DE1045815B

DE1045815B - Facility for motor vehicles

Info

Publication number: DE1045815B
Application number: DED23712A
Authority: DE
Inventors: Werner Altmann
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1956-08-31
Filing date: 1956-08-31
Publication date: 1958-12-04

Description

Einrichtung für- Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für Kraftfahrzeuge, bei der ein Teil des Fahrzeuges unter dem Einfluß der bei einer Kurvenfahrt entstehenden Fliehkraft gegenüber den Achswellen seitlich verschiebbar ist und dabei selbsttätig eine den Antrieb der Treibräder beeinflussende Schaltbewegung steuert.Device for motor vehicles The invention relates to a device for motor vehicles in which a part of the vehicle is under the influence of a When cornering, centrifugal force can be displaced laterally relative to the axle shafts is and thereby automatically a switching movement influencing the drive of the drive wheels controls.

Für die Fahreigenschaften eines Kraftfahrzeuges ist in besonderem Maße sein Verhalten beim Durchfahren von Kurven maßgebend. Insbesondere macht es sich hierbei sehr störend bemerkbar, daß bei Kurvenfahrt der Sperrwiderstand der in neuer Zeit sehr beliebten Sperrdifferentiale von den Rädern überwunden werden muß. Dies führt in erster Linie zu einem erhöhten Reifenverschleiß und kann unter Umständen sogar dazu führen, daß die Antriebsräder oder zumindest eines davon die rollende Haftung mit der Fahrbahn verlieren und damit gegebenenfalls ein ungünstiges Gleiten der Räder einleiten.For the driving characteristics of a motor vehicle is in particular Measure its behavior when driving through curves. In particular, it does very annoyingly noticeable that when cornering the blocking resistance of the In recent times very popular limited slip differentials are overcome by the wheels got to. This primarily leads to increased tire wear and can under Certain circumstances even lead to the fact that the drive wheels or at least one of them lose rolling adhesion with the road surface and thus possibly an unfavorable one Initiate sliding of the wheels.

Es ist eine Einrichtung bekannt, bei der ein Treibrad unter dem Einfluß der in der Kurve auftretenden Fliehkraft vom Antrieb abgekuppelt wird. Dabei handelt es sich aber um ein vollständiges Abkuppeln, wobei also keine Verbindung mit dem Antrieb mehr besteht. Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, daß ein Sperrdifferential entsperrt werden soll, d. h., es soll bei Kurvenfahrt auch beim Übertragen eines Drehmomentes wieder ein Ausgleich der Antriebsräder ohne Last gegeneinander möglich sein. Diese Entsperrung soll selbsttätig, d. h. ohne besonderen Eingriff des Fahrers von außen erfolgen. Die Erfindung löst die vorstehend geschilderte Aufgabe dadurch, daß bei den eingangs erwähnten Einrichtungen ein an sich bekanntes Sperrdifferential gegenüber den Achswellen verschiebbar ist, wobei eine Entsperrung des Sperrdifferentials ausgelöst wird. Bei einer Ausführung des Sperrdifferentials, z. B. mit Reibkegeln, die auf den Achswellen angeordnet sind, werden die Reibkegel drehfest, aber axial verschiebbar durch eine Keilnutenführung mit dazwischengeschalteten Wälzkörpern mit den Achswellen verbunden. Dabei sollen zur Aufhebung des Kraftschlusses an den Reibkegeln in Abhängigkeit von der Axialverschiebung der Achswellen zwischen diesen und den Reibkegeln besondere Übertragungsorgane angeordnet sein.A device is known in which a drive wheel is under the influence the centrifugal force occurring in the curve is decoupled from the drive. It acts but it is a complete uncoupling, so there is no connection with the There is more drive. The object of the invention is that a locking differential is to be unlocked, d. i.e., it should also be used when cornering when a torque is transmitted, the drive wheels are balanced again without load be possible against each other. This unlocking should be automatic, i. H. without special External intervention by the driver. The invention solves the problem outlined above Task in that a known per se in the facilities mentioned above Limited slip differential is displaceable with respect to the axle shafts, with an unlocking of the limited slip differential is triggered. With a version of the limited slip differential, z. B. with friction cones which are arranged on the axle shafts, the friction cones non-rotatable, but axially displaceable through a keyway guide with interposed Rolling elements connected to the axle shafts. In doing so, to cancel the frictional connection on the friction cones depending on the axial displacement of the axle shafts between these and the friction cones special transmission organs be arranged.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß nunmehr in jeder Kurve immer in Abhängigkeit von der durch die Kurvenfahrt erzeugten Fliehkraft eine Verschiebung der Achswellen gegenüber dem Sperrdifferential eintritt und dieser Impuls zur selbsttätigen Entsperrung ausgenutzt wird. Dadurch kann in der Kurve ein Drehmoment vom Motor her in üblicher Weise durch das Differential auf beide Räder übertragen werden. Sollte eines der Räder jedoch die Bodenhaftung verlieren, dann tritt selbsttätig die Sperrung wieder ein. Wie eine erfindungsgemäße Einrichtung im einzelnen aussehen kann, zeigt mit den für sie wesentlichen Teilen das Ausführungsbeispiel der Zeichnung, die einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Sperrdifferential mit selbsttätiger Entsperrung bei Kurvenfahrt darstellt.The invention has the advantage that now in every curve always in A shift depending on the centrifugal force generated by cornering of the axle shafts opposite the limited slip differential occurs and this impulse becomes automatic Unlock is being exploited. This allows a torque from the motor in the curve transmitted in the usual way through the differential to both wheels. However, if one of the wheels loses grip, it kicks automatically the lock on again. How a device according to the invention look in detail shows the exemplary embodiment of the drawing with the parts essential for it, which is a section through an inventive locking differential with automatic Represents unlocking when cornering.

