DE102009015442A1

DE102009015442A1 - Differential has friction arrangement with two frictionally engaged friction partners for limiting differential effect of differential, where friction material is divided into multiple separate friction elements

Info

Publication number: DE102009015442A1
Application number: DE200910015442
Authority: DE
Inventors: Thorsten Biermann; Thomas Karais
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-03-28
Filing date: 2009-03-28
Publication date: 2010-09-30

Abstract

The differential (10) has a friction arrangement with two frictionally engaged friction partners for limiting the differential effect of the differential. The friction material is divided into multiple separate friction elements, and the carrier has multiple seats extending in the material of the carrier for the friction elements.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein Differenzial, das eine Reibanordnung mit mindestens zwei miteinander zumindest reibschlüssig in Eingriff bringbaren Reibpartnern zur Begrenzung der Differenzialwirkung des Differenzials aufweist, wobei wenigstens ein erster der Reibpartner Reibmaterial aufweist, das an einem Träger befestigt ist.The The invention relates to a differential comprising a friction arrangement at least two with each other at least friction in Engaging friction partners to limit the differential effect of the differential, wherein at least a first of the friction partners Having friction material which is attached to a carrier.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Ein derartiges Differenzial in DE 2453489 A1 beschrieben. Das Differenzial ist von seinem Grundaufbau her ein klassisches Kegelraddifferenzial. Zwischen den Rückseiten der Kegelräder der Abtriebswellen und dem Differenzialgehäuse sind jedoch in einer Reibanordnung Reiblamellenpakete angeordnet. Die Reiblamellenpakete sind aus zwei Gruppen Reibpartnern gebildet, die Reiblamellen sind. Die Reiblamellen sind konzentrisch zur zentralen Achse des Diffe renzials angeordnet und scheibenförmig ausgebildet. Zumindest auf den Reiblamellen der einen Gruppe ist jeweils auf Vorderseite und Rückseite Reibmaterial in Form von Reibbelägen aufgebracht. Die Reiblamellen der einen Gruppe sind in diesem Fall drehfest mit dem Differenzialgehäuse gekoppelt und die Reiblamellen der anderen Gruppe sind drehfest mit einer der Abtriebswellen gekoppelt.Such a differential in DE 2453489 A1 described. The differential is a classic bevel gear differential from its basic construction. However, between the rear sides of the bevel gears of the output shafts and the differential housing Reiblamellenpakete are arranged in a friction arrangement. The Reiblamellenpakete are formed of two groups Reibpartnern, which are friction plates. The friction plates are arranged concentrically to the central axis of the dif ference and disc-shaped. At least on the friction plates of a group is applied in each case on the front and back friction material in the form of friction linings. The friction plates of a group are rotatably coupled in this case with the differential housing and the friction plates of the other group are rotatably coupled to one of the output shafts.

Die Reiblamellen einer Reibanordnung sind in der Regel einander abwechselnd nebeneinander als Paket aus Reibreiblamellen mit Reibbeschichtung und als Gegenreiblamellen in der Regel ohne Reibbeschichtung angeordnet. Gegenreiblamellen sind häufig unbelegte Scheiben aus Stahl. Das Paket wird zum Erzeugen einer Reibkraft axial zusammengepresst um mit Schlupf Drehmomente zu übertragen.The Friction blades of a friction arrangement are usually alternating with each other side by side as a package of Reibreiblamellen with friction coating and arranged as Gegenreiblamellen usually without friction coating. Gegenreiblamellen are often blank slices of steel. The package is axially compressed to generate a frictional force to transmit torque with slip.

Jedem Kegelrad der Abtriebswelle und dazugehörigen Reiblamellenpaket ist in DE 2453489 A1 funktionell eine Tellerfeder zugeordnet, deren Hauptaufgabe ein Vorspannen der Kegelräder ist, deren Wirkung aber auch die Funktion der Reibanordnung steuert. Die Vorspannung der Feder hebt bei geringen Drehmomenten die Wirkung der Reibanordnung auf und schützt das Kupplungspaket bei hohen Drehmomenten vor Überlastung.Each bevel gear of the output shaft and associated Reiblamellenpaket is in DE 2453489 A1 functionally associated with a plate spring whose main task is to preload the bevel gears, but their action also controls the function of the friction arrangement. The bias of the spring lifts at low torques on the effect of friction and protects the clutch pack at high torque from overload.

Wenn die Abtriebswellen unter Last mit gleichen Drehgeschwindigkeiten betrieben sind, besteht keine Relativbewegung zwischen den Kegelrädern und dem Gehäuse und damit auch nicht zwischen den Reiblamellen beider Gruppen. Wenn jedoch eine der Abtriebsachsen mit anderer Drehzahl als die andere dreht, treten Relativbewegungen zwischen dem jeweiligen Kegelrad und dem Gehäuse und damit zwischen den Reiblamellen der Gruppen auf. Die an den Kegelrädern wirkenden Axialkräfte pressen die Reiblamellen axial gegeneinander und setzen den Relativbewegungen aufgrund des Reibschlusses begrenzten Widerstand entgegen, der die Relativbewegungen hemmt. Die gattungsbildenden Differenziale werden auch selbstsperrende Differenziale genannt.If the output shafts under load with the same rotational speeds operated, there is no relative movement between the bevel gears and the housing and thus not between the friction plates both groups. However, if one of the output axles with another Rotating speed as the other, relative movements occur between the respective bevel gear and the housing and thus between the friction plates of the groups. The at the bevel gears acting axial forces press the friction plates axially against each other and set the relative movements limited due to the frictional engagement Resisting, which inhibits the relative movements. The generic Differentials are also called self-locking differentials.

