-
Sperrdifferential, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft
ein Sperrdifferential, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit zwischen wellenförmigen
Kurvenbahnen zweier getriebener Teile laufenden, in- einem Antriebsteil bewegbaren
Klemmkörpern und einer in Abhängigkeit von der Relativdrehung der Teile zueinander
selbsttätig sperrenden, zusätzlichen, hydraulischen Sperrvorrichtung.
-
Bei einer bekannten Ausführung der vorstehend genannten Art sind zwischen
die beiden Abtriebsteile mehrere Zahnradpumpen eingeschaltet, die als zusätzliche
hydraulische Sperrvorrichtung wirken und gegen einen Drosselwiderstand arbeiten
bzw. den Druck zum Anpressen einer zusätzlichen Reibkupplung liefern. Es hat sich
herausgestellt, daß die Zahnradpumpen erst oberhalb einer bestimmten, relativ hohen
Drehzahl einen ausreichenden Druck liefern, so daß die bekannte Anordnung erst bei
viel zu hoher Relativdrehzahl ansprechen kann, die noch dazu nicht oder praktisch
nicht veränderbar ist. Neben der Beseitigung dieses Nachteils ist auch ein progressiver
Einsatz der zusätzlichen Sperrung erwünscht, der es ermöglicht, diese erst bei beliebig
wählbaren Drehzahldifferenzen der gegeneinander bewegbaren Teile wirksam werden
zu lassen.
-
Die Erfindung hat eine solche Verbesserung zur Aufgabe und löst diese
Aufgabe dadurch, daß als zusätzliche, hydraulische Sperrvorrichtung bei den eingangs
genannten Sperrdifferentialen in einem der relativ zueinander bewegbaren Teile zwei
Reihen von Verdrängerzellen und in einem anderen Teil dieser relativ zueinander
bewegbaren Teile Verdrängerkolben angeordnet sind, die die Flüssigkeit bei der Relativdrehung
unter gleichzeitiger Drosselung aus den Verdrängerzellen der einen in die Verdrängerzellen
der anderen Reihe fördern. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die die Verdrängerkolben
und bzw. oder die Verdrängerzellen aufnehmenden Teile durch drehzahlsteigernde Übertragungsmittel
von einem der gegeneinander bewegbaren Teile aus antreibbar sind.
-
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Anzahl der Hin- und
Herbewegungen der Verdrängerkolben in den. Verdrängerzellen gegenüber der Relativdrehzahl
der die Verdrängerkolben und Verdrängerzellen aufnehmenden Teile durch die Anzahl
der Verdrängerzellen bestimmt.
-
Als Verdrängerkolben können mehrere Kugeln in einem Kugelkäfig und
als Verdrängerzellen mehrere Taschen dienen und die Kugeln bei der Relativdrehung
im Kugelkäfig und gegenüber den Taschen bewegbar sein. Zweckmäßigerweise werden
die Verdrängerkolben und -zellen zwischen dem Antriebsteil und einer Abtriebsseite
eingeschaltet, wenngleich auch die Einschaltung zwischen beiden Abtriebsseiten möglich
ist.
-
Die Erfindung kann dahingehend ausgestaltet werden, daß der Kugelkäfig
achsparallel verlaufende Bohrungen zur Aufnahme- der Kugeln hat und mit dem Antriebsteil
verbunden ist. Die Verdrängerzellen können axial zu beiden Seiten. des Kugelkäfigs
angeordnet, von gegen den Kugelkäfig abschließenden Kurvenflächen begrenzt und gegeneinander
um eine halbe Wellenlänge versetzt sein. Die Anzahl der als Verdrängerkolben dienenden
Kugeln kann vorteilhafterweise von der Anzahl der Erhebungen der Kurvenflächen abweichen.
-
Wie die Erfindung im einzelnen ausgeführt werden kann, zeigt mit den
für sie wesentlichen Teilen das Ausführungsbeispiel der Zeichnung, und zwar Fig.
1 ein Sperrdifferential gemäß der Erfindung im Schnitt, und Fig.2 einen Schnitt
nach Linie 2-2 der Fig. 1 in Abwicklung.
-
Nach der Zeichnung ist in dem Achsgehäuse 10 in an sich bekannter
Weise das Antriebsritzel 11 gelagert, welches das Tellerrad 12 antreibt.
Mit diesem ist das innere umlaufende Differentialgehäuse 13 fest verbunden und durch
Lager 14 gegenüber dem äußeren feststehenden Achsgehäuse 10 abgestützt. Das- um--laufende
Differentialgehäuse 13 ist zweiteilig ausgebildet und beiderseits am Tellerrad angeflanscht.
-
Der weitere Aufbau des Sperrdifferentials erfolgt in bekannter bzw.
bereits vorgeschlagener Weise derart, daß im Tellerrad 12 achsparallele Öffnungen
15 vorgesehen sind, in welchen als Klemmkörper die Kugeln 16 bzw. andere Gleitsteine
angeordnet sind. Diese wirken mit zwei sinusförmigen Kurvenbahnen 17 und
18
zusammen, die verschiedene Steigung aufweisen und den beiden Abtriebsseiten
19 und 20 zugeordnet sind. Dadurch ergibt sich .eine bestimmte, bei allen Drehzahldifferenzen
gleichbleibende Sperrwirkung.
