at least a first and a second shift groove on the sliding sleeve, which in particular have an opposite cam profile, wherein the first shift groove causes a movement of the sliding sleeve in the first position and the second
  • Shift groove causes movement of the sliding sleeve in the second position, provided that the engagement means engages in the respective shift groove.
  • the forward movement of the sliding sleeve from a start position, which may be the first or second position, to the target position, which is then the other of the first or second position, by engagement of the engagement means takes place in one of the two Drucknuten.
  • the return movement of the sliding sleeve from this target position to the starting position then takes place by engagement of the engagement means in the other of the two Wennnuten.
  • the engagement means may in particular comprise at least two means for engaging in the switching grooves, for example a respective shifting finger or pin, one of which is associated with one of the switching grooves, i. can only intervene in this associated shift groove.
  • the outward and return movement can be adjusted by the shape of the respective shift groove precisely and independently and cause, for example, a smooth coupling or decoupling.
  • the shift groove or the shift grooves on at least one end portion which causes the shift groove (s) leak into an outer surface of the sliding sleeve, in particular to a level of
  • Sliding sleeve are arranged. By an opposite placement of engagement means around the sliding sleeve around tilting or tilting of the sliding sleeve is prevented when performing the axial displacement.
  • the sliding sleeve on a detent which the sliding sleeve in the first and / or in the second Position locked.
  • the detent is in this case in the form of at least one spring-loaded ball, which is placed in an associated recess of the first vehicle shaft and in the first position and / or the second position of the sliding sleeve with in these positions opposite her
  • Locking grooves cooperates on the sliding sleeve.
  • the detent significantly reduces the risk of unintentional remigration of the sliding sleeve from the respective position into which it has been deliberately guided via the adjusting means.
  • a ball detent can be integrated with little effort and space saving between the first vehicle shaft and the sliding sleeve.
  • the respective force for holding the sliding sleeve can be defined in the desired position.
  • the sliding sleeve itself friction or positive connection means, which are rotatably connected to the Anlagenantriebs- strangelement be brought into connection so that they directly rotatably couple the vehicle shaft with the vehicle drive train element in the second position of the sliding sleeve.
  • the connecting means may be embodied as one or more friction linings on the sliding sleeve, which frictionally cooperate with one or more corresponding surfaces of the vehicle driveline element in the second position, or they may be embodied as one or more claws or serrations on the sliding sleeve, which engage with corresponding ones complementary claws or teeth on the
  • Vehicle drive train element interact positively in the second position. Further extra connection means between the vehicle shaft and the vehicle drive train element, such as an extra clutch, are therefore not required, whereby the component requirement is low.
  • the torque transmission takes place in this case, ie without extra connecting means, directly over the sliding sleeve.
  • the transmitted from the vehicle shaft to the vehicle drive train element torque is forwarded directly through the sliding sleeve.
  • the sliding sleeve act axially on frictional or positive connection means which couple the vehicle shaft in the second position of the sliding sleeve with the vehicle drive train element.
  • the rotational coupling is not done directly by the sliding sleeve itself, but indirectly by the extra connecting means, such as an extra clutch, which are actuated by the sliding sleeve axially in the displacement from the first to the second position.
  • These connecting means can also be designed, for example, as a form-locking dog clutch or a frictional disc clutch.
  • the sliding sleeve acts on the connecting means via one or more spring elements, such as disc springs or coil springs.
  • one or more spring element are arranged between the sliding sleeve and connecting means, via which the sliding sleeve acts on the connecting means.
  • Connecting means whereby a gentle coupling or decoupling of the vehicle shaft can take place with or from the vehicle drive train element.
  • the torque transmission takes place in this case, i. with extra lanyard, exclusively or at least for the most part, via these extra lanyards. This means that the transmitted from the vehicle shaft to the vehicle drive train element torque is not or only slightly forwarded through the sliding sleeve, which accordingly can be made less robust and possibly smaller.
  • the connecting means may also be designed in a form-fitting manner with a frictional synchronization.
  • Fig. 1 is a plan view of a vehicle drive train
  • Fig. 2 is a longitudinal section of the connecting device according to a
  • Fig. 3 is a plan view of a sliding sleeve and associated adjusting means of the connecting device of Fig. 2;
  • FIG. 4 shows a side view of the sliding sleeve and the adjusting means of FIG.
  • Fig. 5 is a longitudinal section of the connecting device according to a
  • Fig. 6 is a longitudinal section of the invention
  • the four-wheel drive train exemplified in FIG. 1, also called 4WD drive train, has a drive motor 1, for example an internal combustion engine, an electric motor or an internal combustion engine / electric motor hybrid drive.
  • a conventional change-speed gearbox 2 for example, a manual or automated manual transmission in countershaft design, connects.
  • a disconnect clutch i. Starting clutch
  • Drive motor 1 and change-speed gearbox 2 are designed here in front-longitudinal arrangement, other arrangements are however also conceivable, for example, a front-transverse arrangement or a mid-motor assembly.
  • the drive train has a first transfer case 3, in detail a longitudinal transfer case, which distributes the output torque of the change-speed gearbox 2 to a front axle 4 and a rear axle 5 (corresponding to the illustrated arrows).
  • the first transfer case 3 may in this case have at least one of the connecting devices according to the invention integrated in order to connect or disconnect the front axle 3 and / or the rear axle 4 from the transfer case 3.
  • no torque can be transmitted to the respective axle 4, 5 or a maximum possible torque, or, by a slipping operation of the connecting device, a predetermined limited torque.
  • the torque assigned to the front axle 4 is transferred to a second transfer case 6, here a transverse transfer case of the front axle 4, where it is in turn distributed to a right and left wheel drive shaft 7 and from there to a right or left vehicle wheel 8 becomes (according to the illustrated arrows).
  • a third transfer case 9 for this purpose.
  • the second and / or third transfer case 6, 9 are designed as limited slip differential or torque vectoring differential gear, these may have at least one of the connecting devices according to the invention integrated to regulate the torque transmission to the respective right and / or left wheel 8 or in order to connect or disconnect the respective wheel 8 completely in terms of drive technology from the remaining vehicle drive train.
  • one or more of the connecting devices can also be arranged between one of the vehicle wheels 8 and the associated transfer case 6, Be arranged on or in the corresponding wheel drive shaft 7 - exemplary installation locations for this purpose are marked with the reference numeral X.
  • the powertrain shown here is to be seen by way of example and not by way of limitation for the invention. It will be understood by those skilled in the art that the powertrain may also be configured so that only the front or rear axles 4, 5 can be driven by the drive motor 1, i. that it can only be a so-called 2WD drivetrain.
  • the use of the connecting device according to the invention is not limited to multi-lane vehicles, but can also be used in single-track vehicles, such as a motorcycle, a scooter or the like.
  • the vehicle may also have more than two driven axles and be designed, for example, as a 6x6 or 8x8 driveline, i. Have 3 or 4 drivable axes.
  • FIG. 2 is a longitudinal section of a connecting device according to a first embodiment of the invention can be seen.
  • This includes a sliding sleeve 10, which is rotatably on a driving gear 1 1 and arranged axially displaceably on a first vehicle shaft 12 and which is placed in the axial direction adjacent to a running as a second vehicle shaft 13sammlungantriebs- strand element.
  • This second vehicle shaft 13 is rotatable relative to the first vehicle shaft 12.
  • the sliding sleeve 10 side facing the second vehicle shaft 13 has a toothing 14 which is designed to correspond to a toothing 15 on the sliding sleeve 10.