Stirnraddifferenziale werden zunehmend in Fahrzeugen eingesetzt um ausreichend steife Gehäusekonstruktionen zur Verfügung stellen zu können, um die Anordnungen schmaler auszulegen und um bauraumoptimierte regelbare Verteilergetriebe und Achsgetriebe zu schaffen. Ein Stirnraddifferenzial ist ein Differenzial, in dem alle verzahnten Basiselemente des Differenzials zueinander parallel ausgerichtete Rotations- bzw. Symmetrieachsen aufweisen. Damit sind Stirnraddifferenziale vorwiegend. Planetengetriebe. Charakteristisch ist die Stirnverzahnungen der verzahnten Elemente wie die der Sonnen-, Planeten und Hohlräder – und zwar unabhängig davon, ob die getriebliche Verbindung des Final Drive oder eines anderen Eingangs des Differenzials Kegelräder, Kettenräder oder andere getriebliche Elemente aufweist oder nicht.spur gear are increasingly used in vehicles to sufficiently stiff Housing constructions provide can be designed to narrow the arrangements and space-optimized to create adjustable transfer case and axle drive. A spur gear differential is a differential in which all the meshed base elements of the differential mutually parallel rotational or symmetry axes exhibit. This spur gear differentials are predominant. Planetary gear. Characteristic is the serrations of the toothed elements like those of the sun, planets and ring gears - and Regardless of whether the geared connection of the Final Drive or another input of the differential bevel gears, Sprockets or other geared elements or not.

Ein Stirnraddifferenzial ist in US 3,375,736 dargestellt. In diesem Differenzial werden die Relativbewegungen der Abtriebswellen durch Reibanordnungen gehemmt, die jeweils einen Reibpartner in Form eines Reibbelages auf einem Reibring an jeder Seite von Planetenrädern bzw. Ausgleichstücken aufweisen. Die Reibringe sind konzentrisch zur zentralen Achse des Differenzials angeordnet und scheibenförmig ausgeführt. Die anderen Reibpartner sind Reibflächen aus Stahl an den Planetenrädern des Stirnraddifferenzials, die mit Reibmaterial der Reibringe korrespondieren. Dazu werden die Planetenräder mit den stirnseitigen Reibflächen mittels Federkraft gegen die Reibringe vorgespannt. Der Reibbelag der Reibringe ist mit Nuten für den Transport von Öl versehen.A spur gear differential is in US 3,375,736 shown. In this differential, the relative movements of the output shafts are inhibited by Reibanordnungen, each having a friction partner in the form of a friction lining on a friction ring on each side of planetary gears or shims. The friction rings are arranged concentrically to the central axis of the differential and designed disc-shaped. The other friction partners are friction surfaces made of steel on the planet gears of the spur gear differential, which correspond to friction material of the friction rings. For this purpose, the planetary gears with the frontal friction surfaces are biased by spring force against the friction rings. The friction lining of the friction rings is provided with grooves for the transport of oil.

WO 9407054 A1 zeigt ein Stirnraddifferenzial, bei dem die Reibanordnung durch konisch ausgebildete Reibringe gebildet ist. Die konisch ausgebildeten Reibringe sind konzentrisch zur zentralen Achse des Differenzials angeordnet. Einer der Ringe weist eine konische Innenreibfläche und der andere eine dazu passende konische Außenreibfläche auf. WO 9407054 A1 shows a spur gear differential, wherein the friction arrangement is formed by conical friction rings. The tapered friction rings are concentric with the central axis of the diffe arranged. One of the rings has a conical internal friction surface and the other has a matching conical external friction surface.

WO 200265000 A2 zeigt einen Typ der Stirnraddifferenziale, in dem die miteinander kämmenden verzahnten Elemente definierte Schräglaufwinkel aufweisen. Dies führt bei Belastung mit Drehmomenten zu axial gerichteten Zahnkraftkomponenten. In diesem Fall werden beispielsweise die Planetenräder durch die Wirkung von Federkräften und den axialen Zahnkraftkomponenten gegen einzelne Reibpartner in Form von dicken Scheiben gepresst. Die Scheiben sind gegenüber der Rotationsachse des jeweiligen Planetenrades konzentrisch. Die Reibanordnung ist in diesem Fall durch die Reibfläche des Reibmaterials auf der Scheibe und von der Stirnseite des Planetenrads gebildet. WO 200265000 A2 shows a type of Stirnraddifferenziale in which the intermeshing toothed elements have defined slip angles. This results in load with torques to axially directed tooth force components. In this case, for example, the planet gears are pressed by the action of spring forces and the axial tooth force components against individual friction partners in the form of thick discs. The discs are concentric with respect to the axis of rotation of the respective planet gear. The friction arrangement is formed in this case by the friction surface of the friction material on the disc and from the end face of the planetary gear.

Moderne Stirnraddifferenziale sind beispielsweise aus DE 10 2007 004 710 A1 bekannt. Dieser Typ des Differenzials wurde zwecks Bauraum- und Gewichtsoptimierung auch für Belastungen mit hohen Momenten geschaffen. Diese Differenziale sind fertig montierte Einheiten mit einem kalt geformten Gehäuse aus Blech.Modern Stirnraddifferenziale are for example off DE 10 2007 004 710 A1 known. This type of differential was also created for high-torque loads for space and weight optimization. These differentials are fully assembled units with a cold formed sheet metal housing.

