DE1283628B

DE1283628B - Self-locking differential gear

Info

Publication number: DE1283628B
Application number: DE1964R0039303
Authority: DE
Inventors: Erwin Renner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1964-11-24
Filing date: 1964-11-24
Publication date: 1968-11-21

Description

Selbstsperrendes Ausgleichgetriebe Zusatz zum Patent: 1184 582 Die Erfindung betrifft ein selbstsperrendes Ausgleichsgetriebe, bei welchem die beiden getriebenen Räder durch eine in beiden Drehrichtungen wirksame Freilaufkupplung miteinander kuppelbar sind, wobei an dem einen getriebenen Rad ein mit Freilaufklemmkurven versehener Mitnehmerzapfen, auf welchen die Freilaufklemmglieder und der dazugehörige Käfig aufschiebbar sind, und an dem anderen getriebenen Rad eine die Klemmglieder umschließende Mitnehmerbüchse vorgesehen ist, und wobei der Mitnehmerzapfen achsparallele Bohrungen aufweist, die zur Aufnahme von Federbolzen dienen, welche in Vertiefungen am Boden des becherförmigen Käfigs einrasten, nach Patent 1184 582.Self-locking differential gear Addendum to patent: 1 184 582 The invention relates to a self-locking differential gear in which the two driven wheels can be coupled to one another by an overrunning clutch effective in both directions of rotation the associated cage can be pushed on, and on the other driven wheel a driver bushing surrounding the clamping members is provided, and the driver pin has axially parallel bores which serve to accommodate spring bolts which snap into recesses in the bottom of the cup-shaped cage, according to patent 1 184 582 .

Gegenüber den bekannten Ausgleichsgetrieben, wie sie insbesondere in Kraftfahrzeugen Verwendung finden, welche Getriebe eine Freilaufkupplung zwischen den beiden getriebenen Kegelrädern zur selbsttätigen Sperrung der Ausgleichsbewegung bei größeren Drehzahlunterschieden aufweisen, hat das Getriebe nach dem Hauptpatent außer einem einfachen, robusten und schmutzgeschützten Aufbau eine besonders zuverlässige Wirkungsweise.Compared to the known differential gears, as they are in particular Find in motor vehicles use which gearbox has an overrunning clutch between the two driven bevel gears to automatically block the compensating movement show at greater speed differences, the transmission according to the main patent In addition to a simple, robust and dirt-protected structure, it is a particularly reliable one Mode of action.

Bei einem bekannten Ausgleichsgetriebe kann bei Erreichen eines vorher bestimmten Höchstunterschiedes der Unterschied in den Drehzahlen zweier Ausgleichswellen durch eine sich selbsttätig einschaltende Regelungsvorrichtung nicht weiter vergrößert werden. Dieses Ausgleichsgetriebe wirkt ab einem bestimmten Drehzahlunterschied der Räder eines Kraftfahrzeuges als starres Getriebe. Hierzu werden auf den angetriebenen Wellenteilen sitzende Zahnräder mittels Klemmgesperren mit dem Regelungsrad gekuppelt. Das bekannte Ausgleichsgetriebe hat sehr viele Teile und ist daher kompliziert in seinem Aufbau (deutsche Patentschrift 398 676).In a known differential gear, when reaching a previously certain maximum difference is the difference in the speeds of two balancer shafts not further enlarged by an automatically switching on control device will. This differential gear acts from a certain speed difference the wheels of a motor vehicle as a rigid transmission. This is done on the driven Gear wheels seated on the shaft parts are coupled to the control wheel by means of locking mechanisms. The well-known differential gear has a large number of parts and is therefore complicated in its structure (German patent 398 676).

Bei einem anderen bekannten Ausgleichsgetriebe müssen die beiden einander benachbarten Getrieberäder axial verschiebbar angeordnet und für die Aufnahme eines Kupplungsteiles besonders ausgebildet sein. Für das Klemmgesperre zur Ausübung der auf die Getrieberäder wirkenden Axial- oder Kupplungskraft ist nur wenig Raum vorhanden, so daß die entsprechenden Teile ihrer Bemessung entsprechend überbeansprucht und daher sehr störanfällig sind (deutsche Patentschrift 710 642).In another known differential gear, the two must be mutually exclusive adjacent gears arranged to be axially displaceable and for receiving one Coupling part be specially designed. For the locking mechanism to exercise the There is little space available for the axial or coupling force acting on the gear wheels, so that the corresponding parts of their dimensioning are correspondingly overstressed and are therefore very prone to failure (German patent 710 642).