  • the teeth 14, 15 each have mutually facing tooth flanks and are designed according to a claw coupling known to those skilled in the art.
  • the teeth 14, 15 in this case form connecting means 26 for rotational coupling of the first and second vehicle shaft 12, 13.
  • it is also conceivable to form a locking synchronization by an appropriate design of the sliding sleeve 10 and the second vehicle shaft 13, and by interposing one or more synchronizer rings .
  • the sliding sleeve 10 On its outer circumference, ie the outer diameter, the sliding sleeve 10 further has a first and a second shift groove 1 6, 17, which, as can be seen in particular from the plan view of Fig. 3, have a characteristic curve-shaped in the axial direction.
  • engaging means 18 here exemplified switching pin pairs 18a, 18b and 18c, 18d provided at a
  • a suitable means 19 for example a bolt, switching pin or shift finger, in which each associated first or second shift groove 1 6 or 17 engage.
  • Engagement means 18 and switching grooves 1 6, 17 in this case form the movement means used for the sliding sleeve 10 actuating means of the connecting device.
  • the engagement means 18a to 18d are each placed in a stationary manner in a housing 20, so that during an engagement movement of the respective engagement means 18a to 18d in the respective
  • Engagement pairs 18a, 18c and 18b, 18d are preferably, but not necessarily, respectively placed on opposite, radial sides of the sliding sleeve 10, as can be seen from FIG. 4 with reference to the pair of engagement means 18a, 18c
  • Tilting the sliding sleeve 10 is prevented during axial movement.
  • the Eingriffsmitteil 8a to 18d are designed in particular as electromagnetically actuated components that are in power supply for a retraction or extension the respective means 19 provide.
  • the engagement means 18a to 18d can just as well be embodied as mechanically, hydraulically or pneumatically actuatable components.
  • the sliding sleeve 10 is shown in the second position in which it is on the teeth 15 with the teeth 14 of the vehicle shaft 13 is engaged. In this position, the vehicle shafts 12, 13 are thus rotatably coupled together via the sliding sleeve 10. To move the sliding sleeve 10 now from this second position to the first position in which the teeth 14, 15 are no longer engaged and the second vehicle shaft 13 is thus rotatable relative to the first vehicle shaft 12 (rotationally coupled), only the engagement means 18b, 18d are electrically controlled, whereupon the respective means 19 engage in the associated switching groove 17.
  • the sliding sleeve 10 Due to the axial course of the shift groove 17 and the common rotation of the sliding sleeve 10 with the first vehicle shaft 12, the sliding sleeve 10 is then moved away in the axial direction of the second vehicle shaft 13. Upon reaching the first position, the means 19 are retracted, whereby the engagement means 18b, 18d are disengaged from the shift groove 17.
  • the switching grooves 1 6, 17 are executed in the direction of rotation in respective end regions, which can expire the Wennnuten 1 6, 17 in an externa ßere surface of the sliding sleeve 10, ie. to a level of the outer diameter of the sliding sleeve 10, as can be seen in Fig. 4.
  • the shift groove 17 is analogous to the shift groove 1 6 executed with such an end.
  • this end portion of each switching groove 1 6, 17 connect a cam, which the means 19 on the normal level of the outer surface or the
  • a detent 21 is provided. This consists of a spring-loaded ball 22, which is placed in a recess 23 of the first vehicle shaft 12 and in each case in the first and second positions of the sliding sleeve 10 with their respective opposite locking grooves 24, 25 at one
  • Inner diameter of the sliding sleeve 10 cooperates. According to the
  • Fig. 5 illustrates the connecting device according to a second
  • the sliding sleeve 10 in the second position does not directly engage the vehicle drive train element here as the second vehicle shaft 13 with the first vehicle shaft 12, but actuates extra connecting means 26, here by way of example in the form of a dog clutch with a synchronization executed, which then rotatably couple the second vehicle shaft 13 with the first vehicle shaft 12 at a displacement of the sliding sleeve 10 in the second position.
  • the connecting means 26 have an axially on the first vehicle shaft 12 rotatably and slidably disposed connecting sleeve with claws and a synchronization, which are pressed at a displacement of the sliding sleeve in the second position in the direction and against corresponding claws of the second vehicle shaft 13, thereby the rotational movements of the vehicle shafts 12, 13 are first synchronized and these then come into positive engagement with each other.
  • the sliding sleeve 10 thus does not directly engage the first vehicle shaft 12 itself with the second one in this case
  • Vehicle shaft 13 but indirectly via the connecting means 26.
  • the actual Torque transmission between the vehicle shafts 12, 13 takes place accordingly exclusively or at least for the most part via the connecting means 26.
  • FIG. 6 shows a further, third embodiment of the invention.
  • the connecting means 26 for coupling the first and second vehicle shaft 12, 13 in this case as
  • Lamella coupling formed, the outer plate 28 with the second
  • Vehicle shaft 13 and the inner plate 29 are rotatably connected to the first vehicle shaft 12.
  • the sliding sleeve 10 presses in the movement into the second position via the intermediate spring element 27 the
  • Multi-plate clutch 26 ie this is closed.
  • Multi-plate clutch 26 ie this is closed.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung eines Fahrzeugantriebsstrangs, außerhalb eines Zahnräderwechselgetriebes, zur Drehkoppelung einer Fahrzeugwelle (12) und eines relativ dazu drehbaren Fahrzeugantriebsstrangelements (13), aufweisend eine Schiebemuffe (10), welche drehfest und axial verschiebbar zwischen zumindest einer ersten und zweiten Position auf der Fahrzeugwelle (12) angeordnet ist, wobei die Schiebemuffe (10) in der ersten Position eine Drehentkoppelung der Fahrzeugwelle (12) von dem Fahrzeugantriebsstrangelement (13) bewirkt und in der zweiten Position deren Drehkoppelung bewirkt, sowie aufweisend Stellmittel (16, 17, 18) zur Verschiebung der Schiebemuffe (10) zwischen der ersten und zweiten Position, mit zumindest einer Schaltnut (16, 17) entlang eines Umfangs der Schiebemuffe (10) sowie Eingriffsmitteln (18) zum Eingriff in die Schaltnut (16, 17). Erfindungsgemäß ist die Schiebemuffe (10) bezüglich der Eingriffsmittel (18) drehbar und axial beweglich, wobei die Schaltnut (16, 17) in Form einer Steuerkurve ausgeführt ist, so dass beim Eingriff der Eingriffsmittel (18) in die Schaltnut (16, 17) und bei einer Drehung der Schiebemuffe (10) bezüglich der Eingriffsmittel (18) die Schiebemuffe (10) durch die Schaltnut (16, 17) axial zwischen der ersten und zweiten Position bewegt wird.

Description

Verbindunqsvorrichtunq für außerhalb eines Zahnraderwechselgetnebes
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungsvorrichtung eines
Fahrzeugantriebsstranges, außerhalb eines Zahnräderwechselgetriebes, zur
Drehkoppelung einer Fahrzeugwelle mit einem relativ dazu drehbaren
Fahrzeugantriebsstrangelement, insbesondere einer zweiten Fahrzeugwelle oder einem Gehäuse, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf ein
Verteilergetriebe eines Fahrzeugantriebsstranges nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 1 .
