DE19524280A1

DE19524280A1 - Steerable parallel axle gear differential

Info

Publication number: DE19524280A1
Application number: DE1995124280
Authority: DE
Inventors: Joseph E Cilano
Original assignee: Zexel Torsen Inc
Current assignee: Zexel Torsen Inc
Priority date: 1995-07-04
Filing date: 1995-07-04
Publication date: 1997-01-23

Abstract

The parallel axle gear differential (10) comprises a housing (12) with a flange end (14) and lid end (16), that is connected together, via four struts (18). The flange end has holes to attach gear rings on the housing to transmit motor power. The flange and lid ends are connected with the struts, via non-aligned bolts (22,24). The housing is rotatable around a common axle (32), with two exit shafts (34,36) in forward drive (38) and reverse drive (40) directions. Side wheels (42,44) are coupled with the inner ends of both exit shafts, so that they, and the housing, can rotate about the common axle. The side wheels are linked, at their bases, to four planet wheel pairs (46), with each pair having an advancing planet wheel element (48) and a following planet wheel element (50). They are both rotatable about the common axle, a parallel axle (52) etc.

Description

Technical field

Die vorliegende Erfindung betrifft Automobildifferentiale mit in einem Gehäuse angebrachten Planetengetrieberädern zur Verbindung einer Eingangswelle mit einem Paar Ausgangswellen sowie Einrichtungen zur Steuerung des Drehmomentrichtungsverhältnisses der Differentiale durch Steuerung beweglicher Anbringungen der Getrieberäder in dem Gehäuse.The present invention relates to Automotive differentials with mounted in a housing Planetary gear wheels for connecting an input shaft with a pair of output shafts and devices for Control of the torque direction ratio of the Differentials by controlling movable attachments the gear wheels in the housing.

Background of the Invention

Bekanntlich ist ein Differential ein Getriebeaggregat in einem Motorfahrzeug, das es der Antriebswelle erlaubt, die Räder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten anzutreiben, wenn das Fahrzeug in einer Kurve fährt. Wenn ein Fahrzeug eine Kurve fährt, legt das Rad auf der Innenseite der Kurve eine kleinere Entfernung zurück als das Rad auf der Außenseite und muß sich somit langsamer drehen, damit Sicherheit in der Fahrzeuglenkung erreicht und die Reifenabnutzung minimal gehalten wird. Einige Anlagen sind als Differential mit begrenztem Schlupf oder Schlupf-Sperrdifferential ausgebildet, um die Kraft zwischen den Rädern auf einer rutschigen oder weichen Straßenoberfläche auszugleichen, so daß eine sichere Lenkung geschaffen und die Wahrscheinlichkeit des Steckenbleibens im Schnee oder in weichem Boden minimiert wird.As is well known, a differential is one Gear unit in a motor vehicle that it Drive shaft allows the wheels with different Driving speeds when the vehicle is in a Cornering. When a vehicle is cornering, it does Wheel on the inside of the curve a smaller distance back as the wheel on the outside and thus must Turn slower to ensure safety in vehicle steering reached and tire wear is kept to a minimum. Some systems are limited as a differential Slip or slip limited slip designed to the force between the wheels on a slippery or smooth road surface so that a safe steering created and the likelihood of Getting stuck in snow or soft ground minimized becomes.

Automobildifferentiale sind in Antriebssträngen angeordnet, um die Motorantriebskraft auf die beiden Ausgangswellen aufzuteilen. Das Frontdifferential und das Hinterdifferential teilen die Motorkraft zwischen den Achshälften der Vorderachse und der Hinterachse, und Mitteldifferentiale teilen die Motorkraft zwischen Antriebswellen für die Vorder- und Hinterachse.Automotive differentials are in drivetrains arranged the engine driving force on the two Split output waves. The front differential and that Rear differential divide the engine power between the Halves of the front and rear axles, and Center differentials divide the engine power between Drive shafts for the front and rear axles.

Ein in einem Differentialgehäuse angebrachter Planetengetriebesatz verbindet die beiden Ausgangswellen zwecks Drehung in entgegengesetzten Richtungen mit Bezug auf das Gehäuse (d. h. Differenzierung). Die Eingangswelle liefert Motorkraft an das Gehäuse zwecks Drehung des Gehäuses zusammen mit dem Planetengetriebesatz um eine gemeinsame Achse des Ausgangswellenpaares.One mounted in a differential case Planetary gear set connects the two output shafts for the purpose of rotating in opposite directions with respect on the housing (i.e. differentiation). The input shaft provides motor power to the housing to rotate the Housing together with the planetary gear set by one common axis of the output shaft pair.

