DE112019000254T5

DE112019000254T5 - Sperrdifferenzialanordnung

Info

Publication number: DE112019000254T5
Application number: DE112019000254.6T
Authority: DE
Inventors: Jyoti Borgaonkar; Varsha Mohan Nemane; Sudhakar Sangle; Chad Hillman; Jordan Allen
Original assignee: Eaton Intelligent Power Ltd
Current assignee: Eaton Intelligent Power Ltd
Priority date: 2018-01-20
Filing date: 2019-01-21
Publication date: 2020-08-20
Also published as: US11326679B2; WO2019141512A1; US20200355254A1; CN111527330A

Abstract

Eine Sperrdifferenzialanordnung (10) schließt ein Differenzialgehäuse (12) ein. Ein Sperring (40) ist wählbar mit einem ersten Seitenzahnrad (18, 20) einrastbar, um wählbar zu verhindern, dass sich das erste Seitenzahnrad (18, 20) und ein zweites Seitenzahnrad (18, 20) in Bezug auf das Differenzialgehäuse (12) drehen. Ein Kolben (30) ist entlang einer Kolbenachse (55) durch eine Bohrung (68) im Differenzialgehäuse (12) verschiebbar. Der Kolben (30) muss mindestens dann mit dem Sperring (40) in Kontakt stehen, wenn der Sperring (40) mit dem ersten Seitenzahnrad (18, 20) eingerastet ist. Eine Position des Kolbens (30) in Bezug auf das Differenzialgehäuse (12) entlang der Kolbenachse (55) zeigt einen Einraststatus des Sperrings (40) an. Ein berührungsloser Sensor ist mit dem Differenzialgehäuse (12) verbunden und befindet sich in einem festen, vorbestimmten Abstand zum Differenzialgehäuse (12). Der Sensor soll eine Annäherung des Kolbens (30) an den berührungslosen Sensor erkennen und ein elektrisch erfassbares Signal ausgeben, das den Einraststatus des Sperrings (40) anzeigt.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein Sperrdifferenzial kann im Vergleich zu einem herkömmlichen „offenen“ Kraftfahrzeugdifferenzial eine zusätzliche Fähigkeit aufweisen. Ein Fahrzeug mit einem Sperrdifferenzial kann im Vergleich zu einem Fahrzeug mit einem „offenen“ Differenzial eine erhöhte Verwendung der Traktion an den Antriebsrädern aufweisen. Die Verwendung der Traktion kann erhöht werden, indem jedes der beiden Antriebsräder einer Achse auf die gleiche Drehzahl begrenzt wird, ohne Rücksicht auf die verfügbare Traktion oder den Fahrweg jedes Rades. Das Sperrdifferenzial bewirkt, dass sich beide Räder einer Achse wie auf einer gemeinsamen Achswelle zusammen drehen.
Ein offenes Differenzial oder ein entsperrtes Sperrdifferenzial ermöglicht es, dass sich jedes Rad auf einer Achse mit unterschiedlicher Drehzahl dreht. Wenn ein Fahrzeug eine Drehung macht, dreht sich das Rad auf dem kleineren (inneren) Radius langsamer als das Rad auf dem größeren (äußeren) Radius. Ohne das entsperrte oder offene Differenzial kann einer der Räder bei einer Drehung abreiben. Bei einem offenen Differenzial kann, wenn sich ein Rad einer Achse auf einer rutschigen Fahrbahn befindet, das Rad auf der rutschigen Oberfläche dazu neigen, sich zu drehen, während das andere Rad möglicherweise nicht genügend Drehmoment aufbringt, um das Fahrzeug zu bewegen. So können beispielsweise einige Fahrzeuge mit offenem Differenzial einen Hügel mit feuchtem Eis unter einem der Räder nicht überwinden, egal wie trocken der Belag unter dem anderen Rad ist (dies kann als sogenannte geteilte Oberfläche bezeichnet werden).
Im Gegensatz dazu zwingt ein gesperrtes Differenzial die Räder auf beiden Seiten der gleichen Achse dazu, sich mit der gleichen Drehzahl zusammen zu drehen. Daher kann jedes Rad so viel Drehmoment aufbringen, wie es die Traktion von Rad und Straße und die Kapazität des Antriebsstrangs erlauben. Im Beispiel des Fahrzeugs auf dem Hügel mit der geteilten Oberfläche kann ein gesperrtes Differenzial dem Fahrzeug ermöglichen, den Hügel zu überwinden, was für ein ansonsten identisches Fahrzeug mit einem offenen Differenzial unmöglich ist. Sperrdifferenziale können auch eine bessere Traktion bereitstellen, die unter bestimmten Bedingungen, z. B. bei Beschleunigungsrennen oder im Schneepflugbetrieb, zu einer verbesserten Fahrzeugleistung führt.
Einige Fahrzeuge verfügen über Differenziale, die von einem entsperrten Zustand in einen gesperrten Zustand rekonfiguriert werden können. Solche Fahrzeuge können mit dem Differenzial im entsperrten Zustand für normale Bedingungen betrieben werden, z. B. um ein Abreiben des Rades bei Drehungen zu verhindern, und für den Betrieb mit einem gesperrten Differenzial umkonfiguriert werden, wenn ein Radschlupf festgestellt wird.
KURZDARSTELLUNG
Eine Sperrdifferenzialanordnung schließt ein Differenzialgehäuse, welches eine Drehachse definiert, ein. Ein Sperring ist wählbar mit einem ersten Seitenzahnrad einrastbar, um wählbar zu verhindern, dass sich das erste Seitenzahnrad und ein zweites Seitenzahnrad in Bezug auf das Differenzialgehäuse drehen. Ein Kolben ist entlang einer Kolbenachse durch eine Bohrung im Differenzialgehäuse verschiebbar. Der Kolben muss mindestens dann mit dem Sperring in Kontakt stehen, wenn der Sperring mit dem ersten Seitenzahnrad eingerastet ist. Eine Position des Kolbens in Bezug auf das Differenzialgehäuse entlang der Kolbenachse zeigt einen Einraststatus des Sperrings an. Ein berührungsloser Sensor ist mit dem Differenzialgehäuse verbunden. Der berührungslose Sensor befindet sich in einem festen, vorbestimmten Abstand zum Differenzialgehäuse. Der berührungslose Sensor soll eine Annäherung des Kolbens an den berührungslosen Sensor erkennen und ein elektrisch erfassbares Signal ausgeben, das den Einraststatus des Sperrings anzeigt.
EINLEITUNG
Ein erster hierin offenbarter Gesichtspunkt ist eine Sperrdifferenzialanordnung, umfassend: ein Differenzialgehäuse, das eine Drehachse definiert; einen Sperring, der wählbar mit einem ersten Seitenzahnrad einrastbar ist, um das erste Seitenzahnrad und ein zweites Seitenzahnrad wählbar daran zu hindern, sich in Bezug auf das Differenzialgehäuse zu drehen; einen Kolben, der entlang einer Kolbenachse durch eine Bohrung im Differenzialgehäuse verschiebbar ist, wobei der Kolben mit dem Sperring mindestens dann in Kontakt steht, wenn der Sperring mit dem ersten Seitenzahnrad eingerastet ist, wobei eine Position des Kolbens in Bezug auf das Differenzialgehäuse entlang der Kolbenachse einen Einraststatus des Sperrings anzeigt; und einen berührungslosen Sensor, der mit dem Differenzialgehäuse verbunden ist, wobei: sich der berührungslose Sensor in einem festen, vorbestimmten Abstand zum Differenzialgehäuse befindet; und der berührungslose Sensor eine Annäherung des Kolbens an den berührungslosen Sensor erkennen und ein elektrisch erfassbares Signal ausgeben soll, das den Einraststatus des Sperrings anzeigt.
In einem Beispiel dieses ersten Gesichtspunkts ist der Kolben federbelastet, um mit dem Sperring in Kontakt zu bleiben.
In einem Beispiel dieses ersten Gesichtspunkts verläuft die Kolbenachse parallel zur Drehachse, wobei die Kolbenachse von der Drehachse um einen vorbestimmten Radius beabstandet ist und wobei die Kolbenachse den berührungslosen Sensor in einem vorbestimmten Drehwinkel des Differenzialgehäuse um die Drehachse schneidet.
In einem Beispiel dieses ersten Gesichtspunkts weist der Kolben ein Kontaktende und ein erfasstes Ende distal zum Kontaktende auf und der Kolben weist einen Eindringabschnitt auf, wobei der Eindringabschnitt gleitend durch die Bohrung im Differenzialgehäuse angeordnet ist.
In einem Beispiel dieses Beispiels dieses ersten Gesichtspunkts schließt der Kolben ein: einen zylindrischen Hals, der sich von einem zylindrischen Schaft erstreckt, wobei der zylindrische Hals einen Halsdurchmesser aufweist, der kleiner ist als ein Schaftdurchmesser, wobei eine Schulter an einer Schnittstelle zwischen dem zylindrischen Hals und dem zylindrischen Schaft definiert ist, wobei die Bohrung eine abgestufte zylindrische Bohrung mit einem Abschnitt mit kleinem Durchmesser und einem Abschnitt mit großem Durchmesser ist, wobei der Abschnitt mit kleinem Durchmesser einen Gleitsitz mit dem zylindrischen Hals bildet, wobei der Abschnitt mit großem Durchmesser einen Gleitsitz mit dem zylindrischen Schaft bildet und wobei eine Schraubenfeder mindestens teilweise innerhalb des Abschnitts mit großem Durchmesser um den zylindrischen Hals herum angeordnet ist.
In einem Beispiel dieses ersten Gesichtspunkts umfasst die Sperrdifferenzialanordnung ferner eine Feder, die mit dem Kolben verbunden ist, um den Kolben in Richtung des Sperrings zu drücken.
In einem Beispiel dieses Beispiels dieses ersten Gesichtspunkts ist die Feder eine Schraubenfeder, die um einen Hals des Kolbens zwischen dem Differenzialgehäuse und einer Schulter des Kolbens angeordnet ist.
In einem Beispiel dieses ersten Gesichtspunkts umfasst die Sperrdifferenzialanordnung ferner eine Kolbenpatronenanordnung, die starr am Differenzialgehäuse angebracht ist, wobei die Kolbenpatronenanordnung einschließt: einen Kolbenpatronenkörper mit einer darin entlang der Kolbenachse definierten Patronenbohrung; wobei der Kolben ein Kontaktende und ein erfasstes Ende distal zu dem Kontaktende aufweist, wobei: der Kolben gleitend in der Patronenbohrung angeordnet ist; und der Kolben einen Eindringabschnitt, wobei der Eindringabschnitt gleitend in der Patronenbohrung angeordnet ist; und eine Feder aufweist, die in der Patronenbohrung angeordnet ist, wobei die Feder mit dem Kolben verbunden ist, um den Kolben in Richtung des Sperrings zu drücken.
In einem Beispiel dieses Beispiels dieses ersten Gesichtspunkts ist die Feder eine Schraubenfeder, die zwischen dem Differenzialgehäuse und einer Schulter des Kolbens angeordnet ist.
In einem anderen Beispiel dieses Beispiels dieses ersten Gesichtspunkts weist der Kolbenpatronenkörper Gewinde auf, die auf einem Patronenaußendurchmesser definiert sind, wobei das Differenzialgehäuse darin definierte komplementäre Gewinde aufweist und die in dem Kolbenpatronenkörper definierten Gewinde mit den in der Differenzialgehäuse definierten komplementären Gewinden einrasten, um die Kolbenpatronenanordnung starr an dem Differenzialgehäuse anzubringen.
In einem Beispiel dieses ersten Gesichtspunkts umfasst die Sperrdifferenzialanordnung ferner eine Halterung, die mit dem Differenzialgehäuse verbunden ist, um den berührungslosen Sensor zu tragen, und ein Lager, das zwischen der Halterung und dem Differenzialgehäuse angeordnet ist, um Reibung und Verschleiß zwischen der Halterung und dem Differenzialgehäuse während der Drehung des Differenzialgehäuses um die Drehachse zu verringern.
In einem Beispiel dieses Beispiels dieses ersten Gesichtspunkts umfasst die Sperrdifferenzialanordnung ferner eine an der Halterung angebrachte Gewindemutter, um den berührungslosen Sensor an der Halterung anzubringen.
In einem anderen Beispiel dieses Beispiels dieses ersten Gesichtspunkts umfasst die Sperrdifferenzialanordnung ferner einen Haltering, der teilweise in einer im Differenzialgehäuse definierten Ringnut angeordnet ist, um die Halterung am Differenzialgehäuse zu halten.