Die Erfindung betrifft demnach selbstsperrende Differenziale mit Reibanordnungen, bei denen die Reibanordnungen wenigstens einen oder zwei Reibpartner aus Reibmaterial an ringförmigen, lamellenförmigen oder konischen Trägern aufweisen. Der Träger weist entweder einseitig oder zweiseitig Reibmaterial auf und ist dementsprechend entweder mit einem oder mit zwei Gegenreibpartnern in Reibschluss bringbar.The Invention accordingly relates to self-locking differentials with friction arrangements, in which the friction arrangements at least one or two friction partners made of friction material on annular, lamellar or conical carriers. The carrier points either one-sided or two-sided friction material and is accordingly either with one or two Gegenreibpartnern in frictional engagement brought.

Die Reibpaarungen sind trocken oder nass laufend.The Friction pairings are dry or wet running.

Die Reibmaterialien können in Reibmaterialien auf metallischer und auf nichtmetallischer Basis eingeteilt werden. Zu den Reibmaterialien auf metallischer Basis gehören beispielsweise die Sinterwerkstoffe. Reibmaterialien auf nichtmetallischer Basis sind beispielsweise aus Cellulosefasern und/oder synthetische Fasern. Des Weiteren gehören zu dieser Gruppe die sogenannten organischen Reibmaterialien mit hohem Anteil an Graphit oder aus einem Karbonfasergewebe.The Friction materials can be used in friction materials on metallic and be classified on a non-metallic basis. To the friction materials On a metallic basis, for example, include the sintered materials. Nonmetallic based friction materials are for example from cellulose fibers and / or synthetic fibers. Furthermore belong to this group the so-called organic friction materials with high proportion of graphite or of a carbon fiber fabric.

Nach dem Auftragen der Reibmaterialien müssen die Reiblamellen und Reibringe häufig spanabhebend nachgearbeitet werden, um die erforderliche enge Dickentoleranzen, Rundlauf sowie Planparallelitäten usw. zu erreichen. Spanabhebende Nacharbeit ist teuer. Durch die spanabhebende Nacharbeit können einerseits Rillen, Risse usw. entstehen, die zur Kerbwirkung am Reibbelag und damit Reißen oder zum Ausbröckeln des Reibmaterials führen. Andererseits können aber auch die Poren an der Reibfläche beispielsweise durch Schleifen zuschmieren, was die Reibeigenschaften ungünstig beeinflusst.To The application of the friction materials requires the friction plates and friction rings are often machined, to the required tight thickness tolerances, concentricity and plane parallelism, etc. to reach. Machining rework is expensive. By the cutting Rework can result on the one hand grooves, cracks, etc., the notch effect on the friction lining and thus tearing or lead to crumbling of the friction material. on the other hand but also the pores on the friction surface, for example by grinding, which makes the friction properties unfavorable affected.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die zuvor beschriebenen Nachteile zu vermeiden.Of the The invention is therefore based on the object, the previously described To avoid disadvantages.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention this object is achieved by the features of claim 1.

Das Reibmaterial ist auf mehrere einzelne Reibelemente aufgeteilt. Die einzelnen Reibelemente sind in Aufnahmen aufgenommen und stehen zur einen Seite oder in wechselnder bzw. beliebiger Reihenfolge in eine oder in zwei Richtungen über das Material des Trägers hinaus aus dem Träger hervor. Der Träger bildet eine strukturierte Einheit mit Aufnahmen, die als axiale Taschen oder als Fenster ausgeführt sind. Taschen sind Vertiefung in der Oberfläche des Trägers. Fenster sind durch das Material hindurchgehende Öffnungen und Durchbrüche.The Friction material is divided into several individual friction elements. The individual friction elements are recorded in recordings and stand on the one hand or in changing or any order in one or two directions over the material of the wearer out of the carrier. The carrier forms one structured unit with receptacles called axial pockets or are executed as windows. Pockets are recess in the surface of the carrier. Windows are through the material passing through openings and openings.

Ausgestaltungen der Erfindungen sind nachfolgend beschrieben: Die Reibelemente sind in Umfangsrichtung zueinander benachbart angeordnet alternativ auch in Umfangsrichtung und radial zueinander benachbart an den Trägerscheiben angeordnet. Alternativ sind die Reibelemente radial zueinander versetzt, also nicht auf einer gemeinsamen Umfangslinie zueinander ausgerichtet. Die Reibelemente an einer Trägerscheibe können zueinander gleiche oder voneinander abweichende axiale, radiale und umfangsgerichtete Abmessungen aufweisen.refinements The inventions are described below: The friction elements are Alternatively arranged in the circumferential direction adjacent to each other in the circumferential direction and radially adjacent to each other on the carrier discs arranged. Alternatively, the friction elements are radially offset from one another, So not aligned on a common perimeter. The friction elements on a carrier disk can mutually the same or different axial, radial and circumferentially dimensioned.

Die Taschen sind in Umgangsrichtung durch Ränder oder durch Stege aus dem Material der Trägerscheibe voneinander abgegrenzt. Die Taschen sind von einer Stirnseite ausgehende Vertiefungen mit oder ohne kleinen axialen Durchbrüchen. Die Fenster sind axiale Durchbrüche. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Trägerscheibe ein Stanzteil vorzugsweise aus dünnwandigem Blech oder spanlos und umformtechnisch aus Blech hergestellt. Alternativ ist die Trägerscheibe aus verstärktem Kunststoff, beispielsweise aus mit Karbonfasern verstärktem Kunststoff, hergestellt.The pockets are delimited in the direction of contact by edges or by webs of the material of the carrier disc from each other. The pockets are recesses emanating from an end face with or without small axial openings. The windows are axial breakthroughs. In an advantageous embodiment, the support disk is a stamped part, preferably made of thin-walled sheet or without cutting and forming technology made of sheet metal. Alternatively, the carrier disc made of reinforced plastic, for example made of carbon fiber reinforced plastic produced.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Taschen oder Fenster zumindest in Umfangsrichtung aber auch in axiale Richtung größer als die Reibelemente ausgebildet und weisen an zumindest einem oder mehreren Haltepunkten Halteelemente bzw. Halte- und Führungselemente für die bewegliche Führung der Reibelemente in den Aufnahmen auf. Alternativ dazu weisen die Reibelemente Vorsprünge auf, mit denen die Reibelemente an der Trägerscheibe gehalten oder geführt sind.In a development of the invention are the pockets or windows larger at least in the circumferential direction but also in the axial direction formed as the friction elements and have at least one or more Breakpoints holding elements or holding and guiding elements for the movable guidance of the friction elements in the recordings. Alternatively, the friction elements have projections on, with which the friction elements held on the carrier disk or are guided.