Sonnenradelemente des Planetengetriebesatzes, die auch als "Seitenräder" bezeichnet werden, sind mit den inneren Enden der Ausgangswellen gekuppelt. Planetengetriebeelemente des gleichen Satzes sind in dem Gehäuse angeordnet, um Kraft zwischen den Sonnenrädern zu übertragen. Die Planetengetriebeelemente können in Bezug auf die Achsen der Sonnenräder in einer Ausrichtung mit "gekreuzten Achsen" angeordnet sein, oder sie können in einer Orientierung mit "parallelen Achsen" angeordnet sein, bei der die Achsen der Planetenräder zu den entsprechenden Achsen der Seitenräder und Ausgangswellen parallel sind. Bei der parallelachsigen Konfiguration kämmt ein Teil jedes Planetenrades mit einem der Seitenräder und ein anderer Teil jedes Planetenrades mit seinem zugehörigen Planetenrad.Sun gear elements of the planetary gear set, the also referred to as "side wheels" are with the coupled inner ends of the output shafts. Planetary gear elements of the same set are in the Housing arranged to apply force between the sun gears transfer. The planetary gear elements can be related on the axes of the sun gears in an alignment with "crossed axes", or they can be arranged in an orientation with "parallel axes" arranged be in which the axes of the planet gears to the corresponding axes of the side wheels and output shafts are parallel. With the parallel-axis configuration part of each planet gear meshes with one of the Side gears and another part of each planet gear its associated planet gear.

Die US-PS Nr. 5,122,101 beschreibt ein Parallel achsen-Getriebedifferential, bei dem die Planetengetrieberäder als sogenannte "Kombinationsgetrieberäder" ausgebildet sind, die durch einen Schaft getrennte Haupt- und Übertragungsradabschnitte haben. Der Hauptradabschnitt kämmt mit einem der beiden Seitenräder und mit dem Übertragungsabschnitt eines zugehörigen Kombinations getrieberades. Der Übertragungsradabschnitt kämmt mit dem Hauptradabschnitt des zugehörigen Kombinations getrieberades. Die zwei Eingriffe zwischen gepaarten Kombinationsgetrieberädern sitzen über den beiden Eingriffen zwischen dem gepaarten Kombinationsgetrieberad und Seitenrad. U.S. Patent No. 5,122,101 describes a parallel axle transmission differential, in which the Planetary gears as so-called "Combination gear wheels" are formed by a shaft separate main and Have transmission wheel sections. The main wheel section meshes with one of the two side wheels and with the Transmission section of an associated combination gear wheel. The transmission wheel section meshes with the Main wheel section of the associated combination gear wheel. The two interventions between paired Combination gears sit above the two Interventions between the paired combination gear and side wheel.

Ein anderes bekanntes Parallelachsen- Getriebedifferential enthält ein Kombinationsradelement jedes Planetenradpaares. Der Hauptgetrieberadabschnitt des einen Kombinationsgetrieberadelements kämmt mit einem der beiden Seitenräder, und der Übertragungsgetrieberadabschnitt kämmt mit seinem gepaarten Planetenrad. Der Einzeleingriff zwischen den gepaarten Planetenrädern überlappt eine Seite der beiden Planetenrad/Seitenrad-Eingriffe.Another known parallel axis Transmission differential contains a combination wheel element each pair of planet gears. The main gear section of a combination gear element meshes with one of the two side wheels, and the Transmission gear section meshes with its paired planet gear. The individual intervention between the paired planet gears overlap one side of the two Planet gear / side gear interventions.

Die Planetenräder können auf Wellen oder in dem Gehäuse ausgebildeten Taschen drehgelagert sein. Die Wellen sind in Bohrungen aufgenommen, die ebenfalls in dem Gehäuse ausgebildet sind. Die Taschen schaffen Lager zur Abstützung der außenseitigen Zylinderflächen der Planetenräder einschließlich der Kopfflächen der Planetenradzähne. US-Patent Nr. 5,244,440 beschreibt diese Taschen sowie Getriebebeziehungen für die Aufrechterhaltung bevorzugter Radlaufpositionen in den Taschen.The planet gears can be on shafts or in the Housing trained bags to be rotatably mounted. The Shafts are received in holes that are also in the housing are formed. The bags create storage to support the outside cylindrical surfaces of the Planet gears including the top surfaces of the Planet gear teeth. U.S. Patent No. 5,244,440 these bags as well as gear relationships for the Maintaining preferred wheel arch positions in the Bags.

Die US-Patentanmeldung Nr. 08/058,480 (die der Prioritätsanmeldung zugrundeliegende Erstanmeldung) beschreibt ein anderes Getrieberadmontagesystem, bei dem die Planetenräder paarweise zwischen Gestellen gelagert sind. Jedes Gestell hat zwei Getrieberad-Montageflächen zur Abstützung eines Elements von jedem der beiden benachbarten Planetenradpaare. Die Getrieberad- Reaktionskräfte können durch Anbringung der Gestelle an Drehzapfen zwischen den Planetenradpaaren übertragen werden.U.S. Patent Application No. 08 / 058,480 (that of Priority registration on which the first registration is based) describes another gear assembly system in which the planet gears are stored in pairs between racks are. Each rack has two gear mounting surfaces to support one element from each of the two adjacent planetary gear pairs. The gear wheel Reactive forces can be added by attaching the racks Transfer pivot between the pairs of planet gears will.