In noch einem anderen Beispiel dieses Beispiels dieses ersten Gesichtspunkts ist das Lager ein Axial-Nadellager.
In einem Beispiel dieses ersten Gesichtspunkts ist der Sensor ein Hall-Effekt-Sensor.
In einem Beispiel dieses ersten Gesichtspunkts ist der Sensor ein Sensor mit variabler Reluktanz.
In einem Beispiel dieses ersten Gesichtspunkts umfasst die Sperrdifferenzialanordnung ferner: eine Getriebekammer, die durch das Differenzialgehäuse definiert ist; wobei das erste Seitenzahnrad an einem ersten Ende des Differenzialgehäuse zur wählbaren Drehung relativ dazu angeordnet ist und das zweite Seitenzahnrad an einem zweiten Ende des Differenzialgehäuses gegenüber dem ersten Ende zur wählbaren Drehung in Bezug auf das Differenzialgehäuse angeordnet ist; und mindestens zwei Ritzel-Zahnräder, die drehbar in der Getriebekammer gelagert sind, wobei jedes der mindestens zwei Ritzel-Zahnräder in kämmendem Eingriff mit dem ersten Seitenzahnrad und dem zweiten Seitenzahnrad steht.
In einem Beispiel dieses Beispiels dieses ersten Gesichtspunkts umfasst die Sperrdifferenzialanordnung ferner: Seitenverzahnungen, die auf einem Außendurchmesser des ersten Seitenzahnrads parallel zur Drehachse definiert sind; Komplementärverzahnungen, die auf einer Innenoberfläche des Sperrings herum definiert sind, wobei die Komplementärverzahnungen wählbar mit den Seitenverzahnungen einrasten können, indem der Sperring entlang der Drehachse aus einer Ausrastposition in eine Einrastposition verschoben wird; und eine Ausrastfeder, die zwischen dem Differenzialgehäuse und dem Sperring angeordnet ist, um den Sperring in Richtung der Ausrastposition vorzuspannen; wobei das erste Seitenzahnrad im Wesentlichen daran gehindert wird, sich in Bezug auf das Differenzialgehäuse zu drehen, wenn sich der Sperring in der Einrastposition befindet, und das zweite Seitenzahnrad frei ist, sich in Bezug auf das Differenzialgehäuse zu drehen, wenn sich der Sperring in der Ausrastposition befindet.
Es wird davon ausgegangen, dass beliebige Merkmale der hierin offenbarten Sperrdifferenzialanordnung in jeder gewünschten Weise und/oder Konfiguration miteinander kombiniert werden können.
Ein zweiter hierin offenbarter Gesichtspunkt ist eine Sperrdifferenzialanordnung, umfassend: ein Differenzialgehäuse, das eine Drehachse definiert; einen Sperring, der wählbar mit einem ersten Seitenzahnrad einrastbar ist, um das erste Seitenzahnrad und ein zweites Seitenzahnrad wählbar daran zu hindern, sich in Bezug auf das Differenzialgehäuse zu drehen; einen Kolben, der entlang einer Kolbenachse durch eine Bohrung im Differenzialgehäuse verschiebbar ist, wobei der Kolben federbelastet ist, um mit dem Sperring in Kontakt zu bleiben, wobei eine Position des Kolbens in Bezug auf das Differenzialgehäuse entlang der Kolbenachse einen Einraststatus des Sperrings anzeigt; einen berührungslosen Sensor, der mit dem Differenzialgehäuse verbunden ist, wobei: der berührungslose Sensor sich in einem festen, vorbestimmten Abstand zum Differenzialgehäuse befindet; und der berührungslose Sensor eine Annäherung des Kolbens an den berührungslosen Sensor erkennen und ein elektrisch erfassbares Signal ausgeben soll, das den Einraststatus des Sperrings anzeigt; eine Halterung, die mit dem Differenzialgehäuse verbunden ist, um den berührungslosen Sensor zu tragen; eine Gewindemutter, die an der Halterung angebracht ist, um den berührungslosen Sensor an der Halterung anzubringen; einen Haltering, der teilweise in einer im Differenzialgehäuse definierten Ringnut angeordnet ist, um die Halterung am Differenzialgehäuse zu halten; und ein Axial-Nadellager, das zwischen der Halterung und dem Differenzialgehäuse angeordnet ist, um Reibung und Verschleiß zwischen der Halterung und dem Differenzialgehäuse während einer Drehung des Differenzialgehäuses um die Drehachse zu verringern; eine Getriebekammer, die durch das Differenzialgehäuse definiert ist, wobei das erste Seitenzahnrad an einem ersten Ende des Differenzialgehäuses zur wählbaren Drehung relativ dazu angeordnet ist, und das zweite Seitenzahnrad an einem zweiten Ende des Differenzialgehäuses gegenüber dem ersten Ende zur wählbaren Drehung in Bezug auf das Differenzialgehäuse angeordnet ist; und mindestens zwei Ritzel-Zahnräder, die drehbar in der Getriebekammer gelagert sind, wobei jedes der mindestens zwei Ritzel-Zahnräder in kämmendem Eingriff mit dem ersten Seitenzahnrad und dem zweiten Seitenzahnrad steht; Seitenverzahnungen, die auf einem Außendurchmesser des ersten Seitenzahnrads parallel zur Drehachse definiert sind; Komplementärverzahnungen, die auf einer Innenoberfläche des Sperrings herum definiert sind, wobei die Komplementärverzahnungen wählbar mit den Seitenverzahnungen einrasten können, indem der Sperring entlang der Drehachse aus einer Ausrastposition in eine Einrastposition verschoben wird; und eine Ausrastfeder, die zwischen dem Differenzialgehäuse und dem Sperring angeordnet ist, um den Sperring in Richtung der Ausrastposition vorzuspannen; wobei: das erste Seitenzahnrad im Wesentlichen daran gehindert wird, sich in Bezug auf das Differenzialgehäuse zu drehen, wenn sich der Sperring in der Einrastposition befindet, und das zweite Seitenzahnrad frei ist, sich in Bezug auf das Differenzialgehäuse zu drehen, wenn sich der Sperring in der Ausrastposition befindet; die Kolbenachse parallel zu der Drehachse verläuft; die Kolbenachse von der Drehachse um einen vorbestimmten Radius beabstandet ist; und die Kolbenachse den berührungslosen Sensor unter einem vorbestimmten Drehwinkel des Differenzialgehäuse um die Drehachse schneidet; der Kolben ein Kontaktende und ein erfasstes Ende distal zu dem Kontaktende aufweist; der Kolben einen Eindringabschnitt aufweist, wobei der Eindringabschnitt gleitend durch die Bohrung in dem Differenzialgehäuse angeordnet ist; der Kolben einen zylindrischen Hals einschließt, der sich von einem zylindrischen Schaft erstreckt; der zylindrische Hals einen Halsdurchmesser aufweist, der kleiner als ein Schaftdurchmesser ist; eine Schulter an einer Schnittstelle zwischen dem zylindrischen Hals und dem zylindrischen Schaft definiert ist; die Bohrung eine abgestufte zylindrische Bohrung mit einem Abschnitt mit kleinem Durchmesser und einem Abschnitt mit großem Durchmesser ist; der Abschnitt mit kleinem Durchmesser einen Gleitsitz mit dem zylindrischen Hals bildet; der Abschnitt mit großem Durchmesser einen Gleitsitz mit dem zylindrischen Schaft bildet; eine Schraubenfeder mindestens teilweise innerhalb des Abschnitts mit großem Durchmesser um den zylindrischen Hals herum zwischen dem Differenzialgehäuse und der Schulter des Kolbens angeordnet ist; die Schraubenfeder mit dem Kolben verbunden ist, um den Kolben in Richtung des Sperrings zu drücken; und der Sensor aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Hall-Effekt-Sensor und einem Sensor mit variabler Reluktanz.
Es wird davon ausgegangen, dass beliebige Merkmale des zweiten Gesichtspunkts der hierin offenbarten Sperrdifferenzialanordnung in jeder gewünschten Weise und/oder Konfiguration miteinander kombiniert werden können.
Ein dritter hierin offenbarter Gesichtspunkt ist ein Sperrdifferenzialsystem, umfassend: die im ersten Gesichtspunkt offenbarte Sperrdifferenzialanordnung; einen elektrischen Schalter zum wählbaren Schließen eines Stromkreises, um einen Sperringaktuator mit elektrischer Energie zu versorgen; eine elektronische Statusanzeige; und eine elektronische Treiberschaltung zum Betreiben der elektronischen Statusanzeige, um einen Zustand des Sperrdifferenzialsystems anzuzeigen, wobei der Status mindestens drei Zustände einschließt.
In einem Beispiel dieses dritten Gesichtspunkts schließt die elektronische Treiberschaltung eine elektronische Steuereinheit (ECU) in Kommunikation mit dem berührungslosen Sensor ein, um das elektrisch erfassbare Signal zu empfangen, das den Einrastzustand des Sperrings anzeigt, wobei die ECU den Status des Sperrdifferenzialsystems basierend auf dem durch den berührungslosen Sensor ausgegebenen elektrisch erfassbaren Signal bestimmt.
In einem Beispiel dieses dritten Gesichtspunkts ist der Status ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem ersten Zustand, einem zweiten Zustand und in einem dritten Zustand; wobei der erste Zustand ein Ausrastzustand ist, bei dem der elektrische Schalter in einem offenen Zustand ist, um die Energie zum Sperringaktuator zu unterbrechen, und wobei der Sperring in der Ausrastposition ist; wobei der zweite Zustand ein Einrastzustand ist, bei dem der elektrische Schalter in einem geschlossenen Zustand ist, der Energie zu dem Sperringaktuator verbindet und wobei der Sperring in der Einrastposition ist; und wobei der dritte Zustand ein Übergangszustand ist, bei dem der elektrische Schalter in einem offenen Zustand ist, der Energie zu dem Sperringaktuator unterbricht und wobei der Sperring in der Einrastposition ist oder der elektrische Schalter in einem geschlossenen Zustand ist, der Energie zu dem Sperringaktuator verbindet und wobei der Sperring in der Ausrastposition ist.
In einem Beispiel dieses Beispiels dieses dritten Gesichtspunkts ist die elektronische Statusanzeige eine wählbar leuchtende Anzeige und der Status wird durch einen Blinkcode angezeigt.
Es wird davon ausgegangen, dass beliebige Merkmale des hierin offenbarten Sperrdifferenzialsystems in jeder gewünschten Weise und/oder Konfiguration miteinander kombiniert werden können.
Ein vierter hierin offenbarter Gesichtspunkt ist ein Sensorsystem zum Erfassen eines Einraststatus eines Sperrings in einer Differenzialanordnung, umfassend: ein selektives Sperrdifferenzial für eine Fahrzeugachse; ein Differenzialgehäuse, das eine Drehachse definiert; einen Sperring, der wählbar mit einem ersten Seitenzahnrad einrastbar ist, um das erste Seitenzahnrad und ein zweites Seitenzahnrad wählbar daran zu hindern, sich in Bezug auf das Differenzialgehäuse zu drehen; einen Kolben, der entlang einer Kolbenachse durch eine Bohrung im Differenzialgehäuse verschiebbar ist, wobei der Kolben mit dem Sperring mindestens dann in Kontakt ist, wenn der Sperring mit dem ersten Seitenzahnrad eingerastet ist, wobei eine Position des Kolbens in Bezug auf das Differenzialgehäuse entlang der Kolbenachse einen Einraststatus des Sperrings anzeigt; und einen berührungslosen Sensor, der mit dem Differenzialgehäuse verbunden ist, wobei: sich der berührungslose Sensor in einem festen, vorbestimmten Abstand zum Differenzialgehäuse befindet; und der berührungslose Sensor eine Annäherung des Kolbens an den berührungslosen Sensor erkennen und ein elektrisch erfassbares Signal ausgeben soll, das den Einraststatus des Sperrings anzeigt.
In einem Beispiel dieses vierten Gesichtspunkts verläuft die Kolbenachse parallel zu der Drehachse; wobei die Kolbenachse von der Drehachse um einen vorbestimmten Radius beabstandet ist; und die Kolbenachse den berührungslosen Sensor unter einem vorbestimmten Drehwinkel des Differenzialgehäuses um die Drehachse schneidet.
In einem Beispiel dieses vierten Gesichtspunkts weist der Kolben ein Kontaktende und ein erfasstes Ende distal zu dem Kontaktende auf, und der Kolben weist einen Eindringabschnitt auf, wobei der Eindringabschnitt gleitend durch die Bohrung in dem Differenzialgehäuse angeordnet ist.
