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Dokumentenidentifikation DE19932464B4 20.12.2007
Titel Schaltvorrichtung für ein schaltbares Verteilergetriebe eines vierradangetriebenen Fahrzeugs
Anmelder Suzuki Motor Corp., Hamamatsu, Shizuoka, JP
Erfinder Yamada, Hiroaki, Hamamatsu, Shizuoka, JP
Vertreter Klingseisen & Partner, 80331 München
DE-Anmeldedatum 12.07.1999
DE-Aktenzeichen 19932464
Offenlegungstag 17.02.2000
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 20.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.12.2007
IPC-Hauptklasse F16H 63/16(2006.01)A, F, I, 20070716, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16H 63/34(2006.01)A, L, I, 20070716, B, H, DE   F16H 61/70(2006.01)A, L, I, 20070716, B, H, DE   B60K 23/08(2006.01)A, L, I, 20070716, B, H, DE   B60K 17/34(2006.01)A, L, I, 20070716, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für ein schaltbares Verteilergetriebe eines vierradangetriebenen Fahrzeugs.

In bestimmten herkömmlichen vierradangetriebenen Fahrzeugen (4-WD-Fahrzeugen) ist eine Übertragungsvorrichtung integral mit einem Getriebe bzw. einer Transmission vorgesehen. Die Übertragungsvorrichtung weist mehrere Schaltmechanismen bzw. Umschaltmechanismen, wie etwa einen Zweirad-/Vierrad-Umschaltmechanismus, zum Umschalten zwischen einem Zweiradantrieb (2-WD) und einem Vierradantrieb (4-WD) und einen Hochtour-/Niedrigtour-Umschaltmechanismus zum Umschalten zwischen einer hohen Tour bzw. hohen Geschwindigkeit bzw. hohen Drehzahl (H) und einer niedrigen Tour bzw. niedrigen Geschwindigkeit bzw. niedrigen Drehzahl (L) auf. Diese Schaltmechanismen werden mit Betätigung jeder Schaltstange (nachfolgend auch Schaltwelle bzw. Gangschaltwelle) betätigt, die beispielsweise durch Betätigung eines Hebels betätigt wird.

In der in 11 gezeigten Übertragungsvorrichtung sind eine Hochtour-/Niedrigtour-Schaltwelle 304 mit einer Hochtour-/Niedrigtour-Gabel 302, die daran befestigt ist, und eine Zweirad-/Vierrad-Schaltwelle 308 mit einer Zweirad-/Vierrad-Gabel 306, die daran befestigt ist, nebeneinander nahe zueinander angeordnet. Eine Hochtour-/Niedrigtour-Schaltnut 310 ist in der Außenumfangsfläche der Hochtour-/Niedrigtour-Schaltwelle 304 gebildet, während eine Zweirad-/Vierrad-Schaltnut 312 entsprechend der Hochtour-/Niedrigtour-Schaltnut 310 in der Außenumfangsfläche der Zweirad-/Vierrad-Schaltwelle 308 gebildet ist. Ein Schalthebel 314 gelangt in Eingriff mit der Hochtour-/Niedrigtour-Schaltnut 310 und der Zweirad-/Vierrad-Schaltnut 312 in selektiver Weise durch Verschieben bzw. Schalten und Wählen von Betriebsvorgängen in Eingriff, wodurch die Fahrzeuglaufbedingung umgeschaltet wird zwischen Zweiradantrieb (2-WD) und Vierradantrieb (4-WD) oder zwischen hoher Tour (H) und niedriger Tour (L).

Zum Durchführen der Schaltvorgänge unter Verwendung eines Stellglieds ohne den Weg über den Wählvorgang des Hebels zu verfolgen, ist bislang eine in 12 gezeigte Konstruktion angewendet worden, bei welcher ein Schaltjoch 410 sowohl auf einer Hochtour-/Niedrigtour-Schaltwelle 404, an welcher eine Hochtour-/Niedrigtour-Gabel 402 befestigt ist, und einer Zweirad-/Vierrad-Schaltwelle 408 angebracht ist, an welcher eine Zweirad-/Vierrad-Gabel 406 befestigt ist. Eine Hochtour-/Niedrigtour-Halbkreisnut 412 ist in der Außenumfangsfläche der Hochtour-/Niedrigtour-Schaltwelle 404 gebildet, während eine Zweirad-/Vierrad-Halbkreisnut 414 entsprechend der Hochtour-/Niedrigtour-Halbkreisnut 412 in der Außenumfangsfläche der Zweirad-/Vierrad-Schaltwelle 408 gebildet ist. Außerdem ist eine Kugel 416 in dem Schaltjoch 410 angeordnet und wird selektiv bzw. wahlweise in Eingriff mit der Hochtour-/Niedrigtour-Halbkreisnut 412 und der Zweirad-/Vierrad-Halbkreisnut 414 gebracht. Wenn, obwohl nicht gezeigt, die Hochtour-/Niedrigtour-Schaltwelle 404 und die Zweirad-/Vierrad-Schaltwelle 408 betätigt werden, um in den Hochtour-/Zweiradantrieb bzw. -gang (2H), den Hochtour-/Vierradantrieb bzw. -gang (4H) oder den Niedrigtour-/Vierradantrieb bzw. -gang (4L) mittels eines Stellglieds umzuschalten, werden zwei Typen von Stellgliedern verwendet, nämlich ein Stellglied für den Schaltvorgang und ein Stellglied für den Wahlvorgang oder es wird ein Drei-Stopp-Positions-Stellglied verwendet.