Das Planetengetriebe wirkt auf seine Montageflächen unter Bildung eines Reibungsdrehmoments ein, das ungleiche Antriebsmomentverteilungen zwischen den beiden Ausgangswellen unterstützt. Das Reibungsmoment wirkt der Relativdrehung zwischen den Ausgangswellen (d. h. der Differenzierung) proportional zu einem an dem Gehäuse liegenden Antriebsmoment entgegen. Demgemäß wird das Antriebsmoment zwischen den relativ zueinander drehenden Ausgangswellen in einem sogenannten "Richtungsverhältnis" (bias ratio) geteilt, das als das normalisierte Verhältnis des Drehmoments in der mehr Drehmoment erhaltenden Ausgangswelle geteilt durch das Drehmoment in der weniger Drehmoment erhaltenden Ausgangswelle ausgedrückt wird.The planetary gear acts on its mounting surfaces to form a friction torque that uneven drive torque distributions between the two Output shafts supported. The frictional moment acts Relative rotation between the output shafts (i.e. the Differentiation) proportional to one on the housing opposite drive torque. Accordingly, it will Driving torque between the rotating relative to each other Output waves in a so-called "directional ratio" (bias ratio) divided that as the normalized Ratio of torque in the more torque output shaft divided by the torque in the output shaft receiving less torque is expressed.

Der Widerstand gegen die Differenzierung kann ungleiche Zugkraftbeträge kompensieren, die an einem Antriebsräderpaar verfügbar sind. Beispielsweise wird bei einem Richtungsverhältnis von 2 : 1 ein zweimal größeres Drehmoment auf das Antriebsrad eines Paares mit höherer Zugkraft als auf das andere Antriebsrad verteilt. Dies verhindert, daß das Antriebsrad mit geringerer Zugkraft in Bezug auf seine Zugoberfläche durchdreht, und sorgt für die Zuführung eines höheren Gesamtmoment.The resistance to differentiation can Compensate for unequal amounts of traction on one Drive wheel pair are available. For example, at a directional ratio of 2: 1 a twice larger Torque on the drive wheel of a pair with higher Traction than distributed to the other drive wheel. This prevents the drive wheel from pulling less spinning in relation to its train surface, and ensures for supplying a higher total torque.

Das den Relativdrehungen der Ausgangswellen entgegenwirkende Reibungsmoment setzt sich aus einer Reihe von Reibungsmomenten zusammen, die an verschiedenen Reibungsflächen in dem Differential entstehen. Die Belastungsmuster an den Reibungsflächen variieren jedoch in Abhängigkeit von den Richtungen der Drehmomentübertragung durch das Differential. Beispielsweise können die Belastungsmuster zwischen einer Vorwärtsantriebs- und einer Rückwärtsantriebsbelastung variieren. Entgegengesetzte Richtungen der Differenzierung verändern ebenfalls die Belastungsmuster.The relative rotations of the output shafts counteracting friction torque consists of a Series of moments of friction together at different Friction surfaces arise in the differential. The However, load patterns on the friction surfaces vary depending on the directions of the Torque transmission through the differential. For example, the load pattern between one Forward drive and a reverse drive load vary. Opposite directions of the Differentiation also changes the stress patterns.

Unterschiedliche Richtungsverhältnisse können aus unterschiedlichen Belastungsmustern resultieren. In einigen Fällen sind diese unterschiedlichen Richtungsverhältnisse erwünscht; in anderen Fällen sind sie unerwünscht. Jedoch selbst wenn unterschiedliche Richtungsverhältnisse erwünscht sind, kann jedes Richtungsverhältnis noch einen bevorzugten Wert haben. Different directional relationships can different load patterns result. In in some cases these are different Directional relationships desired; in other cases them undesirable. However, even if different Directional relationships are desired, any Directional ratio still have a preferred value.

Beispielsweise kann ein Richtungsverhältnis für die Vorwärtsantriebsbelastung bevorzugt werden, und ein anderes Richtungsverhältnis kann für die Rückwärtsantriebsbelastung bevorzugt werden. Unterschiedliche Richtungsverhältnisse können auch in Mitteldifferentialen bevorzugt werden, um die Prozentsätze des Drehmoments unabhängig zu steuern, die bei entgegengesetzten Differenzierungsrichtungen auf die Vorder- und Hinterachse verteilt werden. Demgegenüber wird im allgemeinen nur ein Richtungsverhältnis bei entgegengesetzten Differenzierungsrichtungen in Vorder- und Hinterdifferentialen bevorzugt.For example, a directional relationship for the Forward drive load are preferred, and a different directional relationship can for the Reverse drive load are preferred. Different directional relationships can also in Center differentials are preferred to the To independently control percentages of torque with opposite directions of differentiation to the Front and rear axles are distributed. In contrast is generally only a directional relationship opposite differentiation directions in front and rear differentials preferred.

Bei herkömmlichen Differentialen sind Drehmomentrichtungsverhältnisse (TBR) weithin eine Funktion der konstruktiven Auslegung. Beispielsweise zeigen Differentiale mit gekreuzten Achse typischerweise TBR-Werte von 2,5 : 1 bis 4 : 1, während Differentiale mit parallelen Achsen typischerweise TBR-Werte von 1 : 1 bis 2,5 : 1 zeigen.With conventional differentials Torque direction ratios (TBR) widely one Function of the constructive design. For example typically show crossed-axis differentials TBR values from 2.5: 1 to 4: 1, while differentials with parallel axes typically have TBR values from 1: 1 to 2.5: 1 show.