In einem Beispiel dieses Beispiels dieses vierten Gesichtspunkts schließt der Kolben einen zylindrischen Hals ein, der sich aus einem zylindrischen Schaft erstreckt; wobei der zylindrische Hals einen Halsdurchmesser aufweist, der kleiner als ein Schaftdurchmesser ist; wobei eine Schulter an einer Schnittstelle zwischen dem zylindrischen Hals und dem zylindrischen Schaft definiert ist; wobei die Bohrung eine abgestufte zylindrische Bohrung mit einem Abschnitt mit kleinem Durchmesser und einem Abschnitt mit großem Durchmesser ist, wobei der Abschnitt mit kleinem Durchmesser einen Gleitsitz mit dem zylindrischen Hals bildet; wobei der Abschnitt mit großem Durchmesser einen Gleitsitz mit dem zylindrischen Schaft bildet; und wobei eine Schraubenfeder um den zylindrischen Hals mindestens teilweise innerhalb des Abschnitts mit großem Durchmesser angeordnet ist.
In einem Beispiel dieses vierten Gesichtspunkts umfasst das Sensorsystem ferner eine Feder, die mit dem Kolben verbunden ist, um den Kolben in Richtung des Sperrings zu drücken. Die Feder ist eine Schraubenfeder, die um einen Hals des Kolbens zwischen dem Differenzialgehäuse und einer Schulter des Kolbens angeordnet ist.
In einem Beispiel dieses vierten Gesichtspunkts umfasst das Sensorsystem ferner eine Kolbenpatronenanordnung, die starr am Differenzialgehäuse angebracht ist, wobei die Kolbenpatronenanordnung einschließt: einen Kolbenpatronenkörper mit einer darin entlang der Kolbenachse definierten Patronenbohrung; wobei der Kolben ein Kontaktende und ein erfasstes Ende distal zu dem Kontaktende aufweist, wobei: der Kolben gleitend in der Patronenbohrung angeordnet ist; und der Kolben einen Eindringabschnitt, wobei der Eindringabschnitt gleitend in der Patronenbohrung angeordnet ist; und eine Feder aufweist, die in der Patronenbohrung angeordnet ist, wobei die Feder mit dem Kolben verbunden ist, um den Kolben in Richtung des Sperrings zu drücken. In einem Beispiel dieses Beispiels dieses vierten Gesichtspunkts ist die Feder eine Schraubenfeder, die zwischen dem Differenzialgehäuse und einer Schulter des Kolbens angeordnet ist. In einem anderen Beispiel dieses Beispiels dieses vierten Gesichtspunkts weist der Kolbenpatronenkörper auf einem Patronenaußendurchmesser definierte Gewinde auf; wobei das Differenzialgehäuse darin definierte komplementäre Gewinde aufweist; und die im Kolbenpatronenkörper definierten Gewinde in die im Differenzialgehäuse definierten komplementären Gewinde einrasten, um die Kolbenpatronenanordnung starr am Differenzialgehäuse anzubringen.
In einem Beispiel dieses vierten Gesichtspunkts umfasst das Sensorsystem ferner: eine Halterung, die mit dem Differenzialgehäuse verbunden ist, um den berührungslosen Sensor zu tragen; und ein Lager, das zwischen der Halterung und dem Differenzialgehäuse angeordnet ist, um Reibung und Verschleiß zwischen der Halterung und dem Differenzialgehäuse während einer Drehung des Differenzialgehäuses um die Drehachse zu verringern. In einem Beispiel dieses Beispiels dieses vierten Gesichtspunkts umfasst das Sensorsystem ferner eine an der Halterung angebrachte Gewindemutter, um den berührungslosen Sensor an der Halterung anzubringen. In einem anderen Beispiel dieses Beispiels dieses vierten Gesichtspunkts umfasst das Sensorsystem ferner einen Haltering, der teilweise in einer im Differenzialgehäuse definierten Ringnut angeordnet ist, um die Halterung am Differenzialgehäuse zu halten. In noch einem anderen Beispiel dieses Beispiels dieses vierten Gesichtspunkts ist das Lager ein Axial-Nadellager.
In einem Beispiel dieses vierten Gesichtspunkts ist der Sensor ein Hall-Effekt-Sensor.
In einem Beispiel dieses vierten Gesichtspunkts ist der Sensor ein Sensor mit variabler Reluktanz.
In einem Beispiel dieses vierten Gesichtspunkts umfasst der Sensor ferner: eine Getriebekammer, die durch das Differenzialgehäuse definiert ist, wobei das erste Seitenzahnrad an einem ersten Ende des Differenzialgehäuses zur wählbaren Drehung relativ dazu angeordnet ist, und das zweite Seitenzahnrad an einem zweiten Ende des Differenzialgehäuses gegenüber dem ersten Ende zur wählbaren Drehung in Bezug auf das Differenzialgehäuse angeordnet ist; und mindestens zwei Ritzel-Zahnräder, die drehbar in der Getriebekammer gelagert sind, wobei jedes der mindestens zwei Ritzel-Zahnräder in kämmendem Eingriff mit dem ersten Seitenzahnrad und dem zweiten Seitenzahnrad steht. In einem Beispiel dieses Beispiels dieses vierten Gesichtspunkts umfasst das Sensorsystem ferner: Seitenverzahnungen, die auf einem Außendurchmesser des ersten Seitenzahnrads parallel zur Drehachse definiert sind; Komplementärverzahnungen, die auf einer Innenoberfläche des Sperrings herum definiert sind, wobei die Komplementärverzahnungen wählbar mit den Seitenverzahnungen einrasten können, indem der Sperring entlang der Drehachse aus einer Ausrastposition in eine Einrastposition verschoben wird; eine Feder, die zwischen dem Differenzialgehäuse und dem Sperring angeordnet ist, um den Sperring in Richtung der Ausrastposition vorzuspannen; und wobei das erste Seitenzahnrad im Wesentlichen daran gehindert wird, sich in Bezug auf das Differenzialgehäuse zu drehen, wenn sich der Sperring in der Einrastposition befindet, und das zweite Seitenzahnrad frei ist, sich in Bezug auf das Differenzialgehäuse zu drehen, wenn sich der Sperring in der Ausrastposition befindet.
Es wird davon ausgegangen, dass beliebige Merkmale des hierin offenbarten Sensorsystems in jeder gewünschten Weise und/oder Konfiguration miteinander kombiniert werden können.
Ein fünfter hierin offenbarter Gesichtspunkt ist ein Sensorsystem zum Erfassen eines Einraststatus eines Sperrings in einer Differenzialanordnung, umfassend: ein wählbares Sperrdifferenzial für eine Fahrzeugachse; ein Differenzialgehäuse, das eine Drehachse definiert; einen Sperring, der wählbar mit einem ersten Seitenzahnrad einrastbar ist, um das erste Seitenzahnrad und ein zweites Seitenzahnrad wählbar daran zu hindern, sich in Bezug auf das Differenzialgehäuse zu drehen; einen Kolben, der entlang einer Kolbenachse durch eine Bohrung im Differenzialgehäuse verschiebbar ist, wobei der Kolben mit dem Sperring mindestens dann in Kontakt ist, wenn der Sperring mit dem ersten Seitenzahnrad eingerastet ist, wobei eine Position des Kolbens in Bezug auf das Differenzialgehäuse entlang der Kolbenachse einen Einraststatus des Sperrings anzeigt; und einen berührungslosen Sensor, der mit dem Differenzialgehäuse verbunden ist, wobei: sich der berührungslose Sensor in einem festen, vorbestimmten Abstand zum Differenzialgehäuse befindet; der berührungslose Sensor eine Annäherung des Kolbens an den berührungslosen Sensor erkennen und ein elektrisch erfassbares Signal ausgeben soll, das den Einraststatus des Sperrings anzeigt; eine Halterung, die mit dem Differenzialgehäuse verbunden ist, um den berührungslosen Sensor zu tragen; eine Gewindemutter, die an der Halterung angebracht ist, um den berührungslosen Sensor an der Halterung anzubringen; einen Haltering, der teilweise in einer im Differenzialgehäuse definierten Ringnut angeordnet ist, um die Halterung am Differenzialgehäuse zu halten; und ein Axial-Nadellager, das zwischen der Halterung und dem Differenzialgehäuse angeordnet ist, um Reibung und Verschleiß zwischen der Halterung und dem Differenzialgehäuse während einer Drehung des Differenzialgehäuses um die Drehachse zu verringern; eine Getriebekammer, die durch das Differenzialgehäuse definiert ist, wobei das erste Seitenzahnrad an einem ersten Ende des Differenzialgehäuses zur wählbaren Drehung relativ dazu angeordnet ist, und das zweite Seitenzahnrad an einem zweiten Ende des Differenzialgehäuses gegenüber dem ersten Ende zur wählbaren Drehung in Bezug auf das Differenzialgehäuse angeordnet ist; und mindestens zwei Ritzel-Zahnräder, die drehbar in der Getriebekammer gelagert sind, wobei jedes der mindestens zwei Ritzel-Zahnräder in kämmendem Eingriff mit dem ersten Seitenzahnrad und dem zweiten Seitenzahnrad steht; Seitenverzahnungen, die auf einem Außendurchmesser des ersten Seitenzahnrads parallel zur Drehachse definiert sind; Komplementärverzahnungen, die auf einer Innenoberfläche des Sperrings herum definiert sind, wobei die Komplementärverzahnungen wählbar mit den Seitenverzahnungen einrasten können, indem der Sperring entlang der Drehachse aus einer Ausrastposition in eine Einrastposition verschoben wird; und eine Ausrastfeder, die zwischen dem Differenzialgehäuse und dem Sperring angeordnet ist, um den Sperring in Richtung der Ausrastposition vorzuspannen; wobei: die Kolbenachse parallel zu der Drehachse verläuft; die Kolbenachse von der Drehachse um einen vorbestimmten Radius beabstandet ist; und die Kolbenachse den berührungslosen Sensor unter einem vorbestimmten Drehwinkel des Differenzialgehäuses um die Drehachse schneidet.
In einem Beispiel dieses fünften Gesichtspunkts weist der Kolben ein Kontaktende und ein erfasstes Ende distal zu dem Kontaktende auf; wobei der Kolben einen Eindringabschnitt aufweist, wobei der Eindringabschnitt gleitend durch die Bohrung in dem Differenzialgehäuse angeordnet ist; wobei der Kolben einen zylindrischen Hals einschließt, der sich von einem zylindrischen Schaft erstreckt; wobei der zylindrische Hals einen Halsdurchmesser aufweist, der kleiner als ein Schaftdurchmesser ist, wobei eine Schulter an einer Schnittstelle zwischen dem zylindrischen Hals und dem zylindrischen Schaft definiert ist; wobei die Bohrung eine abgestufte zylindrische Bohrung mit einem Abschnitt mit kleinem Durchmesser und einem Abschnitt mit großem Durchmesser ist; wobei der Abschnitt mit kleinem Durchmesser einen Gleitsitz mit dem zylindrischen Hals bildet; wobei der Abschnitt mit großem Durchmesser einen Gleitsitz mit dem zylindrischen Schaft bildet; wobei eine Schraubenfeder um den zylindrischen Hals mindestens teilweise innerhalb des Abschnitts mit großem Durchmesser angeordnet ist; und wobei die Schraubenfeder um einen Hals des Kolbens zwischen dem Differenzialgehäuse und der Schulter des Kolbens angeordnet ist, wobei die Schraubenfeder den Kolben in Richtung des Sperrings drückt.
In einem Beispiel dieses fünften Gesichtspunkts umfasst das Sensorsystem ferner eine Kolbenpatronenanordnung, die starr am Differenzialgehäuse angebracht ist, wobei die Kolbenpatronenanordnung einschließt: einen Kolbenpatronenkörper mit einer darin entlang der Kolbenachse definierten Patronenbohrung; und wobei der Kolben ein Kontaktende und ein erfasstes Ende distal zu dem Kontaktende aufweist, wobei: der Kolben gleitend in der Patronenbohrung angeordnet ist; der Kolben einen Eindringabschnitt aufweist, wobei der Eindringabschnitt gleitend in der Patronenbohrung angeordnet ist; eine Schraubenfeder in der Patronenbohrung angeordnet ist, wobei die Schraubenfeder mit dem Kolben verbunden ist, um den Kolben in Richtung des Sperrings zu drücken; die Schraubenfeder zwischen dem Differenzialgehäuse und einer Schulter des Kolbens angeordnet ist; der Kolbenpatronenkörper auf einem Patronenaußendurchmesser definierte Gewinde aufweist; das Differenzialgehäuse darin definierte komplementäre Gewinde aufweist; und die im Kolbenpatronenkörper definierten Gewinde in die im Differenzialgehäuse definierten komplementären Gewinde einrasten, um die Kolbenpatronenanordnung starr am Differenzialgehäuse anzubringen.