Die Abstände, d. h. die umfangsgerichteten Abmessungen der Stege bzw. Ränder zwischen den Taschen oder Fenstern, sind kleiner als die sich dem jeweiligen Steg oder Fenster anschließenden Taschen oder Fenster.The Distances, d. H. the circumferential dimensions of the Webs or edges between the pockets or windows are smaller than the adjoining the respective bridge or window Bags or windows.

Die Reibelemente sind aus Reibmaterialen, die schon im Kapitel „Hintergrund der Erfindung” beschrieben sind, also aus allen denkbaren Reibmaterialen und zum Beispiel aus Kunstharz hergestellt. Weiterhin sind die Reibelemente beispielsweise mit Armierungen verstärkt, bestehen aus einer Materialmischung bzw. sind aus Verbundmaterialien gebildet. Geeignete Werkstoffe für die Reibelemente sind beispielsweise auch Sintermaterialien, Buntmetalllegierungen oder Mischungen mit Karbon. Alternativ sind die Reibelemente aus einem Trägerwerkstoff oder -körper mit wenigstens einer Reibbeschichtung.The Friction elements are made of friction materials, which are already described in the chapter "Background of the invention "are described, so from all conceivable Friction materials and, for example, made of synthetic resin. Farther For example, if the friction elements are reinforced with reinforcements, consist of a material mixture or are made of composite materials educated. Suitable materials for the friction elements are For example, sintered materials, non-ferrous alloys or Blends with carbon. Alternatively, the friction elements are made of a carrier material or body with at least one friction coating.

Die Reibelemente sind in den Ausnehmungen alternativ festgeklebt, eingegossen, geclipst oder verschiebbar bzw. schwenkbar gehalten. Dadurch, dass die verschiebbar oder verschwenkbar angeordnete Reibelemente ihre Position ändern können, ist es möglich, Fertigungsungenauigkeiten auszugleichen. Somit kann die Nacharbeitung der Reiblamellen und möglicherweise auch die Feinbearbeitung der Gegenreiblamellen entfallen. Außerdem stützt sich die Reibscheibe nicht nur über einige wenige Punkte an den Gegenflächen ab, sondern über alle Reibelemente. Damit wird auch eine höhere Tragfähigkeit bzw. Leistungsfähigkeit der Reibverbindung erreicht.The Friction elements are alternatively stuck in the recesses, poured, clipped or held displaceable or pivotable. As a result of that the slidably or pivotally mounted friction their Can change position, it is possible Compensate for manufacturing inaccuracies. Thus, the reworking the friction fins and possibly also the finishing the Gegenreiblamellen omitted. Besides, supports Not only does the friction disc cover a few points on the opposite surfaces, but on all friction elements. This also means a higher load capacity or Performance of the friction joint achieved.

Die Reibelemente können in einer Baugröße für die Verwendung in Reibscheiben mit zueinander einheitlichen aber auch mit zueinander unterschiedlicher Abmessungen hergestellt werden. Reiblamellen mit größeren Abmessungen werden mit entsprechend mehr der Reibelemente versehen als die mit den kleineren Abmessungen. Da jedoch in beiden Fällen die gleichen Reibelemente eingesetzt werden können, ist es möglich die Reibelemente in größeren Fertigungslosen herzustellen, die sich insbesondere in der Massenfertigung kostengünstig herstellen fassen. Außerdem ist die Lagerhaltung der Reibelemente aufgrund verringerter Teilevielfalt vereinfacht und die Umrüstzeiten in der Fertigung sind reduziert.The Friction elements can be in one size for use in friction discs with mutually uniform but also produced with mutually different dimensions become. Friction blades with larger dimensions are provided with correspondingly more of the friction elements than those with the smaller dimensions. However, in both cases the same friction elements can be used, it is possible the friction elements in larger Production lots that are cost-effective, especially in mass production take hold. In addition, the storage of the friction elements simplified due to reduced part variety and the changeover times in production are reduced.

Die Mehrfachverwendung von einer Trägerscheibe gleichen Typs für Reiblamellen in verschiedenen Anwendungen ist möglich. An einer Trägerscheibe sind auch wechselseitig verschiedene Reibelemente mit bspw. voneinander abweichenden Reibmaterialien montierbar.The Multiple use of a carrier disk of the same type for friction plates in different applications is possible. On a carrier disk are also mutually different Friction elements with, for example, divergent friction materials mountable.

Die an der Reiblamelle montierten Reibelemente im sind in Umfangsrichtung zueinander beabstandet oder liegen beispielsweise paarweise in einer Aufnahme aneinander an. Die durch die Abstände zwischen den Reibelementen gebildeten Nuten sind zur Aufnahme oder zum Abführen des Öls oder bei trocken laufenden Elementen zur Aufnahme des Abriebs geeignet.The mounted on the friction plate friction elements are in the circumferential direction spaced apart or are for example in pairs in one Admission to each other. The distances between The grooves formed in the friction elements are for receiving or for discharging of the oil or dry-running elements for absorption suitable for abrasion.

