DE1220265B

DE1220265B - Self-locking differential gear, especially for motor vehicles

Info

Publication number: DE1220265B
Application number: DED38586A
Authority: DE
Inventors: Loren James O'brien
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 1959-05-28
Filing date: 1962-04-04
Publication date: 1966-06-30

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CL:Int. CL:

B 60k B 60k

B62dB62d

Deutsche Kl.: 63 c-13/10 German class: 63 c -13/10

Nummer: 1220 265Number: 1220 265

Aktenzeichen: D 3858611/63 cFile number: D 3858611/63 c

Anmeldetag: 4. April 1962Filing date: April 4, 1962

Auslegetag: 30. Juni 1966Opening day: June 30, 1966

Die Erfindung betrifft ein selbstsperrendes Ausgleichgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem angetriebenen Ausgleichgetriebegehäuse, in dem auf mit diesem verbundenen Zapfen angeordnete Ausgleichkegelräder vorgesehen sind, die mit zwei gegenüberliegenden, koaxialen Achswellenkegelrädern im Eingriff stehen, wobei eines der Achswellenkegelräder formschlüssig mit seiner zugeordneten Achswelle verbunden ist und das andere Achswellenkegelrad über ein mit der Achswelle verbundenes Antriebsglied mit dieser gekuppelt ist und dieses Achswellenkegelrad auf seiner Rückseite Kupplungszähne mit winkligen Anschlagflächen aufweist, die mit an einer dem Achswellenkegelrad zugewandten Seite einer Druckplatte angeordneten, gleichfalls mit winkligen Anschlagflächen versehenen Kupplungszähnen im Eingriff stehen, so daß durch die entstehende Axialkraft aus den Kupplungszähnen eine einen proportional zum eingeleiteten Eingangsdrehmoment erzeugenden Reibungswiderstand gegen- über der Ausgleichwirkung hervorbringende Reibkupplung eingerückt wird.The invention relates to a self-locking differential gear, in particular for motor vehicles, consisting from a driven differential gear housing, in the pin connected to this arranged differential bevel gears are provided, which are provided with two opposite, coaxial side bevel gears are in engagement, one of the side shaft bevel gears form-locking with its associated Axle shaft is connected and the other side shaft bevel gear via a connected to the axle shaft Drive member is coupled to this and this side gear on its rear side Has clutch teeth with angled stop surfaces, which face one of the side gear Side of a pressure plate arranged, also provided with angled stop surfaces Coupling teeth are in engagement, so that the resulting axial force from the coupling teeth a frictional resistance generating proportional to the input torque is engaged via the compensating effect producing friction clutch.

Durch die USA.-Patentschrift 2 855 805 ist ein selbstsperrendes Ausgleichgetriebe bekanntgeworden, dessen Sperrwirkung vom eingeleiteten Eingangsdrehmoment abhängt. Drehmomentgesteuerte, selbstsperrende Ausgleichgetriebe haben gegenüber anderen Ausgleichgetrieben den Vorteil, daß die Selbstsperrung dann am größten ist, wenn auch das eingeleitete Drehmoment am größten ist. Dies ist bei Kraftfahrzeugen z. B. stets dann der Fall, wenn das Fahrzeug in Bewegung gesetzt werden soll. Gerade dann tritt es häufig auf, daß ein Fahrzeugrad durchdreht. Bei dem bekannten Ausgleichgetriebe nimmt das Ausgleichgetriebegehäuse die Reaktionskraft auf, die entsteht, wenn die Reibkupplung mittels einer axialen Kraft in Eingriff gebracht wird. Hierbei kann das Ausgleichgetriebegehäuse erheblich beansprucht werden und man muß deshalb besondere Konstruktionsvorkehrungen treffen, welche dieses Gehäuse schwer und kompliziert machen. Da das Gehäuse selbst Teil einer Reibkupplung ist, kann man verschlissene Kupplungen nur mit relativ hohem Aufwand ersetzen.A self-locking differential gear has become known from the USA patent specification 2 855 805, the locking effect of which depends on the input torque introduced. Torque controlled, self-locking Differential gears have the advantage over other differential gears that the self-locking is greatest when the torque introduced is also greatest. This is the case with motor vehicles z. B. always the case when the vehicle is to be set in motion. Just then occurs it often occurs that a vehicle wheel is spinning. In the known differential gear, the differential gear housing takes the reaction force that arises when the friction clutch by means of an axial Force is engaged. The differential gear housing can be subjected to considerable stress here and you must therefore take special design precautions, which heavy this housing and make it complicated. Since the housing itself is part of a friction clutch, it can be worn out Replace couplings only with relatively high effort.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein selbstsperrendes Ausgleichgetriebe anzugeben, bei dem das Ausgleichgetriebegehäuse von den Reaktionskräften nicht beansprucht wird.The object of the invention is to provide a self-locking differential gear in which the differential gear housing is not stressed by the reaction forces.

Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, daß das mit seiner Achswelle fest verbundene Achswellenkegelrad mit einem weiteren Antriebsglied drehfest verbunden und über einen Anschlag in axialer Richtung begrenzt ist und dieses Antriebsglied einen Selbstsperrendes Ausgleichgetriebe,
insbesondere für KraftfahrzeugeAccording to the invention it is provided for this purpose that the side shaft bevel gear, which is firmly connected to its axle shaft, is non-rotatably connected to a further drive member and is limited in the axial direction by a stop, and that this drive member has a self-locking differential gear,
especially for motor vehicles

Anmelder:Applicant:

Dana Corporation, Toledo, Ohio (V. St. A.)Dana Corporation, Toledo, Ohio (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dr. phil. G. HenkelDr. phil. G. Henkel

und Dr. rer. nat. W.-D. Henkel, Patentanwälte,and Dr. rer. nat. W.-D. Henkel, patent attorneys,

München 9, Eduard-Schmid-Str. 2Munich 9, Eduard-Schmid-Str. 2

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Loren James O'Brien, Grabill, Ind. (V. St. A.) - -Loren James O'Brien, Grabill, Ind. (V. St. A.) - -

weiteren Anschlag aufweist, gegen den die mit den Antriebsgliedern verbundenen Scheiben der von den Kupplungszähnen beaufschlagten Reibkupplung gedrückt werden, so daß die Reaktionskraft der Reibkupplung allein vom Antriebsglied aufgenommen wird.has further stop against which the disks connected to the drive members of the Clutch teeth acted upon friction clutch are pressed, so that the reaction force of the friction clutch is taken up solely by the drive member.

Zusätzlich ergibt sich bei dieser Ausführung der Vorteil, daß das Antriebsglied, die Achswellenkegelräder, die Ausgleichkegelräder und die Reibkupplung als Bausatz auf die Achswellenenden aufgeschoben werden können.In addition, this design has the advantage that the drive member, the side shaft bevel gears, the differential bevel gears and the friction clutch pushed onto the axle shaft ends as a kit can be.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die an ihrer Stirnseite mit an der Rückseite des über das Antriebsglied mit seiner Achswelle verbundenen Achswellenkegelrads vorgesehenen Kupplungszähnen zusammenwirkende Kupplungszähne aufweisende Druckplatte der Reibkupplung mit einer Hülse drehfest, aber axial verschiebbar verbunden ist und die Hülse mit dem das Achswellenrad mit seiner Achswelle verbindenden Antriebsglied drehfest verbunden ist, wobei die durch die Druckplatte aneinander gedrückten Scheiben abwechselnd mit der Hülse und mit dem das mit seiner Achswelle drehfest verbundenen Achswellenkegelrad tragenden Antriebsglied verbunden sind.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that on its end face with on the rear side of the side shaft bevel gear connected to its axle shaft via the drive member provided clutch teeth cooperating clutch teeth having pressure plate of the friction clutch with a sleeve rotatably, but axially slidably connected and the sleeve with which the Side gear with its axle shaft connecting drive member is rotatably connected, the through the pressure plate pressed against each other alternately with the sleeve and with the one with his Axle shaft non-rotatably connected Achswellenkegelrad carrying drive member are connected.