Es wird davon ausgegangen, dass beliebige Merkmale des hierin offenbarten Sensorsystems des fünften Gesichtspunkts in jeder gewünschten Weise und/oder Konfiguration miteinander kombiniert werden können.
Ferner wird davon ausgegangen, dass jede Kombination von Merkmalen jedes beliebigen Gesichtspunkts der Sperrdifferenzialanordnung und/oder des Sperrdifferenzialsystems und/oder jedes beliebigen Gesichtspunkts des Sensorsystems in jeder gewünschten Weise verwendet und/oder miteinander kombiniert werden kann und/oder mit jedem der hierin offenbarten Beispielen verwendet und/oder kombiniert werden kann.
Figurenliste
Merkmale von Beispielen der vorliegenden Offenbarung werden sich anhand der folgenden detaillierten Beschreibung und Zeichnungen zeigen, in denen gleiche Referenznummern ähnlichen, wenn auch vielleicht nicht identischen Komponenten entsprechen. Der Kürze halber können Referenznummern oder Merkmale mit einer zuvor beschriebenen Funktion im Zusammenhang mit anderen Zeichnungen, in denen sie erscheinen, beschrieben werden oder auch nicht.

1 ist eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einem Sperrdifferenzialsystem gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung;
2 ist eine halbschematische Querschnittsansicht eines Beispiels der Differenzialanordnung mit dem Sperring in der Ausrastposition gemäß der vorliegenden Offenbarung;
3 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel eines Blinkcode gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
4 ist eine halbschematische Querschnittsansicht eines anderen Beispiels der Differenzialanordnung aus 2 mit einem Beispiel einer Kolbenpatrone gemäß der vorliegenden Offenbarung; und
5 ist eine halbschematische Querschnittsansicht eines anderen Beispiels der Differenzialanordnung aus 2, einschließlich eines Beispiels eines Kolbens, der fest an dem Sperring angebracht ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Sperrdifferenziale, insbesondere auf elektronisch gesteuerte Sperrdifferenziale, die in Fahrzeugantriebsachsen verwendet werden. Wie im vorliegenden Fall bedeutet ein elektronisch gesteuertes Sperrdifferenzial ein Differenzial, das als Reaktion auf ein elektronisches Signal zwischen einem entsperrten Zustand und einem gesperrten Zustand wechselt. Im gesperrten Zustand drehen sich beide mit dem Differenzial verbundenen Achswellen gemeinsam in die gleiche Richtung und mit der gleichen Drehzahl. Das elektronische Signal kann automatisch als Reaktion auf einen Fahrzeugzustand erzeugt werden, z. B. zur Erkennung eines Radschlupfs. Das elektronische Signal kann auch auf Anforderung eines Bedienungspersonals erzeugt werden, z. B. kann ein Bedienungspersonal eine Taste auf einem Bedienfeld des Fahrzeugs drücken.
Beispiele für die vorliegende Offenbarung können es den Differenzialen ermöglichen, bei einem höheren Drehmoment zu arbeiten als ähnlich große bestehende Sperrdifferenziale. Ferner kann die Statusanzeige eine zufriedenstellendere Benutzererfahrung bieten, indem sie detailliertere und genauere Informationen über den Ablauf des elektronisch gesteuerten Sperrdifferenzialsystems der vorliegenden Offenbarung liefert. Bei Anwendungen, bei denen zum Beispiel das Sperrdifferenzial an einer Lenkachse installiert ist, z. B. an der Vorderachse eines frontgetriebenen Fahrzeugs, kann der Betrieb im gesperrten Zustand die Lenkdynamik des Fahrzeugs verändern. Insofern können Beispiele der vorliegenden Offenbarung schnell eine Anzeige des Einraststatus des Sperrdifferenzials bereitstellen.
Bezogen auf 1 schließt ein Antriebsstrang 5 für ein Fahrzeug 70 einen Motor 6, eine mit dem Motor verbundene Propellerwelle 7 und eine Achsanordnung 8 ein. Die Propellerwelle 7 ist z. B. mit einem Zahnrad (nicht dargestellt) verbunden, das die Achswellen 13, 13' innerhalb des Achsgehäuses 9 drehend antreibt. Die Achsanordnung 8 schließt das Achsgehäuse 9, eine im Achsgehäuse 9 abgestützte Sperrdifferenzialanordnung 10 und die jeweils mit den ersten und zweiten Antriebsrädern 98 und 98' verbundenen Achswellen 13, 13' ein. Das Achsgehäuse 9 kann Teil eines Transaxles sein. Ein in einem Differenzialgehäuse 12 angeordneter Zahnradsatz 97 überträgt die Drehkraft vom Differenzialgehäuse 12 auf die Achswellen 13, 13' und ermöglicht wählbar eine relative Drehung zwischen den Achswellen 13 und 13'. Die Sperrdifferenzialanordnung 10 der vorliegenden Offenbarung kann in Hinterachsen für Hinterradantriebsfahrzeuge, Transaxlen zur Verwendung in Vorderradantriebsfahrzeugen, Verteilergetrieben zur Verwendung in Vierradantriebsfahrzeugen oder in jedem beliebigen Fahrzeugantriebsstrang enthalten sein.
Bezugnehmend auf 2 ist ein Beispiel eines Abschnitts eines Querschnitts einer Sperrdifferenzialanordnung 10 schematisch dargestellt. Die Sperrdifferenzialanordnung 10 weist ein Differenzialgehäuse 12, das eine Drehachse 14 und eine Getriebekammer 16 definiert, auf. Das Differenzialgehäuse 12 dreht sich im Achsgehäuse 9 (siehe 1) um die Drehachse 14. Ein erstes Seitenzahnrad 18 ist an einem ersten Ende 19 des Differenzialgehäuses 12 angeordnet, um eine wählbare Drehung relativ dazu zu ermöglichen. Ein zweites Seitenzahnrad 20 (schematisch in 2 dargestellt) ist an einem zweiten Ende (nicht dargestellt) des Differenzialgehäuses 12 gegenüber dem ersten Ende 19 angeordnet, um eine wählbare Drehung in Bezug auf das Differenzialgehäuse 12 zu ermöglichen.
Das erste Seitenzahnrad 18 weist Seitenverzahnungen 22 auf, die auf einem Außendurchmesser 24 des ersten Seitenzahnrades 18 parallel zur Drehachse 14 definiert sind. Mindestens zwei Ritzel-Zahnräder 26 sind in der Getriebekammer 16 drehbar gelagert. Jedes der zwei Ritzel-Zahnräder 26 ist in kämmendem Eingriff mit dem ersten Seitenzahnrad 18 und dem zweiten Seitenzahnrad 20. Das erste Seitenzahnrad 18 und das zweite Seitenzahnrad 20 sind jeweils mit den Achswellen 13, 13' (siehe 1) verbunden.
Die Sperrdifferenzialanordnung 10 schließt einen Sperringaktuator 28, der schematisch mit dem Sperring 40 verbunden dargestellt ist, ein.
2 stellt eine Ausrastfeder 34, die zwischen dem Differenzialgehäuse 12 und dem Sperring 40 angeordnet ist, dar, um den Sperring 40 in Richtung der Ausrastposition vorzuspannen, wie in 2 dargestellt. Ein Haltering 102 wird in eine Ringnut 81 in dem Differenzialgehäuse 12 eingesetzt, um zu verhindern, dass sich die Halterung 32 axial in Bezug auf das Differenzialgehäuse 12 bewegt.
In einem Beispiel ist der Kolben 30 für die Drehung mit dem Differenzialgehäuse 12 fixiert und der Kolben 30 ist in Bezug auf das Differenzialgehäuse 12 entlang der Drehachse 14 verschiebbar. Da sich das Differenzialgehäuse um die Drehachse 14 dreht, umkreist der Kolben 30 die Drehachse 14. Somit ist die Position des Kolbens 30 durch einen berührungslosen Sensor 15, der auf der Halterung 32 befestigt ist, mindestens einmal pro Umdrehung des Differenzialgehäuses 12 um die Drehachse 14 erfassbar.
In Beispielen der vorliegenden Offenbarung weist die Sperrdifferenzialanordnung 10 einen Sperring 40 auf. Der Sperring 40 schließt komplementäre Verzahnungen 42, die auf einer Innenoberfläche 43 des Sperrings 40 herum definiert sind, ein. Die komplementären Verzahnungen 42 können wählbar mit den Seitenverzahnungen 22 zum Einrasten gebracht werden, indem der Sperring 40 entlang der Drehachse 14 aus einer in 2 dargestellten Ausrastposition in eine Einrastposition links von der Ausrastposition in der in 2 dargestellten Ausrichtung verschoben wird.
Beispiele der Sperrdifferenzialanordnung 10, gemäß der vorliegenden Offenbarung, schließen ein Differenzialgehäuse 12 ein, das eine Drehachse 14 definiert. Ein Sperring 40 ist wählbar mit einem ersten Seitenzahnrad 18 einrastbar, um wählbar zu verhindern, dass sich das erste Seitenzahnrad 18 und ein zweites Seitenzahnrad 20 in Bezug auf das Differenzialgehäuse 12 drehen. Ein Kolben 30 ist entlang einer Kolbenachse 55 durch eine Bohrung 68 im Differenzialgehäuse 12 verschiebbar. Der Kolben 30 muss mindestens dann mit dem Sperring in Kontakt stehen, wenn der Sperring 40 mit dem ersten Seitenzahnrad 18 eingerastet ist. In einigen Beispielen kann der Kolben 30 mit dem Sperring 40 in Kontakt bleiben. In einigen Beispielen kann der Kolben 30 federbelastet sein, um mit dem Sperring 40 in Kontakt zu bleiben. Eine Position des Kolbens 30 in Bezug auf das Differenzialgehäuse 12 entlang der Kolbenachse 55 zeigt einen Einraststatus des Sperrings 40 an.
Ein berührungsloser Sensor 15 ist mit dem Differenzialgehäuse 12 verbunden. Der berührungslose Sensor 15 befindet sich in einem festen, vorbestimmten Abstand zum Differenzialgehäuse 12. Der berührungslose Sensor 15 soll eine Annäherung des Kolbens 30 an den berührungslosen Sensor 15 erkennen und ein elektrisch erfassbares Signal ausgeben, das den Einraststatus des Sperrings 40 anzeigt.
Die Kolbenachse 55 verläuft parallel zur Drehachse 14. Die Kolbenachse 55 ist von der Drehachse um einen vorbestimmten Radius 37 beabstandet. Da sich das Differenzialgehäuse 12 um die Drehachse 14 dreht, umkreist der Kolben 30 die Drehachse 14. Die Kolbenachse 55 schneidet den berührungslosen Sensor 15 einmal pro Umlaufbahn des Kolbens 30 um die Drehachse 14. Die Kolbenachse 55 schneidet den berührungslosen Sensor 15 in einem vorbestimmten Drehwinkel des Differenzialgehäuses 12 um die Drehachse 14.
Der Kolben 30 weist ein Kontaktende 58 und ein erfasstes Ende 63 distal zum Kontaktende 58 auf. Der Kolben 30 weist einen Eindringabschnitt 57 auf. Der Eindringabschnitt 57 ist gleitend durch die Bohrung 68 in dem Differenzialgehäuse 12 angeordnet.
In 2, 4 und 5 stellt der Doppelpfeil 111 die Bewegung des Kolbens 30, 30', 30" entlang der Kolbenachse 55 dar. Der Doppelpfeil 112 stellt die Bewegung des Sperrings 40 parallel zu der Kolbenachse 55 und der Drehachse 14 dar.