Übertragungsvorrichtungen eines derartigen Aufbaus sind beispielsweise offenbart in den japanischen Patentoffenlegungsschriften JP 10-53045 A und JP 8-156625 A und in der japanischen Gebrauchsmusterschrift JP 6-80053 U. In Übereinstimmung mit der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP 10-53045 A offenbarten Übertragungsvorrichtung sind ein Zweirad-/Vierrad-Schaltwellenelement und ein Hochtour-/Niedrigtour-Schaltwellenelement koaxial angeordnet. Das Zweirad-/Vierrad-Schaltwellenelement arbeitet in seiner axialen Richtung unabhängig von dem Hochtour-/Niedrigtour-Schaltwellenelement, um ein Umschalten zwischen dem Zweiradantrieb und dem Vierradantrieb zu bewirken, wobei es beabsichtigt ist, eine Verringerung der Baugröße zu erzielen. In Übereinstimmung mit der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP 8-156625 A offenbarten Übertragungsvorrichtung werden drei Schaltpositionen, nämlich eine Vierrad-Hochtour-Position (4H), eine Vierrad-Hochtour-Direktkopplungsposition (4HLc) und eine Vierrad-Niedrigtour-Direktkopplungsposition (4LLc) von einer in die andere unter Verwendung einer einzigen Schaltschiene umgeschaltet, wodurch Sicherheit für eine Nutzung auf der Straße und das Laufvermögen für eine Nutzung abseits der Straße kompatibel zueinander gemacht werden. Die in der japanischen Gebrauchsmusterschrift JP 6-80053 U offenbarte Übertragungsvorrichtung zielt darauf ab, die Konstruktion durch Umschalten in Sperrung mittels eines Hebels zu vereinfachen.

Wie in 11 gezeigt, wird in diesen herkömmlichen Übertragungsvorrichtungen ein Wählvorgang eines Gang- bzw. Schalthebels zum Zeitpunkt des Umschaltens zwischen dem Zweiradantrieb (2-WD) und dem Vierradantrieb (4-WD) oder zwischen hoher Tour (H) und niedriger Tour (L) unter Verwendung des Schalthebels erforderlich, und dieser Vorgang ist mühsam.

Wenn die Fahrzeuglaufbedingung in den Hochtour-Zweiradantrieb (2H), den Hochtour-Vierradantrieb (4H) oder den Niedrigtour-Zweiradantrieb (4L) unter Verwendung eines Stellglieds umgeschaltet werden soll, war es bislang erforderlich, zwei Arten von Stellgliedern oder ein Drei-Stopp-Positions-Stellglied bzw. ein in drei Positionen stoppendes Stellglied zu verwenden. Diese Stellglieder erhöhen die Genauigkeit der Stopp-Position (4H), insbesondere die Genauigkeit der mittleren Stopp-Position von drei Stopp-Positionen. Diese Erhöhung der Genauigkeit bzw. der hierfür erforderliche Vorgang bzw. Betrieb ist jedoch mühsam.

GB-2 099 937 A beschreibt eine Schaltvorrichtung, bei der mittels Schaltjochen, die zwei benachbarte Schaltstangen zum Schalten verschiebbar aufnehmen, bei fortschreitender Verstellung einer Betätigungsstange nacheinander Gangschaltungen und Betriebsarten-Umschaltungen eingeleitet werden. Dabei werden die entsprechenden Schaltstangen bei Mitnahme über in den Jochen quer beweglich zwangsgeführte, in Vertiefungen in den Schaltstangen selektiv eingreifende Mitnehmerstifte zwangsweise verstellt.

US-3 747 425 beschreibt eine ähnliche Schaltvorrichtung, wobei im Getriebegehäuse quer beweglich zwischen zwei Schaltstangen geführte Mitnehmerstifte vorgesehen sind.

Eine weitere Schaltvorrichtung ist in GB-1 430 269 beschrieben.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die vorstehend im Zusammenhang mit einer Übertragungsvorrichtung eines vierradangetriebenen Fahrzeugs genannte Probleme zu überwinden. Zu diesem Zweck ist die Vorrichtung so ausgelegt, wie in Anspruch 1 angegeben.

Die vorliegende Schaltvorrichtung für ein schaltbares Verteilergetriebe eines Vierrad-getriebenen Fahrzeugs weist zwei benachbart parallel angeordnete Schaltstangen auf, die zum Umschalten zwischen Zweirad- und Vierrad-Antrieb und einer hochtourigen und einer niedertourigen Übersetzung verschiebbar sind, auf. Diese sind über ein Schaltjoch betätigbar, wobei dieses zum Schalten zwischen den Fahrbetriebsarten Zweirad-hochtourig, Vierradhochtourig und Vierrad-niedertourig axial verschiebbar ist. Im Bereich des umschließenden Schaltjochs in den Außenumfangsflächen befinden sich jeweils eine längs erstreckende elliptische Nut und eine kreisabschnittsförmige Nut axial beabstandet in Beziehung zu den abfolgenden Schaltwegen.