Die Reibelemente sind wahlweise an der Oberfläche mit Rillen, Nuten oder anderen Vertiefungen strukturiert. Rillen sind in diesem Sinne Vertiefungen mit geringen Querschnittsabmessungen während die Querschnitte von Nuten vergleichsweise großzügig dimensioniert sind.The Friction elements are optionally on the surface with grooves, Structured grooves or other depressions. Grooves are in this Meaning wells with small cross-sectional dimensions during the cross sections of grooves comparatively generous are dimensioned.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist die Gewichtsersparnis. Die Trägerscheibe ist üblicherweise aus Stahl. Nach dem Stand der Technik ist der Reibbelag auf den Stahl geklebt oder genietet. Das Gewicht der erfindungsgemäßen Trägerscheibe ist gegenüber diesen Trägerscheiben um das Gewicht des Materials reduziert, das mit dem Stanzabfall beim Ausstanzen der Fenster anfällt. Die Fenster sind an der Reiblamelle zwar wieder weitestgehend mit Reibmaterial befüllt, jedoch weist Stahl je nach Art des verwendeten Reibmaterials ein 3 bis 7 mal so hohes Gewicht auf wie es das spezifische Gewicht des Reibmaterial ist – insbesondere dann, wenn das Reibmaterial nichtmetallisch ausgeführt ist. Die Reibscheibe ist demnach insgesamt leichter als die des Standes der Technik.One A significant advantage of the invention is the weight savings. The Carrier disk is usually made of steel. To In the prior art, the friction lining is glued to the steel or riveted. The weight of the carrier disk according to the invention is opposite to these carrier discs by the weight reduced material, with the punching waste during punching the window is obtained. The windows are on the friction plate though again filled as far as possible with friction material, however, points Steel 3 to 7 times depending on the type of friction material used as heavy as it is the specific weight of the friction material is - especially if the friction material is non-metallic is executed. The friction disc is therefore altogether lighter than those of the prior art.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, das Reibmaterial der Reibelemente soweit elastisch zu gestalten, dass die Reibelemente unter hoher Last vollständig in die Aufnahme einfedern, so dass die Reibfläche des Reibelements und die Oberfläche des Trägermaterials in einer Ebene liegen. Steigt das im Differenzial anliegende Drehmoment, werden die Reibelemente solange elastisch zusammengedrückt, bis die Gegenreibfläche im Reibschluss mit den Reibelementen und der Oberfläche des Trägermaterials steht. Das elastisch einfedernde Material kann in das Fenster ausweichen, weil dessen Leervolumen mindestens dem Gesamtvolumen des Reibelements in dem Fenster entspricht. Auf diese Weise kann vorteilhaft die Reibleistung der Reibpaarung und somit die Sperrwirkung des Differenzials erhöht werden.A further embodiment of the invention provides to make the friction material of the friction elements so far elastically that the friction elements fully spring under high load in the recording, so that the Friction surface of the friction element and the surface of the carrier material lie in a plane. If the torque applied in the differential increases, the friction elements are elastically compressed until the counter friction surface is in frictional engagement with the friction elements and the surface of the carrier material. The elastically resilient material can escape into the window because its void volume is at least equal to the total volume of the friction element in the window. In this way, it is advantageously possible to increase the frictional performance of the friction pairing and thus the blocking effect of the differential.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to several embodiments explained. Show it:

1 ein Differenzial in eine perspektivischen Gesamtansicht, 1 a differential into a perspective overall view,

2 eine Schnittdarstellung des Differenzials nach 2, 2 a sectional view of the differential after 2 .

3 eine Reiblamelle in einer Frontalansicht, 3 a friction plate in a frontal view,

4 ein Detail der Reiblamelle nach 3, in der der Sitz eines Reibelements in einem Träger im Schnitt nach IV-IV aus 3 dargestellt ist, 4 a detail of the friction plate after 3 in which the seat of a friction element in a beam in section IV-IV off 3 is shown

5 und 6 eine alternative Gestaltung des Sitzes eines Reibelements an einem Träger mit einem elastisch verformbaren Reibelement, wobei mit 5 and 6 an alternative design of the seat of a friction element on a support with an elastically deformable friction element, with

5 der Sitz des nicht eingefederten Reibelements, 5 the seat of the non-deflected friction element,

6 der Sitz des komprimierten Reibelements gezeigt sind, 6 the seat of the compressed friction element are shown

7 ein einzelnes Reibelement in einer perspektivischen Gesamtansicht, 7 a single friction element in a perspective overall view,

8 ein Detail eines Trägers, an dem Reibelemente begrenzt schwenkbar in Fenstern aufgenommen sind. 8th a detail of a carrier on which friction elements are limited pivotally received in windows.