In dem in 2 dargestellten Beispiel schließt der Kolben 30 einen zylindrischen Hals 93 ein, der sich aus einem zylindrischen Schaft 90 erstreckt. Der zylindrische Hals 93 weist einen Halsdurchmesser 69 auf, der kleiner als ein Schaftdurchmesser 71 ist. Eine Schulter 91 ist an einer Schnittstelle zwischen dem zylindrischen Hals 93 und dem zylindrischen Schaft 90 definiert. Die Bohrung 68 ist eine abgestufte zylindrische Bohrung mit einem Abschnitt 65 mit kleinem Durchmesser und einem Abschnitt 66 mit großem Durchmesser. Wie hierin verwendet, wird Abschnitt mit „kleinem“ Durchmesser zur Identifizierung des Abschnitts 65 mit kleinem Durchmesser verwendet. In diesem Zusammenhang bedeutet „klein“, dass der Durchmesser um mindestens 0,001 Zoll kleiner ist als der Abschnitt 66 mit großem Durchmesser. In ähnlicher Weise wird hierin der Abschnitt mit „großem“ Durchmesser zur Identifizierung des Abschnitts 66 mit großem Durchmesser verwendet. In diesem Zusammenhang bedeutet „groß“, dass der Durchmesser um mindestens 0,001 Zoll größer ist als der Abschnitt 65 mit kleinem Durchmesser. Der Abschnitt 65 mit kleinem Durchmesser bildet einen Gleitsitz mit dem zylindrischen Hals 93. Der Abschnitt 66 mit großem Durchmesser bildet einen Gleitsitz mit dem zylindrischen Schaft 90. In einem Beispiel kann es sich bei einem Gleitsitz um einen Sitz nach ANSI 4.1 Klasse I (loser Sitz), Klasse II (freier Sitz), Klasse III (mittlerer Sitz) oder einen ähnlichen Sitz handeln, der es dem Kolben 30 ermöglicht, in der Bohrung 68 zu gleiten. Eine Schraubenfeder 60' ist um den zylindrischen Hals 93 mindestens teilweise innerhalb des Abschnitts 66 mit großem Durchmesser angeordnet. In dem in 2 dargestellten Beispiel bewirkt das Zusammendrücken der Schraubenfeder 60', dass der federbelastete Kolben 30 in Kontakt mit dem Sperring 40 bleibt. Obwohl in 2 eine Schraubenfeder 60' dargestellt ist, wird davon ausgegangen, dass jedes geeignete elastische Element als Feder 60 verwendet werden kann, das mit dem Kolben 30 verbunden ist, um den Kolben 30 in Richtung des Sperrings 40 zu drücken. Wie in 2 dargestellt, ist die Feder 60 eine Schraubenfeder 60', die um einen Hals 93 des Kolbens 30 zwischen dem Differenzialgehäuse 12 und der Schulter 91 des Kolbens 30 angeordnet ist.
In einem anderen Beispiel, das in 5 dargestellt ist, ist der Kolben 30" am Sperring 40 befestigt. In diesem Beispiel gibt es keine Feder 60, da der Kolben 30 am Sperring 40 befestigt ist. Insofern ist in diesem Beispiel der Kolben 30" nicht federbelastet. Der Kolben 30" kann auf jede geeignete Weise am Sperring 40 angebracht werden. Zum Beispiel kann der Kolben 30 am Sperring 40 durch Gewinde, durch Einpressen in eine Einpressbohrung, durch Kleben, durch Schweißen oder durch ein anderes geeignetes Anbringungsverfahren oder einen Mechanismus zur Fixierung des Kolbens 30 am Sperring 40 angebracht werden. Der Kolben 30" kann zylindrisch mit einem einzigen Querschnittsdurchmesser sein oder der Kolben kann jede beliebige geeignete Form aufweisen. Dementsprechend kann die Bohrung 68''' zylindrisch mit einem einzigen Querschnittsdurchmesser sein oder die Bohrung 68''' kann jede beliebige geeignete Form aufweisen, die mit dem gleitenden Eindringen des Kolbens 30" kompatibel ist.
Der Kolben 30" kann ein erfassbares Merkmal sein, das so in den Sperring 40 ausgebildet ist, dass ein Anbringen nicht erforderlich ist. Es wird davon ausgegangen, dass Beispiele der vorliegenden Offenbarung mehr als einen Kolben 30" einschließen können. Zum Beispiel kann eine Vielzahl von Kolben 30" mit gleichem Radius auf dem Sperring 40 im gleichen Abstand angeordnet sein. In Beispielen mit einer Vielzahl von Kolben 30" wird im Differenzialgehäuse 12 eine Vielzahl von Bohrungen 68 definiert.
4 ist ähnlich wie 2, mit der Ausnahme, dass in 4 eine Kolbenpatronenanordnung 35 anstelle des Kolbens 30 und der Feder 60, 60' verwendet wird, die in dem in 2 dargestellten Beispiel verwendet werden. Einige Referenznummern können in 2, aber nicht in 4 gezeigt werden, wenn das Element oder Merkmal, auf das in 4 Bezug genommen wird, dem Element oder Merkmal in 2 ähnlich ist. In dem in 4 dargestellten Beispiel schließt die Sperrdifferenzialanordnung 10' eine Kolbenpatronenanordnung 35 ein, die starr am Differenzialgehäuse 12 angebracht ist. Die Kolbenpatronenanordnung 35 kann starr angebracht werden durch: eine Gewindeverbindung, eine Einpressverbindung, Schweißen, Kleben oder jedes andere geeignete Anbringungsverfahren. Die Kolbenpatronenanordnung 35 weist einen Kolbenpatronenkörper 33 mit einer darin entlang der Kolbenachse 55 definierten Patronenbohrung 50 auf. Der Kolben 30' weist ein Kontaktende 58 und ein erfasstes Ende 63 distal zum Kontaktende 58 auf. Der Kolben 30' ist gleitend in der Patronenbohrung 50 angeordnet. Der Kolben 30' weist einen Eindringabschnitt 57 auf. Der Eindringabschnitt 57 ist gleitend in der Patronenbohrung 50 angeordnet. Eine Feder 60 ist in der Patronenbohrung 50 angeordnet. Die Feder 60 ist mit dem Kolben 30' verbunden, um den Kolben 30' in Richtung des Sperrings 40 zu drücken. Wie in dem in 4 dargestellten Beispiel gezeigt, kann der Kontakt zwischen dem Kontaktende 58 und dem Sperring 40 unterbrochen werden, wenn der Sperring 40, wie in 4 dargestellt, vollständig ausgerastet ist. Der Kontakt zwischen dem Kontaktende 58 und dem Sperring 40 wird jedoch dann gebildet, wenn sich der Sperring 40 vom vollständig ausgerasteten Zustand in den eingerasteten Zustand bewegt, bevor eine der Komplementärverzahnungen 42 des Sperrings 40 mit den Seitenverzahnungen 22 einrastet oder mit diesen in Kontakt kommt.
Die Feder 60 kann eine Schraubenfeder 60' sein, die zwischen dem Differenzialgehäuse 12 und einer Schulter 91' des Kolbens 30' angeordnet ist. Wie in 4 dargestellt, darf kein Hals aus der Schulter 91' herausragen. Insofern kann das erfasste Ende 63 des Kolbens 30' flach oder sogar mit der Schulter 91' versehen sein. In anderen Beispielen kann es einen zylindrischen Hals 93 ähnlich dem in 2 dargestellten Beispiel geben.
Der Kolbenpatronenkörper 33 kann auf einem Patronenaußendurchmesser 94 definierte Gewinde 85 aufweisen. Das Differenzialgehäuse 12 kann darin definierte komplementäre Gewinde 92 aufweisen. Die in dem Kolbenpatronenkörper 33 definierten Gewinde 85 können in die im Differenzialgehäuse 12 definierten komplementären Gewinde 92 einrasten, um die Kolbenpatronenanordnung 35 starr am Differenzialgehäuse 12 anzubringen.
In dem in 2, 4 und 5 dargestellten Beispiel ist eine Halterung 32 mit dem Differenzialgehäuse 12 verbunden, um den berührungslosen Sensor 15 zu tragen. Ein Lager 101 ist zwischen der Halterung 32 und dem Differenzialgehäuse 12 angeordnet, um Reibung und Verschleiß zwischen der Halterung 32 und dem Differenzialgehäuse 12 während einer Drehung des Differenzialgehäuse 12 um die Drehachse 14 zu verringern.
Eine Gewindemutter 51 kann an der Halterung 32 angebracht werden, um den berührungslosen Sensor 15 an der Halterung 32 anzubringen. In einem Beispiel kann die Gewindemutter 51 eine Schweißmutter sein. Ein Haltering 102 kann teilweise in einer im Differenzialgehäuse 12 definierten Ringnut 81 angeordnet ist, um die Halterung 32 am Differenzialgehäuse 12 zu halten. In den Beispielen kann der Haltering 102 ein doppelt gewundener Lamellenring sein. Ein Beispiel für einen geeigneten Haltering 102 ist ein von der Smalley Steel Ring Company, Lake Zurich, Illinois, erhältlicher Spirolox® mit der Artikelnummer WS-587. Eine geteilte Unterlegscheibe ist ein weiteres Beispiel für einen Haltering 102.
In den Beispielen kann das Lager 101 ein Axial-Nadellager sein. In anderen Beispielen kann das Lager 101 eine Druckscheibe sein.
In Beispielen der vorliegenden Offenbarung kann der berührungslose Sensor 15' jede berührungslose Positionssensorik verwenden. So kann beispielsweise ein berührungsloser Sensor 15, der auf Magnetostriktion, Magnetwiderstand, Hall-Effekt oder anderen magnetischen Abtasttechnologien basiert, gemäß der vorliegenden Offenbarung in das Sperrdifferenzialsystem 10 einbezogen werden. In einem Beispiel kann der berührungslose Sensor ein Hall-Effekt-Sensor sein. In einem anderen Beispiel kann der berührungslose Sensor ein Sensor mit variabler Reluktanz sein.
In den Beispielen kann die Sperrdifferenzialanordnung 10 eine durch das Differenzialgehäuse 12 definierte Getriebekammer 16 einschließen. Das erste Seitenzahnrad 18 kann an einem ersten Ende 19 des Differenzialgehäuses 12 zur wählbaren Drehung relativ zwischen dem ersten Seitenzahnrad 18 und dem Differenzialgehäuse 12 angeordnet sein. Ein zweites Seitenzahnrad 20 kann an einem zweiten Ende (nicht dargestellt) des Differenzialgehäuses 12 gegenüber dem ersten Ende 19 angeordnet sein, um eine wählbare Drehung in Bezug auf das Differenzialgehäuse 12 zu ermöglichen. Mindestens zwei Ritzel-Zahnräder 26 sind in der Getriebekammer 16 drehbar gelagert. Jedes der zwei Ritzel-Zahnräder 26 ist in kämmendem Eingriff mit dem ersten Seitenzahnrad 18 und dem zweiten Seitenzahnrad 20.
In Beispielen der vorliegenden Offenbarung können Seitenverzahnungen 22 auf einem Außendurchmesser des ersten Seitenzahnrades 18 parallel zur Drehachse 14 definiert sein. Komplementärverzahnungen 42 können auf einer Innenoberfläche 43 des Sperrings 40 herum definiert sein. Die Komplementärverzahnungen 42 können wählbar mit den Seitenverzahnungen 22 zum Einrasten gebracht werden, indem der Sperring 40 entlang der Drehachse 14 von einer Ausrastposition (in 2 dargestellt) in eine Einrastposition (nicht dargestellt) verschoben wird. In der Einrastposition wird der Sperring 40 in der in 2 dargestellten Ausrichtung nach links verschoben. Eine Ausrastfeder 34 kann zwischen dem Differenzialgehäuse 12 und dem Sperring 40 angeordnet sein, um den Sperring 40 in Richtung der Ausrastposition (in 2 dargestellt) vorzuspannen. Das erste Seitenzahnrad 18 wird im Wesentlichen daran gehindert, sich in Bezug auf das Differenzialgehäuse 12 zu drehen, wenn sich der Sperring 40 in der Einrastposition befindet. Das erste Seitenzahnrad 18 kann sich in Bezug auf das Differenzialgehäuse 12 frei drehen, wenn sich der Sperring 40 in der Ausrastposition befindet.