Im Schaltjoch sind axial beabstandete zwei Kugeln querbeweglich zwischen den beiden Schaltstangen gehaltert, wobei die Tiefe der Nuten zur Mitnahme von den eingreifenden Kugeln bei axialer Betätigungsbewegung des Schaltjochs und die Anordnung in axialer Richtung entsprechend der fortlaufenden Schaltung so gebildet ist, dass eine der Kugeln zwangsgeführt in Eingriff oder außer Eingriff mit der elliptischen Nut der einen, ersten Schaltstange oder mit der kreisabschnittsförmigen Nut der gegenüberliegenden, zweiten Schaltstange bei einer Axialbewegung des Schaltjochs gelangt, und die andere Kugel zwangsgeführt in Eingriff oder außer Eingriff mit der kreisabschnittsförmigen Nut der ersten Schaltstange oder der elliptischen Nut der zweiten Schaltstange bei der Axialbewegung des Schaltjochs gelangt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Übertragungsvorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; es zeigen:

1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Betätigungsabläufe der Schaltwellen,

2 eine Seitenteilansicht einer Übertragungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,

3 eine Schnittansicht der Übertragungsvorrichtung in Richtung des Pfeils III in 2 gesehen,

4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in 3,

5 schematisch den Zustand, in welchem die Schaltwellen angeordnet sind,

6 eine Seitenteilansicht einer Hochtour-/Niedrigtour-Schaltwelle,

7 eine Seitenteilansicht einer Zweirad-/Vierrad-Schaltwelle,

8 eine Schnittansicht eines Schaltjochs,

9 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

10 eine teilweise vergrößerte Ansicht von Schaltwellen in einer dritten Ausführungsform,

11 schematisch die Betätigungsabläufe von Schaltwellen, die einen Wahlvorgang in einer herkömmlichen Übertragungsvorrichtung erfordern, und

12 schematisch die Betätigungsabläufe von Schaltwellen unter Verwendung eines Stellglieds ohne Durchführung eines Wahlvorgangs in einer herkömmlichen Übertragungsvorrichtung.

1 bis 8 zeigen die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 2 bis 4 bezeichnet die Bezugsziffer 2 eine Übertragungsvorrichtung zum Ändern der Laufbedingung eines vierradangetriebenen Fahrzeugs (4-WD-Fahrzeug) und die Bezugsziffer 4 bezeichnet ein Übertragungsgehäuse. Die Übertragungsvorrichtung 2 ist integral mit einem (nicht gezeigten) Getriebe verbunden. Das Übertragungsgehäuse 4 umfaßt ein vorderes Gehäuse 6, ein mittleres Gehäuse 8 und ein hinteres Gehäuse 10. In einem Vorderwandabschnitt 12 des vorderen Gehäuses 6 ist eine Übertragungseingangswelle 16 drehbar mittels eines vorderen Lagers 14 getragen. In einem mittleren Wandabschnitt 18 des mittleren Gehäuses 8 und einem hinteren Wandabschnitt 20 des hinteren Gehäuses 10 ist eine hintere Übertragungsausgangswelle 26 koaxial mit der Übertragungseingangswelle 16 und drehbar mittels eines zentralen bzw. mittleren Lagers 22 und eines hinteren Lagers 24 getragen.

In dem vorderen Wandabschnitt 12 des vorderen Gehäuses 6 und dem mittleren Wandabschnitt 18 des mittleren Gehäuses 8 ist eine Übertragungsgegenwelle 28 drehbar parallel sowohl zu der Übertragungseingangswelle 16 wie der hinteren Übertragungsausgangswelle 26 angebracht. Die Übertragungsgegenwelle 28 ist in einer Getriebekammer 32 angeordnet, die durch einen eine Kammer bildenden Wandabschnitt 30 anschließend an den mittleren Wandabschnitt 18 festgelegt ist. In sowohl einem Wellentragabschnitt 34 anschließend an die den Wandabschnitt 30 des mittleren Gehäuses 8 bildenden Kammer wie dem hinteren Wandabschnitt 20 des hinteren Gehäuses 10 ist eine vordere Übertragungsausgangswelle 36 parallel zu der hinteren Übertragungsausgangswelle 26 getragen und mittels erster und zweiter angetriebener Lager 38-1, 38-2 drehbar.

In dem hinteren Gehäuse 10 ist ein antreibendes Übertragungskettenrad 40 drehbar auf der hinteren Übertragungsausgangswelle 26 angeordnet. Auf der vorderen Übertragungsausgangswelle 36 ist ein angetriebenes Übertragungskettenrad 42 entsprechend dem antreibenden Übertragungskettenrad 40 befestigt. Eine Übertragungskette 44 befindet sich in Mitnahmebeziehung sowohl auf dem angetriebenen Übertragungskettenrad 40 wie dem angetriebenen Übertragungskettenrad 42.

Ein antreibendes Übertragungszahnrad 46 ist auf der Übertragungseingangswelle 16 angebracht, während auf der Übertragungsgegenwelle 28 ein angetriebenes Übertragungszahnrad 48 in Kämmeingriff mit dem antreibenden Übertragungszahnrad 46 angebracht ist. Ein antreibendes Verzögerungszahnrad 50 ist auf der Übertragungsgegenwelle 28 angebracht, während auf der hinteren Übertragungsausgangswelle 26 ein angetriebenes Verzögerungszahnrad 52 in Kämmeingriff mit dem angetriebenen Verzögerungszahnrad 50 sich befindet.

Zwischen dem antreibenden Übertragungszahnrad 46 und dem angetriebenen Verzögerungszahnrad 52 ist ein Hochtour-/Niedrigtour-Schaltmechanismus 58 als der erste Schaltmechanismus angebracht, der eine Hochtour-/Niedrigtour-Nabe 54 und eine Hochtour-/Niedrigtour-Buchse 56 aufweist. Eine Hochtour-/Niedrigtour-Gabel 62, die an der Hochtour-/Niedrigtour-Schaltwelle 60 als die erste Schaltwelle befestigt ist, befindet sich im Eingriff mit der Hochtour-/Niedrigtour-Buchse 56. Wie in 5 gezeigt, ist eine axiale Bewegung der Hochtour-/Niedrigtour-Schaltwelle 60 begrenzt durch sowohl einen hochtourseitigen Anschlag 64 wie einen niedrigtourseitigen Anschlag 66, gegen welche die Hochtour-/Niedrigtour-Gabel 62 in Anlage gelangt. Sowohl der hochtourseitige Anschlag 64 wie der niedrigtourseitige Anschlag 66 (diese Anschläge werden auch als Stopper bezeichnet) sind in dem Übertragungsgehäuse 4 vorgesehen und mit einem vorbestimmten -Abstand A1 voneinander derart beabstandet, daß die Hochtour-/Niedrigtour-Gabel 62 dazwischen sandwichartig angeordnet ist.