In der Zeichnung ist ein in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutertes Ausführungsbeispiel des selbstsperrenden Ausgleichgetriebes nach der Erfindung in einem Schnitt in der Ebene der Achswellen dargestellt.The drawing shows an exemplary embodiment of the which is explained in more detail in the following description self-locking differential according to the invention in a section in the plane of the axle shafts shown.

609 587/263609 587/263

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, weist das selbstsperrende Ausgleichgetriebe nach der Erfindung ein angetriebenes Ausgleichgetriebegehäuse auf, das aus einem Gehäusekörper 10 und einem entlang seiner lotrechten Mittelebene daran befestigten Deckel 11 besteht. Der Gehäusekörper 10 ist mit einem Flansch 12 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Tellerrads versehen, das in ein entsprechendes Antriebsritzel eingreift, wodurch das Antriebsdrehmoent auf das selbstsperrende Ausgleichgetriebe übertragen wird. Der Deckel 11 und der Gehäusekörper 10 sind jeweils mit Naben 13 bzw. 14 versehen, an denen nicht dargestellte Lager angeordnet sind, durch die das Ausgleichgehäuse in einem Achsgetriebegehäuse drehbar gelagert ist. Die Naben 13 und 14 sind mit Mittelbohrungen 15 bzw. 16 versehen, die von den Achswellen 17 durchsetzt werden.As can be seen from the drawing, the self-locking differential gear according to the invention a driven differential gear housing, which consists of a housing body 10 and one along it vertical center plane attached to it cover 11 consists. The case body 10 is provided with a flange 12 provided for receiving a ring gear, not shown, which is inserted into a corresponding drive pinion engages, whereby the drive torque is transmitted to the self-locking differential. The cover 11 and the housing body 10 are each provided with hubs 13 and 14, on which not bearings shown are arranged through which the differential housing in an axle gear housing is rotatably mounted. The hubs 13 and 14 are provided with central bores 15 and 16, respectively, from the Axle shafts 17 are penetrated.

Gemäß der Zeichnung ist ein Ausgleichkegelräder 25 tragendes Armkreuz 18 mit dem Ausgleichgetriebegehäuse drehfest verbunden, wozu das Arm- ao kreuz 18 radial von einer ein Antriebsglied 23 umschließenden Nabe 22 abstehende Zapfen 21 aufweist, die in radialer Richtung Ausschnitte 24 im angetriebenen Ausgleichgetriebegehäuse durchsetzen.According to the drawing, a spider 18 carrying differential bevel gears 25 with the differential gear housing non-rotatably connected, including the arm ao cross 18 radially from a drive member 23 enclosing Hub 22 has protruding pin 21, the cutouts 24 in the radial direction in the driven Push through differential housing.

Die drehbar auf den Zapfen 21 des Armkreuzes 18 angeordneten Ausgleichkegelräder 25 stehen mit zwei Achswellenkegelrädern 19 und 20 im Eingriff. Zwischen den Rückseiten der Ausgleichkegelräder 25 und dem angetriebenen Ausgleichgetriebegehäuse sind Druckscheiben 26 angeordnet, welche die zwisehen den Ausgleichkegelrädern und dem Ausgleichgetriebegehäuse auftretenden Druckbelastungen aufnehmen. The differential bevel gears 25, which are rotatably arranged on the pin 21 of the spider 18, have two Axle bevel gears 19 and 20 in engagement. Between the rear sides of the differential bevel gears 25 and the driven differential gear housing thrust washers 26 are arranged, which the zwisehen absorb the pressure loads occurring on the differential bevel gears and the differential gear housing.

