-
Federspeichervorrichtung
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Federspeichervorrichtung der im
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.
-
Federspeichervorrichtungen dieser Art werden beispielsweise bei Kraftfahrzeugen
mit dauerndem Allradantrieb, z. B. beim Audi-Quattro, eingesetzt, um eine Differentialsperre
einzuschalten. Bei diesen bekannten Anordnungen besteht die Federspeichervorrichtung
aus einer einzelnen Speicherfeder in Form einer Druckschraubenfeder.
-
Diese ist auf dem freien Ende eines Kraftübertragungsgliedes gelagert
und so angeordnet, daß die Schwenkbewegung eines Betätigungshebels über diese Speicherfeder
auf das Kraftübertragungsglied übertragen wird, dessen andere Ende an einer am Differentialgetriebegehäuse
angeordneten Hebelvorrichtung angreift, durch deren Schwenkbewegung die Differentialsperre
entweder-ein- oder ausgeschaltet wird.
-
Die Hebelvorrichtung kann dabei beispielsweise unter Zwischenschaltung
einer Schaltwelle sowie einer Schaltgabel auf eine Schiebemuffe o. ä. wirken, durch
deren Axialverschiebung in bekannter Weise eine Kopplung oder Entkopplung zweier
verzahnter Bauteile bewirkt wird.
-
Bei diesen bekannten Anordnungen greift an der Hebelvorrichtung eine
besondere Rückzugfeder an. Diese ist so angeordnet, daß sie die Eebelvorrichtung
und damit die mit dieser verbundenen Schaltelemente, zum Beispiel die Schiebemuffe,
wieder in ihre ursprüngliche räumliche
Lage zurückzieht, wenn der
Betätigungshebel wieder in seine Grundstellung geschwenkt wird, d. h. wenn die zuvor
eingeschaltete Differentialsperre wieder aufgehoben werden soll. Diese Rückzugfeder
-wird so bemessen, daß die Differentialsperre. auch während der Fahrt, d. h. bei
Belastung der miteinander gekoppelten verzahnten Bauteile ausgeschaltet werden kann.
In ihrer Punktionsweise ähnelt diese Rückzugfeder sehr stark der Federspeichervorrichtung.
-
Die Federspeichervorrichtung wird beim Betätigen des Betätigungshebels
dann, wenn in der Differentialsperre Zahn auf Zahn trifft, d. h. wenn die Schiebemuffe
nicht unmittelbar axial verschoben werden kann, gespannt. Nach einer gewissen Fahrstrecke
erfolgt in aller Regel über die Ausgleichskegelräder des Differentialgetriebes ein
Ausgleich, d. h. eine gewisse Verschiebung der Verzahnung, so daß das Kraftübertragungsglied
dann unter der Einwirkung der Federkraft der gespannten Federspeichervorrichtung
die Hebelvorrichtung am. Differentialgetriebe- in gewünschter Weise verschwenken
und damit die Schiebemuffe o. ä. axial verschieben kann. Durch das Verschwenken
der Hebelvorrichtung wird dabei die an dieser angreifende Rückzugfeder gespannt.
-
Wenn der Betätigungshebel zum Ausschalten der Differentialsperre aus
seiner-mechanisch zuvor arretierten Stellung wieder in seine Ausgangsstellung zurückgeschwenkt
wird, wird auf die Hebelvorrichtung am Differentialgetriebe durch die gespannte
Rückzugfeder eine Kraft ausgeübt, die versucht, die Hebelvorrichtung und das damit
verbundene Kopplungsglied (Schiebemuffe) wieder in deren ursprüngliche Stellung
zurückzuschwenken bzw. zurückzuschieben. Dies ist unter Last jedoch nicht immer
ohne weiteres sofort möglich. In aller Regel wird zunächst eine gewisse Zeit vergehen,
ehe die Rückzugfeder die Hebelvorrichtung wieder zurückschwenken kann; das Zurückschwenken
wird erst dann möglich, wenn die drehmomentenmäßige Belastung der miteinander gekoppelten
verzahnten Bauteile gerade einen ausreichend niedrigen Wert angenommen hat, was
während des normalen Fahrbetriebes infolge unterschiedlichen Reibschlusses zwischen
den beiden Rädern
oder infolge von Lastwechseln o. ä. laufend stattfindet.
