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Selbsthemmendes Differentialgetriebe
Das selbsthemmende Differentialgetriebe beseitigt den bekannten Nachteil des gewöhnlichen Differentialgetriebes, der auftritt, wenn ein angetriebenes Rad des Fahrzeuges sich auf einer glatten und das andere auf einer rauhen Stelle der Fahrbahn oder des Geländes befindet. Die bekannt gewordenen Arten von selbsthemmenden Differentialgetrieben verhindern in diesem Falle das Durchdrehen des Rades auf der schlüpfrigen Unterlage, jedoch zu ungunsten einer gleichmässigen Verteilung des Antriebsmomentes an beiden Rädern beim Durchfahren von Kurven, da sie im Prinzip nach Art von Freilaufgetrieben arbeiten. Vorteilhaft ist die Anwendung einer allmählichen Bremsung der Umlaufräder des Differentialgetriebes in Abhängigkeit von ihrer Umdrehungszahl.
Es sind Ausführungen bekannt, bei denen eine hydraulische Zahnradpumpe zur Bremsung der Umlaufräder des Differentialgetriebes verwendet wird, wobei in die Druckleitung der Pumpe ein als konstanter Querschnitt ausgebildeter Widerstand eingeschaltet ist, der sich fortschreitend mit den Umdrehungen der Bremspumpen erhöht. Es sind weiters Differentialgetriebe mit hydraulischer und Reibungsbremsung der Umlaufräder bekannt, bei welchen der in der Pumpe entwickelte Öldruck zum Einrücken einer Reibungsbremse an der seitlichen Stirnfläche oder an den Zähnen der Umlaufräder benützt wird.
Diese Konstruktionen entsprechen nicht restlos den Betriebsanforderungen, sind kompliziert und die Bestandteile der Bremse unterliegen einer starken Abnutzung.
Der Gegenstand der Erfindung betrifft ein selbsthemmendes Differentialgetriebe mit hydraulischer Bremsung der Umlaufräder, bei dem die Umlaufräder des Kegelrad-Differentialgetriebes gleichzeitig die Ölpumpen bilden und die Drosselung des Flüssigkeitsstromes durch Rückschlagventile erfolgt. Es wird eine rein hydraulische Bremsung der Umlaufräder mit eigener, abgeschlossener Füllung der bremsenden hydraulischen Vorrichtung angewendet, die unterschiedlich von der Füllung der Antriebsachse sein und aus einer Flüssigkeit bestehen kann, die ihre Viskosität mit der Temperatur nicht zu sehr ändert.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle sämtlicher Zahnradpumpen in einen gemeinsamen Saug-bzw. Druckkanal münden und dass diese beiden Ringkanäle durch ein einziges, doppelt wirkendes Rückschlagventil miteinander in Verbindung stehen, so dass sich beim Steigen des Druckes in dem einen Druckkanal über eine einstellbare Höhe infolge der auftretenden FlüssigKeitsbewegung das Ventil dadurch schliesst, dass sich die entsprechende Kugel gegen den Druck der Feder auf den Sitz in der Bohrung aufsetzt.
Auf diese Weise ist die normale Funktion des Differentialgetriebes bis zu einer bestimmten Drehzahl beider Antriebsräder (15-20 Umdr/min) gewährleistet und erst bei Durchschlüpfen eines von den Rädern erfolgt die Blockierung des Differentialgetriebes, die automatisch aufgehoben wird, sobald sich die Drehzahlen beider Antriebsräder ausgleichen oder der Drehsinn der Räder ändert. Durch Anwendung der Fliehkraft an Stelle von Federn für das Öffnen selbständiger Ventile wird der Beginn der Differentialsperre von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig gestaltet, was aus Sicherheitsgründen vorteilhaft ist.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispieles, welches in der Zeichnung schematisch dargestellt ist, näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein selbsthemmendes Differentialgetriebe, Fig. a einen Querschnitt durch dieses Differentialgetriebe, Fig. 3 einen abgewickelten Schnitt durch die Umlaufräder und Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Mechanismus eines Rückschlagventiles.
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Das Differentialgehäuse besteht aus zwei Hälften 1 und 2, die auf der Antriebsachse in Lagern (nicht gezeichnet) gelagert sind. An der einen Hälfte 1 des Gehäuses ist das Antriebstellerrad (nicht gezeichnet) befestigt. In dem Gehäuse sind normalerweise zwei Abtriebs-Kegelräder 3 bzw. 4 gelagert, in deren genutete Bohrungen 5 bzw. 6 genutete Enden der Abtriebs-Halbachsen (nicht gezeichnet) eingreifen. Die Innenseiten der genuteten Bohrungen 5 und 6 sind mittels Pfropfen 7 verschlossen. Auf Zapfen 8 sind im Differentialgehäuse vier Umlaufräder 9 gelagert, die in beide Abtriebs-Kegelräder 3 und 4 eingreifen.