Aus der DE 600 01 023 T2 ist eine Schalteinrichtung eines Zahnräderwechselgetriebes bekannt, bei welcher Schiebemuffen über diesen zugeordnete Stellmittel in Form von Schaltgabeln axial verschoben werden können, um durch die jeweilige Axialbewegung gezielt ein zugehöriges Übersetzungsverhältnis des
Zahnräderwechselgetriebes anzuwählen. Es ist hierbei im allgemeinen bekannt, dass die Schiebemuffen dabei jeweils drehfest und axial verschiebbar auf einer
Getriebewelle angeordnet sind, die zudem zumindest auf einer Seite benachbart zu der jeweiligen Schiebemuffe ein Losrad trägt. Diese Losräder sind hierbei frei rotierbar auf der Getriebewelle vorgesehen und stehen im permanenten Zahneingriff mit Ritzeln einer im Vorgelege- oder als parallele Eingangs- oder Ausgangswelle angeordneten, weiteren Getriebewelle. Entsprechend der Zähnezahlverhältnisse der jeweils miteinander kämmenden Zahnräder werden hierbei die schaltbaren
Übersetzungsverhältnisse des Zahnräderwechselgetriebes definiert. Bei einer axialen Bewegung der jeweiligen Schiebemuffe aus einer Neutralstellung in eine
Schaltstellung in Richtung des jeweiligen Losrades wird dieses Losrad bei Erreichen der Schaltstellung durch die Schiebemuffe mit der Getriebewelle gekuppelt und damit die jeweilige definierte Übersetzung der Drehzahlen und Drehmomente von der einen Getriebewelle auf die andere Getriebewelle realisiert.
Bei der DE 600 01 023 T2 sind die Schaltgabeln der einzelnen Schiebemuffen auf einer gemeinsamen Steuerwelle axial verschiebbar geführt, die über ein endseitig angeordnetes Ritzel durch ein elektrisches Stellglied gezielt verdreht werden kann. Des Weiteren ist auf der Steuerwelle ein hiermit fest verbundener Zylinder aufgesetzt, welcher auf einem Außendurchmesser eine, in axialer Richtung kurvenartig verlaufende Nut aufweist. Auf dem Zylinder ist ferner eine Hülse platziert, die mit einem, an ihrem Innendurchmesser ausgeprägten Stift in die Nut des
Zylinders eingreift und bei einer Rotation der Steuerwelle und entsprechend dem Verlauf der Nut des Zylinders eine axiale Bewegung auf dem Zylinder ausführt. Auf ihrem Außendurchmesser verfügt die Hülse weiterhin über Schaltfinger, welche je nach Winkelposition der Hülse mit einer der Schaltgabeln in Kontakt treten und dementsprechend die Axialbewegung der Hülse auf die jeweilige Gabel übertragen. Um hierbei die jeweilige Winkelposition der Hülse einzustellen, steht diese über eine Verzahnung mit einer Zwischenwelle in Verbindung, die wiederum über ein Zahnrad mit der Steuerwelle in Kontakt steht.
Bei Verdrehung der Steuerwelle über das elektrische Stellglied wird
entsprechend der Rotation des Zylinders die Hülse in axialer Richtung bewegt und führt hierbei eine der Schaltgabeln mit sich, so dass letztendlich eine Bewegung der jeweiligen Schiebemuffe und damit eine Schaltung eines zugehörigen Übersetzungsverhältnisses eingeleitet wird. Entsprechend der Übersetzung zwischen Steuerwelle und Zwischenwelle verdreht die Zwischenwelle die Hülse zudem bei Rotation der Steuerwelle gegenüber der selbigen, so dass die Schaltfinger entsprechend der Schaltfolge des Schaltgetriebes nacheinander mit den einzelnen Schaltgabeln in Kontakt treten. Somit ist bei Betätigung des elektrischen Stellgliedes eine
aufeinanderfolgende Hoch- bzw. Rückschaltung möglich.
Die nicht vorveröffentlichte DE 10 2009 054 942 der Anmelderin schlägt eine innere Schalteinrichtung für ein Zahnräderwechselgetriebe vor, zum Schalten eines von mehreren schaltbaren Übersetzungen des Zahnräderwechselgetriebes, mit einer auf einer Getriebewelle drehfest und axial verschieblich angeordneten Schaltmuffe. Hierbei greifen Stellmittel bei einer Betätigung der Schalteinrichtung in mindestens eine Schaltnut ein, welche auf einem Außendurchmesser der Schiebemuffe vorgesehen ist und einen kurvenförmigen Verlauf aufweist, so dass die Schiebemuffe bei einer Rotation der Getriebewelle entsprechend dem Verlauf der Schaltnut axial verschoben wird. Somit erfolgt eine Koppelung der Getriebewelle mit einem benachbart platzierten Losrad. Da es sich bei der in der DE 10 2009 054 942 vorgeschlagenen Vorrichtung explizit um eine Schalteinrichtung für ein Zahnradwechselgetriebe zum Schalten eines von mehreren schaltbaren Übersetzungsverhältnissen des Getriebes handelt und hierzu zwingend ein Losrad vorausgesetzt wird, ist diese Vorrichtung nicht ohne weiteres für Anwendungen außerhalb eines Zahnräderwechselgetriebes, beispielsweise in einem einstufigen Verteilergetriebe eines Fahrzeugantriebsstrangs, geeignet.
Ausgehend von dem genannten Stand der Technik kann die Aufgabe der Erfindung darin gesehen werden, eine einfache Vorrichtung zur Verbindung einer Fahrzeugwelle mit einem anderen Fahrzeugantriebsstrangelement für außerhalb eines Zahnräderwechselgetriebes bereitzustellen, insbesondere eines Verteilergetriebe eines Fahrzeugantriebstrangs.
Diese Aufgabe wird durch eine Verbindungsvorrichtung gemäß dem
Anspruch 1 und einem Verteilergetriebe gemäß dem Anspruch 1 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen hiervon sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung weist demgemäß eine
Schiebemuffe auf, welche drehfest und axial verschiebbar zwischen zumindest einer ersten und zweiten Position auf der Fahrzeugwelle angeordnet ist, wobei die
Schiebemuffe in der ersten Position eine Drehentkoppelung der Fahrzeugwelle von dem Fahrzeugantriebsstrangelement bewirkt und in der zweiten Position deren Drehkoppelung bewirkt. Zudem weist die Verbindungsvorrichtung Stellmittel zur Verschiebung der Schiebemuffe zwischen der ersten und zweiten Position auf, zumindest mit einer Schaltnut entlang eines Umfangs der Schiebemuffe sowie Eingriffsmitteln zum Eingriff in die Schaltnut. Hierbei ist die Schiebemuffe bezüglich der Eingriffsmittel drehbar und axial beweglich, wobei die Schaltnut in Form einer Steuerkurve ausgeführt ist, so dass beim Eingriff der Eingriffsmittel in die Schaltnut und bei einer Drehung der Schiebemuffe bezüglich der Eingriffsmittel die
Schiebemuffe durch die Schaltnut axial zwischen der ersten und zweiten Position bewegt wird. Somit wird bei einer Drehung der Fahrzeugwelle und einer damit einhergehenden Drehung der Schiebemuffe diese beim Eingriff der Eingriffmittel axial in die erste oder die zweite Position bewegt, wodurch die Fahrzeugwelle mit dem Fahr- zeugantriebsstrangelement entweder miteinander drehgekoppelt, d.h. drehmomentübertragbar gekoppelt, oder voneinander (dreh-)entkoppelt werden.