-
Bei der bekannten Anordnung muß die bei Betätigung des Betätigungshebels
gespannte Federspeichervorrichtung zum Verschwenken der Hebelvorrichtung bzw. zum
Verschieben des Kopplungsgiedes ( Schiebemuffe ) nicht nur die verzahnungsbedingten
o. ä. Widerstände überwinden, sondern auch'die Federkraft der an der Rebelvorriohtung
angreifenden Rückzugfeder. Federspeichervorrichtung und Betätigungshebel etc.
-
müssen entsprechend groß dimensioniert werden. Die vom. Fahrzeuglenker
aufzuwendende Kraft ist vergleichsweise groß.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Federseichervorrichtung der im
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten. Art weiter zu verbessern und insbesondere
so auszubilden, daß die Federn und der Betätigungshebel ohne Beeinträchtigung der
Funktionsweise der Federspeichervorrichtung schwächer dimensioniert werden können
und der erforderliche Kraftaufwand zum' Betätigen des Betätigungshebels kleiner
wird.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird die Federspeichervorrichtung
durch Einsatz zweier funktionell voneinander unabhängiger Speicherfedern doppelseitig
wirkend ausgebildet, wobei je nach Schwenkrichtung des Betätigungshebels jeweils
nur eine der beiden Speicherfedern gespannt wird, während die jeweils andere Speicherfeder
ungespannt mitausgelenkt wird. Die sonst üblicherweise erforderliche- besondere-
Rückzugfeder kommt in Fortfall und damit auch die sonst im Zusammenhang mit dieser
Rückzugfeder zu berücksichtigenden besonderen Umstände.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen -und Weiterbildungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen angegeben.
-
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
-
In der Zeichnung zeigenbin zum Teil schematisierter Darstellungsweise
Fig.
1 eine Seitenansicht einer Federspeichervorrichtung gemäß der Erfindung, Fig. 2a
eine Schnittdarstellung dieser Federspeichervorrichtung entlang der Schnittführung
II in Fig. 1 und Fig. 2b. und Fig. 20 die in Fig. 2a dargestellte Anordnung während
verschiedener Schaltstadien.
-
In der Zeichnung sind lediglich die für das Verständnis der Erfindung
notwendigen Elemente. dargestellt und beziffert. Insbesondere sind Elemente im Umfeld
der Federspeichervorrichtung, zum Beispiel die rotierenden Bauteile, welche drehmomentenschlüssig
miteinander gekoppelt bzw. entkoppelt werden sollen, nicht weiter dargestellt.
-
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße Federspeichervorrichtung
1 Teil einer Schaltvorrichtung, mit deren Hilfe einer von zwei Achsantrieben eines
Kraft fahrzeuges nach Bedarf zu-oder abgeschaltet werden soll. Bei einem solchen
Kraftfahrzeug wird beispielsweise die Vorderachse ständig angetrieben. Die Hinterachse
dagegen wird nur zeitweise, beispielsweise in schwierigem Gelände zugeschaltet,
wozu mittels einer Schiebemuffe, Klauenkupplung o. ä.
-
eine drehmomentenschlüssige Verbindung zwischen einer Getriebe-Abtriebswelle
und einer zum Hinterachs-Antrieb führenden Antriebswelle (Kardanwelle) hergestellt
werden muß, was zum Beispiel durch Verschwenken einer am Getriebegehäuse gelagerten
und auf die Schiebemuffe o. ä. wirkende Hebelvorrichtung erfolgen kann.
-
Die dargestellte Schaltvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem
vom Fahrzeuglenker zu betätigenden Betätigungshebel 9, der mit 1 b e zu f bezifferten
Federspeichervorrichtung sowie einem Zug- und Druckkräfte übertragenden Kraftübertragungsglied
20 zur tibertragung der Schwenkbewegung des Betätigungshebels 9 auf eine nicht weiter
dargestellte Hebelvorrichtung (Einrückhebel) am Getriebegehäuse.