Wieder ein anderes bekanntes Ausgleichsgetriebe hat am Umfang eines der Getrieberäder ein Freilaufgesperre, dessen Sperrung zwei in Umfangsrichtung wirkende Federn entgegenstehen. Hierzu muß eines der Getrieberäder besonders ausgebildet werden, und die Anordnung auf dem Umfang des besonders ausgebildeten Getrieberades nimmt viel Raum in Anspruch (USA.-Patentschrift 2 050 344).Another well-known differential gear has one around its circumference the gears have a free wheel lock, the locking of which is two in the circumferential direction acting springs oppose. For this purpose, one of the gear wheels must be specially designed and the arrangement on the circumference of the specially designed gear wheel takes up a lot of space (U.S. Patent 2,050,344).

Wieder ein anderes bekanntes Ausgleichsgetriebe hat zwischen einem angetriebenen Ring und zwei von diesem umschlossenen Abtriebsrädern zwei Reihen von Klemmgliedern, die im Querschnitt nach Art eines Kreisringsektors ausgebildet sind. Je zwei in Achsrichtung nebeneinanderliegende Klemmglieder sind durch Verbindungsglieder miteinander verbunden, so daß die beiden miteinander verbundenen Klemmglieder sich gegenseitig nur um einen bestimmten Winkel verschwenken können (USA.-Patentschrift 1626 907).Yet another well-known differential has between one driven ring and two driven gears enclosed by this two rows of clamping members, which are formed in cross section in the manner of a circular ring sector are. Two clamping members lying next to one another in the axial direction are connected by connecting members interconnected so that the two interconnected clamping members can only pivot each other by a certain angle (USA.-Patent 1626 907).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Ausgleichsgetriebe nach dem Hauptpatent in bezug auf Robustheit und geringe Abnutzung durch Verbesserung der Freilaufkupplung weiterauszubilden.The invention is based on the object of the differential gear the main patent relating to robustness and low wear through improvement to train the overrunning clutch.

Diese Aufgabe wird im Prinzip dadurch gelöst, daß die in Form von Klemmrollen bei dem Gegenstand des Hauptpatentes verwendeten Klemmglieder durch solche geeigneterer Art ersetzt werden.This object is achieved in principle in that the in the form of Pinch rollers used in the subject of the main patent by clamping members those of a more suitable nature are to be replaced.

Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die Klemmglieder und die dazwischenliegenden Teile des Käfigs im Querschnitt nach Art eines Kreisringsektors ausgebildet sind, daß sich die Klemmglieder mit Hilfe von Schwenkbewegungen zulassenden Federn an dem Käfig und der Mitnehmerbüchse abstützen und daß der Mitnehmerzapfen, im Querschnitt gesehen, als ein der Zahl der Klemmglieder entsprechendes Unrund ausgebildet ist.This is done according to the invention in that the clamping members and the intermediate parts of the cage in cross section in the manner of a circular ring sector are designed that the clamping members allow with the help of pivoting movements Support the springs on the cage and the drive bushing and that the drive pin, seen in cross section, as a non-round shape corresponding to the number of clamping members is trained.

Die Klemmglieder weisen im Gegensatz zu den Klemmrollen nach dem Hauptpatent verhältnismäßig große Kupplungsflächen auf. Die zwischen den Klemmgliedern vorgesehenen Federn verhindern ein Kippen und Wandern der Klemmglieder und drücken diese nach außen an die Innenwand der Mitnehmerbüchse. Das verbesserte Ausgleichsgetriebe ist auch robuster und unempfindlicher gegen Abnutzung als das Ausgleichsgetriebe zach dem Hauptpatent und weist daher eine noch größere Lebensdauer als dieses auf.The clamping members have in contrast to the clamping rollers according to the main patent relatively large coupling surfaces. The provided between the clamping members Feathers prevent one Tilting and wandering of the clamping links and pushing this outwards to the inner wall of the driver sleeve. The improved differential is also more robust and less sensitive to wear than the differential gear zach the main patent and therefore has an even longer lifespan than this one.

