DE1930668A1

DE1930668A1 - Differentialsperre

Info

Publication number: DE1930668A1
Application number: DE19691930668
Authority: DE
Inventors: Matheny Jun Jesse Edwin; Sieving Alfred William
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1968-06-19
Filing date: 1969-06-18
Publication date: 1970-01-08
Also published as: BE734857A; FR2011219A1; JPS4947380B1; GB1247751A

Description

CATERPILLAR TRACTOR CO.

Peoria, Illinois 6l6O2 früher: San Leandro, Kalifornien N.E. Adams Street 100 Davis Street 800,

V. St. A. V. St. A.

"Differentialsperre"

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sperre zur wahlweisen Beendigung des Differentialantriebes zweier angetriebener Achswellen durch eine Differentialanordnung. Genauer gesagt umfasst die Sperreinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Kupplungsteil, das auf der einen Achswelle in Längsrichtung bewegbar angeordnet ist, und einen ringförmigen Kolben, der dazu dient, das Kupplungsteil in Kupplungseingriff mit einem Teil der Differentialanordnung zu drücken, das während des Differentialantriebes gegenüber der einen Achswelle drehbar ist. Der Kolben ist vorzugsweise pneumatisch betätigbar, um die erforderliche Wartung der Differentialanordnung herabzusetzen.

Differentialanordnungen werden verwendet, um eine relative Drehung zwischen zwei angetriebenen Achswellen zu gestatten, wie z.B. für die angetriebenen Räder eines Fahrzeuges. In einigen Fällen, wenn z. B. eines der Räder seine Bodenhaftung ver-

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

liert, wirdjedoch eine Sperre verwendet, !«wahlweise die Differentialwirkung zwischen den Achswellen zu beenden. Die in der Technik bekannten Sperreinrichtungen haben für diesen Zweck Kupplungen oder Bremsen in Zuordnung zu der Differentialanordnung verwendet. Diese bekannten Anordnungen haben jedoch die Neigung, verschiedene Eigenschaften der Differentialanordnung nachteilig zu beeinflussen, wie z.B. die Herstellungskosten, die Größe oder die Stilllegungszeit, die für die Wartung der Differentialanordnung erforderlich ist.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht in der Schaffung einer Differentialsperreinrichtung, die einfach und in gedrängter Bauweise ausgeführt ist.

Ferner soll erfindungsgemäß eine Sperreinrichtung geschaffen werden, die die notwendige Wartungszeit der Differentialanordnung, der sie zugeordnet ist, erheblich verringert.

Ferner soll erfindungsgemäß eine Sperreinrichtung geschaffen werden, die wahlweise betätigbar ist, um eine zwangsläufige und zuverlässige Beendigung der Differentialwirkung zu gewährleisten.

Die Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der Bezug auf die beigefügte Zeichnung genommen wird, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht ist.

Die Zeichnung ist eine Schnittansicht einer Differentialanordnung, die die Sperreinrichtung gesäS der vorliegenden Erfindung enthält.

Eine Kegelrad-Differentialanordnung ist in der Zeichnung gezeigt und umfasst ein großes Tellerrad 11 und ein Trägerteil 12, die starr aneinander befestigt sind und in einem Gehäuse 13 mittels auseinanderliegender Lager 14 und 16 drehbar

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gelagert sind. Das große Tellerrad 11 wird durch ein Kegelrad 17 angetrieben, das über eine Welle 18 mit dem Fahrzeuggetriebe (nicht gezeigt) verbunden ist. Zwei Halbachsen oder Achswellen 19 und 21 sind an ihren äußeren Enden jeweils mit einem am Boden angreifenden Rad verbunden und verlaufen nach innen, um in den Träger- 12 hineinzuragen. Die Halbachsen 19 und 21 sind durch eine Keilverbindung mit je einem Tellerrad 22 bzw. 23 verbunden. Mehrere Ausgleichsräder 2h sind auf einem Armkreuz 26 gelagert, das in dem Träger 12 befestigt ist, um dadurch in bekannter Weise die Differentialwirkung hervorzurufen. Während des Differentialantriebes drehen sich das Trägerteil 12 und das große Tellerrad 11 gegenüber den beiden angetriebenen Halbachsen 19 und 21.

Um eine wahlweise Sperrung der Differentialanordnung zur Beendigung des Differentialantriebes dgemäß der vorliegenden Erfindung zu gestatten, ist ein Kupplungsteil 27 konzentrisch und in Abstand um die angetriebene Halbachse 21 angeordnet und durch eine Keilverbindung 28 und mehrere in Umfangsrichtung in Abständen voneinander angeordnete Schulterbolzen 29 mit dem Trägerteil 12 für die gemeinsame Drehung mit diesem verbunden. Eine weitere Kupplung 31 ist über eine Keilverbindung 32 mit der angetriebenen Halbachse 21 drehbar verbunden. Die Keilverbindung 32 gestattet es, das Kupplungsteil 31 in Längsrichtung auf der Halbachse 21 zu bewegen.