Die Zapfen der Umlaufräder sind einerseits in beiden mittels Schrauben 10 zusammengeklemmten Hälften 1 und 2 des Differentialgehäuses und anderseits in einer Einlage 11 fest gelagert. Die Zapfen 8 sind im Differentialgehäuse mittels Gummiringen 12 abgedichtet. Die Umlaufräder 9 sind mit ihrer Aussenseite an der als Kugelfläche 13 ausgebildeten innenwand des Gehäuses und mit ihrer Innenseite an der als Kugelfläche 14 gestalteten Begrenzungswand der Einlage 11 abgestützt.
Die Abtriebskegelräder 3 und 4 sind in der Einlage mittels Gummiringen5 und im Gehäuse mittels Gummiringen 16 abgedichtet. Einer von den Zapfen 8 ist hohl und die Öffnung ist mit einem Pfropfen 17 verschlossen. Die Einlage 11 bildet vier Trennwände 18 zwischen den Umlaufrädern 9 ; dadurch entstehen im Differentialgehäuse vier Zahnradpumpen mit doppelten Druckräumen. Aus jeder Ecke der Trennwand 18 wird ein Kanal 19 geführt, der mit einem Rückschlag-Kugelventil 20 versehen ist. Die innere Kammer der Einlage 11 ist mit Öl gefüllt.
Beim Durchfahren einer Kurve drehen sich die mit den Abtriebsrädern 3 und 4 Zahnradpumpen bildenden Umlaufräder 9 langsam, das Öl wird angesaugt und durch Kanäle 19 in die Vorratskammer in der Einlage 11 verdrängt. Unter der Einwirkung der Fliehkraft oder der Kraft von Federn (nicht gezeichnet) bleiben beide Kugelventile 20 und 21 offen. Beim Durchdrehen irgendeines Rades auf schlüpfriger Fahrbahn oder wenn sich ein Rad von der Fahrbahn abhebt, erhöhen sich die Drehzahlen der Umlaufräder 9 und dadurch auch die Geschwindigkeit der Ölströmung im Kanal 19 ; das Ventil 21 im Druckkanal 19 schliesst sich. Dadurch erhöht sich der Druck in den Ölpumpen und es folgt ein sehr wirksames Bremsen der Umlaufräder 9, dessen Ausmass bei turbulenter Strömung des Öles durch die Spalte in der Zahnradpumpe proportional dem Quadrat der Umdrehungszahl ist.
Die Kanäle 19 können auch mit anders ausgebildeten Ventilen versehen werden, die sich erst bei einer bestimmten Geschwindigkeit des strömenden Öles schliessen.
In Fig. 4 ist eine Ausführung eines solchen Ventiles veranschaulicht, das gemeinsam für alle Pumpen wirkt. In diesem Falle ist in die Einlage 11 ein Ventilkörper 22 eingepresst, welcher zwei Umfangskanäle 23,24 aufweist, die miteinander über eine Bohrung 26 kommunizieren und von denen jeder mit je einem der Saugkanäle über eine Hilfsabzweigung 25 verbunden ist. Im mittleren Teil der Bohrung 26 ist eine Feder 27 gelagert, die zwei Ventilkugeln 28 bis an Anschläge 29 auseinanderdrückt. Durchfährt nun der Wagen eine mässige Kurve, so strömt das Öl aus allen Pumpen in den gemeinsamen Kanal 24, durchfliesst das eine Kugelventil in der Bohrung 26, und wird über das zweite Kugelventil in den zweiten Umfangskanal 23 angesaugt.
Bei grösserer Arbeitsgeschwindigkeit des Differentials schliesst hingegen der höhere Öldruck das Druckventil aus dem Kanal 24, während das Ventil in den andern Umfangskanal 23 offen bleibt und das Öl aus dem Behälter durch eine Öffnung 30 angesaugt wird. Bei entgegengesetzter Drehrichtung der Umlaufräder wird die Funktion der beiden Kanäle 23,24 vertauscht.
Das erfindungsgemässe selbstsperrende Differentialgetriebe verteilt bei kleinen Umdrehungszahlen der Umlaufräder oder bei Geradeausfahrt die Antriebsmomente gleichmässig auf beide Antriebsräder und erst beim Durchdrehen eines Rades erfolgt automatisch die Blockierung, bei der das entlastete Rad auf schlüpfriger Unterlage immer höhere Drehzahlen als das Rad auf fester Unterlage annimmt und daher imstande ist, eine der Belastung des Rades und der Reibung proportionale Drehkraft zu übertragen. Dieses Differentialgetriebe ist vollautomatisch und vermeidet Beschädigungen, die bei Kurvenfahrt mit eingeschalteter Differentialsperre verursacht werden.