Bei den meisten Differentialen bestehen nur begrenzte Möglichkeiten, die Richtungsverhältnisse in den verschiedenen Drehmomentübertragungsrichtungen unabhängig zu steuern. Die meisten Versuche zur Steuerung der Richtungsverhältnisse haben sich bisher auf die Veränderung der Reibungskoeffizienten zwischen Grenzflächen gerichtet, die in zwei oder mehreren Drehmomentübertragungsrichtungen unterschiedlich belastet werden. Beispielsweise benutzt US-Patent Nr. 4,890,511 unterschiedliche Reibungskoeffizienten auf den Seiten einer stationären Unterlegscheibe, um die Richtungsverhältnisse in entgegengesetzten Differenzierungsrichtungen zu beeinflussen. Das US-Patent Nr. 5,232,415 benutzt unterschiedliche Reibungs koeffizienten an Planetenrad-Stirnseiten, um die Richtungsverhältnisse zwischen entgegengesetzten Differenzierungsrichtungen und zwischen Vorwärts- und Rückwärtsantrieb zu beeinflussen.Most differentials only exist limited opportunities to change the direction in the different torque transmission directions independently to control. Most attempts to control the Directional relationships have so far been based on the Change in the coefficient of friction between Interfaces directed into two or more Torque transmission directions loaded differently will. For example, U.S. Patent No. 4,890,511 different friction coefficients on the sides a stationary washer to the Directional relationships in opposite To influence differentiation directions. The U.S. patent No. 5,232,415 uses different friction coefficients on the planet gear faces to the Directional relationships between opposite Differentiation directions and between forward and Reverse drive.

Die US-Anmeldung Nr. 08/282,622 beschreibt ein Differential, das bewegliche Getrieberadmontageflächen zur Steuerung der Richtungsverhältnisse zwischen Vorwärts- und Rückwärtsbelastung und Veränderungen der Getriebekonfiguration bezüglich der beweglichen Montageflächen benutzt, die dazu dienen können, die Richtungsverhältnisse im Zusammenhang mit entgegengesetzten Differenzierungsrichtungen zu steuern. Bei dieser Erfindung haben die Schwenkgestelle die Funktion, Getrieberadreaktionskräfte zwischen folgenden und vorausgehenden Getriebeelementen zu übertragen.U.S. Application No. 08 / 282,622 describes a Differential, the movable gear mounting surfaces to control the directional relationships between Forward and backward loading and changes in Gear configuration regarding the movable Mounting surfaces used that can serve the Directional relationships in connection with to control opposite directions of differentiation. In this invention, the swivel frames have the Function, gear reaction forces between the following and to transmit previous transmission elements.

Für die Fahrzeuglenkung wäre ein steuerbares Differential erwünscht und von Vorteil. Es hätte einen reduzierten TBR-Bereich (d. h. 2 : 1 bis 2,5 : 1) für normale Fahrbedingungen und einen erhöhten TBR-Bereich (d. h. 2,5 : 1 bis 4 : 1) für größere Zugkraft bei Fahrmanövern oder auf variablen Straßenoberflächen. Bei extremen Zugkraftdifferenzen würde das Differential blockieren. Was daher benötigt wird, ist ein Differential, das eine genaue Steuerung des TBR ermöglicht, und ein Differential, dessen TBR durch äußere Einrichtungen gesteuert werden kann (d. h. ein "aktives" Differential).It would be controllable for vehicle steering Differential desired and an advantage. It would have one reduced TBR range (i.e. 2: 1 to 2.5: 1) for normal Driving conditions and an increased TBR range (i.e. 2.5: 1 to 4: 1) for greater traction during driving maneuvers or on variable road surfaces. In extreme Differential traction would block the differential. So what is needed is a differential, one allows precise control of the TBR, and a Differential, whose TBR by external devices can be controlled (i.e., an "active" differential).