Eine bevorzugte Ausbildung des Ausgleichsgetriebes besteht darin, daß die Blattfeder im Querschnitt bogenförmig ausgebildet ist, daß das Klemmglied beidseitig je eine dem gewölbten Abschnitt der Feder entsprechend ausgebildete Vertiefung aufweist und daß im Grund der Vertiefung mindestens eine zusätzliche Ausnehmung zur Aufnahme eines an der Blattfeder angebrachten Zapfens zur Sicherung der Lage der Feder vorgesehen ist, die sich mit ihren Seitenabschnitten an einem der Arme des Käfigs abstützt. Eine Blattfeder kann mit breiten Auflageflächen versehen sein, und es kann an ihr leicht ein Sicherungsglied angebracht werden.A preferred design of the differential gear consists in that the leaf spring is arcuate in cross section, that the clamping member on both sides a recess formed corresponding to the curved section of the spring has and that in the bottom of the recess at least one additional recess for receiving a pin attached to the leaf spring to secure the position the spring is provided, which is located with its side sections on one of the arms of the cage is supported. A leaf spring can be provided with wide contact surfaces, and a locking link can be easily attached to it.

In Weiterbildung der Erfindung sind auf der Außenseite des Käfigs auf den zwischen den Klemmgliedern liegenden Armen mindestens zwei Blattfedern einseitig angebracht, von denen jede mit ihrem freien Ende an der Mitnehmerbüchse ansteht, wobei, in Umfangsrichtung gesehen, das Ende der einen Feder nach der einen und das Ende der jeweils benachbarten Feder nach der anderen Seite weist. Die am Käfig angebrachten Federn dienen zum Einrücken des Käfigs im Vor- und Rückwärtsgang, wobei bei einer Relativdrehung zwischen denn Käfig und der Mitnehmerbüchse entgegen der Richtung des freien Federendes Schmiermittel zwischen dem freien Federende und dem Käfig angesammelt wird, welches Schmiermittel nach Art eines Keiles die Feder in Richtung zur Mitnehmerbüchse drückt.In a further development of the invention are on the outside of the cage on the arms lying between the clamping members at least two leaf springs on one side attached, each of which stands with its free end on the driver bushing, where, seen in the circumferential direction, the end of one spring after the one and that The end of the adjacent spring points to the other side. The ones attached to the cage Springs are used to engage the cage in forward and reverse gear, with one Relative rotation between the cage and the driver bushing against the direction of the free spring end Lubricant between the free spring end and the cage is accumulated, which lubricant like a wedge the spring towards pushes towards the driver sleeve.

Weitere Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further developments of the invention can be found in the subclaims.

In der Zeichnung ist ein Ausgleichsgetriebe als Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt, F i g. 2 einen Schnitt nach Linie II-II in F i g. 1 in größerem Maßstab, F i g. 3 einen Schnitt nach Linie III-III in F i g. Z, F i g. 4 und 5 Einzelteile im Schrägbild, wieder in anderen Maßstäben.In the drawing, a differential gear is shown as an exemplary embodiment of the subject matter of the invention shown schematically. It shows F i g. 1 one Longitudinal section, F i g. 2 shows a section along line II-II in FIG. 1 on a larger scale, F i g. 3 shows a section along line III-III in F i g. Z, F i g. 4 and 5 individual parts in an oblique view, again in different scales.