Das Achswellenkegelrad 20 des selbstsperrenden Ausgleichgetriebes ist drehbar am Antriebsglied 23 angeordnet und weist an seiner Rückseite Kupplungszähne 27 mit winkligen Anlageflächen auf, die mit an der Stirnseite einer Druckplatte 29 ausgebildeten Kupplungszähnen 28 mit gleichfalls winkligen Anlageflächen im Eingriff stehen, um die Druckplatte 29 relativ zum Achswellenkegelrad 20 in Axialrichtung auswärts zu schieben. Die Druckplatte 29 ist über eine Keilverzahnung drehfest, aber axial verschiebbar mit einer Hülse 30 verbunden.The side bevel gear 20 of the self-locking differential gear is rotatable on the drive member 23 arranged and has on its rear side coupling teeth 27 with angled contact surfaces that with coupling teeth 28 formed on the end face of a pressure plate 29 with likewise angled Contact surfaces are in engagement to the pressure plate 29 relative to the side bevel gear 20 in the axial direction to push outwards. The pressure plate 29 is non-rotatable via a spline, but is axially displaceable connected to a sleeve 30.

Das andere Achswellenkegelrad 19 ist fest mit dem Antriebsglied 23 verbunden. Dieses Antriebsglied 23 ist mit einer der Achswellen 17 über eine Keilverzahnung gekuppelt und verbindet somit das Achswellenkegelrad 19 mit dieser Achswelle,The other side gear 19 is firmly connected to the drive member 23. This drive member 23 is with one of the axle shafts 17 via a Coupled splines and thus connects the side shaft bevel gear 19 with this axle shaft,

Ein anderes Antriebsglied 32 steht mit der anderen Achswelle 17 und über eine Keilverzahnung 33 mit der Hülse 30 in Antriebsverbindung. Die Hülse 30 ist drehbar in den Gehäusekörper 10 eingepaßt und verbindet das Achswellenkegelrad 20 mit seiner jeweiligen Achswelle 17.Another drive member 32 is connected to the other axle shaft 17 and via a spline 33 the sleeve 30 in drive connection. The sleeve 30 is rotatably fitted into the housing body 10 and connects the side bevel gear 20 with its respective axle shaft 17.

Zwischen dem Antriebsglied 23 und der Hülse 30 sind Scheiben einer Reibkupplung angeordnet. Ein Satz dieser Scheiben 34 ist drehfest mit der Hülse 30 verbunden, während der andere Satz Scheiben 35 drehfest mit dem Antriebsglied 23 gekuppelt ist.Disks of a friction clutch are arranged between the drive member 23 and the sleeve 30. A Set of these disks 34 is rotatably connected to the sleeve 30, while the other set of disks 35 is rotatably coupled to the drive member 23.

Gemäß der Zeichnung ist dazu das Antriebsglied 23 mit einer mit Stirnzähnen 37 versehenen Außennabe 36 "ausgestattet, während die Hülse 30 ringförmige Innenstirnzähne 38 aufweist, die den Stirnzähnen 37 des Antriebsglieds 23 entgegengesetzt und konzentrisch zu diesen sind. Jede Scheibe 35 ist mit Innenstirnzähnen versehen, die mit den Stirnzähnen des Antriebsglieds 23 im Eingriff stehen, während jede Scheibe 34 eine Außenverzahnung aufweist, die wiederum mit den ringförmigen Innenzähnen 38 der Hülse 30 im Eingriff steht.According to the drawing, the drive member 23 is provided with an outer hub provided with spur teeth 37 for this purpose 36 ", while the sleeve 30 has annular internal front teeth 38 that form the front teeth 37 of the drive member 23 are opposite and concentric with them. Each disk 35 is with Provided internal front teeth which are in engagement with the front teeth of the drive member 23, while each disc 34 has an external toothing, which in turn with the annular internal teeth 38 of the Sleeve 30 is engaged.