Outline of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft ein parallelachsiges Differential mit einem Gehäuse, das in Vorwärts- und Rückwärtsantriebsrichtung um eine gemeinsame Drehachse eines Antriebswellenpaares drehbar ist, ersten und zweiten Seitengetrieberädern in dem Gehäuse zwecks Aufnahme der Enden der betreffenden Antriebswellen zur Drehung mit ihnen um die gemeinsame Achse, ersten und zweiten Planetenradpaaren in dem Gehäuse, die in Eingriff mit den Seitengetrieberädern sind zwecks Drehung um zu der gemeinsamen Drehachse parallele Achsen, wobei jedes Planetenradpaar ein vorausgehendes Planetenradelement und ein folgendes Planetenradelement umfaßt und das vorausgehende Planetenradelement gegenüber dem folgenden Planetenradelement jedes Paares in Vorwärts antriebsrichtung um die gemeinsame Achse winkelmäßig voraus ist, einem ersten Kniehebel mit ersten und zweiten Lagerflächen, der in dem Gehäuse zwischen dem ersten und zweiten Planetenradpaar angebracht ist, wobei das vorausgehende Element des ersten Planetenradpaars auf der ersten Lagerfläche des ersten Kniehebels drehbar gelagert ist, die das folgende Element des zweiten Planetenradpaares auf der zweiten Lagerfläche des ersten Kniehebels drehbar gelagert ist und der erste Kniehebel um eine zu den Planetenradachsen parallele, erste Achse schwenkbar ist, um eine Getrieberadreaktionskraft zwischen den vorausgehenden und folgenden Elementen des ersten und zweiten Planetenradpaares zu übertragen, und mit Einrichtungen zur Steuerung des ersten Kniehebels und zur Steuerung des Betrages der Getrieberadreaktionskraft, der zwischen dem vorausgehenden und folgenden Element des ersten und zweiten Planetenradpaars übertragen wird. Bei einer Ausführungsform ist die Einrichtung zur Steuerung des Kniehebels "passiv" (d. h. die Steuerung ist dem Differential eigen), während bei einer zweiten Ausführungsform die Einrichtung zur Steuerung des Kniehebels "aktiv" ist (d. h. der Kniehebel wird durch eine außerhalb des Differentials befindliche Einrichtung gesteuert).The present invention relates to a parallel axle differential with a housing that in Forward and reverse drive direction by one common axis of rotation of a drive shaft pair rotatable is, first and second side gears in the Housing to accommodate the ends of the concerned Drive shafts to rotate with them around the common one Axis, first and second planetary gear pairs in the Housing that engages the side gears are for rotation about the common axis of rotation parallel axes, with each pair of planet wheels preceding planet gear element and a following Planetary gear element includes and the foregoing Planet gear element versus the following Planet gear element of each pair in forward drive direction angularly around the common axis ahead is a first toggle with first and second Bearing surfaces in the housing between the first and second pair of planet gears is attached, which preceding element of the first planetary gear pair on the first bearing surface of the first toggle lever rotatably mounted which is the following element of the second Planet gear pair on the second bearing surface of the first The toggle lever is rotatably mounted and the first toggle lever around a first axis parallel to the planet wheel axes is pivotable to a gear reaction force between the preceding and following elements of the to transmit first and second planetary gear pair, and with devices for controlling the first toggle lever and to control the amount of gear reaction force, the between the preceding and following element of the first and second planetary gear pairs is transmitted. At One embodiment is the control device of the toggle "passive" (i.e. control is Differential proper), while a second Embodiment to control the device Toggle lever is "active" (i.e. the toggle lever is activated by a device located outside the differential controlled).

Brief description of the drawing

Die Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die folgende detailliertere Beschreibung und die Ansprüche in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung besser verständlich, in der gleiche Elemente mit gleichen Symbolen bezeichnet sind. Es zeigenThe advantages and features of the present Invention will be made with reference to the following more detailed description and the claims in Connection with the enclosed drawing better understandable, in the same elements with the same Symbols are designated. Show it

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei Teile des Differentials zur Erläuterung weggeschnitten sind; Fig. 1 is a perspective view of a first embodiment of the present invention, with portions of the differential cut away for explanation;

Fig. 2 einen Axialschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 3 einer ersten Ausführungsform eines Getriebedifferentials mit parallelen Achsen nach der vorliegenden Erfindung; FIG. 2 shows an axial section along the line 2-2 of FIG. 3 of a first embodiment of a gear differential with parallel axles according to the present invention;

Fig. 3 ein Querschnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2 durch das gleiche Differential, der die Kniehebel in einer "neutralen" (d. h. unverschwenkten) Position zeigt; Figure 3 is a cross-section on the line 3-3 of Figure 2 through the same differential showing the toggle levers in a "neutral" (ie non-pivoted) position;

Fig. 4A eine perspektivische Ansicht des Kniehebels A der Erfindung und Fig. 4B eine perspektivische Ansicht des Kniehebels B der Erfindung; 4A is a perspective view of the toggle lever A of the invention and Fig 4B is a perspective view of the knee lever B of the invention..;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer der vier in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Trägersäulen; Fig. 5 is a perspective view of one of the support columns as shown in Figures 1 to 3 four.

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Axialschnitts durch einen Teil des Differentials der Fig. 1, die die Reaktionskräfte zwischen den Planetenrädern und dem Kniehebel zeigt; Fig. 6 is a schematic illustration of an axial section through part of the differential of Fig. 1, showing the reaction forces between the planet gears and the toggle lever;

Fig. 7 einen Querschnitt ähnlich dem der Fig. 3, der jedoch alle vier Kniehebel in einer entgegen dem Uhrzeigerdrehsinn vollständig geschwenkten Lage zeigt, um eine maximale Reibung und ein maximales Drehmoment- Richtungsverhältnis zu schaffen; Figure 7 is a cross-section similar to that of Figure 3, but showing all four toggle levers fully pivoted counterclockwise to provide maximum friction and torque-to-torque ratio;