Eine Hauptantriebswelle 10 ist in einem aus zwei Teilen zusammengesetzten, feststehenden Achsgehäuse 11 gelagert. Auf dem in dieses Gehäuse hineinragenden Ende der Antriebswelle 10 ist ein Kegelrad 12 befestigt, das mit einem Tellerrad 13 kämmt. Das Tellerrad 13 ist mit einem umlaufenden, in Zeichnungsebene geteilten Getriebegehäuse 14 mittels Schrauben 15 fest verbunden. Zwischen den beiden Hälften des Getriebegehäuses 14 sind Lagerzapfen 16' und 16" von zwei Planetenrädern 17 und 17" undrehbar angebracht und zum Zwecke der Versteifung mit einem ringförmigen Bügel 18 fest miteinander verbunden. Die beiden Planetenräder 17' i und 17" stehen im Eingriff mit zwei getriebenen Rädern 19' und 19", von denen jedes mit einer von zwei Antriebshalbwellen 20' und 20" fest verbunden ist.A main drive shaft 10 is mounted in a stationary axle housing 11 composed of two parts. A bevel gear 12 , which meshes with a ring gear 13 , is attached to the end of the drive shaft 10 protruding into this housing. The ring gear 13 is firmly connected by means of screws 15 to a circumferential transmission housing 14 which is divided in the plane of the drawing. Between the two halves of the gear housing 14 are bearing pins 16 'and 16 non-rotatably mounted "of two planet gears 1 7 and 17' and is connected for the purpose of stiffening with an annular bracket 18 to each other. The two planet gears 17 'i and 17 "are in mesh with two driven gears 19' and 19", each of which is firmly connected to one of two drive half-shafts 20 'and 20 ".

An dem getriebenen Rad 19' ist ein Mitnehmer- i zapfen 21' vorgesehen, der im Querschnitt als Unrund ausgebildet und durch vier aneinander anschließende Kreisbögen 22' begrenzt ist, deren doppelter Halbmesser den größten Durchmesser des Mitnehmerzapfens übersteigt. Der Mitnehmerzapfen ist von vier Klemmgliedern 23' umgeben, welche in achsparallelen Längsschlitzen 24 eines Käfigs 25' angeordnet sind und an der Innenseite einer Mxtnehmerbüchse 26 anliegen, die mit dem zweiten getriebenen Rad 19" aus einem Stück besteht.A driver pin 21 'is provided on the driven wheel 19', which is designed as a non-circular cross-section and is joined by four Circular arcs 22 'is limited, the double radius of which has the largest diameter of the driving pin exceeds. The driving pin is made up of four clamping members 23 ', which are arranged in axially parallel longitudinal slots 24 of a cage 25' are and rest on the inside of a Mxtnehmerbüchse 26, which with the second driven wheel 19 "consists of one piece.

Der hülsenförmige Käfig 25' ist von einem mit dem Mitnehmerzapfen 21 verbundenen Ansatz 27 durchsetzt und mit Hilfe eines auf dem Ansatz 27 angebrachten Sicherungsringes 29 in seiner Axiallage gesichert.The sleeve-shaped cage 25 'is of one with the driving pin 21 connected approach 27 penetrated and attached to the approach 27 with the help of a Securing ring 29 secured in its axial position.

In dem Mitnehmerzapfen 21' sind achsparallele Bohrungen 30 vorgesehen, in denen je ein unter der Wirkung einer Schraubenfeder 31 stehender Federbolzen 32 geführt ist. Diese Bolzen greifen, in Draufsicht gesehen, bohnenförmige Vertiefungen 33' am Boden des Rollenkäfigs 25' ein, die in der Mitte am tiefsten sind und deren Grund nach außen hin ansteigt.Axially parallel bores 30 are provided in the driver pin 21 ', in each of which a spring bolt 32, which is under the action of a helical spring 31, is guided. Seen in plan view, these bolts engage bean-shaped depressions 33 'on the bottom of the roller cage 25', which are deepest in the middle and the bottom of which rises towards the outside.