Im Betrieb wird das Antriebsdrehmoment von der Brennkraftmaschine auf das Ausgleichgetriebegehäuse übertragen. Während des Drehens des Ausgleich·; getriebegehäuses wird das Antriebsdrehmoment auf die Ausgleichkegelräder 25 und die mit diesen im Eingriff befindlichen Achswellenkegelräder 19 und 20 übertragen. Das Antriebsdrehmoment gelangt dann über die im Eingriff miteinander stehenden Kupplungszähne 27 und 28 des Achswellenkegelrads 20 bzw. der Druckplatte 29 vom Achswellenkegelrad 20 über die Hülse 30 auf das Antriebsglied 32 und vom Achswellenkegelrad 19 auf das Antriebsglied 23. Da die Kupplungszähne winklige Anlageflächen aufweisen, versucht das angelegte Drehmoment die Druckplatte ungeachtet der Richtung des Eingangsdrehmoments vom Achswellenkegelrad wegzuschieben. Durch diese Axialbewegung der Druckplatte 29 werden die Scheiben 34 und 35 gegen einen an der Außennabe 36 des Antriebsglieds 23 vorgesehenen, als Anschlag dienenden Sprengring 55 gedrückt, wobei das Antriebsglied 23 über die Scheiben 34 und 35 sowie die Hülse 30 mit dem Antriebsglied 32 verbunden wird. Auf dem Antriebsglied 23 ist ein zweiter Sprengring 57 vorgesehen, der an diesem befestigt ist und mit der Außenfläche des Achswellenkegelrads 19 in Anschlagberührung steht. Demzufolge treten die von den Kupplungszähnen 27 und 28 erzeugten Axialkräfte durch die Berührung der Scheiben 34 bzw. 35 mit dem Sprengring 55 und der Berührung des Achswellenkegelrads 19 mit dem Sprengring 57 im Antriebsglied 23 allein auf. Die Hülse 30 trägt an ihrer Innenfläche einen Sprengring 53, der so ausgerichtet ist, daß ihn das Antriebsglied 32 berührt, wenn sich dieses gegen das Antriebsglied 23 bewegt, wodurch verhindert wird, daß das Antriebsglied 23 unbeabsichtigterweise eine Kraft auf die Scheiben 34 und 35 überträgt.During operation, the drive torque is transferred from the internal combustion engine to the differential gear housing transfer. While rotating the balance ·; gear housing will increase the drive torque the differential bevel gears 25 and the side bevel gears 19 and 20 which are in mesh therewith transfer. The drive torque then passes through the meshing clutch teeth 27 and 28 of the side gear 20 and the pressure plate 29 of the side gear 20 via the sleeve 30 to the drive member 32 and from the side gear 19 to the drive member 23. Da the clutch teeth have angular contact surfaces, the applied torque tries the Push the pressure plate away from the side gear regardless of the direction of the input torque. By this axial movement of the pressure plate 29, the disks 34 and 35 are against one on the outer hub 36 of the drive member 23, which serves as a stop, the snap ring 55 is pressed, the drive member 23 via the disks 34 and 35 and the sleeve 30 with the drive member 32 is connected. On the drive member 23, a second snap ring 57 is provided, the is attached to this and is in stop contact with the outer surface of the side gear 19. As a result, the axial forces generated by the clutch teeth 27 and 28 occur through contact of the disks 34 and 35 with the snap ring 55 and the contact of the Achswellenkegelrads 19 with the Snap ring 57 in the drive member 23 alone. The sleeve 30 has a snap ring on its inner surface 53, which is oriented so that it contacts the drive member 32 when this against the drive member 23 moves, thereby preventing the drive member 23 inadvertently applying a force to the Discs 34 and 35 transfers.