In den Beispielen der vorliegenden Offenbarung schließt ein Sperrdifferenzialsystem 11 (z. B. 1) die Sperrdifferenzialanordnung 10, 10', 10", wie vorstehend offenbart, ein. Das Sperrdifferenzialsystem 11 schließt auch einen elektrischen Schalter 17 zum wählbaren Schließen eines Stromkreises 23 ein, um einen Sperringaktuator 28 (schematisch dargestellt in 2) mit elektrischer Energie zu versorgen. Der in 1 dargestellte Schalter 17 ist ein Wippschalter, jedoch kann jeder Schalter verwendet werden, der den Energiefluss durch den Sperringaktuator 28 steuern kann. Der elektrische Schalter 17 kann ein Niederstromschalter sein, der ein Relais oder einen Transistor steuert, der die Energie direkt über den Sperringaktuator 28 steuert. Das Differenzialsystem 11 schließt auch eine elektronische Statusanzeige 29 ein. Des Weiteren schließt das Differenzialsystem 11 eine elektronische Treiberschaltung 25 zum Betreiben der elektronischen Statusanzeige 29 ein, um einen Status des Sperrdifferenzialsystems 11 anzuzeigen. In Beispielen der vorliegenden Offenbarung kann die elektronische Treiberschaltung 25 eine elektronische Steuereinheit (ECU) in Kommunikation mit dem berührungslosen Sensor 15 einschließen, um das elektrisch erfassbare Signal zu empfangen, das den Einraststatus des Sperrings 40 anzeigt. Die ECU soll den Status des Sperrdifferenzialsystems 11 basierend auf dem elektrisch erfassbaren Signal bestimmen, das von dem berührungslosen Sensor 15 ausgegeben wird. Die Bestimmung des Status des Sperrdifferenzialsystems 11 durch die ECU kann auf Signalen und Informationen basieren, die nicht oder zusätzlich zu dem elektrisch erfassbaren Signal des berührungslosen Sensors 15 ausgegeben werden. Wenn beispielsweise die Fahrzeugbatterie schwach ist, kann die ECU bestimmen, dass sich das Sperrdifferenzialsystem 11 in einem Fehlerzustand befindet. Die ECU kann den Status an einen anderen Abschnitt der elektronischen Treiberschaltung 25 ausgeben, um die elektronische Statusanzeige 29 zu betreiben, die den Status des Sperrdifferenzialsystems 11 anzeigt.
Der Status kann mindestens drei Zustände einschließen. So kann beispielsweise die elektronische Statusanzeige 29 eine wählbar leuchtende Anzeige 88 sein und der Status kann durch einen Blinkcode angezeigt werden. Zur Veranschaulichung kann die wählbar leuchtende Anzeige 88 eine Leuchtdiode, eine Glühlampe, eine Leuchtstofflampe oder eine andere wählbar beleuchtbare Lichtquelle einschließen. Es wird davon ausgegangen, dass die elektronische Statusanzeige 29 jede geeignete Anzeige sein kann, zum Beispiel kann die elektronische Statusanzeige in eine grafische Darstellung integriert werden. In Beispielen, in denen die elektronische Statusanzeige 29 eine visuelle Anzeige ist, kann die visuelle Anzeige auf einem Armaturenbrett, in einem Kombiinstrument, auf einem Spiegel, auf einem Lenkrad, auf einem Schalthebel oder -knopf, auf einer Konsole, auf einer Sonnenblende, auf einem Head-up-Display, auf einer Windschutzscheibe, auf einer tragbaren Vorrichtung, die eine am Kopf angebrachte Anzeigevorrichtung einschließt, oder an einer beliebigen Stelle angeordnet sein, die für den Fahrzeugführer während der Fahrt sichtbar ist. Ferner ist die elektronische Statusanzeige 29 nicht auf die visuelle Anzeige beschränkt; die elektronische Statusanzeige 29 kann eine akustische Anzeige (z. B. Piepton, Summen, Ton, synthetische Sprache), eine haptische Anzeige (z. B. vibrierender Sitz, Lenkrad oder Schalthebel) oder eine elektronische Statusanzeige 29 einschließen, die für den Fahrzeugführer während der Fahrt hörbar oder anderweitig wahrnehmbar ist.
Ein Beispiel für einen Blinkcode kann wie folgt aussehen: der erste Zustand wird durch Nichtleuchten der elektronischen Statusanzeige 29 angezeigt; der zweite Zustand wird durch kontinuierliches Leuchten der elektronischen Statusanzeige 29 angezeigt; und der dritte Zustand wird durch sequentielles Leuchten und Nichtleuchten der elektronischen Statusanzeige 29 mit etwa 50 Prozent Einschaltdauer bei einer Frequenz zwischen 1 und 20 Hertz angezeigt. 3 stellt eine 50 Prozent Einschaltdauer bei einer Frequenz von etwa 3 Hertz dar. In 3 bedeutet „An“, dass die elektronische Statusanzeige 29 leuchtet, und „Aus“, dass die elektronische Statusanzeige 29 nicht leuchtet. Andere Zustände als die drei Zustände im vorstehenden Beispiel, z.B. Fehlerzustände, können durch vorbestimmte Sequenzen von Leuchten und Nichtleuchten der elektronischen Statusanzeige 29 angezeigt werden. Ein elektronisches Diagnosesystem (nicht dargestellt) kann mit dem Sperrdifferenzialsystems 11 verbunden werden, um zu bestimmen, ob Fehlerzustände vorliegen. Zum Beispiel kann die elektronische Treiberschaltung 25 eine ECU einschließen. Die ECU kann Diagnosen basierend auf Eingängen durchführen, die das elektrisch erfassbare Signal einschließen, das vom berührungslosen Sensor 15 ausgegeben wird. Die ECU kann Anweisungen ausführen, die in einer nichtflüchtigen, greifbaren Speichervorrichtung eingebettet sind. Die ECU kann analoge Schaltung, digitale elektronische Elemente und/oder einen digitalen Computerprozessor zur Durchführung von Diagnosen einschließen, was die Bestimmung des Status des Sperrdifferenzialsystems 11 einschließen kann.
In einem Beispiel ist der Status ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem ersten Zustand, einem zweiten Zustand und einem dritten Zustand. In dem Beispiel ist der erste Zustand ein Ausrastzustand, bei dem der elektrische Schalter 17 sich in einem offenen Zustand befindet, um die Energie zum Sperringaktuator 28 zu unterbrechen, und wobei der Sperring 40 in der Ausrastposition ist. Der zweite Zustand ist ein Einrastzustand, bei dem der elektrische Schalter 17 in einem geschlossenen Zustand ist, der Energie zu dem Sperringaktuator 28 verbindet und wobei der Sperring 40 in der Einrastposition ist. Der dritte Zustand ist ein Übergangszustand, bei dem der elektrische Schalter 17 in einem offenen Zustand ist, der Energie zu dem Sperringaktuator 28 unterbricht und wobei der Sperring 40 in der Einrastposition ist oder der elektrische Schalter 17 in einem geschlossenen Zustand ist, der Energie zu dem Sperringaktuator 28 verbindet und wobei der Sperring 40 in der Ausrastposition ist (siehe 2). Das Anzeigen des Übergangszustands kann die Neigung eines Bedieners verringern, weiterhin auf einen Steuerknopf der Differenzialsperre zu drücken oder den Knopf stärker zu drücken, während sich das Sperrdifferenzialsystem 11 im Übergangszustand befindet.
In den Beispielen der vorliegenden Offenbarung, wie sie in 1 dargestellt sind, schließt ein Sensorsystem 31 zur Erkennung eines Einraststatus eines Sperrings 40 in einer Sperrdifferenzialanordnung 10 ein wählbares Sperrdifferenzial 41 für eine Fahrzeugachsanordnung 8 ein. Das Sensorsystem schließt ein Differenzialgehäuse 12 ein, das eine Drehachse 14 definiert. Ein Sperring 40 ist wählbar mit einem ersten Zahnrad 18 einrastbar, um wählbar zu verhindern, dass sich das erste Seitenzahnrad 18 und ein zweites Seitenzahnrad 20 in Bezug auf das Differenzialgehäuse 12 drehen. Ein Kolben 30, 30', 30" ist entlang einer Kolbenachse 55 durch eine Bohrung 68 im Differenzialgehäuse 12 verschiebbar. Der Kolben 30, 30', 30" muss mindestens dann mit dem Sperring 40 in Kontakt stehen, wenn der Sperring 40 mit dem ersten Seitenzahnrad 18 eingerastet ist. In einigen Beispielen ist der Kolben 30, 30' federbelastet, um mit dem Sperring 40 in Kontakt zu stehen, mindestens dann, wenn der Sperring 40 mit dem ersten Seitenzahnrad 18 eingerastet ist. In einigen Beispielen ist der Kolben 30 federbelastet, um mit dem Sperring 40 in Kontakt zu bleiben. In anderen Beispielen (z.B. wie in 5 dargestellt) ist der Kolben 30" an den Sperring 40 angebracht, z.B. durch eine Gewindeverbindung, Einpressverbindung oder eine Schweissverbindung. Eine Position des Kolbens 30, 30', 30" in Bezug auf das Differenzialgehäuse 12 entlang der Kolbenachse 55 zeigt einen Einraststatus des Sperrings 40 an. Ein berührungsloser Sensor 15 ist mit dem Differenzialgehäuse 12 verbunden. Der berührungslose Sensor 15 befindet sich in einem festen, vorbestimmten Abstand zum Differenzialgehäuse 12. Der berührungslose Sensor 15 soll eine Annäherung des Kolbens 30, 30', 30" an den berührungslosen Sensor 15 erkennen und ein elektrisch erfassbares Signal ausgeben, das den Einraststatus des Sperrings 40 anzeigt.
Die Kolbenachse 55 verläuft parallel zur Drehachse. Die Kolbenachse 55 ist von der Drehachse um einen vorbestimmten Radius 37 beabstandet. Die Kolbenachse 55 schneidet den berührungslosen Sensor 15 in einem vorbestimmten Drehwinkel des Differenzialgehäuses 12 um die Drehachse.
In den Beispielen des Sensorsystems 31, weist der Kolben 30 ein Kontaktende 58 und ein erfasstes Ende 63 distal zu dem Kontaktende 58 auf. Der Kolben 30 weist einen Eindringabschnitt 57 auf. Der Eindringabschnitt 57 ist gleitend durch die Bohrung 68 in dem Differenzialgehäuse 12 angeordnet.
In den Beispielen des Sensorsystems 31 schließt der Kolben 30 einen zylindrischen Hals 93 ein, der sich aus einem zylindrischen Schaft 90 erstreckt. Der zylindrische Hals 93 weist einen Halsdurchmesser 69 auf, der kleiner als ein Schaftdurchmesser 71 ist. Eine Schulter 91 ist an einer Schnittstelle zwischen dem zylindrischen Hals 93 und dem zylindrischen Schaft 90 definiert. Die Bohrung 68 ist eine abgestufte zylindrische Bohrung mit einem Abschnitt 65 mit kleinem Durchmesser und einem Abschnitt 66 mit großem Durchmesser. Der Abschnitt 65 mit kleinem Durchmesser bildet einen Gleitsitz mit dem zylindrischen Hals 93. Der Abschnitt 66 mit großem Durchmesser bildet einen Gleitsitz mit dem zylindrischen Schaft 90. Eine Schraubenfeder 60' ist um den zylindrischen Hals 93 mindestens teilweise innerhalb des Abschnitts 66 mit großem Durchmesser angeordnet.
In Beispielen des Sensorsystems 31 kann eine Feder 60 mit dem Kolben 30 verbunden sein, um den Kolben 30 in Richtung des Sperrings 40 zu drücken. Die Feder 60 kann eine Schraubenfeder 60' sein, die um einen Hals 93 des Kolbens 30 zwischen dem Differenzialgehäuse 12 und der Schulter 91 des Kolbens 30 angeordnet ist.
Einige Beispiele des Sensorsystems 31 schließen eine Kolbenpatronenanordnung 35 ein, wie in 4 dargestellt. Die Kolbenpatronenanordnung 35 kann starr an dem Differenzialgehäuse 12 angebracht sein. Die Kolbenpatronenanordnung 35 kann starr angebracht werden durch eine Gewindeverbindung, durch Einpressen in einen Presssitz, Schweißen, Kleben oder jedes andere geeignete Anbringungsverfahren. Die Kolbenpatronenanordnung 35 weist einen Kolbenpatronenkörper 33 mit einer darin entlang der Kolbenachse 55 definierten Patronenbohrung 50 auf. Der Kolben 30' weist ein Kontaktende 58 und ein erfasstes Ende 63 distal zum Kontaktende 58 auf. Der Kolben 30' ist gleitend in der Patronenbohrung 50 angeordnet. Der Kolben 30' weist einen Eindringabschnitt 57 auf. Der Eindringabschnitt 57 ist gleitend in der Patronenbohrung 50 angeordnet. Eine Feder 60 ist in der Patronenbohrung 50 angeordnet. Die Feder 60 ist mit dem Kolben 30' verbunden, um den Kolben 30' in Richtung des Sperrings 40 zu drücken. Wie in dem in 4 dargestellten Beispiel gezeigt, kann der Kontakt zwischen dem Kontaktende 58 und dem Sperring 40 unterbrochen werden, wenn der Sperring 40, wie in 4 dargestellt, vollständig ausgerastet ist. Der Kontakt zwischen dem Kontaktende 58 und dem Sperring 40 wird jedoch dann gebildet, bevor einer der Komplementärverzahnungen 42 des Sperrings 40 mit den Seitenverzahnungen 22 einrastet oder mit diesen in Kontakt kommt.