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description the drawings

1 zeigt ein Differenzial 10 in Ausführung eines Stirnraddifferenzials in einer perspektivischen Gesamtansicht, welches beispielsweise in Kraftfahrzeugen zum Drehmomentabgleich der Räder einer gemeinsamen Achse oder für eine Drehmomentverteilung zwischen zwei Achsen eingesetzt wird. Das Differenzial 10 weist eine radial umlaufende, schräg verzahnte Stirnverzahnung 12 auf, über die das Differenzial 10 angetrieben wird, so dass es um eine zentrale Drehachse in Rotation versetzt werden kann. Die Stirnverzahnung 12 ist starr mit zwei Gehäusehälften 14 verbunden und bildet gemeinsam mit diesen ein Ausgleichsgehäuse 16, in dem ein Planetentrieb angeordnet ist, wobei das Ausgleichsgehäuse 16 den Planetenträger bildet. Funktionell betrachtet wirkt das Ausgleichsgehäuse 16 als Summenwelle des Planetentriebs. Erkennbar sind Abtriebswellen 18, die jeweils drehfest mit einem von zwei parallelen Sonnenrädern 22 des Planetengetriebes (vgl. 2) gekoppelt sind. 1 shows a differential 10 in execution of a spur gear differential in a perspective overall view, which is used for example in motor vehicles for torque balancing the wheels of a common axis or for a torque distribution between two axes. The differential 10 has a radially encircling, helically toothed serration 12 on top of that the differential 10 is driven so that it can be rotated about a central axis of rotation. The spur toothing 12 is rigid with two housing halves 14 connected and together with these a differential housing 16 , in which a planetary drive is arranged, wherein the differential housing 16 forms the planet carrier. Functionally, the differential housing acts 16 as the sum wave of the planetary drive. Recognizable are output shafts 18 , each non-rotatable with one of two parallel sun gears 22 of the planetary gear (cf. 2 ) are coupled.

2-2 zeigt in einer Schnittdarstellung des Differenzials nach 1 den Aufbau des Differenzials 10 mit den drehbar an den Gehäusehälften 14 des Ausgleichsgehäuses 16 gelagerten. Funktionselementen des Differenzials, wie Planetenrädern 20 und Sonnenrädern 22. Die Sonnenräder 22 sind jeweils mit den beiden Abtriebswellen 18 drehfest verbunden. Planetenräder 20 und Sonnenräder 22 weisen jeweils eine Schrägverzahnung auf. 2 - 2 shows in a sectional view of the differential after 1 the structure of the differential 10 with the rotatable on the housing halves 14 of the differential housing 16 stored. Functional elements of the differential, such as planetary gears 20 and sun gears 22 , The sun wheels 22 are each with the two output shafts 18 rotatably connected. planetary gears 20 and sun gears 22 each have a helical toothing.

Zwischen den Sonnenrädern 22 ist zur Bildung einer Reibpaarung 1 zwischen den Sonnenrädern 22 eine Reiblamelle 26 und zwischen jedem Sonnenrädern 22 und der jeweiligen Gehäusehälfte 14 jeweils eine Reiblamelle 24 zur Bildung einer Reibpaarung 2 zwischen jeweils einem Sonnenrad 22 und der entsprechenden Gehäusehälfte 14 angeordnet.Between the sun wheels 22 is to form a friction pair 1 between the sun wheels 22 a friction plate 26 and between every sun gear 22 and the respective housing half 14 one friction plate each 24 to form a friction pairing 2 between each a sun gear 22 and the corresponding housing half 14 arranged.

Durch axiale Zahnkraftkomponenten werden die Sonnenräder 22 bei Geradeausfahrt voneinander weg jeweils nach außen gepresst. Die Stirnflächen 4 der Sonnenräder schieben die Reiblamellen 24 gegen die Innenseiten 5 des Ausgleichsgehäuses 16 und stellen so die Reibpaarungen 2 zwischen Reiblamellen 24, Stirnflächen 4 und Innenseite 5 her. Die Gegenreibflächen 11 an den Stirnflächen 4 und Innenflächen 5 sind aus Stahl.By axial Zahnkraftkomponenten be the sun gears 22 when driving straight ahead away from each other pressed outwards. The faces 4 the sun gears push the friction plates 24 against the insides 5 of the differential housing 16 and so do the friction pairings 2 between friction plates 24 , Faces 4 and inside 5 ago. The counter friction surfaces 11 on the front surfaces 4 and inner surfaces 5 are from steel.

Durch die Reibpaarungen 2 erzeugte Reibungskraft zwischen den Sonnen 22 und den Gehäusehälften 14 des Getriebes wird eine drehmomentabhängige Sperrwirkung im Getriebe erreicht. Wahlweise können an den Sonnenrädern 22 zugewandten Innenseiten 5 zusätzliche Reibbeläge (nicht dargestellt) angeordnet sein, die mit den Reibelementen der Reiblamellen 24 reiben.Through the friction pairings 2 generated frictional force between the suns 22 and the housing halves 14 of the transmission, a torque-dependent locking effect is achieved in the transmission. Optionally, on the sun gears 22 facing insides 5 additional friction linings (not shown) may be arranged with the friction elements of the friction plates 24 rub.

Bei einer entgegengesetzten Umdrehung der Sonnenräder 22 wirkt eine entgegengesetzte, die Sonnenräder 22 jeweils gegeneinander drückende axiale Zahnkraftkomponente. Dabei werden die Sonnenräder 22 zur Bildung der Reibpaarung 1 axial aufeinander zu gegen die Reiblamelle 26 in einen Reibschluss mit Sperrwirkung gedrückt. Die Reibfläche 13 an den Stirnseiten der Sonnenräder 22 ist aus Stahl.At an opposite rotation of the sun gears 22 acts an opposite, the sun gears 22 each against each other oppressive axial tooth force component. Here are the sun gears 22 for the formation of the friction pairing 1 axially against each other against the friction plate 26 pressed into a frictional engagement with blocking effect. The friction surface 13 on the front sides of the sun gears 22 is made of steel.