Aus der vorangehenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels des selbstsperrenden Ausgleichgetriebes nach der Erfindung ist es ersichtlich, daß das eingeleitete Antriebsdrehmoment vom angetriebenen Ausgleichgetriebegehäuse auf die Ausgleichkegelräder und damit auch auf die gegenüberliegenden Achswellenkegelräder übertragen wird, die ihrerseits die zwischen ihnen angeordnete Reibkupplung betätigen. Es ist zu beachten, daß die Reibung zwischen den Scheiben nicht ausreicht, die Achswellenkegelräder aneinander zu sperren, aber andererseits groß genug ist, die Bewegung zwischen ihnen unwirksam zu übertragen. Die erzeugte Bremskraft beschränkt die Ausgleichwirkung der Achswellenkegelräder, verhindert sie jedoch nicht.From the preceding description of the exemplary embodiment of the self-locking differential gear according to the invention it can be seen that the input torque from the driven differential gear housing on the differential bevel gears and thus also on the opposite side shaft bevel gears is transmitted, which in turn actuate the friction clutch arranged between them. It should be noted that the friction between the disks is insufficient, the side shaft bevel gears lock together, but on the other hand is large enough to ineffectively transmit movement between them. The generated braking force limits the compensating effect of the side bevel gears, prevents it however, they do not.

Der Reibungswiderstand gegenüber der ungehinderten Ausgleichwirkung bewirkt eine Übertragung eines Antriebsdrehmoments auf beide Antriebsräder des Fahrzeugs, selbst wenn sich eines der Antriebsräder auf rutschigem Untergrund befindet und wenig oder gar keinen Widerstand findet. Wenn die Ausgleichwirkung benötigt wird, beispielsweise, wenn das Fahrzeug eine Kurve durchfährt, wird das Antriebsdrehmoment gewöhnlich vermindert und es ist somit, wenn überhaupt, nur eine geringe Beeinträchtigung der Ausgleichwirkung des selbstsperrenden Ausgleichgetriebes durch die Reibkupplung vorhanden. The frictional resistance to the unimpeded compensation effect causes a transmission a drive torque to both drive wheels of the vehicle, even if one of the drive wheels is is on a slippery surface and finds little or no resistance. When the balancing effect is needed, for example, when the vehicle is turning, the drive torque is usually diminished and so there is little, if any, impairment the compensating effect of the self-locking differential gear is provided by the friction clutch.

Claims

Patent claims:

1. Self-locking differential gear, especially for motor vehicles, consisting of a driven differential gear housing, arranged in the pin connected to this Differential bevel gears are provided with two opposing, coaxial side bevel gears are in engagement, one of the side bevel gears form-locking with his associated axle shaft is connected and the other Achswellenkegelrad via a with the Axle shaft connected drive member is coupled to this and this Achswellenkegelrad its back has coupling teeth with angled stop surfaces that are connected to one of the Axle bevel gear facing side of a pressure plate arranged, also with angled Coupling teeth provided with stop surfaces are in engagement, so that the standing axial force from the clutch teeth one proportional to the input torque introduced producing frictional resistance is engaged against the compensating effect producing friction clutch, thereby characterized in that the axle shaft bevel gear firmly connected to its axle shaft (17) (19) rotatably connected to a further drive member (23) and limited in the axial direction by a stop (snap ring 57) is and this drive member (23) has a further stop (snap ring 55) against the disks (34 and 35) connected to the drive members (23 and 32) of the Clutch teeth (27 and 28) acted upon friction clutch are pressed, so that the reaction force the friction clutch is received by the drive member (23) alone.

2. Self-locking differential gear according to claim 1, characterized in that the on its end face with its axle shaft connected to the rear side of the drive member (32) Axle bevel gear (20) provided coupling teeth (27) cooperating coupling teeth (28) having pressure plate (29) of the friction clutch rotatably with a sleeve, but Is axially displaceably connected and the sleeve (30) with which the side shaft bevel gear (20) with its axle shaft connecting drive member (32) is rotatably connected, the through the Pressure plate (29) pressed together discs (34 and 35) alternating with the sleeve (30) and with which the axle shaft bevel gear (19) is non-rotatably connected to its axle shaft (17) Drive member (23) are connected.

Considered publications:
U.S. Patent Nos. 2,932,218, 2,855,805,
743 792, 2 720 796, 2 624 216, 1 556 101,
005.

1 sheet of drawings