Ein Aingkolben 33 ist konzentrisch um die angetriebene Halbachse 21 in Berührung mit einem im wesentlichen ringförmigen Teil des Kupplungsteiles 31 mittels eines Drucklagers 3k angeordnet. Der Kolben 33 ist pneumatisch betätigbar, um den Eingriff zwischen den Kupplungsteilen 31 und 27 hervorzurufen und wahlweise die relative Drehung zwischen der Halbachse 21 und dem Trägerteil 12 zu verhindern, wodurch der Differentialanjtrieb der beiden Halbachsen 19 und 21 verhindert wird. Diese Anordnung der Bestandteile der Differentialsperre bietet eine

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in gedrängter Bauweise ausgeführte und besonders wirkungsvolle Einrichtung, die in zuverlässiger Weise die Sperrwirkung gegenüber der Differentialanordnung gewährleistet. Beispielsweise , können diese Bestandteile an der Differentialanordnung eingebaut oder aus ihr ausgebaut werden, ohne daß es dafür nötig wäre, irgendwelche Zahnradbestandteile des Ausgleichsgetriebes auszubauen. Die über 360⁰ reichende Berührung zwischen de« gleichachsigen Kolben 33 und dem Drucklager 34 gewährleistet eine geringe und gleichmässige Belastung des Kupplungsteiles während des Kupplungseingriffes. Die Kupplungsteile 27 und 31 sind vorzugsweise Backenräder, die einen formschlüssigen und zuverlässigen Kupplungseingriff über lange Betriebszeiten ermöglichen. Die Sperreinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist ferner dadurch vemnfacht, daß der Ringkolben 33 eine veränderliche Kammer 36 in Verbindung mit einem zylindrischen Deckelteil 37 des Differentialgehäuses bildet, um ein Strömungsmedium unter Druck aufzunehmen, mit dem der Kolben beaufschlagt und die Kupplung eingerückt wird. Die Sperreinrichtung vermeidet im wesentlichen die Notwendigkeit zur Neueinstellung sowie durch die Verwendung von Druckluft für die Betätigung des Kolbens 33 viele potentielle Betriebsprobleme, wie z.B. Leckverluste. Wenn beispielsweise Leckverluste stattfinden sollten, würde kein Schmiermittel die Differentialanordnung überfluten. Vielmehr gelangt jede entweichende Luft ohne schädliche Wirkung an die Außenluft. Ferner hat eine Quelle für Druckluft (nicht gezeigt), die über den Einlaß 38 in Verbindung mit der Kammer 36 steht, die Wirkung eines Druckmittelbehälters, der den Luftdruck in der Kammer 36 im wesentlichen konstant hält.

Zur ausführlicheren Beschreibung der pneumatisch betätigten Kolbens 33 sei erwähnt, daß ein zylindrischer Halter 39 an dem Gehäuseteil 37 befestigt ist, wobei mehrere Federn kl um den Umfang herum zwischen dem Halter 39 und dem Kolben 33 angeordnet sind. Die Federn kl bewirken, daß der Kolben aus der Stellung herausgedrückt wird, in der er die Kupplungsteile

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in Eingriff miteinander bringt. Mehrere Stifte 42 sind um den Umfang zwischen dem Halter 39 und dem Kolben 33 angeordnet, um den Kolben gegen Drehung>zu sichern. Die Federn halten den Kolben normalerweise in einer Stellung, in der die Kupplungsteile ausgerückt sind, aber durch ausreichenden Luftdruck in der Kammer 36 wird die Kraft der Federn 41 überwunden und die Einrückung der Kupplungsteile hervorgerufen. Die Federn 41 bilden insofern ein Sicherheitsmerkmal, als sie bei einem Ausfall des Luftdruckes in der Anlage automatisch die Ausrückung der Kupplung gestatten.

Der Kolben 33 ist an dem Kupplungsteil 31 durch zwei Abstandsringe 43 und einen Seegering 44 befestigt. Die Kammer 36 ist gegen das Entweichen von Luft durch zwei Dichtungsringe 46 und 47 im wesentlichen abgedichtet, die an den Außenflächen des Kolbens 33 angeordnet sind, um zwischen dem Kolben und dem Gehäuseteil 37 zu wirken. Der Lufteinlaß 38 steht mit der Kammer 36 über eine Öffnung 48 in Verbindung, die in dem Gehäuseteil 37 ausgebildet ist, so daß eine geeignete Druekluftquelle und eine (nicht gezeigte) Ventilanordnung mit dem Einlaß 38 verbunden sein kann, um der Kammer 36 den die Sperreinrichtung betätigenden Luftdruck zuzuführen.