Ein Zweirad-/Vierrad-Schaltmechanismus bzw. -Umschaltmechanismus 68 ist als zweiter Schaltmechanismus auf der hinteren Übertragungsausgangswelle 26 in einer Position angebracht, die auf dem antreibenden Übertragungskettenrad 40 relativ zu dem mittleren Lager 22 zu liegen kommt. Der Zweirad-/Vierrad-Schaltmechanismus 68 verbindet und trennt die Antriebskraft der hinteren Übertragungsausgangswelle 26 für das antreibende Übertragungskettenrad 40, um zwischen dem Zweiradantrieb und dem Vierradantrieb umzuschalten. Der Zweirad-/Vierrad-Umschaltmechanismus 68, der synchron Kämm-Bauteile umfaßt, weist eine Zweirad-/Vierrad-Nabe 70 und eine Zweirad-/Vierrad-Buchse 72 auf, die beide an der hinteren Übertragungsausgangswelle 26 befestigt sind. Eine Zweirad-/Vierrad-Gabel 76, die an der Zweirad-/Vierrad-Schaltwelle 74 als die zweite Schaltwelle befestigt ist, befindet sich in Eingriff mit der Zweirad-/Vierrad-Buchse 72. Wie in 5 gezeigt, wird eine axiale Bewegung der Zweirad-/Vierrad-Schaltwelle 74 sowohl durch den zweiradseitigen Anschlag 78 wie den vierradseitigen Anschlag 80 begrenzt, gegen welche die Zweirad-/Vierrad-Gabel 76 in Anlage gelangt. Sowohl der zweiradseitige Anschlag 78 wie der vierradseitige Anschlag 80 sind in dem Übertragungsgehäuse 4 vorgesehen und voneinander mit einem vorbestimmten Abstand A2 derart beabstandet, daß die Zweirad-/Vierrad-Gabel 76 dazwischen sandwichartig angeordnet ist.

Wie in 5 gezeigt, sind eine Hochtour-/Niedrigtour-Schaltwelle 60 und die Zweirad-/Vierrad-Schaltwelle 74 nebeneinander nahe zueinander mit einem relativ kurzen Mittenabstand 8 angeordnet.

In der Außenumfangsfläche 60c der Hochtour-/Niedrigtour-Schaltwelle 60, welche Fläche auf der Seite der Zweirad-/Vierrad-Schaltwelle 74 angeordnet ist, sind eine erste elliptische Nut 82 und eine erste kreisabschnittsförmige Nut 84 nebeneinander angeordnet, wie in 6 gezeigt. Beide Nuten 82 und 84 sind mit einem Abstand C axial voneinander beabstandet. Die erste elliptische Nut 82 weist eine vorbestimmte Länge L entsprechend einem Überhub S2 der Zweirad-/Vierrad-Schaltwelle 74 auf und sie ist gebildet durch eine erste einseitig gestufte Kugelfläche 82a, eine erste gegenüberliegende gestufte Kugelfläche 82b und eine erste mittlere flache Fläche 82c. Die Tiefe D1 der ersten mittleren flachen Fläche 82c ausgehend von der Außenumfangsfläche 60c ist geringfügig kleiner gewählt als der Radius einer ersten Kugel 102, was nachfolgend erläutert ist. Die erste kreisabschnittsförmige Nut 84 ist durch eine erste Kugelfläche 84a mit der vorstehend genannten Tiefe D1 und einer Länge E1 gebildet, die geringfügig kleiner als der Radius der zweiten Kugel 104 ist, was nachfolgend näher erläutert ist.

Eine Außenumfangsfläche 74c der Zweirad-/Vierrad-Schaltwelle 74 ist auf der Seite der Hochtour-/Niedrigtour-Schaltwelle 60 angeordnet. Wie in 7 gezeigt, sind eine zweite kreisabschnittsförmige Nut 86 entsprechend der ersten elliptischen Nut 82 und eine zweite elliptische Nut 88 entsprechend der ersten kreisabschnittsförmigen Nut 84 gebildet. Beide Nuten 86 und 88 sind nebeneinander und axial mit einem Abstand C voneinander beabstandet gebildet. Die zweite kreisabschnittsförmige Nut 86 ist durch eine zweite Kugelfläche 86a mit der vorstehend genannten Tiefe D1 und einer Länge E1 gebildet, die geringfügig kleiner als der Radius der ersten Kugel 102 ist. Die zweite elliptische Nut 88 weist die vorstehend genannte Länge L auf und ist durch eine zweite einseitig gestufte Kugelfläche 88a, eine zweite auf der gegenüberliegenden Seite gestufte Kugelfläche 88b und eine zweite mittlere flache Fläche 88c gebildet. Die Tiefe D1 der zweiten mittleren flachen Fläche 88c ausgehend von der Außenumfangsfläche 74c ist geringfügig kleiner gewählt als der Radius der zweiten Kugel 104.