-
Der Betätigungshebel 9 ist am nur angedeuteten Fahrzeugaufbau 8, z.
B. in einem Schaltdom, um eine Lagerachse 10 schwenkbar gelagert. In seiner Grundstellung
nimmt er die in Fig. 1 dargestellte Schaltstellung ein, die im Hinblick darauf,
daß dann nur die Vorderachse angetrieben sein soll, mit V beziffert ist. Wenn zusätzlich
der Hinterachsantrieb eingeschaltet werden soll, das Fahrzeug also als Allradantrieb
betrieben werden soll, wird der Betätigungshebel im Uhrzeigersinn in die mit A bezifferte
Schaltstellung geschwenkt.
-
Die Jeweils gewählte Schaltstellung wird durch eine unter Federdruck
stehende Arretierung 14 fixiert, welche in mit 15 bezifferte Raststellen eines Schaltsegmentes
13 einrastet.
-
Das um die Lagerachse 10 schwenkbare untere Ende des Betätigungshebels
9 ist über eine Bolzenanordnung 11 o. ä. gelenkig mit der Federspeichervorrichtung
1 verbunden.
-
Die Federspeichervorrichtung 1 ist doppelseitig wirkend ausgebildet
und enthält u. a. eine äußere erste Hülse 30 und eine innere zweite Hülse 40, die
ineinandergreifen und axial gegeneinander verschiebbarsind. Die äußere erste Hülse
30 ist mit dem Betätigungshebel 9 kraftschlüssig verbunden und wird im wesentlichen
in Richtung ihrer LängsT achse axial verschoben, wenn der Betätigungshebel 9 um
eine''Jagerachse 10 geschwenkt wird.
-
Am der Bolzenanordnung 11 entgegengesetzten Ende der äußeren ersten
Hülse 30 ist ein radial nach innen gerichteter ringförmiger Anschlag 31 angeordnet,welcher
unmittelbar und mittelbar zur axialen Abstützung einer ersten Speicherfeder 5 sowie
einer funktionell von dieser unabhängigen zweiten Speicherfeder 6 dient. Die erste
Speicherfeder 5 ist als Drucksohraubenfeder ausgebildet und auf der inneren zweiten
Hülse 40 gelagert. Durch sie wird bewirkt, daß die beiden Hülsen 30 und 40 bei Nichtbetätigung
des Betätigungshebels 9 axial auseinandergeschoben werden und zwar so weit, daß
ein am in die äußere erste Hülse 30 hineinragendes Ende der inneren zweiten Hülse
40 angeordneter radial nach außen gerichteter ringförmiger erster Flansch 41 axial
am ringförmigen Anschlag 31 zur Anlage kommt. Zu diesem Zweck ist am anderen Ende
der inneren zweiten
Hülse 40 ein radial nach außen gerichteter
zweiter ringförmiger Flansch 42 angeordnet, an dem sich die erste Speicherfeder
5 mit ihrem anderen Ende abstützt. Im Ausführungsbeispiel wird dieser zweite ringförmige
Flansch 42 mit Hilfe einer in die zweite Hülse eingepreßten Buchse 43 sowie eines
darauf angeordneten Sprengringes 44 o. ä. axial abgestütst.
-
Die zweite Speicherfeder- 6 ist ebenfalls als Druckschraubenfeder
ausgebildet und liegt vollständig innerhalb der äußeren ersten Hülse 30. Sie stützt
sich mit ihrem einen Ende axial am ersten ringförmigen Flansch 41 der inneren ersten
Hülse 40 ab. Ihr anderes Ende stützt sich an einem ringförmigen Widerlager 25 eines
massiven Endstückes 22 ab, mit dem das freie Ende des Eraftübertragungsgliedes 20
axial durch die innere zweite Hülse 40 hindurch in die äußere erste Hülse 30 hineinragt.