Somit wird erfindungsgemäß eine einfache und in gedrängter Bauweise ausgeführte Sperreinrichtung geschaffen, die einen f unschlüssigen und zuverlässigen Betrieb gewährleistet. Die Bestandteile der Sperreinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gestatten eine einfache und in gedrängter Bauweise ausgeführte Differentialanordnung und können ferner an bereits bestehende Differentialanordnungen angepasst werden, die in im wesentlichen gleicher Weise konstruiert sind.

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Claims

PATENTANWÄLTE, DipUng. M ART! N LI CHT ^ ^U ^ °

PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN ' Dr. R E I N H O L D S C H M I DT

8MDNCHENZ-THERESIENSTRASSESa .

DipI.-Wirtsch.-lng. AXEL HANSMANN Dipl.-Phys. SEBASTIAN HERRMANN

CATERPILLAR TRACTOR CO.

Peoria, Illinois 6l602 MOnchen,den 18. Juni 1969

N.E. Adams Street 100 ihrzeid««. iw

V. St. A. _/De

früher;

San Leandro, Kalifornien

Davis Street 800

V. St. A.

Patentanmeldung; "Differentialsperre"

PATENTANSPRÜCHE

( I./Differentialsperre für eine Differentialanordnung für den Ausgleichsantrieb zweier Halbachsen, gekennzeichnet durch ein Teil (i2), das gegenüber der einen Halbachse während des Differentialantriebes drehbar ist und eine wirksame Kupplungsfläche aufweist, die sich mit dem Teil (12) dreht, ein auf der einen Halbachse drehbar angeordnetes und in Längsrichtung auf der Halbachse verschiebbares Kupplungsteil (3l), das in Kupplungseingriff mit der Kupplungsfläche des relativ drehbaren Teiles (l2) gebracht werden kann, und einen im wesentlichen ringförmigen Kolben (33), der dem Kupplungsteil (3i) zugeordnet ist und dahingehend betätigbar ist, mit einheitlichem Betätigungsdruck auf eine ringförmige Fläche des Kupplungsteiles (3i) einzuwirken und das Kupplungsteil (31) in Eingriff mit der Kupplungsfläche zu drücken, die dem relativ drehbaren Teil (12) zugeordnet ist, sowie eine dem Kolben (33) zugeordnete Betätigungseinrichtung (36).

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-lng. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

8 MÖNCHEN 2. THERESIENSTRASSE 33 · Telsfon: 3*1262 · Telegramm-Adresse: Lipatli/Mündie» Bayer. Verei'nsbankMündien, Zweigst. Oskar-von-Miller-Ring, Kto.-Nr. 882495 - Pcisisdiedc-Konto: Mündwn Nr. 163397

OppmaverBüro.- PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT
2. Differentialsperre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (33) teilweise eine Kamer (36) bildet und ferner eine Einrichtung zur Einführung von Strömungsmedium unter Druck in die Kammer (36) aufweist.
3. Diffemtialsperre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben durch Luftdruck betätigbar ist.
4. Differentialsperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Federn (41) dafür vorgesehen sind, das Kupplungsteil (31) aus dem Kupplungseingriff mit der Kupplungsfläche zu drücken, die dem relativ drehbaren Teil (12) zugeordnet ist.
5· Differentialsperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben (33) zusammen mit einem Teil der Differentialanordnung eine abgedichtete veränderliche Kammer (36) bildet, in die Druckluft eingeführt werden kann, um das Kupplungsteil (3l) in Kupplungseingriff zu drücken, und daß Mittel (38, 48) für die Einführung von Druckluft in die abgedichtete Kammer (36) vorgesehen sind.
6. Differentialsperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben gleichachsig und in Abstand von der einen Halbachse (21) angeordnet ist und Mittel (42t) aufweist, durch die der Kolben gegen Drehung gesichert wird, daß mehrere in Umfangsrichtung in Abständen angeordnete Federn (4i) zwischen dem Kolben und einem ie allgemeinen neben dem Kupplungsteil (3i) befindlichen starren Halter (39) wirken, daß hinter dem Kolben (33) durch ein Gehäuseteil (37) eine abgedichtete Kammer mit veränderlichem Volumen gebildet wird und daß Mittel zur Einführung von Druckluft in die Kammer vorgesehen sind.
7· Differentialsperre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das relativ drehbare Teil ein Trägerteil des Differentials ist, in das die eine Halbachse (21) eindringt, und daß die Kupplungsfläche durch ein weiteres Kupplungsteil (27) gebildet wird, das auf äem Trägerteil drehbar angeordnet ist.

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BAD ORIGINAL
8. Differentialsperre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsteile (27« 3l) einander gegenüber angeordnete Backenräder sind und daß ein ringförmiges Drucklager (3k) zwischen dem Ringkolben (33) und dem Kupplungsteil (3i) angeordnet ist.

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