Das erfindungsgemäße Verteilergetriebe weist eine solche Verbindungsvorrichtung auf. Grundsätzlich kann die vorgeschlagene Verbindungsvorrichtung allerdings auch für beliebige andere Anwendungen in einem Fahrzeugantriebsstrang außerhalb eines Zahnräderwechselgetriebes genutzt werden, beispielsweise um einen Nebenabtrieb (zum Beispiel eine Zapfwelle oder ähnliches) des Fahrzeugantriebsstrangs an- und abzukoppeln.
Bevorzugt ist das Fahrzeugantriebsstrangelement als zweite Fahrzeugwelle ausgeführt, um ein Drehmoment zwischen den beiden Fahrzeugwellen zu
übertragen, oder das Fahrzeugantriebsstrangelement ist als Gehäuse ausgeführt, beispielsweise Verteilergetriebegehäuse, um ein Drehmoment der Fahrzeugwelle gegen das Gehäuse abzustützen.
Gegenüber den aus dem vorveröffentlichten Stand der Technik bekannten Vorrichtungen ist hierdurch einer geringere Anzahl von Bauteilen notwendig.
Außerdem wird die zur Koppelung bzw. Entkoppelung der Fahrzeugwelle von dem Fahrzeugantriebsstrangelement benötigte Kraft der Drehbewegung der Schiebemuffe bzw. der Fahrzeugwelle entnommen und braucht nicht durch die Verbindungsvorrichtung selbst aufgebracht werden. Die Verbindungsvorrichtung kann
dementsprechend klein und Bauteilarm ausgeführt werden.
Gegenüber der nicht vorveröffentlichten DE 10 2009 054 942 unterscheidet sich die vorliegende Erfindung dadurch, dass sie zur Koppelung der Fahrzeugwelle und des Fahrzeugantriebsstrangelement außerhalb eines Zahnräderwechselgetriebes, insbesondere in einem Verteilergetriebes eines Fahrzeugantriebstrangs, dient. Ein solches Verteilergetriebe verfügt bevorzugt über eine einzige Übersetzungsstufe zwischen einem Antrieb und zumindest einem ersten und zweiten Abtrieb des Verteilergetriebes. Bei einem solchen Verteilergetriebe kann es sich beispielsweise um ein Quer- oder Längsverteilergetriebe handeln, ersteres wird auch Achsdifferentialgetriebe genannt, während letzteres auch Allradverteilergetriebe genannt wird. Durch die vorgeschlagene Verbindungsvorrichtung ist hierbei der Antrieb des Verteilergetriebes von dem ersten und/oder zweiten Abtrieb des
Verteilergetriebes an- und abkoppelbar. Bevorzugt handelt es sich bei der Erfindung daher um eine Verbindungsvorrichtung eines Verteilergetriebes oder mit anderen Worten um eine Verteilergetriebe-Verbindungsvorrichtung.
Bevorzugt weist die Verbindungsvorrichtung ein Gehäuse auf, innerhalb dessen die Fahrzeugwelle drehbar und gegebenenfalls in axialer Richtung ortsfest gelagert ist. Dabei sind die Eingriffsmittel beim Eingriff in die Schaltnut bezüglich des Gehäuses ortsfest. Somit ist die Schiebemuffe gegenüber den Eingriffmitteln und dem Gehäuse drehbar und axial beweglich, wodurch die Schiebemuffe bei einem Eingriff der Eingriffmittel in die Schaltnut und einer gleichzeitigen Drehung der Schiebemuffe durch die Kurvenform der Schaltnut axial in die erste oder zweite Position bewegt wird. Bei dem Gehäuse kann es sich insbesondere um ein
Verteilergetriebegehäuse handeln.
In einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung sind die Eingriffmittel schaltbar mit der jeweils zugeordneten Schaltnut in Eingriff und außer Eingriff bringbar. Hierdurch wird die Fahrzeugwelle mit dem Fahrzeugantriebsstrangelement nur bei Bedarf ge- oder entkoppelt, insbesondere dann, wenn die Eingriffmittel mit der Schaltnut in Eingriff sind. Hierbei sind die Eingriffsmittel bevorzugt mechanisch, beispielsweise per Federmittel oder manuellem Schalter, oder hydraulisch, beispielsweise per Hydraulikkolben, oder pneumatisch, beispielsweise per Pneumatikkolben, oder elektromagnetisch, beispielsweise per Elektromotor, Zug- oder Druckelektromagnet, bezüglich der Schaltnut ein- und/oder ausfahrbar, das heißt in bzw. außer Eingriff mit dieser bringbar. Hierbei können zum Einfahren und zum Ausfahren auch unterschiedliche Betätigungsprinzipien angewandt werden, beispielsweise kann das Ausfahren mechanisch per Feder- mittel/-speicher erfolgen und das Einfahren elektromagnetisch, oder andersherum. Sofern das Ein- oder Ausfahren per Federmittel erfolgt, d.h. durch eine Entspannung der Federmittel, ist bevorzugt eine schaltbare Haltevorrichtung vorhanden, welche die Eingriffmittel in derjenigen Position ohne Energieaufwand hält, in der die
Federmittel gespannt sind. Beispielsweise ist die Haltevorrichtung als Kugelfallenvorrichtung ausgeführt. Wenn die Haltvorrichtung gelöst wird, werden die Eingriffmittel durch die Entspannung der Federmittel dann aus- bzw. eingefahren. Zum mechanischen Einfahren der Eingriffmittel kann die Schiebemuffe generell auch eine Nocke aufweisen, welche die Eingriffsmittel automatisch nach einer
vorgegebenen Rotationsstrecke aus der Schaltnut und über einen normalen äußeren Durchmesser der Schiebemuffe hinweg herausbewegt, d.h. außer Eingriff bringt.
Die Eingriffsmittel weisen insbesondere schaltbare, d.h. durch Auslösung ein- und ausfahrbare, zum Eingriff in die Schaltnut geeignete Mittel auf, wie
beispielsweise einen oder mehrere Schaltfinger oder -stifte, um die Eingriffsmittel wahlweise in bzw. außer Eingriff mit der Schaltnut zu bringen. Gegebenenfalls verfügen die Mittel über zumindest eine im ausgefahrenen Zustand an der Schaltnut anliegende Rolle, zur Reibungsverminderung zwischen der Schaltnut und den Eingriffmitteln. Die Mittel können hierzu alternativ auch zumindest einen Gleitstein aufweisen.
Bevorzugt weisen die Stellmittel eine Sensorik auf, zur Ermittlung, ob die Eingriffsmittel mit der jeweiligen Schaltnut in Eingriff oder außer Eingriff sind. Bei einem elektromagnetischen Aus- oder Einfahren der Eingriffsmittel mittels einer Spule und einem beweglichen Anker kann insbesondere die Sensorik so ausgeführt sein, dass diese die Position des Ankers bezüglich der Spule auswertet und daraus den Zustand (ein- oder ausgefahren) der Eingriffsmittel herleitet. Alternativ oder zusätzlich kann die Sensorik an den Eingriffsmitteln auch ein Geberelement, beispielsweise einen Permanentmagneten, vorsehen, dessen Position durch ein Sensorelement, beispielsweise einen Hall-Sensor oder ein Reed-Relais, erkannt wird, wodurch ebenfalls feststellbar ist, ob die Eingriffsmittel aus- oder eingefahren sind.