In dem Hochtour-/Vierradantrieb (4H) sind die Hochtour-/Niedrigtour-Schaltwelle 60 und die Zweirad-/Vierrad-Schaltwelle 74 in dem Übertragungsgehäuse 4 axial beweglich derart vorgesehen, dass die erste elliptische Nut 82 und die zweite kreisabschnittsförmige Nut 86 einander überlappen, was auch zutrifft auf die erste kreisabschnittsförmige Nut 84 und die zweite elliptische Nut 88. In Übereinstimmung mit diesem Aufbau steht in dem Hochtour-Zweiradantrieb (2H) die erste Kugel 102 im Eingriff mit der zweiten kreisabschnittsförmigen Nut 86 und außer Eingriff mit der ersten elliptischen Nut 82, während die zweite Kugel 104 in Eingriff mit der zweiten einseitig gestuften Kugelfläche 88a der zweiten elliptischen Nut 88 und außer Eingriff mit der ersten kreisabschnittsförmigen Nut 84 steht. In einem Hochtour-Vierradantrieb (4H) befindet sich die erste Kugel 102 in Eingriff mit der zweiten kreisabschnittsförmigen Nut 86 und ist positioniert auf der ersten einseitig gestuften Kugelfläche 82a der ersten elliptischen Nut 82, während die zweite Kugel 104 positioniert ist auf der zweiten einseitig gestuften Kugelfläche 88a der zweiten elliptischen Nut 88 und ausgerückt ist aus der ersten kreisabschnittsförmigen Nut 84. Im Fall eines Überhubs der Zweirad-/Vierrad-Schaltwelle 74 gelangt die erste Kugel 102 außer Eingriff mit bzw. von der zweiten kreisabschnittsförmigen Nut 86 und in Eingriff mit der ersten auf der gegenüberliegenden Seite gestuften Kugelfläche 82b der ersten elliptischen Nut 82, während die zweite Kugel 104 auf der zweiten auf der gegenüberliegenden Seite gestuften Kugelfläche 88b der zweiten elliptischen Nut 88 und in der ersten kreisabschnittsförmigen Nut 84positioniert ist. In einem Niedrigtour-Vierradantrieb (4L) gelangt die erste Kugel 102 außer Eingriff mit der zweiten kreisabschnittsförmigen Nut 86 und in Eingriff mit der ersten auf der gegenüberliegenden Seite gestuften Kugelfläche 82b der ersten elliptischen Nut 82, während die zweite Kugel 104 außer Eingriff mit der zweiten elliptischen Kugel 88 und in Eingriff mit der ersten kreisabschnittsförmigen Nut 84 gelangt.

Ein Schaltjoch 90 ist sowohl lose auf der Hochtour-/Niedrigtour-Schaltwelle 60 wie der Zweirad-/Vierrad-Schaltwelle 74 vorgesehen. Das Schaltjoch 90 wird axial bewegt, während es die Schaltwellenabschnitte entsprechen den ersten und zweiten elliptischen Nuten 82, 88 und den ersten und zweiten kreisabschnittsförmigen Nuten 84, 86 umschließt.

Wie in 8 gezeigt, sind in dem Schaltjoch 90 eine erste Bohrung 92 zur Einführung der Hochtour-/Niedrigtour-Schaltwelle 60 und eine zweite Bohrung 94 zur Einführung der Zweirad-/Vierrad-Schaltwelle 74 axial nebeneinander durch eine Trennwand 96 hindurch gebildet. In der Trennwand 96 sind ein erstes Kugelloch 98 und ein zweites Kugelloch 100 beabstandet mit einem vorbestimmten Abstand F voneinander gebildet. Beide Löcher 98 und 100 sind radial derart gebildet, dass zwischen den ersten und zweiten Bohrungen 92, 94 eine Verbindung bereitgestellt wird, und um einen radialen Hin- und Herlauf der ersten und zweiten Kugeln 102, 104 zu erlauben. Die erste Kugel 102 wird in das erste Kugelloch 98 derart eingeführt bzw. in diesem angeordnet, dass es in radialer Richtung hin- und herlaufen kann, und die zweite Kugel 104 wird in dem zweiten Kugelloch 100 derart angeordnet, dass es ebenfalls in radialer Richtung hin- und herlaufen kann. Wie vorstehend angeführt, wird die erste Kugel 102 durch axiale Bewegungen des Schaltjochs 90 in Eingriff und außer Eingriff mit der ersten elliptischen Nut 82 und der zweiten kreisabschnittsförmigen Nut 86 gebracht, während die zweite Kugel 104 in Eingriff und außer Eingriff mit der ersten kreisabschnittsförmigen Nut 86 und der zweiten elliptischen Nut 88 gebracht wird. In beiden axialen Außenseitenflächen des Schaltjochs 90 sind Armeingriffnuten 106, 106 gebildet. Ein Ende von Schwing- bzw. Schwenkarmen 108. 108 befinden sich jeweils im gleitenden Eingriff mit den Armeingriffnuten 106, 106 des Schaltjochs 90.

Wie in 3 und 4 gezeigt, sind die gegenüberliegenden Seiten der Schwingarme 108, 108 auf einer drehbaren Welle 110 fest angebracht. Die drehbare Welle 110 erstreckt sich in einer Richtung lotrecht zu sowohl der Hochtour-/Niedrigtour-Schaltwelle 60 wie der Zweirad-/Vierrad-Schaltwelle 74 und sie ist an dem Übertragungsgehäuse 4 drehbar angebracht. Ein Ende eines Verbindungshebels 112 ist an einem Endabschnitt der drehbaren Welle 110 befestigt, der von dem Übertragungsgehäuse 4 vorsteht. Das gegenüberliegende Ende des Verbindungshebels 112 ist mit einem Ende eines Kabels 114 verbunden, dessen gegenüberliegendes Ende mit einem Drei-Stopp- bzw. -Anschlags-Positionsstellglied 116 verbunden ist.