Nach der Zeichnung ist das Sperrdifferential in dem Gehäuse 1 gelagert, das aus Montagegründen mehrteilig ausgeführt sein kann und in dem die Tragrohre 2 für die Achswellen 3 fest eingesetzt sind. Der Antrieb erfolgt vom Motor aus durch die Welle 4 über das Ritzel 5 auf das Tellerrad 6 des Differentials. Die Antriebswelle 4 ist über Wälzlager 7 im Achsgehäuse 1 gelagert. Mit dem Tellerrad 6 sind zwei Außenschalen 8 zu einem Gehäuse 24 fest verbunden, das über Wälzlager 9 im Achsgehäuse 1 gelagert ist. Die Außenschalen 8 sind vorzugsweise symmetrisch ausgebildet. Das Gehäuse 24 bildet den Planetenradträger bzw. das Planetenradgehäuse eines üblichen Differentials.According to the drawing, the limited slip differential is mounted in the housing 1, which can be made in several parts for assembly reasons and in which the support tubes 2 for the axle shafts 3 are firmly inserted. It is driven by the motor the shaft 4 via the pinion 5 on the ring gear 6 of the differential. The drive shaft 4 is mounted in the axle housing 1 via roller bearings 7. With the ring gear 6 are two Outer shells 8 firmly connected to form a housing 24, which via roller bearings 9 in the axle housing 1 is stored. The outer shells 8 are preferably designed symmetrically. That Housing 24 forms the planetary gear carrier or the planetary gear housing of a conventional one Differential.

Im vorliegenden Beispiel sind an Stelle der Planetenräder innerhalb des Tellerradgehäuses 24 zwei Reibkegel 12 angeordnet. Zur Drehmomentübertragung sind sie am äußeren Umfang in bekannter Weise mit sinusförmigen Kurvenbahnen 14 versehen, in denen Rollkörper, z. B. Kugeln 11, abrollen können. Die Reibkegel 12 sind an sich symmetrisch ausgebildet bis auf die Sinusbahnen, die bei beiden Reibkegeln 12 verschiedene Steigung haben, so daß z. B. die Sinusbahn des einen Reibkegels fünf und die des anderen Reibkegels sechs Gänge aufweist, wenn man sich die Sinusbahnen als abgewickelte Schraubenlinie vorstellt. Es entstehen insgesamt elf Schnittpunkte beider Sinusbahnen, die - auch bei Phasenverschiebung - gleichbleibenden Abstand voneinander haben. In diesen elf Schnittpunkten sind die Kugeln 11, wie an sich bekannt, gelagert und durch die axialen Nuten 10 des Tellerrades 6 geführt. Das Tellerrad ist zu diesem Zweck kranzartig ausgebildet und die Nuten 10 an seinem inneren Umfang eingeschnitten. Die Reibkegel können auch mittel- oder unmittelbar durch Planetenzahnräder vom Tellerrad aus antreibbar sein.In the present example, two friction cones 12 are arranged within the ring gear housing 24 instead of the planet gears. To transmit torque, they are provided on the outer circumference in a known manner with sinusoidal cam tracks 14 in which rolling bodies, e.g. B. balls 11, can roll. The friction cones 12 are symmetrical in and of themselves except for the sinus paths, which have different slopes in the two friction cones 12, so that, for. B. the sinusoidal trajectory of one friction cone has five and that of the other friction cone six gears, if one imagines the sinusoidal trajectories as a developed helical line. A total of eleven points of intersection of both sinusoidal trajectories are created, which - even with phase shift - have a constant distance from one another. In these eleven points of intersection, the balls 11, as is known per se, are supported and guided through the axial grooves 10 of the ring gear 6. For this purpose, the ring gear is designed like a ring and the grooves 10 are cut on its inner circumference. The friction cones can also be driven directly or indirectly by planetary gears from the ring gear.