In einer Ausgestaltung der Erfindung sehen die Stellmittel zumindest eine erste und eine zweite Schaltnut auf der Schiebemuffe vor, welche insbesondere einen gegensätzlichen Steuerkurvenverlauf aufweisen, wobei die erste Schaltnut eine Bewegung der Schiebemuffe in die erste Position bewirkt und die zweite
Schaltnut eine Bewegung der Schiebemuffe in die zweite Position bewirkt, sofern die Eingriffsmittel in die jeweilige Schaltnut eingreift. Mit anderen Worten erfolgt die Hinbewegung der Schiebemuffe von einer Startposition, welche die erste oder zweite Position sein kann, zu der Zielposition, welche dann die jeweils andere der ersten oder zweiten Position ist, durch Eingriff der Eingriffsmittel in eine der zwei Schaltnuten. Und die Rückbewegung der Schiebemuffe von dieser Zielposition zu der Startposition erfolgt dann durch Eingriff der Eingriffsmittel in die andere der zwei Schaltnuten. Hierzu können die Eingriffsmittel insbesondere zumindest zwei Mittel zum Eingriff in die Schaltnuten aufweisen, beispielsweise jeweils ein Schaltfinger oder -stift, von welchen jeweils eines eine der Schaltnuten zugeordnet ist, d.h. nur in diese zugeordnete Schaltnut eingreifen kann. Die Hin- und Rückbewegung können hierbei durch die Form der jeweiligen Schaltnut präzise und unabhängig voneinander eingestellt werden und beispielsweise einen sanften Koppel- oder Entkoppelvorgang bewirken.
In einer Ausbildung der Erfindung weist die Schaltnut oder die Schaltnuten zumindest einen Endbereich auf, welcher die Schaltnut(en) in eine äußere Oberfläche der Schiebemuffe auslaufen läßt, insbesondere auf ein Niveau eines
Außendurchmessers der Schiebemuffe. Dies hat den Vorteil, dass die Eingriffmittel nach Erreichen der gewünschten Stellung der Schiebemuffe nicht gezielt aus der Schaltnut herausgeführt werden müssen, sondern durch das Auslaufen der Nut selbsttätig in die Ausgangsstellung zurückbewegt werden.
Es ist eine weitere, vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, dass die Eingriffsmittel an gegenüberliegenden, radialen Seiten der mindestens einen
Schiebemuffe angeordnet sind. Durch eine gegenüberliegende Platzierung von Eingriffsmitteln um die Schiebemuffe herum wird ein Verkippen bzw. Verkanten der Schiebemuffe bei Ausführen der axialen Verschiebung unterbunden.
In einer Weiterbildung der Verbindungsvorrichtung weist die Schiebemuffe eine Rastierung auf, welche die Schiebemuffe in der ersten und/oder in der zweiten Position arretiert. Zweckmäßigerweise liegt die Rastierung hierbei in Form mindestens einer federbelasteten Kugel vor, die in einer zugehörigen Ausnehmung der ersten Fahrzeugwelle platziert ist und in der ersten Position und/oder der zweiten Position der Schiebemuffe mit in diesen Stellungen ihr gegenüberliegenden
Arretiernuten an der Schiebemuffe zusammenwirkt. Durch die Rastierung wird die Gefahr eines ungewollten Zurückwanderns der Schiebemuffe aus der jeweiligen Position, in welche sie über die Stellmittel gezielt geführt worden ist, deutlich vermindert. Eine Kugelrastierung lässt sich hierbei mit geringem Aufwand und platzsparend zwischen der ersten Fahrzeugwelle und der Schiebemuffe integrieren. Zudem kann entsprechend der Federbelastung der mindestens einen Kugel die jeweilige Kraft zum Halten der Schiebemuffe in der gewünschten Position definiert werden.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Schiebemuffe selbst reib- oder formschlüssige Verbindungsmittel aufweist, welche mit dem Fahrzeugantriebs- strangelement drehfest in Verbindung bringbar sind, sodass diese unmittelbar die Fahrzeugwelle mit dem Fahrzeugantriebsstrangelement in der zweiten Position der Schiebemuffe drehkoppeln. Die Verbindungsmittel können insbesondere als ein oder mehrere Reibbeläge an der Schiebemuffe ausgeführt sein, welche mit einer oder mehreren entsprechenden Oberflächen des Fahrzeugantriebsstrangelements in der zweiten Position reibschlüssig zusammenwirken, oder sie können als ein oder mehrere Klauen oder Verzahnungen an der Schiebemuffe ausgeführt sein, welche mit entsprechenden komplementären Klauen oder Verzahnungen an dem
Fahrzeugantriebsstrangelement in der zweiten Position formschlüssig zusammenwirken. Weitere extra Verbindungsmittel zwischen der Fahrzeugwelle und dem Fahrzeugantriebsstrangelement, wie beispielsweise eine extra Kupplung, werden demnach nicht benötigt, wodurch der Bauteilbedarf gering ist. Die Drehmomentübertragung erfolgt in diesem Fall, d.h. ohne extra Verbindungsmittel, direkt über die Schiebemuffe. Somit wird das von der Fahrzeugwelle auf das Fahrzeugantriebsstrangelement übertragene Drehmoment unmittelbar über die Schiebemuffe weitergeleitet. Alternativ ist vorgesehen, dass die Schiebemuffe axial auf reib- oder formschlüssige Verbindungsmittel wirken, welche die Fahrzeugwelle in der zweiten Position der Schiebemuffe mit dem Fahrzeugantriebsstrangelement drehkoppeln. Demnach erfolgt die Drehkoppelung nicht durch die Schiebemuffe unmittelbar selbst, sondern mittelbar durch die extra Verbindungsmittel, beispielsweise eine extra Kupplung, welche durch die Schiebemuffe axial bei der Verschiebung von der ersten in die zweite Position betätigt werden. Diese Verbindungsmittel können ebenfall beispielsweise als eine formschlüssige Klauenkupplung oder eine reibschlüssige Scheibenkupplung ausgeführt sein. Hierbei kann außerdem vorgesehen sein, dass die Schiebemuffe über ein oder mehrere Federelemente, beispielsweise Tellerfedern oder Schraubenfedern, auf die Verbindungsmittel wirkt. Mit anderen Worten sind zwischen Schiebemuffe und Verbindungsmittel ein oder mehrere Federelement angeordnet, über welche die Schiebemuffe auf die Verbindungsmittel wirkt. Somit überträgt sich eine Betätigungskraft der Schiebemuffe nicht direkt auf die
Verbindungsmittel, wodurch ein sanftes Koppeln oder Entkoppeln der Fahrzeugwelle mit bzw. von dem Fahrzeugantriebsstrangelement erfolgen kann. Die Drehmomentübertragung erfolgt in diesem Fall, d.h. mit extra Verbindungsmittel, ausschließlich oder zumindest zum größten Teil über diese extra Verbindungsmittel. Das bedeutet, dass das von der Fahrzeugwelle auf das Fahrzeugantriebsstrangelement übertragene Drehmoment nicht oder lediglich in geringem Maß über die Schiebemuffe weitergeleitet wird, welche dementsprechend weniger robust und gegebenenfalls kleiner ausgeführt werden kann.
In beiden Fällen können die Verbindungsmittel auch formschlüssig mit einer reibschlüssigen Synchronisation ausgeführt sein.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und Zeichnungen näher erläutert, aus welchen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Merkmale der Erfindung entnommen werden können. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung,
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Fahrzeugantriebsstrang; Fig. 2 einen Längsschnitt der Verbindungsvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Schiebemuffe und zugehörige Stellmittel der Verbindungsvorrichtung aus Fig. 2;
Fig. 4 eine Seitenansicht der Schiebemuffe und der Stellmittel der in Fig.