3-3 zeigt eine Reiblamelle 24 bzw. 26 in einer Frontalansicht. An einem Träger 7 der Lamellen 24 und 26 ist das Reibmaterial auf mehrere separate Reibelemente 6 aufgeteilt, die umfangsseitig zueinander benachbart im Kreis zueinander angeordnet sind. Zur Vereinfachung der Darstellung sind nur einige der Reibelemente 6 mit Bezugszeichen versehen. Die Reibelemente 6 sind an dem Träger 7 in Aufnahmen 8 befestigt, wobei in dem dargestellten Beispiel in einer Aufnahme 8 nur ein Reibelement 6 aufgenommen ist. 3 - 3 shows a friction plate 24 respectively. 26 in a frontal view. On a carrier 7 the slats 24 and 26 is the friction material on several separate friction elements 6 split, the circumferentially adjacent to each other are arranged in a circle to each other. To simplify the illustration, only a few of the friction elements 6 provided with reference numerals. The friction elements 6 are on the carrier 7 in recordings 8th fastened, in the example shown in a receptacle 8th only one friction element 6 is included.

Es ist jedoch auch denkbar, dass in jeder Aufnahme auch zwei oder mehr der Reibelemente angeordnet sind.It However, it is also conceivable that in each recording also two or more the friction elements are arranged.

Die Reibelemente 6 weisen zueinander die gleichen Abmessungen auf und sind mit gleicher Teilung zueinander am Umfang verteilt angeordnet.The friction elements 6 have the same dimensions to each other and are distributed with equal pitch to each other around the circumference.

Es ist jedoch auch denkbar, das die Reibelemente mit unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet sind und/oder dass sie sich untereinander in ihren Abmessungen voneinander unterscheiden.It However, it is also conceivable that the friction elements with different Are spaced apart from each other and / or that they differ from each other in their dimensions.

4-4 zeigt ein Detail mit dem Sitz der Reiblamellen 24 oder 26 im Träger 7. Die Aufnahmen 8 sind durch das Material des Trägers 7 hindurch gehende Fenster 9. Das Reibmaterial der Reibelemente 6 steht beidseitig aus dem Fenster 9 um das Maß H über die Stirnflächen 23 hervor. Jedes Reibelement 6 sitzt fest in einem durch das Reibelement 6 vollständig ausgefüllten Fenster 9 und ist beispielsweise durch Kleben befestigt. 4 - 4 shows a detail with the seat of the friction plates 24 or 26 in the carrier 7 , The pictures 8th are due to the material of the wearer 7 through windows 9 , The friction material of the friction elements 6 stands on both sides of the window 9 by the dimension H over the faces 23 out. Every friction element 6 sits firmly in one through the friction element 6 completely filled window 9 and is attached for example by gluing.

Denkbar ist auch, dass Reibelemente verschiebbar in Fenstern sitzen, wobei die Reibelemente quer zu den Richtungen verschiebbar sind, in die diese beidseitig aus den Fenstern hervorstehen.Conceivable is also that friction elements slidably sit in windows, wherein the friction elements are displaceable transversely to the directions in the they protrude from both sides of the windows.

5-5 zeigt in einer Detaildarstellung den Sitz eines Reibelements 27 in einer als Fenster 28 ausgebildeten Aufnahme 8 eines Trägers 30. Das Fenster 28 begrenzt ein Leervolumen V = A × B × C, welches mindestens dem gesamten Volumen v = a × b × C des in dem Fenster 28 sitzenden Reibele ments 27 entspricht. Die Abmessung A bzw. a ist die radiale Abmessung. B bzw. b steht für die axiale Abmessung und C bzw. c steht für die tangentiale (siehe 3) Abmessung der quaderförmigen Gebilde. Im unbelasteten Zustand ist das Volumen des Fensters 28 aufgrund der Beziehung „V gleich oder größer als v” durch das Reibelement 27 nicht vollständig ausgefüllt, da ein Anteil des Materials 2 × [H × a × c] über die Stirnflächen 29 des Trägers 30 hinaus steht. Die Größe der Reibfläche zu einer Seite der Reiblamelle hin ist = [Anzahl der Reibelemente × Größe der Reibfläche 31], wobei die Größe der Reibfläche 31 des einzelnen Reibelements 27 in diesem Fall = [a × c] ist. 5 - 5 shows in a detailed view the seat of a friction element 27 in a window 28 trained recording 8th a carrier 30 , The window 28 defines a void volume V = A × B × C which is at least the total volume v = a × b × C of the window in the window 28 sitting Reibele ment 27 equivalent. The dimension A or a is the radial dimension. B or b stands for the axial dimension and C or c stands for the tangential (see 3 ) Dimension of the cuboid structures. In the unloaded state is the volume of the window 28 due to the relationship "V equal to or greater than v" by the friction element 27 not completely filled, since a portion of the material 2 × [H × a × c] over the faces 29 of the carrier 30 stands out. The size of the friction surface toward one side of the friction plate is = [number of the friction elements × size of the friction surface 31 ], where the size of the friction surface 31 of the individual friction element 27 in this case = [a × c].

6 – Das Reibmaterial des Reibelements 27 ist elastisch verformbar. Unter hoher axialer Belastung F kann sich das Reibelement 27 soweit verformen, dass der zunächst um den Abstand H überstehende Teil des Reibmaterials 2 × [H × a × c] (siehe 5) elastisch vollständig in das Fenster 28 eintaucht und dieses ausfüllt. Die gesamte Reibfläche der Reiblamelle setzt sich nunmehr aus der Stirnfläche 29 des Trägers 30 zuzüglich A zusammen. Zu beachten ist lediglich in diesem Fall die unterschiedliche Reibwirkung der einzelnen Flächen, da der Reibwert des gehärteten Stahls der Stirnfläche 29 in der Regel weit geringer ist als der Reibwert des Reibmaterials. 6 - The friction material of the friction element 27 is elastically deformable. Under high axial load F, the friction element can 27 deform so far that the part of the friction material initially protruding by the distance H 2 × [H × a × c] (see 5 ) completely elastic in the window 28 dive in and fill this. The entire friction surface of the friction plate now consists of the end face 29 of the carrier 30 plus A together. Note only in this case, the different friction effect of the individual surfaces, since the coefficient of friction of the hardened steel of the end face 29 usually far lower than the coefficient of friction of the friction material.