Bei Nichtbetätigung des Betätigungshebels 9 wird das massive Endstück 22 des Kraftübertragungsgliedes
20 axial in die Hülsen 30 und 40 hineingezogen und zwar so-weit, bis ein am Endstück
22 angeordneter radial nach außen gerichteter Anschlag 24 sich axial am ersten ringförmigen
Flansch 41 der zweiten Hülse 40 anlegt.
-
Diese bei Nichtbetätigung des Betätigungshebels 9 vorliegende Konstellation
ist in Fig. 2agut zu erkennen.
-
Die Funktionsweise der erfindungsgemäß.en Federspeichervorrichtung
ist folgende. Wenn zusätzlich zum ständigen Vorderachsantrieb der Hinterachsantrieb
eingeschaltet werden soll, wird der Betätigungshebel 9 vom Fahrzeuglenker in die
mit A bezifferte Schaltstellung geschwenkt, wobei die Arretierung 14 in die zugehörige"aststelle
15 einrastet. Durch die Schwenkbewegung des Betätigungshebels 9 wird die mit ihm
kraftschlüssig verbundene äußere erste Hülse 30 aus ihrer in Fig. 2a gezeigten Ruhestellung
in die in Fig. 2b dargestellte und mit 30' bezifferte neue Lage verschcben. Unter
der Voraussetzung, daß im Getriebe nicht zufälligerweise gerade eine so schlüssig
günstige räumliche Zuordnung der miteinander den Bauteile (Zahnräder) vorliegt,
daß das Kopplungsglied (Schiebemuffe) ohne Schwierigkeiten unverzüglich koppelnd
verschoben werden
kann, sondern daß wie üblich zunächst "Zahn auf
Zahn" trifft und das Kopplungsglied nicht sofort ausgelenkt werden kann, verharrt
das nicht nur Zug- sondern auch Druckkräfte übertragende Xraftübertragungsglied
20 zunächst wangsläufig in seiner ursprünglichen Lage. Das bedeutet, daß auch die
innere zweite Hülse 40 infolge der axialen Anlage ihres ersten ringförmigen Flansches
41 am ringförmigen Anschlag 24 des massiven Endstückes 22 trotz der axialen Verschiebung
der äußeren ersten Hülse 30 ihre ursprüngliche räumliche Lage beibehalten muß, so
daß die auf ihr angeordnete erste Speicherfeder 5 zusammengedrückt, d. h. gespannt
wird. Die gespannte erste Speicherfeder ist in Fig. 2b mit 5' beziffert. Die innerhalb
der äußeren ersten Hülse 30 angeordnete zweite Speicherfeder 6 bleibt durch die
axiale Verschiebung der ersten Hülse unbeeinflußt, d. h.
-
ungespannt.
-
Die gespannte erste Speicherfeder 5' wie somit in dieser Situation
mit einer durch ihre Federkennung vorgegebenen Federkraft über die innere zweite
Hülse 40, den ersten ringförmigen Flansch 41, den ringförmigen Anschlag 24 und das
Kraftübertragungsglied 20 au£ die nicht weiter dargestellte Hebelvorrichtung am
Getriebe. Sowie die Getriebe-Abtriebswelle und die zum Hinterachsantrieb führende
Antriebswelle mit gleicher Drehzahl umlaufen und ihre durch das Kopplungsglied (Schiebemuffe)
drehmomentenschlüssig zu koppelnden Bauteile räumlich eine geeignete Zuordnung zueinander
aufweisen, wird daher die Hebelvorrichtung am Getriebe unter dieser Federkraft verschwenkt
und dadurch der Hinterachsantrieb zugeschaltet. Dabei wird die innere zweite Hülse
sowie das Kraftübertragungsglied axial entsprechend verschoben. Ihre neue Lage ist
in Fig. 2c dargestellt und mit 40' bzw. 20' beziffert. Zusammen mit der axialen
Verschiebung des Kraftübertragungsgliedes 20 wird auch die zweite Speicherfeder
6 axial verschoben, wobei sie jedoch nach wie vor ungespannt bleibt.