Mit den Reibkegeln 12 sind die Achswellen 3 verdrehungssteif, aber axial verschieblich durch die Keil= nutenführung 15 mit zwischengeschalteten Wälzkörper n, z. B. Kugeln 16, verbunden. Eine Scheibe 13 zwischen beiden Reibkegeln 12 verhindert, daß die Kugeln 16 sich bei Axialverschiebung zwischen den Reibkegeln 12 festklemmen können. Damit sind nun die Achswellen 3 gegenüber dem Achsgehäuse 1 des Sperrdifferentials in Achsrichtung, d. h. im wesentlichen in Wirkungsrichtung der Fliehkraft, verschieblich, Diese Bewegung wird durch den Achswellen 3 zugeordnete Übertragungsorgane auf das Sperrdifferential in geeigneter Weise wirksam übertragen. Die Übertragungsorgane können im Sinne einer übersetzung wirksam sein, damit eine ausreichende Verstellkraft vorhanden ist. Gegebenenfalls kann auch zusätzlich oder allein ein Kraftschaltglied, z. B. hydraulischer Art, eingeschaltet sein.With the friction cones 12, the axle shafts 3 are torsionally rigid, but axially displaceable through the wedge = groove guide 15 with interposed rolling elements n, z. B. balls 16 connected. A disc 13 between the two friction cones 12 prevents that the balls 16 clamp between the friction cones 12 when they are axially displaced can. This means that the axle shafts 3 are now opposite the axle housing 1 of the limited-slip differential in the axial direction, d. H. essentially in the direction of action of the centrifugal force, displaceable, This movement is transmitted to the transmission elements assigned to the axle shafts 3 Limited slip differential effectively transferred in a suitable manner. The organs of transmission can be effective in the sense of a translation, so that there is sufficient adjusting force is available. If necessary, a power switching element can also be used in addition or on its own, z. B. hydraulic type, be switched on.

Als Übertragungsorgane sind den Achswellen 3 Wälzkörper, z. B. Kugeln 17, zugeordnet und in radialen Nuten 18 auf den Außenseiten der Reibkegel 12 angeordnet. Die äußeren Begrenzungsflächen der radialen Nuten 18 sind fest und werden durch die Außenschalen 8 des Tellerradgehäuses 24 gebildet. Die Nuten 18 sind dabei tiefer als -es dem Kugeldurchmesser entsprechen würde, so daß die Kugeln radial ausweichen können. Die inneren Begrenzungsflächen der radialen Nuten 18 werden durch kegelstumpfförmige Außenflächen 19 der Reibkegel 12 gebildet. Die Neigung der kegelstumpfförmigen Flächen 19 ist derart gewählt, daß die Reibkegel 12 beide aufeinander zu bewegt werden, wenn sich die Kugeln 17 nach außen bewegen.As transmission organs are the axle shafts 3 rolling elements, for. B. balls 17, assigned and arranged in radial grooves 18 on the outer sides of the friction cones 12. The outer boundary surfaces of the radial grooves 18 are solid and are through the outer shells 8 of the ring gear housing 24 are formed. The grooves 18 are deeper than -it would correspond to the ball diameter, so that the balls give way radially can. The inner boundary surfaces of the radial grooves 18 are frustoconical Outer surfaces 19 of the friction cone 12 are formed. The slope of the frustoconical faces 19 is chosen such that the friction cones 12 are both moved towards one another, when the balls 17 move outward.