Wie aus F i g. 5 zu entnehmen ist, ist jedes Klemmglied 23' im Querschnitt nach Art eines Kreisringsektors ausgebildet. Seine der Mitnehmerbüchse 26 zugewandte Fläche besteht aus zwei Kreiszylinderabschnitten, deren Durchmesser dem Innendurchmesser der Zylinderbüchse 26 entsprechen. In den beiden daran anschließenden Seitenflächen befindet sich je eine Vertiefung 36 für die Aufnahme einer gebogenen Blattfeder 37, an deren Mittelabschnitt ein Zapfen 38 angebracht ist, der in eine Ausnehmung 39 im Klemmglied 23' hineinragt und zur Sicherung der Lage der Blattfeder 37 dient. Die Blattfeder 37 und die Vertiefung 36 sind so ausgebildet, daß das Klemmglied um die Mittellinie seiner Außenfläche schwenken und mit einer Hälfte dieser Fläche an der Innenseite der Mitnehmerbüchse 26 anliegen kann, Der Käfig 25' weist die Längsschlitze 24 begrenzende Arme 41 auf, die, im Querschnitt gesehen, ebenfalls nach Art eines Kreisringsektors ausgebildet sind. Auf der Außenseite der Arme 41 befinden sich schräg zur Radialen verlaufende Ebenen 42, auf denen jeweils ein Ende einer Blattfeder 43 befestigt ist, deren anderes Ende an der Innenwand der Mitnehmerbüchse 26 ansteht. Die Blattfedern 43 sind so angeordnet, daß jeweils die freien Enden der Hälftz der Federn in Uhrzeigerrichtung und die Enden der anderen Federn in Gegenrichtung zeigen. Der zwischen dem freien Ende der Feder 43 und der Fläche 42 vorhandene Raum kann durch entsprechende Gestaltung des Annes größer oder kleiner als beim Ausführungsbeispiel gensacht werden. Es ist auch möglich, das am Arm 41 befestigte Ende der Feder nicht in dem von der Zylinderbüchse 26 entfernten, sondern im benachbarten Bereich der Fläche 42 anzuordnen.As shown in FIG. 5, each clamping member 23 'is in cross section designed in the manner of a circular ring sector. His facing the driver bushing 26 Area consists of two circular cylinder sections, the diameter of which corresponds to the inner diameter the cylinder liner 26 correspond. In the two adjoining side surfaces there is a recess 36 for receiving a curved leaf spring 37, on the middle section of which a pin 38 is attached, which is inserted into a recess 39 protrudes into the clamping member 23 'and serves to secure the position of the leaf spring 37. The leaf spring 37 and the recess 36 are formed so that the clamping member pivot around the center line of its outer surface and with one half of that surface can rest on the inside of the driver sleeve 26, the cage 25 'has the Longitudinal slots 24 delimiting arms 41 which, seen in cross section, also are designed in the manner of a circular ring sector. On the outside of the arms 41 there are planes 42 running obliquely to the radial, on each of which one end a leaf spring 43 is attached, the other end of which is attached to the inner wall of the driver bushing 26 is pending. The leaf springs 43 are arranged so that each of the free ends half of the springs in a clockwise direction and the ends of the other springs in the opposite direction demonstrate. The space between the free end of the spring 43 and the surface 42 can be larger or smaller than in the exemplary embodiment by appropriate design of the Annes be taken care of. It is also possible that the end of the spring attached to the arm 41 is not in the area removed from the cylinder liner 26, but in the adjacent area of the Area 42 to be arranged.

So lange die beiden getriebenen Räder 1.9' und 19" in gleicher Drehrichtung mit gleicher Drehzahl umlaufen, befinden sich die Teile der Sicherheitskupplung in der in F i g. 3 dargestellten Lage. Ist der Unterschied zwischen den Drehzahlen der beiden Räder 19' und 19" nur gering, wie z. B. beim Durchfahren von Kurven, so verhindern die Federbolzen 32 ein Verdrehen des Rollenkäfigs 25' gegenüber dem Mitnehmerzapfen 21'. Wenn sich jedoch eines der beiden Räder 19 und 19" sehr rasch durchdreht, wie z. B. beim Überfahren einer vereisten Fahrbahn, so wird die Hälfte der Blattfedern 43 wegen der Keilwirkung des von ihnen von der Innenwand der Mitnehmerbüchse abgestreiften Schmiermittels nach außen gedrückt, wodurch der Käfig 25' von der Mitnehmerbüchse 26 unter Überwindung der von den Federbolzen 32 gebildeten Sperre zusammen mit den Klemmgliedern 23' mitgenommen wird. Die Klemmglieder 23' werden dabei durch den Mitnehmerzapfen 21' geschwenkt und zwischen diesem Zapfen und der Mitnehmerbüchse 26 eingeklemmt, wodurch die beiden getriebenen Räder 19' und 19" fest miteinander gekuppelt sind. Die Kupplung der beiden Räder ist hierbei unabhängig von deren gegenseitiger Drehrichtung.As long as the two driven wheels 1.9 'and 19 "rotate in the same direction of rotation at the same speed, the parts of the safety coupling are in the position shown in FIG. 3. If the difference between the speeds of the two wheels 19' and 19" only slightly, such as B. when driving through curves, the spring bolts 32 prevent rotation of the roller cage 25 'with respect to the driving pin 21'. If, however, one of the two wheels 19 and 19 ″ spins very quickly, such as when driving over an icy roadway, half of the leaf springs 43 are pressed outwards due to the wedge effect of the lubricant they have stripped from the inner wall of the driver bushing. whereby the cage 25 'is carried along with the clamping members 23' by the driver bushing 26, overcoming the lock formed by the spring bolts 32. The clamping members 23 'are pivoted by the driving pin 21' and clamped between this pin and the driving bushing 26, whereby the two driven wheels 19 ' and 19 "are firmly coupled to one another. The coupling of the two wheels is independent of their mutual direction of rotation.