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines der Steuerringe des Differentials, wobei ein Abschnitt weggeschnitten ist; Fig. 8 is a perspective view of one of the control rings of the differential, wherein a portion is cut away;

die Fig. 9A bis 17A und 9B bis 17B die Lage und die Wirkung der Steuerringe auf die Kniehebel A bzw. B; Figs. 9A-17A and 9B-17B, the position and the action of the control rings on the toggle A or B;

Fig. 18 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei Abschnitte des Differentials zur Erläuterung weggeschnitten sind; FIG. 18 is a perspective view of a second embodiment of the present invention, with portions cut away of the differential for illustration only;

Fig. 19 eine perspektivische Ansicht des Ring/Nocken-Aggregats der zweiten Ausführungsform, wobei Teile des Aggregats zur Erläuterung weggeschnitten sind; 19 is a perspective view of the ring / cam unit of the second embodiment, with parts of the assembly being cut away for explanation.

Fig. 20 eine detaillierte Zeichnung des Nockens der zweiten Ausführungsform; FIG. 20 is a detailed drawing of the cam to the second embodiment;

Fig. 21A und 21B Ansichten ähnlich den Fig. 9A bzw. 9B, die jedoch eine Position der Ringe zeigt, die nur bei der zweiten Ausführungsform erreichbar ist.Which is only accessible in the second embodiment Fig. 21A and 21B are views similar to FIGS. 9A and 9B, but showing a position of the rings.

Description of the preferred embodiments

Zu Beginn ist zu sagen, daß gleiche Bezugszahlen durchgängig in den verschiedenen Zeichnungsfiguren die gleichen Konstruktionselemente, Teile oder Oberflächen bezeichnen, da diese Elemente, Teile oder Oberflächen durch die gesamte Beschreibung beschrieben oder erläutert werden, von der diese detaillierte Beschreibung ein integraler Teil ist. Wenn nichts anderes angegeben wird, sollen die Zeichnungen zusammen mit der Beschreibung gelesen werden und als Teil der gesamten "schriftlichen Beschreibung" der Erfindung angesehen werden.At the beginning it has to be said that the same reference numbers consistently in the different drawing figures same construction elements, parts or surfaces designate as these elements, parts or surfaces described or explained by the entire description from which this detailed description is an integral part. Unless otherwise stated, the drawings are to accompany the description be read and as part of the overall "written Description "of the invention can be viewed.

Nach der Zeichnung schafft die Erfindung im weitesten Sinne ein steuerbares parallelachsiges Differential, von dem zwei Ausführungsformen beschrieben sind. In einer Ausführungsform, die hier als eine "passive" Ausführungsform bezeichnet wird, ist die Steuerung des Drehmomentrichtungsverhältnisses in die Konstruktion integriert, und sie kann nicht beim Betrieb des Differentials willkürlich variiert werden. Bei der zweiten Ausführungsform wird das Drehmomentrichtungsverhältnis von außen gesteuert, was seine willkürliche Steuerung erlaubt.According to the drawing, the invention creates in in the broadest sense a controllable parallel axis Differential, of which two embodiments are described are. In one embodiment, here as one "Passive" embodiment is called Control of the torque direction ratio in the Construction integrated, and it can not operate of the differential can be varied arbitrarily. In the second embodiment is Torque direction ratio controlled from outside what its arbitrary control allowed.

Die zwei Ausführungsformen werden nachfolgend der Reihe nach beschrieben. The two embodiments are as follows described in order.

First embodiment

In den Fig. 1, 2 und 3 ist ein Parallelachsen- Getriebedifferential 10 dargestellt, das ein Gehäuse 12 mit einem Flanschende 14 und einem Deckelende 16 umfaßt, die durch vier Säulen 18 verbunden sind. Das Flanschende 14 hat Bohrungen 20 zur Anbringung eines Getrieberinges (nicht dargestellt), der Antriebskraft auf das Gehäuse 12 überträgt. Gegenseitig nicht ausgefluchtete Bolzen 22 und 24 verbinden die Säulen 18 mit dem Flanschende 14 und dem Deckelende 16. Bei einer bevorzugten Ausführungsform haben keilartige Vorsprünge 26 der Säulen 18 (auch in Fig. 5 gezeigt) flache Paßflächen 28, die mit Seitenwandungen von in dem Flanschende 14 ausgebildeten Schlitzen 30 zusammenpassen. Bei der gezeigten Ausführungsform ist nur ein keilartiger Vorsprung gezeigt. Es ist jedoch verständlich, daß die Säule an beiden Enden verkeilt sein kann. Die nicht ausgefluchteten Bolzen 22 und 24 und die zusammenpassenden Vorsprünge 14 und Schlitze 30 verhindern, daß sich die Säulen 18 drehen können.In Figs. 1, 2 and 3 is a parallel axis gear differential 10 is illustrated, which are connected by four pillars 18, a housing 12 having a flange 14 and a cover end 16 comprises. The flange end 14 has bores 20 for attaching a gear ring (not shown) that transmits driving force to the housing 12 . Bolts 22 and 24 that are not aligned with one another connect the columns 18 to the flange end 14 and the cover end 16 . In a preferred embodiment, wedge-like protrusions 26 of columns 18 (also shown in FIG. 5) have flat mating surfaces 28 that mate with side walls of slots 30 formed in flange end 14 . In the embodiment shown, only a wedge-like projection is shown. However, it is understood that the column can be keyed at both ends. The non-aligned bolts 22 and 24 and the mating projections 14 and slots 30 prevent the columns 18 from rotating.