2 dargestellten Verbindungsvorrichtung;
Fig. 5 einen Längsschnitt der Verbindungsvorrichtung gemäß einer
weiteren, zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 6 einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen
Verbindungsvorrichtung entsprechend einer dritten
Ausführungsform.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Bauteile mit gleichen
Bezugszeichen versehen.
Der in Fig. 1 beispielhaft dargestellte Allrad-Fahrzeugantriebsstrang, auch 4WD-Antriebsstrang genannt, weist einen Antriebsmotor 1 auf, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine, einen Elektromotor oder einen Verbrennungskraftmaschine-Elektromotor-Hybridantrieb. An den Antriebsmotor 1 abtriebsseitig schließt sich ein konventionelles Zahnräderwechselgetriebe 2, beispielsweise ein manuelles oder automatisiertes Schaltgetriebe in Vorgelegewellenbauweise, an. Nicht dargestellt ist hierbei, dass sich antriebstechnisch zwischen Antriebsmotor 1 und Zahnräderwechselgetriebe 2 eine Trennkupplung, i.e. Anfahrkupplung, befinden kann. Antriebsmotor 1 und Zahnräderwechselgetriebe 2 sind hier in Front-Längs- Anordnung ausgeführt, anderen Anordnungen sind allerdings ebenso denkbar, beispielsweise eine Front-Quer-Anordnung oder eine Mittelmotoranordnung.
Innerhalb des Zahnräderwechselgetriebes 2 wird in der Regel fahrsituations- abhängig durch eine Schalteinrichtung eines von mehreren Übersetzungsverhältnissen eingelegt, um ein von dem Antriebsmotor 1 bereitgestelltes Drehmoment herauf oder herabzusetzen. Direkt an das Zahnräderwechselgetriebe 2 angeflanscht und außerhalb des Zahnräderwechselgetriebes 2, weist der Antriebsstrang ein erstes Verteilergetriebe 3 auf, im Detail ein Längsverteilergetriebe, welches das Ausgangsdrehmoment des Zahnräderwechselgetriebe 2 auf eine Vorderachse 4 und eine Hinterachse 5 verteilt (entsprechend der dargestellten Pfeile). Das erste Verteilergetriebe 3 kann hierbei zumindest eine der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtungen integriert aufweisen, um die Vorderachse 3 und/oder die Hinterachse 4 antriebstechnisch von dem Verteilergetriebe 3 an- oder abzukoppeln. Hierdurch kann wahlweise kein Drehmoment auf die jeweilige Achse 4, 5 übertragen werden oder ein maximal mögliches Drehmoment, oder, durch einen schlupfenden Betrieb der Verbindungsvorrichtung, ein vorgegebenes begrenztes Drehmoment.
Alternativ oder zusätzlich können auch zwischen dem ersten Verteilergetriebe 3 und der Vorder- und/oder Hinterachse 4, 5 eine oder mehrere der
Verbindungsvorrichtungen angeordnet sein, durch welche die jeweiligen Achsen 4, 5 mit dem Verteilergetriebe 3 an- und koppelbar sind - beispielhafte Einbauorte hierfür sind mit dem Bezugszeichen Y markiert.
Ausgehend von dem ersten Verteilergetriebe 3 wird das der Vorderachse 4 zugewiesene Drehmoment auf ein zweites Verteilergetriebe 6, hier ein Querverteilergetriebe der Vorderachse 4, übertragen, wo es wiederum auf eine rechte und linke Radantriebswelle 7 und von dort auf ein rechtes bzw. linkes Fahrzeugrad 8 verteilt wird (entsprechend der dargestellten Pfeile). Analog zu der Vorderachse 3 wird das Drehmoment auch auf Fahrzeugräder 8 der Hinterachse 5 übertragen, welche hierzu ein drittes Verteilergetriebe 9 aufweist.
Insbesondere wenn das zweite und/oder dritte Verteilergetriebe 6, 9 als Sperrdifferentialgetriebe oder als Torque-Vectoring-Differentialgetriebe ausgeführt sind, können diese zumindest eine der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtungen integriert aufweisen, um die Drehmomentübertragung auf das jeweils rechte und/oder linke Rad 8 zu regulieren oder um das jeweilige Rad 8 komplett antriebstechnisch von dem restlichen Fahrzeugantriebsstrang an- oder abzukoppeln. Alternativ oder zusätzlich können eine oder mehrere der Verbindungsvorrichtungen auch zwischen einem der Fahrzeugräder 8 und dem zugehörigen Verteilergetriebe 6, 9 an oder in der entsprechenden Radantriebswelle 7 angeordnet sein - beispielhafte Einbauorte hierfür sind mit dem Bezugszeichen X markiert.
Der dargestellte Antriebsstrang ist hierbei beispielhaft und nicht einschränkend für die Erfindung zu sehen. Dem Fachmann ist klar, dass der Antriebsstrang auch so ausgeführt sein kann, dass lediglich die Vorder- oder die Hinterachse 4, 5 von dem Antriebsmotor 1 angetrieben werden kann, d.h. dass es sich ausschließlich um einen so genannten 2WD-Antriebsstrang handeln kann. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung ist auch nicht nur auf mehrspurige Fahrzeuge beschränkt, sondern kann auch bei einspurigen Fahrzeugen, beispielsweise einem Motorrad, einem Motorroller oder dergleichen, eingesetzt werden. Das Fahrzeug kann auch über mehr als zwei angetriebene Achsen verfügen und beispielsweise als 6x6- oder 8x8-Antriebsstrang ausgeführt sein, d.h. 3 bzw. 4 antreibbare Achsen aufweisen.
Aus Fig. 2 ist ein Längsschnitt einer Verbindungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ersichtlich. Diese umfasst eine Schiebemuffe 10, welche über eine Mitnahmeverzahnung 1 1 drehfest und axial verschiebbar auf einer ersten Fahrzeugwelle 12 angeordnet ist und welche in axialer Richtung benachbart zu einem als zweite Fahrzeugwelle 13 ausgeführten Fahrzeugantriebs- strangelement platziert ist. Diese zweite Fahrzeugwelle 13 ist relativ zu der ersten Fahrzeugwelle 12 drehbar. Auf einer, der Schiebemuffe 10 zugewandten Seite verfügt die zweite Fahrzeugwelle 13 über eine Verzahnung 14, die korrespondierend zu einer Verzahnung 15 an der Schiebemuffe 10 ausgeführt ist. Dabei weisen die Verzahnungen 14, 15 jeweils einander zugewandte Zahnflanken auf und sind dabei entsprechend einer dem Fachmann bekannten Klauenkupplung ausgestaltet. Die Verzahnungen 14, 15 bilden hierbei Verbindungsmittel 26 zur Drehkoppelung der ersten und zweiten Fahrzeugwelle 12, 13. Es ist hierbei allerdings ebenso denkbar, durch eine entsprechende Gestaltung der Schiebemuffe 10 und der zweiten Fahrzeugwelle 13, sowie durch Zwischenschaltung eines oder mehrerer Synchronringe eine Sperrsynchronisation auszubilden. Auf ihrem äußeren Umfang, i.e. Außendurchmesser, verfügt die Schiebemuffe 10 des Weiteren über eine erste und eine zweite Schaltnut 1 6, 17, welche, wie insbesondere aus der Draufsicht aus Fig. 3 ersichtlich, einen in axialer Richtung steuerkurvenartig ausgeprägten Verlauf aufweisen. Zudem sind an gegenüberliegenden, radialen Seiten der Schiebemuffe 10 jeweils Eingriffsmittel 18, hier beispielhaft Schaltstiftpaare 18a, 18b und 18c, 18d vorgesehen, die bei einer
Betätigung mit einem geeigneten Mittel 19, beispielsweise einem Bolzen, Schaltstift oder Schaltfinger, in die je zugehörige erste oder zweite Schaltnut 1 6 oder 17 eingreifen. Eingriffsmittel 18 und Schaltnuten 1 6, 17 bilden hierbei die zur Bewegung der Schiebemuffe 10 genutzten Stellmittel der Verbindungsvorrichtung.