Die Feder 60 kann eine Schraubenfeder 60' sein, die zwischen dem Differenzialgehäuse 12 und einer Schulter 91' des Kolbens 30' angeordnet ist. Wie in 4 dargestellt, darf kein Hals aus der Schulter 91' herausragen. Insofern kann das erfasste Ende 63 des Kolbens 30' flach oder sogar mit der Schulter 91' versehen sein. In anderen Beispielen kann es einen zylindrischen Hals 93 ähnlich dem in 2 dargestellten Beispiel geben.
Der Kolbenpatronenkörper 33 kann auf einem Patronenaußendurchmesser 94 definierte Gewinde 85 aufweisen. Das Differenzialgehäuse 12 kann darin definierte komplementäre Gewinde 92 aufweisen. Die in dem Kolbenpatronenkörper 33 definierten Gewinde 85 können in die im Differenzialgehäuse 12 definierten komplementären Gewinde 92 einrasten, um die Kolbenpatronenanordnung 35 starr am Differenzialgehäuse 12 anzubringen.
In den Beispielen des Sensorsystems 31 ist eine Halterung 32 mit dem Differenzialgehäuse 12 verbunden, um den berührungslosen Sensor 15 zu tragen. Ein Lager ist zwischen der Halterung 32 und dem Differenzialgehäuse 12 angeordnet, um Reibung und Verschleiß zwischen der Halterung 32 und dem Differenzialgehäuse 12 während einer Drehung des Differenzialgehäuses 12 um die Drehachse 14 zu verringern. Das Lager kann ein Axial-Nadellager sein.
In den Beispielen des Sensorsystems 31 ist eine Gewindemutter 51 an der Halterung 32 angebracht, um den berührungslosen Sensor 15 an der Halterung 32 anzubringen.
In Beispielen des Sensorsystems 31 ist ein Haltering 102 teilweise in einer im Differenzialgehäuse 12 definierten Ringnut 81 angeordnet, um die Halterung 32 am Differenzialgehäuse 12 zu halten.
In den Beispielen des Sensorsystems 31 ist der berührungslose Sensor 15 ein Hall-Effekt-Sensor. In den Beispielen des Sensorsystems 31 ist der berührungslose Sensor 15 ein Sensor mit variabler Reluktanz.
In den Beispielen des Sensorsystems 31 kann eine Getriebekammer durch das Differenzialgehäuse 12 definiert sein. Ein erstes Seitenzahnrad 18 ist an einem ersten Ende 19 des Differenzialgehäuses 12 angeordnet, um eine wählbare Drehung relativ dazu zu ermöglichen. Ein zweites Seitenzahnrad 20 ist an einem zweiten Ende des Differenzialgehäuses 12 gegenüber dem ersten Ende 19 angeordnet, um eine wählbare Drehung in Bezug auf das Differenzialgehäuse 12 zu ermöglichen. Mindestens zwei Ritzel-Zahnräder 26 sind in der Getriebekammer 16 drehbar gelagert. Jedes der zwei Ritzel-Zahnräder 26 ist in kämmendem Eingriff mit dem ersten Seitenzahnrad 18 und dem zweiten Seitenzahnrad 20.
In den Beispielen des Sensorsystems 31 können Seitenverzahnungen 22 auf einem Außendurchmesser 24 des ersten Seitenzahnrades 18 parallel zur Drehachse 14 definiert sein. Komplementärverzahnungen 42 können auf einer Innenoberfläche des Sperrings 40 herum definiert sein. Die Komplementärverzahnungen 42 können wählbar mit den Seitenverzahnungen 22 zum Einrasten gebracht werden, indem der Sperring 40 entlang der Drehachse 14 von einer Ausrastposition (siehe 2) in eine Einrastposition verschoben wird.
In Beispielen des Sensorsystems 31 kann eine Feder zwischen dem Differenzialgehäuse 12 und dem Sperring 40 angeordnet sein, um den Sperring 40 in Richtung der Ausrastposition (siehe 2) vorzuspannen. Das erste Seitenzahnrad 18 wird im Wesentlichen daran gehindert, sich in Bezug auf das Differenzialgehäuse 12 zu drehen, wenn sich der Sperring 40 in der Einrastposition befindet. Das erste Seitenzahnrad 18 kann sich in Bezug auf das Differenzialgehäuse 12 frei drehen, wenn sich der Sperring 40 in der Ausrastposition (siehe 2) befindet.
Es wird davon ausgegangen, dass die Begriffe „verbinden/verbunden/Verbindung“ und/oder dergleichen hierin weitgehend definiert sind, um eine Vielzahl von unterschiedlichen verbundenen Anordnungen und Montagetechniken abzudecken. Diese Anordnungen und Techniken schließen ein, sind aber nicht beschränkt auf (1) die direkte Kommunikation zwischen einer Komponente und einer anderen Komponente ohne eingreifende Komponenten dazwischen; und (2) die Kommunikation einer Komponente und einer anderen Komponente mit einer oder mehreren Komponenten dazwischen, vorausgesetzt, dass die eine Komponente, die mit der anderen Komponente „verbunden“ ist, irgendwie in operativer Kommunikation mit der anderen Komponente steht (unabhängig vom Vorhandensein einer oder mehrerer zusätzlicher Komponenten dazwischen).
Bei der Beschreibung und Beanspruchung der hierin offenbarten Beispiele, schließen die Singularformen „ein/eine, eines/einem“ und „der/die/das“ mehrere Referenzen ein, sofern der Kontext nichts anderes vorschreibt.
Es wird davon ausgegangen, dass beliebige hierin bereitgestellte Bereiche den angegebenen Bereich und jeden Wert oder Teilbereich innerhalb des angegebenen Bereichs einschließen.
Wenn „etwa“ verwendet wird, um einen Wert zu beschreiben, bedeutet dies außerdem, dass geringfügige Abweichungen (bis zu +/- 10 %) vom angegebenen Wert eingeschlossen sind.
Darüber hinaus bedeutet ein Verweis in der gesamten Patentschrift auf „ein Beispiel“, „ein anderes Beispiel“, „einem/eines Beispiel/s“ usw., dass ein bestimmtes Element (z.B. Merkmal, Struktur und/oder Eigenschaft), das in Verbindung mit dem Beispiel beschrieben wird, in mindestens einem hierin beschriebenen Beispiel eingeschlossen ist und in anderen Beispielen vorhanden sein kann oder auch nicht. Zusätzlich wird davon ausgegangen, dass die beschriebenen Elemente für ein beliebiges Beispiel in den verschiedenen Beispielen in geeigneter Weise kombiniert werden können, sofern der Kontext nichts anderes vorschreibt.
Während mehrere Beispiele ausführlich beschrieben wurden, wird davon ausgegangen, dass die offenbarten Beispiele geändert werden können. Daher ist die vorstehende Beschreibung als nicht einschränkend anzusehen.

Claims

Sperrdifferenzialanordnung, umfassend: ein Differenzialgehäuse, das eine Drehachse definiert; einen Sperring, der wählbar mit einem ersten Seitenzahnrad einrastbar ist, um das erste Seitenzahnrad und ein zweites Seitenzahnrad wählbar daran zu hindern, sich in Bezug auf das Differenzialgehäuse zu drehen; einen Kolben, der entlang einer Kolbenachse durch eine Bohrung im Differenzialgehäuse verschiebbar ist, wobei der Kolben mit dem Sperring mindestens dann in Kontakt ist, wenn der Sperring mit dem ersten Seitenzahnrad eingerastet ist, wobei eine Position des Kolbens in Bezug auf das Differenzialgehäuse entlang der Kolbenachse einen Einraststatus des Sperrings anzeigt; und einen berührungslosen Sensor, der mit dem Differenzialgehäuse verbunden ist, wobei: der berührungslose Sensor sich in einem festen, vorbestimmten Abstand zum Differenzialgehäuse befindet; und der berührungslose Sensor eine Annäherung des Kolbens an den berührungslosen Sensor erkennen und ein elektrisch erfassbares Signal ausgeben soll, das den Einraststatus des Sperrings anzeigt.
Sperrdifferenzialanordnung nach Anspruch 1, wobei: die Kolbenachse parallel zu der Drehachse verläuft; die Kolbenachse von der Drehachse um einen vorbestimmten Radius beabstandet ist, und die Kolbenachse den berührungslosen Sensor unter einem vorbestimmten Drehwinkel des Differenzialgehäuses um die Drehachse schneidet.
Sperrdifferenzialanordnung nach Anspruch 1, wobei: der Kolben ein Kontaktende und ein erfasstes Ende distal zu dem Kontaktende aufweist; und der Kolben einen Eindringabschnitt aufweist, wobei der Eindringabschnitt gleitend durch die Bohrung in dem Differenzialgehäuse angeordnet ist.
Sperrdifferenzialanordnung nach Anspruch 3, wobei: der Kolben einen zylindrischen Hals einschließt, der sich von einem zylindrischen Schaft erstreckt; der zylindrische Hals einen Halsdurchmesser aufweist, der kleiner als ein Schaftdurchmesser ist, eine Schulter an einer Schnittstelle zwischen dem zylindrischen Hals und dem zylindrischen Schaft definiert ist; die Bohrung eine abgestufte zylindrische Bohrung mit einem Abschnitt mit kleinem Durchmesser und einem Abschnitt mit großem Durchmesser ist; der Abschnitt mit kleinem Durchmesser einen Gleitsitz mit dem zylindrischen Hals bildet; der Abschnitt mit großem Durchmesser einen Gleitsitz mit dem zylindrischen Schaft bildet; und eine Schraubenfeder um den zylindrischen Hals mindestens teilweise innerhalb des Abschnitts mit großem Durchmesser angeordnet ist.
Sperrdifferenzialanordnung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Feder, die mit dem Kolben verbunden ist, um den Kolben in Richtung des Sperrings zu drücken.
Sperrdifferenzialanordnung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Kolbenpatronenanordnung, die starr am Differenzialgehäuse angebracht ist, wobei die Kolbenpatronenanordnung einschließt: einen Kolbenpatronenkörper mit einer darin entlang der Kolbenachse definierten Patronenbohrung; wobei der Kolben ein Kontaktende und ein erfasstes Ende distal zu dem Kontaktende aufweist, wobei: der Kolben gleitend in der Patronenbohrung angeordnet ist; und der Kolben einen Eindringabschnitt, wobei der Eindringabschnitt gleitend in der Patronenbohrung angeordnet ist; und eine Feder aufweist, die in der Patronenbohrung angeordnet ist, wobei die Feder mit dem Kolben verbunden ist, um den Kolben in Richtung des Sperrings zu drücken.
Sperrdifferenzialanordnung nach Anspruch 6, wobei: der Kolbenpatronenkörper auf einem Patronenaußendurchmesser definierte Gewinde aufweist; das Differenzialgehäuse darin definierte komplementäre Gewinde aufweist; und die im Kolbenpatronenkörper definierten Gewinde in die im Differenzialgehäuse definierten komplementären Gewinde einrasten, um die Kolbenpatronenanordnung starr am Differenzialgehäuse anzubringen.
Sperrdifferenzialanordnung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Halterung, die mit dem Differenzialgehäuse verbunden ist, um den berührungslosen Sensor zu tragen; und ein Lager, das zwischen der Halterung und dem Differenzialgehäuse angeordnet ist, um Reibung und Verschleiß zwischen der Halterung und dem Differenzialgehäuse während einer Drehung des Differenzialgehäuses um die Drehachse zu verringern.
Sperrdifferenzialanordnung nach Anspruch 8, ferner umfassend einen Haltering, der teilweise in einer im Differenzialgehäuse definierten Ringnut angeordnet ist, um die Halterung am Differenzialgehäuse zu halten.
Sperrdifferenzialanordnung nach Anspruch 8, wobei das Lager ein Axial-Nadellager ist.