Wie in 2 gezeigt, weist das Drei-Stopp-Positionsstellglied 116 drei Stopp- bzw. Anschlagpositionen auf, nämlich für einen Hochtour-Zweiradantrieb (2H), einen Hochtour-Vierradantrieb (4H) und einen Niedrigtour-Vierradantrieb (4L). Das Stellglied 116 veranlasst das Kabel 114 dazu, hin- und herzulaufen, wodurch der Verbindungshebel 112 veranlasst wird, sich mit nachfolgender Drehung der drehbaren Welle 110 zu drehen, welche Drehung die Schwingarme 108 veranlasst, sich zu drehen, was dazu führt, dass die Hochtour-/Niedrigtour-Schaltwelle 60 und die Vierrad-/Zweirad-Schaltwelle 74 axial hin- und herlaufen. Mit anderen Worten wird die Linearbewegung des Drei-Stopp-Positionsstellglieds 46 in eine Drehbewegung durch sowohl den Verbindungshebel 112 wie die drehbare Welle 110 umgesetzt. Diese Drehbewegung wird in eine Linearbewegung durch eine Gleitbewegung eines Endes der Schwingarme 108 in den Armeingriffnuten 106 des Schaltjochs 90 umgesetzt, wodurch das Schaltjoch 90 veranlasst wird, sowohl auf der Hochtour-/Niedrigtour-Schaltwelle 60 wie der Zweirad-/Vierrad-Schaltwelle 74 axial hin- und herzulaufen.

Als nächstes wird die Arbeitsweise dieser ersten Ausführungsform erläutert. Wie in 1 gezeigt, gelangt in einem Hochtour-Zweiradantrieb (2H) die Hochtour-/Niedrigtour-Gabel 62 in Anlage gegen den hochtourseitigen Anschlag 64 und die Zweirad-/Vierrad-Gabel 86 liegt an dem zweiradseitigen Anschlag 78 an, wodurch die axiale Bewegung der Hochtour-/Niedrigtour-Schaltwelle 60 und diejenige der Zweirad-/Vierrad-Schaltwelle 74 beschränkt werden.

Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die erste Kugel 102 in Eingriff mit bzw. in der zweiten kreisabschnittsförmigen Nut 86 der Zweirad-/Vierrad-Schaltwelle 74 unter Kontaktierung der Außenumfangsfläche 60c der Hochtour-/Niedrigtour-Schaltwelle 60, und die zweite Kugel 104 befindet sich in Kontakt mit der zweiten einseitig gestuften Kugelfläche 88a der zweiten elliptischen Nut 88, die in der Zweirad-Vierrad-Schaltwelle 74 gebildet ist, und zwar unter Kontaktierung der Außenumfangsfläche 60c der Hochtour-/Niedrigtour-Schaltwelle 60.

Wenn das Schaltjoch 90 von dem Hochtour-Zweiradantrieb (2H) in den Hochtour-Vierradantrieb (4H) durch Betätigung des Drei-Stopp-Positionsstellglieds 116 axial verschoben wird, beginnt die Zweirad-/Vierrad-Schaltwelle 74 sich axial zu bewegen, weil die erste Kugel 102 im Eingriff in der zweiten kreisabschnittsförmigen Nut 86 verbleibt. Die Zweirad-/Vierrad-Schaltwelle 74 wird gestoppt, nachdem sie sich lediglich um den Abstand S1 bewegt hat, weil die Zweirad-/Vierrad-Gabel 76 in Anlage gegen den vierradseitigen Anschlag 80 gelangt, wodurch die Verschiebung bzw. das Umschalten in den Hochtour-Vierradantrieb (4H) beendet ist. In diesem Fall bewegt sich auch das Schaltjoch 90 axial um lediglich den Abstand S1 gemeinsam mit der Zweirad-/Vierrad-Schaltwelle 74.

Obwohl die erste Kugel 102 sich hinauf in die Position der ersten elliptischen Nut 82 bewegt, wird deshalb kein Schalt-bzw. Verschiebevorgang durchgeführt, weil die zweite Kugel 104 sich in der zweiten einseitig gestuften Kugelfläche 88a der zweiten elliptischen Nut 88 in Eingriff befindet.

In dem Hochtour-Vierradantrieb (4H) führt lediglich das Schaltjoch 90 einen Überhub mit einer Länge L der ersten und zweiten elliptischen Nuten 82, 86 (bezeichnet durch den Abstand S2) aus, weil das Drei-Stopp-Positionsstellglied 116 seine Stopp-Positionen mit hoher Genauigkeit nicht steuert.