Um eine solche radiale Bewegung der Kugeln 17 zu erzeugen, sind in den Achswellen 3 Nuten 20 vorgesehen, die aus je zwei Kegelstumpfflächen 21 und 22 gebildet werden. Dabei weisen die nach den Rädern zu liegenden äußeren Kegelstumpfflächen 21 eine größere Neigung auf als die inneren Kegelstumpfflächen 22. Die Neigung der inneren Kegelstumpfflächen 22 gegen die Achswellenachse kann gleich sein mit der Neigung der Kegelstumpfflächen 19 an den Reibkegeln 12 gegenüber der Achsnormalen. Die Neigungen aller Kegelstumpfflächen sind so aufeinander abgestimmt, daß die infolge der Fliehkraft in den Achswellen 3 verursachte Längskraft an den Reibkegeln 12 verstärkt, gegebenenfalls um ein Vielfaches verstärkt wirksam wird.In order to generate such a radial movement of the balls 17, FIG the axle shafts 3 grooves 20 are provided, each consisting of two frustoconical surfaces 21 and 22 are formed. The outer frustoconical surfaces facing the wheels point 21 has a greater inclination than the inner frustoconical surfaces 22. The inclination of the inner frustoconical surfaces 22 against the axle shaft axis can be the same as the Inclination of the truncated cone surfaces 19 on the friction cones 12 with respect to the axis normal. The inclinations of all frustoconical surfaces are coordinated so that the result the centrifugal force in the axle shafts 3 increases the longitudinal force on the friction cones 12, if necessary, becomes more effective by a multiple.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Bei Geradeausfahrt des Fahrzeuges wird das Tellerrad 6 und damit das ganze Tellerradgehäuse 24 vom Ritzel 5 aus angetrieben. Die Reibkegel 12 werden durch die Kugeln 11 mit der gleichen Drehzahl wie das Tellerrad 6 mitgenommen. Die Umfangskraft an den Kugeln 11 drückt infolge der Keilwirkung der Sinuskurven 14 beide Reibkegel 12 nach außen mit ihren Mantelflächen 23 an die Schalen 8 des Gehäuses 24 kraftschlüssig an, so daß zwischen ihnen keine Relativbewegung stattfinden kann. Beide Achswellen werden also mit gleicher Drehzahl angetrieben, das Differential ist gesperrt.The device works as follows: When driving straight ahead of the vehicle is the ring gear 6 and thus the entire ring gear housing 24 from Pinion 5 driven off. The friction cones 12 are by the balls 11 with the same Speed as the ring gear 6 taken along. The circumferential force on the balls 11 presses due to the wedge effect of the sine curves 14, both friction cones 12 outward with their Casing surfaces 23 on the shells 8 of the housing 24 in a force-locking manner, so that between no relative movement can take place for them. Both axle shafts are therefore the same Speed driven, the differential is locked.