Sperrdifferenzialanordnung, umfassend: ein Differenzialgehäuse, das eine Drehachse definiert; einen Sperring, der wählbar mit einem ersten Seitenzahnrad einrastbar ist, um das erste Seitenzahnrad und ein zweites Seitenzahnrad wählbar daran zu hindern, sich in Bezug auf das Differenzialgehäuse zu drehen; einen Kolben, der entlang einer Kolbenachse durch eine Bohrung im Differenzialgehäuse verschiebbar ist, wobei der Kolben federbelastet ist, um mit dem Sperring in Kontakt zu bleiben, wobei eine Position des Kolbens in Bezug auf das Differenzialgehäuse entlang der Kolbenachse einen Einraststatus des Sperrings anzeigt; einen berührungslosen Sensor, der mit dem Differenzialgehäuse verbunden ist, wobei: der berührungslose Sensor sich in einem festen, vorbestimmten Abstand zum Differenzialgehäuse befindet; und der berührungslose Sensor eine Annäherung des Kolbens an den berührungslosen Sensor erkennen und ein elektrisch erfassbares Signal ausgeben soll, das den Einraststatus des Sperrings anzeigt; eine Halterung, die mit dem Differenzialgehäuse verbunden ist, um den berührungslosen Sensor zu tragen; eine Gewindemutter, die an der Halterung angebracht ist, um den berührungslosen Sensor an der Halterung anzubringen; einen Haltering, der teilweise in einer im Differenzialgehäuse definierten Ringnut angeordnet ist, um die Halterung am Differenzialgehäuse zu halten; und ein Axial-Nadellager, das zwischen der Halterung und dem Differenzialgehäuse angeordnet ist, um Reibung und Verschleiß zwischen der Halterung und dem Differenzialgehäuse während einer Drehung des Differenzialgehäuses um die Drehachse zu verringern; eine Getriebekammer, die durch das Differenzialgehäuse definiert ist, wobei das erste Seitenzahnrad an einem ersten Ende des Differenzialgehäuses zur wählbaren Drehung relativ dazu angeordnet ist, und das zweite Seitenzahnrad an einem zweiten Ende des Differenzialgehäuses gegenüber dem ersten Ende zur wählbaren Drehung in Bezug auf das Differenzialgehäuse angeordnet ist; und mindestens zwei Ritzel-Zahnräder, die drehbar in der Getriebekammer gelagert sind, wobei jedes der mindestens zwei Ritzel-Zahnräder in kämmendem Eingriff mit dem ersten Seitenzahnrad und dem zweiten Seitenzahnrad steht; Seitenverzahnungen, die auf einem Außendurchmesser des ersten Seitenzahnrads parallel zur Drehachse definiert sind; Komplementärverzahnungen, die auf einer Innenoberfläche des Sperrings herum definiert sind, wobei die Komplementärverzahnungen wählbar mit den Seitenverzahnungen einrasten können, indem der Sperring entlang der Drehachse aus einer Ausrastposition in eine Einrastposition verschoben wird; und eine Ausrastfeder, die zwischen dem Differenzialgehäuse und dem Sperring angeordnet ist, um den Sperring in Richtung der Ausrastposition vorzuspannen; wobei: das erste Seitenzahnrad im Wesentlichen daran gehindert wird, sich in Bezug auf das Differenzialgehäuse zu drehen, wenn sich der Sperring in der Einrastposition befindet, und das zweite Seitenzahnrad frei ist, sich in Bezug auf das Differenzialgehäuse zu drehen, wenn sich der Sperring in der Ausrastposition befindet; die Kolbenachse parallel zu der Drehachse verläuft; die Kolbenachse von der Drehachse um einen vorbestimmten Radius beabstandet ist, und die Kolbenachse den berührungslosen Sensor unter einem vorbestimmten Drehwinkel des Differenzialgehäuses um die Drehachse schneidet; der Kolben ein Kontaktende und ein erfasstes Ende distal zu dem Kontaktende aufweist; der Kolben einen Eindringabschnitt aufweist, wobei der Eindringabschnitt gleitend durch die Bohrung in dem Differenzialgehäuse angeordnet ist; der Kolben einen zylindrischen Hals einschließt, der sich von einem zylindrischen Schaft erstreckt; der zylindrische Hals einen Halsdurchmesser aufweist, der kleiner als ein Schaftdurchmesser ist; eine Schulter an einer Schnittstelle zwischen dem zylindrischen Hals und dem zylindrischen Schaft definiert ist; die Bohrung eine abgestufte zylindrische Bohrung mit einem Abschnitt mit kleinem Durchmesser und einem Abschnitt mit großem Durchmesser ist; der Abschnitt mit kleinem Durchmesser einen Gleitsitz mit dem zylindrischen Hals bildet; der Abschnitt mit großem Durchmesser einen Gleitsitz mit dem zylindrischen Schaft bildet; eine Schraubenfeder mindestens teilweise innerhalb des Abschnitts mit großem Durchmesser um den zylindrischen Hals herum zwischen dem Differenzialgehäuse und der Schulter des Kolbens angeordnet ist; die Schraubenfeder mit dem Kolben verbunden ist, um den Kolben in Richtung des Sperrings zu drücken; und der Sensor aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Hall-Effekt-Sensor und einem Sensor mit variabler Reluktanz.
Sperrdifferenzialsystem, umfassend: Sperrdifferenzialanordnung nach Anspruch 1; einen elektrischen Schalter zum wählbaren Schließen eines Stromkreises, um einen Sperringaktuator mit elektrischer Energie zu versorgen; eine elektronische Statusanzeige; und eine elektronische Treiberschaltung zum Betreiben der elektronischen Statusanzeige, um einen Status des Sperrdifferenzialsystems anzuzeigen, wobei der Status mindestens drei Zustände einschließt; wobei: die elektronische Treiberschaltung eine elektronische Steuereinheit (ECU) in Kommunikation mit dem berührungslosen Sensor einschließt, um das elektrisch erfassbare Signal zu empfangen, das den Einraststatus des Sperrings anzeigt, wobei die ECU den Status des Sperrdifferenzialsystems basierend auf dem durch den berührungslosen Sensor ausgegebenen elektrisch erfassbaren Signal bestimmt; der Status ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einem ersten Zustand, einem zweiten Zustand und in einem dritten Zustand; der erste Zustand ein Ausrastzustand ist, bei dem der elektrische Schalter in einem offenen Zustand ist, um die Energie zum Sperringaktuator zu unterbrechen und wobei der Sperring in der Ausrastposition ist; der zweite Zustand ein Einrastzustand ist, bei dem der elektrische Schalter in einem geschlossenen Zustand ist, der Energie zu dem Sperringaktuator verbindet und wobei der Sperring in der Einrastposition ist; der dritte Zustand ein Übergangszustand ist, bei dem der elektrische Schalter in einem offenen Zustand ist, der Energie zu dem Sperringaktuator unterbricht und wobei der Sperring in der Einrastposition ist oder der elektrische Schalter in einem geschlossenen Zustand ist, der Energie zu dem Sperringaktuator verbindet und wobei der Sperring in der Ausrastposition ist; und die elektronische Statusanzeige eine wählbar leuchtende Anzeige ist und der Status durch einen Blinkcode angezeigt wird.
Sensorsystem zum Erfassen eines Einraststatus eines Sperrings in einer Differenzialanordnung, umfassend: ein wählbares Sperrdifferenzial für eine Fahrzeugachse; ein Differenzialgehäuse, das eine Drehachse definiert; einen Sperring, der wählbar mit einem ersten Seitenzahnrad einrastbar ist, um das erste Seitenzahnrad und ein zweites Seitenzahnrad wählbar daran zu hindern, sich in Bezug auf das Differenzialgehäuse zu drehen; einen Kolben, der entlang einer Kolbenachse durch eine Bohrung im Differenzialgehäuse verschiebbar ist, wobei der Kolben mit dem Sperring mindestens dann in Kontakt ist, wenn der Sperring mit dem ersten Seitenzahnrad eingerastet ist, wobei eine Position des Kolbens in Bezug auf das Differenzialgehäuse entlang der Kolbenachse einen Einraststatus des Sperrings anzeigt; und einen berührungslosen Sensor, der mit dem Differenzialgehäuse verbunden ist, wobei: der berührungslose Sensor sich in einem festen, vorbestimmten Abstand zum Differenzialgehäuse befindet; der berührungslose Sensor eine Annäherung des Kolbens an den berührungslosen Sensor erkennen und ein elektrisch erfassbares Signal ausgeben soll, das den Einraststatus des Sperrings anzeigt; eine Halterung, die mit dem Differenzialgehäuse verbunden ist, um den berührungslosen Sensor zu tragen; eine Gewindemutter, die an der Halterung angebracht ist, um den berührungslosen Sensor an der Halterung anzubringen; einen Haltering, der teilweise in einer im Differenzialgehäuse definierten Ringnut angeordnet ist, um die Halterung am Differenzialgehäuse zu halten; und ein Axial-Nadellager, das zwischen der Halterung und dem Differenzialgehäuse angeordnet ist, um Reibung und Verschleiß zwischen der Halterung und dem Differenzialgehäuse während einer Drehung des Differenzialgehäuses um die Drehachse zu verringern; eine Getriebekammer, die durch das Differenzialgehäuse definiert ist, wobei das erste Seitenzahnrad an einem ersten Ende des Differenzialgehäuses zur wählbaren Drehung relativ dazu angeordnet ist, und das zweite Seitenzahnrad an einem zweiten Ende des Differenzialgehäuses gegenüber dem ersten Ende zur wählbaren Drehung in Bezug auf das Differenzialgehäuse angeordnet ist; und mindestens zwei Ritzel-Zahnräder, die drehbar in der Getriebekammer gelagert sind, wobei jedes der mindestens zwei Ritzel-Zahnräder in kämmendem Eingriff mit dem ersten Seitenzahnrad und dem zweiten Seitenzahnrad steht; Seitenverzahnungen, die auf einem Außendurchmesser des ersten Seitenzahnrads parallel zur Drehachse definiert sind; Komplementärverzahnungen, die auf einer Innenoberfläche des Sperrings herum definiert sind, wobei die Komplementärverzahnungen wählbar mit den Seitenverzahnungen einrasten können, indem der Sperring entlang der Drehachse aus einer Ausrastposition in eine Einrastposition verschoben wird; und eine Ausrastfeder, die zwischen dem Differenzialgehäuse und dem Sperring angeordnet ist, um den Sperring in Richtung der Ausrastposition vorzuspannen; wobei: die Kolbenachse parallel zu der Drehachse verläuft; die Kolbenachse von der Drehachse um einen vorbestimmten Radius beabstandet ist; und die Kolbenachse den berührungslosen Sensor unter einem vorbestimmten Drehwinkel des Differenzialgehäuses um die Drehachse schneidet.
Sperrdifferenzialsystem nach Anspruch 13, wobei: der Kolben ein Kontaktende und ein erfasstes Ende distal zu dem Kontaktende aufweist; der Kolben einen Eindringabschnitt aufweist, wobei der Eindringabschnitt gleitend durch die Bohrung in dem Differenzialgehäuse angeordnet ist; der Kolben einen zylindrischen Hals einschließt, der sich von einem zylindrischen Schaft erstreckt; der zylindrische Hals einen Halsdurchmesser aufweist, der kleiner als ein Schaftdurchmesser ist; eine Schulter an einer Schnittstelle zwischen dem zylindrischen Hals und dem zylindrischen Schaft definiert ist; die Bohrung eine abgestufte zylindrische Bohrung mit einem Abschnitt mit kleinem Durchmesser und einem Abschnitt mit großem Durchmesser ist; der Abschnitt mit kleinem Durchmesser einen Gleitsitz mit dem zylindrischen Hals bildet; der Abschnitt mit großem Durchmesser einen Gleitsitz mit dem zylindrischen Schaft bildet; eine Schraubenfeder um den zylindrischen Hals mindestens teilweise innerhalb des Abschnitts mit großem Durchmesser angeordnet ist; und die Schraubenfeder um einen Hals des Kolbens zwischen dem Differenzialgehäuse und der Schulter des Kolbens angeordnet ist, wobei die Schraubenfeder den Kolben in Richtung des Sperrings drückt.
Sensorsystem nach Anspruch 13, ferner umfassend eine Kolbenpatronenanordnung, die starr am Differenzialgehäuse angebracht ist, wobei die Kolbenpatronenanordnung einschließt: einen Kolbenpatronenkörper mit einer darin entlang der Kolbenachse definierten Patronenbohrung; und wobei der Kolben ein Kontaktende und ein erfasstes Ende distal zu dem Kontaktende aufweist, wobei: der Kolben gleitend in der Patronenbohrung angeordnet ist; der Kolben einen Eindringabschnitt aufweist, wobei der Eindringabschnitt gleitend in der Patronenbohrung angeordnet ist; eine Schraubenfeder in der Patronenbohrung angeordnet ist, wobei die Schraubenfeder mit dem Kolben verbunden ist, um den Kolben in Richtung des Sperrings zu drücken; die Schraubenfeder zwischen dem Differenzialgehäuse und einer Schulter des Kolbens angeordnet ist; der Kolbenpatronenkörper auf einem Patronenaußendurchmesser definierte Gewinde aufweist; das Differenzialgehäuse darin definierte komplementäre Gewinde aufweist; und die im Kolbenpatronenkörper definierten Gewinde in die im Differenzialgehäuse definierten komplementären Gewinde einrasten, um die Kolbenpatronenanordnung starr am Differenzialgehäuse anzubringen.