Infolge dieses Überhubs des Schaltjochs 90 wird die erste Kugel 104 außer Eingriff mit der zweiten halbkreisförmigen Nut 86 in Kontakt mit der Außenumfangsfläche 74c der Zweirad-/Vierrad-Schaltwelle 74 gebracht und gleichzeitig tritt sie in die erste elliptische Nut 82 ein und gelangt in Eingriff mit der ersten auf der gegenüberliegenden Seite gestuften Kugelfläche 82b, führt jedoch keinen Schalt- bzw. Verschiebevorgang durch. Unter der Einwirkung des vierradseitigen Anschlags 80 bewegt sich die Zweirad-/Vierrad-Schaltwelle 74 nicht aus der Position des Vierradantriebs (4-WD). Da die zweite Kugel 104 hinauf in die zweite auf der gegenüberliegenden Seite gestuften Kugelfläche 88b innerhalb der zweiten elliptischen Nut 88 gleitet, wird kein Schalt- bzw. Verschiebevorgang durchgeführt. Unabhängig davon, in welcher Position in dem Überhub (S2) das Schaltjoch 90 und das Drei-Stopp-Stellglied 116 zu stoppen vermögen, wird die Hochtour-/Niedrigtour-Schaltwelle 60 in der Position der hohen Tour (H) gehalten und die Vierrad-/Zweirad-Schaltwelle 74wird in der Position des Vierradantriebs (4-WD) gehalten. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die erste Kugel 102 in Eingriff mit der ersten auf der gegenüberliegenden Seite gestuften Kugelfläche 82b der ersten elliptischen Nut 82.

Die Länge L von sowohl der elliptischen Nut 82 wie der elliptischen Nut 86, jeweils gebildet in den Schaltwellen 60 und 74, entspricht dem Überhub (S2), bei dem es sich um einen bei der Konstruktion vorweggenommenen Überhub handelt, so daß der Überhub (S2) vorweggenommen bzw. vorausbestimmt und groß gemacht werden kann, wenn die Länge L groß gewählt ist.

Wenn das Schaltjoch 90 von dem Hochtour-Vierradantrieb (4H) in den Niedrigtour-Vierradantrieb (4L) durch das Drei-Stopp-Positionsstellglied 116 verschoben wird, bewegt sich das Schaltjoch 90 alleine in dem vorgenommenen bzw. vorher eingestellten Überhub (S2). In der Endposition des Überhubs beginnen die ersten und zweiten Kugeln 102, 104 mit ihrem Eingriff mit der ersten halbkreisförmigen Nut 84, so daß die Hochtour-/Niedrigtour-Schaltwelle 60 axial um einen Abstand S3 hinauf in Anlage der Hochtour-/Niedrigtour-Gabel 62 gegen den niedrigtourseitigen Anschlag 66 bewegt wird, wodurch das Schalten bzw. Verschieben zu bzw. in den Niedrigtour-Vierradantrieb (4L) beendet ist. Bei der Bewegung der Hochtour-/Niedrigtour-Schaltwelle 60 wird zu diesem Zeitpunkt das Schaltjoch 90 ebenfalls axial um den Abstand S3 bewegt.

Das Schalten bzw. Verschieben des Niedrigtour-Vierradantriebs (4L) zu bzw. in den Hochtour-Vierradantrieb (4H) oder den Hochtour-Zweiradantrieb (2H) wird durch Betriebsabläufe entgegengesetzt zu den vorstehend angeführten bewirkt, so daß sich eine spezielle Erläuterung erübrigt.

Nicht nur die hochtourseitigen und niedrigtourseitigen Anschläge 64 und 66 sind deshalb für die Hochtour-/Niedrigtour-Schaltwelle 60 vorgesehen, sondern auch die zweiradseitigen und vierradseitigen Stopper 78, 80 sind für die Zweirad-/Vierrad-Schaltwelle 74 vorgesehen, so daß, falls ein Überhub (S2) des Drei-Stopp-Positionsstellglieds 116 in dem Hochtour-Vierradantrieb (4H) vorweggenommen wird, es nicht erforderlich ist, die Stopp- bzw. Anschlagpositionen des Stellglieds 118 mit hoher Genauigkeit zu steuern. Selbst ein Überhub des Stellglieds 116 übt auf die Schaltposition keinerlei Einfluß aus.

Das Vorsehen von ausschließlich einem Stellglied 116 macht außerdem einen Auswahlvorgang unnötig und trägt damit zur Vereinfachung des Aufbaus bei. Der größte Teil der internen Bestandteile der Übertragungsvorrichtung 2 können so verwendet werden, wie sie vorliegen, wodurch die Kompatibilität der Bauteile erhöht wird. Außerdem wird die Freiheit bei der Konstruktion des Betätigungs- bzw. Stellglieds 116 erhöht.

9 zeigt die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der zweiten Ausführungsform, die nachfolgend erläutert wird, sind diejenigen Abschnitte bzw. Teile, die dieselben Funktionen erfüllen wie in der ersten Ausführungsform, durch dieselben Bezugsziffern bezeichnet.

Diese zweite Ausführungsform ist durch folgende Anordnung gekennzeichnet. In einem vierradangetriebenen Fahrzeug 202 ist ein vorderes Differential 208, welches Energie von einem (nicht gezeigten) Getriebe empfängt bzw. aufnimmt, auf einer Vorderachse 206 angebracht, die mit Vorderrädern 204 versehen ist. Ein Zweirad-/Vierrad-Schalt- bzw. -Umschaltmechanismus 212, der mit einer Zweirad-/Vierrad-Buchse 210 versehen ist, ist in dem vorderen Differential 208 vorgesehen. Eine Viskosekupplung 216, die mit einer Kupplungsbuchse 214 versehen ist, ist in dem Zweirad-/Vierrad-Schaltmechanismus 212 vorgesehen. Eine Vortriebswelle 218 ist mit der Viskosekupplung 216 verbunden. Ein hinteres Differential 220 ist auf der Vortriebswelle 218 angebracht, und eine hintere Achse 222 ist mit dem hinteren Differential 220 verbunden.