Das Gehäuse 12 ist um eine gemeinsame Achse 32 zweier Ausgangswellen 34 und 36 in Vorwärtsantriebsrichtung 34 und Rückwärtsantriebsrichtung 40 (in Fig. 3 gezeigt) drehbar. Die Bezeichnungen "vorwärts" und "rückwärts" beziehen sich auf entgegengesetzte Richtungen der Gehäusedrehung; die Bezeichnungen "Antrieb" und "Leerlauf" beziehen sich auf entgegengesetzte Richtungen der Kraftübertragung zwischen dem Gehäuse 12 und den Ausgangswellen 34 und 36. Diese Unterscheidungen sind wichtig, weil die Differentialbelastungsmuster in der Vorwärtsantriebs richtung ähnlich den Belastungsmustern in der Rückwärtsleerlaufrichtung sind und die Belastungsmuster in der Rückwärtsantriebsrichtung den Belastungsmustern in der Vorwärtsleerlaufrichtung ähnlich sind. Seitenräder 42 und 44 sind mit den inneren Enden der beiden Ausgangswellen 34 und 36 gekoppelt, so daß sie mit ihnen um die gemeinsame Achse 32 rotieren können. Die Seitenräder 42 und 44 sind untereinander durch vier Planetenradpaare 46 verbunden, wobei jedes Paar ein vorausgehendes Planetenradelement 48 und ein folgendes Planetenradelement 50 hat, die um zu der gemeinsamen Achse 32 parallele Achsen 52 bzw. 54 drehbar sind. Das vorausgehende Planetenradelement 48 ist dem folgenden Planetenradelement 50 in der Vorwärtsdrehrichtung 38 um die gemeinsame Achse 32 winkelmäßig voraus.The housing 12 is rotatable about a common axis 32 of two output shafts 34 and 36 in the forward drive direction 34 and reverse drive direction 40 (shown in FIG. 3). The terms "forward" and "backward" refer to opposite directions of housing rotation; the terms "drive" and "idle" refer to opposite directions of power transmission between the housing 12 and the output shafts 34 and 36 . These distinctions are important because the differential load patterns in the forward drive direction are similar to the load patterns in the reverse idle direction and the load patterns in the reverse drive direction are similar to the load patterns in the forward idle direction. Side gears 42 and 44 are coupled to the inner ends of the two output shafts 34 and 36 so that they can rotate about the common axis 32 with them. The side gears 42 and 44 are interconnected by four pairs of planet gears 46 , each pair having a preceding planet gear member 48 and a following planet gear member 50 rotatable about axes 52 and 54, respectively, parallel to the common axis 32 . The preceding planet gear element 48 is angularly ahead of the following planet gear element 50 in the forward rotation direction 38 about the common axis 32 .

Vier Kniehebel A, A′,B und B′ sind auf den Säulen 18 schwenkbar angebracht, so daß sie eine Winkelbewegung um die Schwenkachsen 58 ausführen können, die ebenfalls parallel zu der gemeinsamen Achse 32 liegen. Die Kniehebel A und A′ sind identisch, und die Kniehebel B und B′ sind auch identisch. Kniehebel A und Kniehebel A′ sind diametral gegenüberliegend angeordnet und arbeiten synchron. Kniehebel B und Kniehebel B′ liegen sich ebenfalls diametral gegenüber und arbeiten ebenfalls synchron.Four toggle levers A, A ', B and B' are pivotally mounted on the columns 18 so that they can perform an angular movement about the pivot axes 58 , which are also parallel to the common axis 32 . The toggle levers A and A 'are identical, and the toggle levers B and B' are also identical. Toggle lever A and toggle lever A 'are arranged diametrically opposite and work synchronously. Toggle lever B and toggle lever B 'are also diametrically opposite and also work synchronously.

Wie in Fig. 4A gezeigt ist, hat der Kniehebel A zwei Arme 59A und 69A, die identisch sind. Der Kniehebel A hat auch eine erste Lagerfläche 60A zur Drehlagerung des vorausgehenden Elements 48 eines der Planetenradpaare und eine zweite Lagerfläche 62A zur Drehlagerung des folgenden Elements 50 eines benachbarten Planetenradpaares. In gleicher Weise hat der Kniehebel B eine erste Lagerfläche 60B zur Drehlagerung des vorausgehenden Elements 48 eines der Planetenradpaare und eine zweite Lagerfläche 62B zur Drehlagerung des folgenden Elements 50 eines benachbarten Planetenradpaares. As shown in Fig. 4A, the toggle lever A has two arms 59 A and 69 A, which are identical. The toggle lever A also has a first bearing surface 60 A for pivoting the preceding element 48 of one of the planet gear pairs and a second bearing surface 62 A for pivoting the following element 50 of an adjacent planet gear pair. In the same way, the toggle lever B has a first bearing surface 60 B for the rotary mounting of the preceding element 48 of one of the planet gear pairs and a second bearing surface 62 B for the rotary mounting of the following element 50 of an adjacent planet gear pair.