-
Im Gegensatz zu bekannten Schaltvorrichtungen müssen durch die Federspeichervorrichtung
hierbei ausschließlich dietKopplungswiderstände überwunden werden, jedoch nicht
irgendwelche zusätzliche Federkräfte von Rückzugfedern.
-
Wenn zu einem späteren Zeitpunkt der Hinterachsantrieb wieder ausgeschaltet
werden soll, verlaufen die Vorgänge sinngemäß in entgegengesetzter Richtung ab.
Der Betätigungshebel 9 wird aus seiner Schaltstellung A in die Schaltstellung V
geschwenkt, wodurch die äußere erste Hülse aus der in Fig. 2c gezeigten Stellung
axial nach rechts in die in Fig. 2a gezeigte Stellung gezogen wird. Wenn wieder
vorausgesetzt wird, daß die Hebelvorrichtung am Getriebe infolge der Belastung des
Antriebsstranges nicht unverzüglich ausgelenkt werden kann, wird das Kraftübertragungsglied
20 zunächst zwangsläufig in der gerade eingenommenen räumlichen Stellung verharren,
d. h. diesmal in der in Fig. 2c dargestellten Lage. Wenn die äußere erste Hülse
bei verharrendem Kraftübertragungsgied und damit auch bei verharrendem Widerlager
25 nach rechts verschoben wird, wird in diesem Falle die zweite Speicherfeder 6
zusammengedrückt, .d. h. gespannt, weil der erste ringförmige Flansch 41 der inneren
zweiten Hülse 40 durch den ringförmigen Anschlag 31 der äußeren ersten Hülse 30
nach rechts gezogen wird. In dieser Situation wird von der gespannten zweiten Speicherfeder
6 eine durch ihre Federkennung bedingte Federkraft auf das Kraftübertragungsglied
ausgeübt, und zwar nach rechts wirkend, so daß die aX nicht weiter dargestellten
anderen Ende des Kraftübertragungsgliedes angelenkte Hebelvorrichtung ausgelenkt
wird, sowie die Kraftverhältnisse zwischen den gekoppelten Bauteilen dies zulassen.
Das Kraftübertragungsglied wird dabei innerhalb der Hülsen nach rechts geschoben,
bis die in Fig. 2a dargestellte Konstellation vorliegt.
-
Die erste Speieherfeder 5 wird während dieses Ablaufes nicht gespannt;
wie zuvor die zweite Speicherfeder wird sie dabei lediglich ungespannt mitausgelenkt.
Grundsätzlich wird also jeweils nur die Speicherfeder gespannt, welche der jeweiligen
Schaltrichtung zugeordnet ist.
-
Im Ausführungsbeispiel ist das Kraftübertragungsglied 20 nach Art
eines Bowdenzuges ausgebildet, wobei die Bowdenzughülle mit 23 und die darin axial
verschiebbar angeordnet Bowdenzugseele mit 21 beziffert sind. Dabei ist der Bowdenzug
so bemesSen und angeordnet,
daß über die Bowdenzugseele 21 nicht
nur Zugkräfte, sondern auch ausreichend hohe Druckkräfte übertragen werden können.
Die Bowdenzughülle 23 ist über eine Winkelanordnung 7 or-tsfest mit dem Fahrzeugaufbau
8 verbunden. Die innere zweite Hülse 40 stützt sich radial, aber axial verschiebbar
auf der Bowdenzughülse 23 ab.
-
Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel kann als Eraftübertragungsglied
natürlich auch eine biegesteife Stange eines Ubertragung9gestänges o. ä. Verwendung
finden, wenn. dies die räumlichen Verhältnisse zulassen.
-
Selbstverständlich kann die gezeigte Federspeichervorrichtung nicht
nur in einer Schaltvorrichtung der beschriebenen Art, d. h. zum Zu- und Abschalten
eines zusätzlichen Achsantriebes eingesetzt werden. Sie ist in gleicher Weise auch
einsetzbar zum Schalten von Differentialsperren o. ä.
-
Leerseite