Eine Zweirad-/Vierrad-Gabel 226, die an einer Zweirad-/Vierrad-Schaltwelle 224 als die erste Schaltwelle befestigt ist, befindet sich in Eingriff mit der Zweirad-/Vierrad-Buchse 210. Eine stets aktive bzw. Dauer-/Starr-Gabel 230 befindet sich in Eingriff mit der Kupplungsbuchse 216, wobei diese Gabel 230 an einer jederzeit aktiven bzw. Dauer-/Starr-Schaltwelle 228 als die zweite Schaltwelle befestigt ist.

Ein Schaltjoch 232 ist auf den Schaltwellen 224 und 228 axial beweglich in Umschließungsbeziehung mit den Wellen vorgesehen. Ein Verbindungshebel 236, der sich in Eingriff mit einer Jochnut 234 befindet, dient dazu bzw. ist dazu ausgelegt, sich um eine Hebelwelle 238 zu drehen, wodurch das Schaltjoch 232 axial bewegt wird. Der Verbindungshebel 236 wird mittels eines Drei-Stopp-Stellglieds 242 durch ein Kabel 240 betätigt.

In Übereinstimmung mit dem Aufbau dieser zweiten Ausführungsform kann die Lauf- bzw. Fahrbedingung des Fahrzeugs problemlos zwischen drei Stufen umgeschaltet werden, nämlich zwischen 2-WD, Dauer-4-WD und Starr-4-WD unter Verwendung des Aufbaus gemäß der vorstehend angeführten ersten Ausführungsform.

10 zeigt die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die dritte Ausführungsform ist durch die folgende Anordnung (SG1) gekennzeichnet. In den ersten und zweiten mittleren flachen Flächen 82c, 88c der ersten und zweiten elliptischen Nuten 82, 88 sind erste und zweite Stopp-Positionsermittlungsnuten 82d, 88d in der Stopp-Position bzw. Anschlagposition in einem herkömmlichen Hochtour-Vierradantrieb (4H) gebildet.

Wenn in Übereinstimmung mit diesem Aufbau der dritten Ausführungsform das Schaltjoch 90 in dem Hochtour-Vierradantrieb (4H) einen Überhub ausführt, gelangen die ersten und zweiten Kugeln 102, 104 in Eingriff mit den ersten und zweiten Stopp-Positionsermittlungsnuten 82d, 88d, wodurch eine optimale Position des Schaltjochs 90 in den Hochtour-Vierradantrieb (4H) ermittelt bzw. festgelegt wird. Damit ist es möglich, die Betätigbarkeit des Schaltjochs zu prüfen und zu verbessern.

Wie aus der vorstehend angeführten detaillierten Beschreibung hervorgeht, beseitigt die erfindungsgemäße Konstruktion die Notwendigkeit, den Betrieb mit einem Hebel zu wählen. Der Aufbau ist außerdem einfach, weil das Vorsehen von lediglich einem Stellglied genügt, um das Schaltjoch axial zu bewegen. Selbst im Fall eines Überhubs des Stellglieds wird auf die Schaltposition kein Einfluß ausgeübt, weshalb es nicht erforderlich ist, die Stopp-Position des Stellglieds mit hoher Genauigkeit zu steuern. Außerdem können durch die erfindungsgemäße Konstruktion bereits vorhandene Bauteile genutzt werden.


Anspruch[de]
Schaltvorrichtung für ein schaltbares Verteilergetriebe eines vierradgetriebenen Fahrzeugs, mit zwei benachbart parallel angeordneten, zum Umschalten zwischen Zweirad- und Vierradantrieb und einer hochtourigen und niedertourigen Übersetzung jeweils axial verschiebbaren Schaltstangen (60, 79), die über ein diese gemeinsam axial lose umschließendes, zum fortlaufenden Schalten zwischen den Fahrbetriebsarten Zweirad hochtourig, Vierrad hochtourig und Vierrad niedertourig axial verschiebbares Schaltjoch (90; 232) betätigbar sind, wobei im Bereich des umschließenden Schaltjochs (90; 232) in den Außenumfangsflächen der Schaltstangen (60, 74) sich jeweils eine längs erstreckende elliptische Nut (82, 88) und eine kreisabschnittsförmige Nut (84, 86) axial beabstandet in Beziehung zu den abfolgenden Schaltwegen ausgebildet sind,

und im Schaltjoch (90; 232) axial beabstandet zwei Kugeln (102, 104) querbeweglich zwischen den beiden Schaltstangen (60, 74) gehaltert sind, wobei die Tiefe der Nuten (82, 84, 86, 88) zur Mitnahme von den eingreifenden Kugeln (102, 104) bei axialer Betätigungsbewegung des Schaltjochs (90; 232) und die Anordnung in axialer Richtung entsprechend der fortlaufenden Schaltung so gebildet ist, dass eine der Kugeln (102) zwangsgeführt in Eingriff oder außer Eingriff mit der elliptischen Nut der einen, ersten Schaltstange (60) oder mit der kreisabschnittsförmigen Nut (86) der gegenüberliegenden, zweiten Schaltstange (74) bei einer Axialbewegung des Schaltjochs (90; 232) gelangt, und die andere Kugel zwangsgeführt (104) in Eingriff oder außer Eingriff mit der kreisabschnittsförmigen Nut (84) der ersten Schaltstange (60) oder der elliptischen Nut (88) der zweiten Schaltstange (74) bei der Axialbewegung des Schaltjochs (90) gelangt.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Betätigungsvorrichtung für das Schaltjoch (62, 32) in Form eines an einer drehbaren Welle (110) befestigten Schwingarms (108) und eines mit einem Betätigungskabel (210) verbundenen, ebenfalls an der drehbaren Welle (110) befestigten Verbindungshebels (236) umfasst, wobei der Schwingarm (108) gelenkig am Schaltjoch (232) angreift.






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