Sobald die Kraftübertragung auf die beiden getriebenen Räder 19' und 19", z. B. beim Erreichen einer griffigen Fahrbahn, wieder ausgeglichen ist, gleiten die Federbolzen 32 unter der Wirkung der Federn 31 wieder in die tiefsten Stellen der Vertiefungen 33' im Boden des Käfigs 25' und führen diesen und die Klemmglieder 23' in ihre in F i g. 3 dargestellte Mittellage zurück.As soon as the power transmission to the two driven wheels 19 'and 19 "is balanced again, e.g. when a non-slip road surface is reached, the spring bolts 32 slide under the action of the springs 31 back into the deepest points of the depressions 33' in the bottom of the Cage 25 ' and lead this and the clamping members 23' back into their central position shown in FIG.

Claims

Claims: 1. Self-locking differential gear, in which the two driven wheels can be coupled to one another by an overrunning clutch effective in both directions of rotation, with a driver pin provided with freewheel clamping curves on one driven wheel, on which the freewheel clamping members and the associated cage can be pushed, and on the Another driven wheel is provided with a driver bush surrounding the clamping members, and wherein the driving pin has axially parallel bores which are used to receive spring bolts which snap into recesses in the bottom of the cup-shaped cage, according to patent 11.84582, characterized in that the clamping members ( 23 ') and the intermediate parts (41) of the cage (25') are designed in cross section in the manner of a circular ring sector, that the clamping members are supported on the cage and the driver bushing (26) with the aid of pivoting movements permitting springs (37) and that the driving pin (21 ' ), seen in cross section, is designed as a non-round shape corresponding to the number of clamping members.

2. Differential gear according to claim 1, characterized in that the leaf spring (37) is arcuate in cross-section, that the clamping member (23 ') has on both sides a recess (36) corresponding to the arched portion of the spring and that in the bottom of the recess at least one additional recess (39) is provided for receiving a pin (38) attached to the leaf spring to secure the position of the spring, which is supported with its side sections on one of the arms (41) of the cage (25 ').

3. Differential according to Claim 1 or 2, characterized in that the clamping member (23 '), in cross section seen, at its intended to rest on the driver bushing (26) section two Has roof-shaped adjoining arcs, the diameter of which corresponds to the diameter correspond to the driver bushing.

4. Differential gear according to one of the preceding Claims, characterized in that on the outside of the cage (25 ') on the between the clamping members (23) lying arms (41.) at least two leaf springs (43) are attached on one side, each of which with its free end on the driver bushing (26) pending, wherein, seen in the circumferential direction, the end of a spring after one and the end of the adjacent spring points to the other side.

5. Differential gear according to claim 4, characterized in that the leaf spring (43) is attached to the cage (25 ') on a plane inclined to the center radius.

6. Differential gear according to one of the preceding claims, characterized in that the driving pin (21 '), seen in cross section, is composed of a number of circular arcs (22') corresponding to the number of clamping members (23 '), the double radius of which is the largest Exceeds the diameter of the driving pin. Considered publications: German Patent Specifications Nos. 398 676, 710 642; U.S. Patent Nos. 1626 907, 2,050,344 .