Wie insbesondere aus der Seitenansicht aus Fig. 4 ersichtlich ist, sind die Eingriffsmittel 18a bis 18d jeweils ortsfest in einem Gehäuse 20 platziert, so dass bei einer Eingriffsbewegung der jeweiligen Eingriffsmittel 18a bis 18d in die je
zugehörige erste oder zweite Schaltnut 16 oder 17 aufgrund des axial veränderlichen Verlaufs dieser Schaltnuten 16, 17 eine entsprechende axiale Verschiebung der Schiebemuffe 10 auf der ersten Fahrzeugwelle 12 hervorgerufen wird. Dabei wird bei einer entsprechenden Drehrichtung der ersten Fahrzeugwelle 12 und damit auch der Schiebemuffe 10 durch das eine Paar von Eingriffsmittel 18a und 18c mit der ersten Schaltnut 1 6 eine Axialbewegung der Schiebemuffe 10 von der ersten Position, in welcher die Fahrzeugwellen 12, 13 nicht drehgekoppelt sind, in Richtung der zweiten Fahrzeugwelle 13, d.h. in die zweite Position, in welcher die beiden Fahrzeugwellen 12, 13 gekoppelt sind, bewirkt. Und durch das andere Paar der Eingriffsmittel 18b, 18d wird mit der zweiten Schaltnut 17 eine von der zweiten Fahrzeugwelle 13 weggerichtete Rückbewegung der Schiebemuffe 10 bewirkt, wodurch die Schiebemuffe von der zweiten Position zurück in die erste Position geführt wird. Die
Eingriffsmittelpaare 18a, 18c bzw. 18b, 18d sind bevorzugt, jedoch nicht zwingend jeweils an gegenüberliegenden, radialen Seiten der Schiebemuffe 10 platziert, wie aus Fig. 4 anhand des Eingriffsmittelpaares 18a, 18c ersichtlich, wodurch ein
Verkippen der Schiebemuffe 10 beim axialen Bewegen verhindert wird.
Die Eingriffsmitteil 8a bis 18d sind insbesondere als elektromagnetisch betätigbare Bauteile ausgeführt, die bei Stromversorgung für ein Ein- oder Ausfahren der jeweiligen Mittel 19 sorgen. Dem Fachmann wird an dieser Stelle allerdings klar sein, dass die Eingriffsmittel 18a bis 18d ebenso gut als mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Bauteile ausgeführt sein können.
In Fig. 2 ist die Schiebemuffe 10 in der zweiten Position dargestellt, in welcher sie über die Verzahnung 15 mit der Verzahnung 14 der Fahrzeugwelle 13 in Eingriff steht. In dieser Position sind die Fahrzeugwellen 12, 13 somit über die Schiebemuffe 10 drehfest miteinander gekoppelt. Um die Schiebemuffe 10 nun aus dieser zweiten Position in die erste Position zu bewegen, in welcher die Verzahnungen 14 ,15 nicht mehr miteinander in Eingriff stehen und die zweite Fahrzeugwelle 13 somit drehbar gegenüber der ersten Fahrzeugwelle 12 ist (drehentkoppelt), müssen lediglich die Eingriffsmittel 18b, 18d elektrisch angesteuert werden, woraufhin die jeweiligen Mittel 19 in die zugehörige Schaltnut 17 eingreifen. Aufgrund des axialen Verlaufs der Schaltnut 17 und durch die gemeinsame Rotation der Schiebemuffe 10 mit der ersten Fahrzeugwelle 12 wird die Schiebemuffe 10 daraufhin in axialer Richtung von der zweiten Fahrzeugwelle 13 wegbewegt. Bei Erreichen der ersten Position werden die Mittel 19 eingefahren, wodurch die Eingriffsmittel 18b, 18d außer Eingriff mit der Schaltnut 17 kommen. Dies wird hier dadurch realisiert, indem die Schaltnuten 1 6, 17 in Drehrichtung in jeweiligen Endbereichen ausgeführt sind, welche die Schaltnuten 1 6, 17 in eine äu ßere Oberfläche der Schiebemuffe 10 auslaufen lassen, i.e. auf ein Niveau des Außendurchmessers der Schiebemuffe 10, wie auch in Fig. 4 zu erkennen ist. Somit werden die Mittel 19 der Eingriffsmittel 18a, 18c selbsttätig aus der Schaltnut 1 6 herausgedrückt. Die Schaltnut 17 ist analog zur Schaltnut 1 6 mit einem solchen Endbereich ausgeführt. Insbesondere kann sich diesem Endbereich jeder Schaltnut 1 6, 17 eine Nocke anschließen, welche die Mittel 19 über das normale Niveau der äußeren Oberfläche bzw. des
Außendurchmessers der Schiebemuffe 10 anhebt.
Da somit die jeweiligen Eingriffsmittel 18a, 18c und 18b, 18d ab Erreichen der gewünschten Position der Schiebemuffe 10 nicht mehr mit den Schaltnuten 1 6, 17 in Kontakt stehen und damit unter Umständen unerwünschte axiale Bewegungen der Schiebemuffe 10 auftreten können, ist zwischen der Schiebemuffe 10 und der ersten Fahrzeugwelle 12 eine Rastierung 21 vorgesehen. Diese besteht aus einer federbelasteten Kugel 22, welche in einer Ausnehmung 23 der ersten Fahrzeugwelle 12 platziert ist und jeweils in der ersten und zweiten Position der Schiebemuffe 10 mit ihr jeweils gegenüberliegenden Arretiernuten 24, 25 an einem
Innendurchmesser der Schiebemuffe 10 zusammenwirkt. Entsprechend der
Federbelastung der Kugel 22 wird die Schiebemuffe 1 0 dabei durch die Kugel 22 in der jeweiligen Position arretiert. Wird nun ein Wechsel von der einen Position in die jeweils andere Position der Schiebemuffe bewirkt, so wird die Kugel 22 in die
Ausnehmung 23 zurück-gedrückt bis sie in Überdeckung mit der jeweils anderen der Arretiernuten 24 bzw. 25 an der Schiebemuffe 10 kommt und dort einrastet.