Um dieser Sperrwirkung eine zusätzliche
progressiv einsetzende Sperrung zuzuordnen, ist eine hydraulische Sperrvorrichtung
vorgesehen. Zu diesem Zweck sind unmittelbar wirkende hydraulische Verdrängerkolben
und Verdrängerzellen zwischen dem Antriebsteil und einer der beiden Abtriebsseiten
eingeschaltet. Als Verdrängerkolben sind z. B. Kugeln 21 oder andere Wälzkörper
vorgesehen, welche in achsparallelen Bohrungen 22 eines Kugelkäfigs 23 axial bewegbar
gelagert sind. Der Kugelkäfig 23 ist mit dem inneren umlaufenden Differentialgehäuse
13 über eine Verzahnung 24 oder in anderer Weise starr verbunden, d. h: er läuft
mit dem Antriebsteil um.
-
Axial zu beiden Seiten des Kugelkäfigs 23 sind sinusförmige Kurvenflächen
25 und 26 an Teilen derselben Abtriebsseite angeordnet. Diese Kurvenflächen schmiegen
sich, im Querschnitt gesehen, dem Kugelumfang an, und die tragenden Teile schließen
gegen -den Kugelkäfig im wesentlichen dicht ab. Dabei ist die Kurvenfläche 25 in
einem Flansch 27 der rechten Abtriebsseite 20 angeordnet. Die Kurvenfläche 26 dagegen
befindet sich auf einem lösbaren Ring 28, welcher mit dem Zapfen 29 der gleichen
Abtriebsseite 20 undrehbar verbunden ist und welcher gleichzeitig die sinusförmige
Kurvenbahn 18 für die Kugeln 16 enthält. Die Kurvenflächen 25 und 26 sind gegeneinander
um eine halbe Wellenlänge versetzt.
-
Wie Fig. 2 zeigt, bilden die Kurvenflächen 25 und 26 mit dem Kugelkäfig
23 seitliche Taschen 30 und 31, die mit Öl oder einer anderen Hydraulikflüssigkeit
gefüllt sind und als Verdrängerzellen dienen. Die Anordnung ist so getroffen, daß
die Kurvenflächen 25 und 26 auf ihrem ganzen Umfang mehrere Erhebungen aufweisen,
z. B. sechs. Ebenfalls sind mehrere Kugeln 21 vorgesehen, und zwar beim vorliegenden
Beispiel vier, d. h. also die Teilung im Kugelkäfig beträgt das Eineinhalbfache
der Wellenlänge der Kurvenflächen 25: und 26. Auf diese Weise wird erreicht, daß
die Kugeln abwechselnd auf der linken und auf der rechten Seite der Mittelebene
des Kugelkäfigs liegen.
-
Die Wirkungsweise ist folgende: Normalerweise ist das Sperrdifferential
beim Antrieb vom Tellerrad 12 her durch die Sperrwirkung der Klemmkörper 16 an den
Kurvenbahnen 17 und 18 gesperrt. Die zusätzliche Sperrung ist so ausgelegt, daß
sie eine normale Kurvenfahrt mit geringer Relativdrehzahl zuläßt, aber sofort wirksam
wird, wenn diese überschritten wird. Wenn also aus irgend einem Grund eine Abtriebsseite
eine größere Relativdrehung gegenüber der anderen auszuführen bestrebt ist - z.
B. weil ein Rad keine Bodenhaftung mehr aufweist -dann tritt eine Relativdrehung
zwischen dem Kugelkäfig 23 und den an derselben Abtriebsseite befestigten Kurvenflächen
25 und 26 auf. Dabei werden die Kugeln 21 abwechselnd von der einen auf die andere
Seite des Kugelkäfigs 23 verlagert und verdrängen dabei das Öl aus den Taschen 30
in die jeweils gegenüberliegenden Taschen 31 bzw. umgekehrt. Da die Kurvenflächen
25 und 26, wie bereits beschrieben, mehrere Erhebungen über den. ganzen Umfang aufweisen,
wirken sie zugleich als Übersetzungsmittel, so daß bei einer Umdrehung des Kugelkäfigs
23 gegenüber der Abtriebshälfte 20 die -Kugeln entsprechend der Anzahl der Erhebungen
der Kurvenflächen, d. h. beim vorliegenden Beispiel sechsmal, von einer auf die
andere Seite des Kugelkäfigs bewegt werden. Die dabei unmittelbar geleistete Arbeit
der als Verdrängerkolben dienenden Kugeln 21 erzeugt ein zusätzliches Sperrmoment,
das beim Erreichen des Einsatzpunktes das Sperrdifferential sicher sperrt. Durch
entsprechende Bemessung des Spiels der Kugeln 21 in den Bohrungen 22 des Kugelkäfigs
bzw. des Spiels an seitlichen Berührungsflächen 32 zwischen dem Kugelkäfig und den
Teilen 27 und 28 kann man den Einsatzpunkt der zusätzlichen Sperrwirkung auf jede
beliebige Relativdrehzahl legen.
-
Weiterhin wäre es denkbar, die Keilwirkung der Verdrängerflüssigkeit
noch zum Erzeugen eines Axialschubes auszunutzen, der die Abtriebsseite 20, z. B.
mittels der Konusflächen 33, gegenüber dem Differentialgehäuse 13 festlegt. Die
als Verdrängerkolben dienenden Kugeln können auch so angeordnet sein, daß sie radial
bewegt werden.