Fährt das Fahrzeug nun in eine Kurve ein, so werden sich unter dem Einfluß der Fliehkraft beide Achs-Wellen 3 beispielsweise in Richtung der Pfeile gegenüber dem Achsgehäuse 1 und dem Tellerradgehäuse 24 des Sperrdifferentials verschieben. Dabei laufen die rechts angeordneten Kugeln 17 auf die äußere Kegelstumpffläche 21 der rechten Achswelle 3 bzw. die links angeordneten Kugeln 17 auf die inneren Kegelstumpfflächen 22 der linken Achswelle 3 auf. Sie werden damit in den Nuten 18 radial nach außen gezwungen und üben ihrerseits. auf beide Reibkegel 12 vermittels der kegelstumpfförmigen äußeren Flächen 19 einen Druck nach innen aus. Dadurch wird der Kraftschluß an den Mantelflächen 23 aufgehoben. Die Sperrung des Differentials ist dadurch aufgehoben, und es kann die Kraftübertragung unter Ausgleich der Bewegung an beiden Achswellen in an sich bekannter Weise über die in den sinusförmigen Kurvenbahnen 14 abrollenden Kugeln 11 erfolgen, wobei jetzt lediglich noch der in den Kurvenbahnen selbst liegende minimale Widerstand zu überwinden ist. Es ist von großer Bedeutung, daß diese Entsperrung immer in der Kurve eintritt, also auch bei Übertragung eines Drehmomentes vom Motor auf die Räder.If the vehicle is now entering a curve, the Influence of centrifugal force on both axle shafts 3, for example in the direction of the arrows move with respect to the axle housing 1 and the ring gear housing 24 of the limited slip differential. The balls 17 arranged on the right run onto the outer truncated cone surface 21 of the right axle shaft 3 or the balls 17 arranged on the left on the inner one Truncated conical surfaces 22 of the left axle shaft 3. You will thus be in the grooves 18 forced radially outward and practice their part. on both friction cones 12 mediating of the frustoconical outer surfaces 19 exert an inward pressure. This will the frictional connection on the lateral surfaces 23 is canceled. The locking of the differential is thereby canceled, and it can transmit power while compensating for the movement on both axle shafts in a manner known per se via the sinusoidal cam paths 14 rolling balls 11 take place, now only the one in the cam tracks even lying minimal resistance has to be overcome. It is of great importance that this unlocking always occurs in the curve, so also when transferring a Torque from the engine to the wheels.

Verliert in der Kurve eines der Räder aus irgendeinem Grunde die Bodenhaftung, so kann es über seine zugeordnete Achswelle 3 keine Querkraft mehr übertragen. Infolgedessen hört auch die Einwirkung der Fliehkraft und die dadurch verursachte Einwirkung der Kugeln 17 auf die Reibkegel 12 auf, und es werden sich sofort die Mantelflächen 23 wieder an das Gehäuse 24 anlegen, und die Sperrung des Differentials tritt selbsttätig wieder ein.If one of the wheels loses grip on the curve for any reason, it can no longer transmit any transverse force via its assigned axle shaft 3. Consequently also hears the effect of centrifugal force and the effect of it caused by it Balls 17 on the friction cone 12, and the lateral surfaces will immediately 23 put back on the housing 24, and the locking of the differential occurs automatically back on.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for motor vehicles in which a part of the vehicle under the influence of the centrifugal force generated when cornering is laterally displaceable with respect to the axle shafts and automatically one of the Controls switching movement influencing drive of the drive wheels, characterized in that that a known locking differential relative to the axle shafts (3) is displaceable is, whereby an unlocking of the limited slip differential is triggered.

2. Establishment according to claim 1, in which the limited-slip differential is equipped with friction cones, which are arranged on the axle shafts, characterized in that the friction cones (12) rotatably, but axially displaceable through a keyway guide with interposed Rolling bodies (16) are connected to the axle shafts.

3. Device according to the claims 1 and 2, characterized in that the friction cones are removed from the ring gear housing via roller bodies (11) are drivable from, which in a known manner in sinusoidal guides of the friction cone are led.

4. Device according to claims 1 and 2, characterized in that that the friction cone directly or indirectly via planetary gears from the ring gear housing are drivable from.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that to cancel the frictional connection on the friction cones as a function from the axial displacement of the axle shafts (3) between them and the friction cones (12) special transmission organs are arranged.

6. Device according to the claims 1 to 5, characterized in that the axle shafts (3) have rolling elements (17) as transmission members are assigned, which lie on the outer sides of the friction cone.

7. Set up after Claim 6, characterized in that the rolling bodies are radially deflectable in radial ones Grooves (18) are arranged, whose outer boundary surfaces from Ring gear housing and its inner boundary surfaces by frustoconical outer surfaces (19) the friction cone are formed. B.

Device according to claim 7, characterized in that that in each axle shaft a groove (20) formed from two frustoconical surfaces (21, 22) is arranged for receiving the rolling elements.

9. Device according to claim 8, characterized characterized in that the frustoconical surfaces (21, 22) in the axle shafts are different Have inclination.

10. Device according to claims 8 and 9, characterized in that that the frustoconical surfaces (22) in the axle shafts have the same inclination the axle shaft axis have like the frustoconical outer surfaces (19) of the friction cone (12) compared to the axis normal. Publications considered: German patent specification No. 208,936; Swiss Patent No. 80122; French patent specification No. 556 152.