7-7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Reibelements 32, dessen Reibflächen 33 und 34 mit einander kreuzenden Rillen 35 versehen ist. 7 - 7 shows an embodiment of a friction element 32 whose friction surfaces 33 and 34 with intersecting grooves 35 is provided.

8 – Denkbar ist auch, dass Reibelemente 15 um wenigstens eine Achse 17 oder 19 begrenzt zu einem Träger 21 schwenkbeweglich sind, wobei die Achse 17, 19 quer zur den Richtungen ausgerichtet ist, in die die Reibelemente aus dem Träger hervorstehen. Die jeweilige Achse 17 oder 19 kann zum Beispiel tangential oder radial gerichtet sein. Das Reibelement 15 ist endseitig mit Fortsätzen 36 um die Achse 19 in dem Träger 21 schwenkbar gelagert. Die Fortsätze 36 sind dazu beispielsweise hinter geprägte Hinterschnitte in den Träger 21 eingeschnappt. Bezugszahlenliste 1 Reibpaarung 19 Achse 2 Reibpaarung 20 Planetenrad 3 Stirnfläche 21 Träger 4 Stirnfläche 22 Sonnenrad 5 Innenseite 23 Stirnfläche 6 Reibelement 24 Reiblamelle 7 Träger 25 Träger 8 Aufnahme 26 Reiblamelle 9 Fenster 27 Reibelement 10 Differenzial 28 Fenster 11 Gegenreibflächen 29 Stirnfläche 12 Stirnverzahnung 30 Träger 13 Reibfläche 31 Reibfläche 14 Gehäusehälfte 32 Reibelement 15 Reibelement 33 Reibfläche 16 Ausgleichsgehäuse 34 Reibfläche 17 Achse 35 Rillen 18 Abtriebswelle 36 Fortsatz 8th - It is also conceivable that friction elements 15 around at least one axis 17 or 19 limited to a carrier 21 are pivotable, the axis 17 . 19 oriented transversely to the directions, in which protrude the friction elements from the carrier. The respective axis 17 or 19 may be tangential or radial, for example. The friction element 15 is end with extensions 36 around the axis 19 in the carrier 21 pivoted. The extensions 36 are for example behind embossed undercuts in the carrier 21 snapped. LIST OF REFERENCE NUMBERS 1 friction pairing 19 axis 2 friction pairing 20 planet 3 face 21 carrier 4 face 22 sun 5 inside 23 face 6 friction 24 friction plate 7 carrier 25 carrier 8th admission 26 friction plate 9 window 27 friction 10 differential 28 window 11 counter friction surfaces 29 face 12 spur gearing 30 carrier 13 friction surface 31 friction surface 14 housing half 32 friction 15 friction 33 friction surface 16 differential case 34 friction surface 17 axis 35 grooves 18 output shaft 36 extension

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 2453489 A1 [0002, 0004]
- US 3375736 [0007]
WO 9407054 A1 [0008]
WO 200265000 A2 [0009]
DE 102007004710 A1 [0010]

Claims

Differential ( 10 ), which has a friction arrangement with at least two friction partners which can be brought into engagement with each other at least by frictional engagement in order to limit the differential action of the differential ( 10 ), wherein at least a first of the friction partners has friction material, which on a carrier ( 7 . 21 . 25 . 30 ), characterized in that the friction material on a plurality of separate friction elements ( 6 . 15 . 27 . 32 ) and the carrier ( 7 . 21 . 25 . 30 ) several at least in the material of the carrier ( 7 . 21 . 25 . 30 ) extending images ( 8th ) for the friction elements ( 6 . 15 . 27 . 32 ), wherein in each case at least one of the friction elements ( 6 . 15 . 27 . 32 ) in a recording ( 8th ) of the carrier ( 7 . 21 . 25 . 30 ) is recorded.

Differential ( 10 ) according to claim 1, characterized in that at least some of the images ( 8th ) by the material of the wearer ( 7 . 21 . 25 . 30 ) passing through windows ( 9 . 28 ), wherein the friction material of the friction elements ( 6 . 15 . 27 . 32 ) on both sides of the windows ( 9 . 28 protruding).

Differential ( 10 ) according to claim 2, characterized in that the friction elements ( 6 . 27 ) firmly in the windows ( 9 . 28 ) to sit.

Differential ( 10 ) according to claim 2, characterized in that the friction elements ( 15 ) around at least one axis ( 17 . 19 ) are limited pivotable, wherein the axis ( 17 . 19 ) is oriented transversely to the directions in which the friction elements ( 15 ) from the carrier ( 21 ) protrude.

Differential ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the first friction partner is frictionally engageable with at least one second friction partner, which has a friction surface made of steel on a functional element of the differential ( 10 ) having.

Differential ( 10 ) according to claim 6, characterized in that the functional element is a sun gear ( 22 ).

Differential ( 10 ) according to claim 2, characterized in that the friction material is elastically deformable.

Differential ( 10 ) according to claim 8, characterized in that the windows ( 28 ) each defining a recess with a void volume, which at least the total volume of the in the window ( 28 ) sitting friction elements ( 27 ), wherein the friction element ( 27 ) elastically completely into the void volume of the window ( 28 ) is deformable into.