Fig. 5 verdeutlicht die Verbindungsvorrichtung gemäß einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung. Im Unterschied zu der in Fig. 1 gezeigten Variante kuppelt die Schiebemuffe 10 in der zweiten Position das hier ebenfalls als zweite Fahrzeugwelle 13 ausgeführte Fahrzeugantriebsstrangelement nicht unmittelbar mit der ersten Fahrzeugwelle 12, sondern betätigt extra Verbindungsmittel 26, hier beispielhaft in Form einer Klauenkupplung mit einer Synchronisation ausgeführt, welche bei einer Verschiebung der Schiebemuffe 10 in die zweite Position dann die zweite Fahrzeugwelle 13 mit der ersten Fahrzeugwelle 12 drehkoppeln. Im gezeigten Fall verfügen die Verbindungsmittel 26 über eine axial auf der ersten Fahrzeugwelle 12 drehfest und verschiebbar angeordnete Verbindungshülse mit Klauen und einer Synchronisation, welche bei einer Verschiebung der Schiebemuffe in die zweite Position in Richtung und gegen korrespondierende Klauen der zweiten Fahrzeugwelle 13 gedrückt werden, wodurch die Drehbewegungen der Fahrzeugwellen 12, 13 zunächst synchronisiert werden und diese anschließend miteinander in Formschluss kommen. Um die hierfür gegebenenfalls nötige Anpresskraft darstellen zu können und für ein sanftes Kuppeln der Fahrzeugwellen 12, 13, ist zwischen der Schiebemuffe 10 und den Verbindungsmitteln 26 ein oder mehrere Federelemente 27, hier beispielhaft als Tellerfedern ausgeführt, platziert, welche nach einer Vorspannung durch die Bewegung der Schiebemuffe 10 in die Schaltstellung stetig eine Anpresskraft auf die Verbindungsmittel 26 überträgt. Die Schiebemuffe 10 kuppelt die erste Fahrzeugwelle 12 also in diesem Fall nicht unmittelbar selbst mit der zweiten
Fahrzeugwelle 13, sondern mittelbar über die Verbindungsmittel 26. Die eigentliche Drehmomentübertragung zwischen den Fahrzeugwellen 12, 13 erfolgt demgemäß ausschließlich oder zumindest zum größten Teil über die Verbindungsmittel 26.
In Fig. 6 ist eine weitere, dritte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Im Unterschied zu der vorherigen Variante aus Fig. 5 sind die Verbindungsmittel 26 zur Koppelung der ersten und zweiten Fahrzeugwelle 12, 13 in diesem Fall als
Lamellenkupplung ausgebildet, deren Außenlamellen 28 mit der zweiten
Fahrzeugwelle 13 und deren Innenlamellen 29 mit der ersten Fahrzeugwelle 12 drehfest verbunden sind. Die Schiebemuffe 10 verpresst bei der Bewegung in die zweite Position über das zwischengeschaltete Federelement 27 die
Lamellenkupplung 26, d.h. diese wird geschlossen. Es erfolgt also auch in diesem Fall keine unmittelbare Koppelung der ersten und zweiten Fahrzeugwelle 12, 13 über die Schiebemuffe 10.
Bezugszeichen
Antriebsmotor
Zahnräderwechselgetriebe
Verteilergetriebe
Vorderachse
Hinterachse
Verteilergetriebe
Radantriebswelle
Rad
Verteilergetriebe
Schiebemuffe
Mitnahmeverzahnung
Fahrzeugwelle
Fahrzeugwelle
Verzahnung
Verzahnung
Schaltnut
Schaltnut
, 18a,.. ..,d Eingriffsmittel
Mittel
Gehäuse
Rastierung
Kugel
Ausnehmung
Arretiernut
Arretiernut
Verbindungsmittel
Federelement
Außenlamellen
Innenlamellen
Y Einbauort

Claims

Patentansprüche
1 . Verbindungsvorrichtung eines Fahrzeugantriebsstrangs, außerhalb eines Zahnräderwechselgetriebes (2), zur Drehkoppelung einer Fahrzeugwelle (12) mit einem relativ dazu drehbaren Fahrzeugantriebsstrangelement (13), insbesondere einer zweiten Fahrzeugwelle (13) oder einem Gehäuse (20), aufweisend
eine Schiebemuffe (10), welche drehfest und axial verschiebbar zwischen zumindest einer ersten und zweiten Position auf der Fahrzeugwelle (12) angeordnet (12) ist, wobei die Schiebemuffe (10) in der ersten Position eine Drehentkoppelung der Fahrzeugwelle (12) von dem Fahrzeugantriebsstrangelement (13, 20) bewirkt und in der zweiten Position deren Drehkoppelung bewirkt, sowie aufweisend
Stellmittel (1 6, 17, 18) zur Verschiebung der Schiebemuffe (10) zwischen der ersten und zweiten Position, mit zumindest einer Schaltnut (16, 17) entlang eines Umfangs der Schiebemuffe (10) sowie Eingriffsmitteln (18) zum Eingriff in die Schaltnut (1 6, 17), dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebemuffe (10) bezüglich der
Eingriffsmittel (18) drehbar und axial beweglich ist und die Schaltnut (1 6, 17) in Form einer Steuerkurve ausgeführt ist, so dass beim Eingriff der Eingriffsmittel (18) in die Schaltnut (1 6, 17) und bei einer Drehung der Schiebemuffe (10) bezüglich der Eingriffsmittel (18) die Schiebemuffe (10) durch die Schaltnut (1 6, 17) axial zwischen der ersten und zweiten Position bewegt wird.
2. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Eingriffsmittel (18) schaltbar mit der Schaltnut (16, 17) in Eingriff und außer Eingriff bringbar sind.
3. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Eingriffsmittel (18) mechanisch, elektromagnetisch, hydraulisch oder pneumatisch bezüglich der Schaltnut (1 6, 17) ein- und/oder ausfahrbar ausgeführt sind.
4. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Stellmittel (16, 17, 18) eine Sensorik aufweisen, zur Ermittlung, ob die Eingriffsmittel (18) mit der Schaltnut (1 6, 17) in Eingriff oder außer Eingriff sind.
5. Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Stellmittel (1 6, 17, 18) eine erste und zweite Schaltnut (1 6, 17) auf der Schiebemuffe (10) aufweisen, die insbesondere über einen gegensätzlichen Kurvenverlauf verfügen, wobei durch die erste Schaltnut (1 6) die Schiebemuffe (10) beim darin Eingreifen der Eingriffsmittel (18a, 18c) in die zweite Position bewegt wird und wobei durch die zweite Schaltnut (17) die Schiebemuffe beim darin Eingreifen der
Eingriffsmittel (18b, 18c) in die erste Position bewegt wird.
6. Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schaltnut (1 6, 17) einen Endbereich aufweist, welcher die Schaltnut (1 6, 17) in eine äußere Oberfläche der Schiebemuffe (10) auslaufen läßt.
7. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schiebemuffe (10) eine Rastierung (21 ) aufweist, welche die Schiebemuffe (10) in der ersten und/oder zweiten Position arretiert.
8. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Rastierung (21 ) in Form einer federbelasteten Kugel (22) ausgebildet ist, welche in einer zugehörigen Ausnehmung der Fahrzeugwelle (12) platziert ist und in der ersten Position und/oder in der zweiten Position der Schiebemuffe (10) mit jeweils gegenüberliegenden Arretierungsnuten (24, 25) der Schiebemuffe (10) zusammenwirkt.
9. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schiebemuffe (10) selbst reib- oder formschlüssige Verbindungsmittel (15, 26) aufweist, welche die Fahrzeugwelle (12) mit dem Fahrzeugantriebsstrangelement (13) in der zweiten Position der Schiebemuffe (10) drehkoppeln, oder wobei die Schiebemuffe (10) axial auf reib- oder formschlüssige Verbindungsmittel (26) wirkt, welche die Fahrzeugwelle (12) mit dem Fahrzeugantriebsstrangelement (13) in der zweiten Position der Schiebemuffe (10) drehkoppeln.
10. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Schiebemuffe (10) über zumindest ein Federelement (27) auf die Verbindungsmittel (26) wirkt.
1 1 . Verteilergetriebe (3, 6, 9) eines Fahrzeugantriebstrangs, insbesondere Quer- oder Längsverteilergetriebe, gekennzeichnet durch eine Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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