Der Kniehebel A hat eine im allgemeinen zylindrische erste Außenfläche 61A an jedem Ende und eine Reihe von symmetrischen "Schrägflächen" und "Flachflächen" von jedem Ende hin zu seiner Mitte. Jede Flachfläche ist in Wirklichkeit eine zylindrische Fläche und jede Schrägfläche ist in Wirklichkeit eine kegelstumpfförmige Fläche. Die Fig. 4A zeigt die Außenflächen des Kniehebels A der Reihe nach vom Ende zur Mitte hin wie folgt erste zylindrische Fläche 61A, kegelstumpfförmige Fläche A1, kegelstumpfförmige Fläche A2 (eine Fortsetzung der Fläche A1), zylindrische Zwischenfläche A3, kegelstumpfförmige Fläche A4 und zweite zylindrische Außenfläche A5. Die durch die Fläche A5 definierte Mitte des Kniehebels hat einen kleineren Durchmesser als die beiden durch die Fläche 61A definierten Enden des Kniehebels. Der Kniehebel ist zu der Mittelebene 19 symmetrisch. Wie in Fig. 4B gezeigt, hat der Kniehebel B zwei Arme 59B und 69B. Jeder Arm ist identisch. Der Kniehebel B hat auch eine im allgemeinen zylindrische erste Außenfläche 61B an jedem Ende und eine Reihe von symmetrischen "Schrägflächen" und "Flachflächen" von jedem Ende zu der Mitte des Kniehebels hin, die eine Zylinderfläche von kleinerem Durchmesser als die beiden Enden hat. Jede Flachfläche ist tatsächlich eine Zylinderfläche und jede Schrägfläche ist tatsächlich eine kegelstumpfförmige Fläche. Die Fig. 4B zeigt die Außenflächen des Kniehebels B in der Reihe von seinem Ende zur Mitte hin wie folgt: erste zylindrische Außenfläche 61B, kegelstumpfförmige Fläche B1, erste zylindrische Zwischenfläche B2, kegelstumpfförmige Fläche B3, zweite zylindrische Zwischenfläche B4, kegelstumpfförmige Fläche B5 und zweite zylindrische Außenfläche B6. Die durch die Fläche B6 definierte Mitte des Kniehebels hat einen kleineren Durchmesser als die durch die Fläche 61B definierten Enden des Kniehebels. Der Kniehebel ist zu der Mittelebene 19 symmetrisch.The toggle lever A has a generally cylindrical first outer surface 61A at each end and a series of symmetrical "inclined surfaces" and "flat surfaces" from each end towards its center. Each flat surface is actually a cylindrical surface and each inclined surface is in reality a frustoconical surface. FIG. 4A shows the outer surfaces of the toggle lever A sequentially from the end toward the middle as first cylindrical surface follows 61 A, frustoconical surface A1, frustoconical surface A2 (a continuation of the surface A1), intermediate cylindrical surface A3, frustoconical surface A4 and second cylindrical outer surface A5. The defined by the area A5 center of the toggle lever has a smaller diameter than the two defined by the surface 61 A of the toggle lever ends. The toggle lever is symmetrical about the central plane 19 . As shown in Fig. 4B, the toggle lever B has two arms 59 B and 69 B. Each arm is identical. The toggle lever B also has a generally cylindrical first outer surface 61B at each end and a series of symmetrical "inclined surfaces" and "flat surfaces" from each end towards the center of the toggle lever, which has a cylinder surface of smaller diameter than the two ends. Each flat surface is actually a cylindrical surface and each inclined surface is actually a frustoconical surface. Figs. 4B shows the outer surfaces of the toggle lever B in the range of its end toward the middle as follows: first cylindrical outer surface 61 B, frustoconical surface B1, first cylindrical intermediate surface B2, frustoconical surface B3, second cylindrical intermediate surface B4, frustoconical surface B5 and second cylindrical outer surface B6. The defined by the area B6 center of the toggle lever has a smaller diameter than that defined by the surface 61 B of the toggle lever ends. The toggle lever is symmetrical about the central plane 19 .

Wie in den Fig. 4A, 4B und 5 gezeigt, ist ein Achslagerteil 66 der Trägersäule 18 mit einer dritten Lagerfläche 64A und 64B der Kniehebel A bzw. B zusammenpassend ausgebildet, damit die Kniehebel in dem Gehäuse 12 schwenkbar montiert werden können. Spielraumflächen 68A und 68B und 70A und 70B der Kniehebel sind gegenüber den Säulenflächen 72 und 74 winkelmäßig auf Abstand gehalten, um einen Bereich an winkliger Bewegung um die Schwenkachsen 58A und 58B zu erlauben. Alternativ könnte eine der Säulenseiten 72 oder 74 so angeordnet werden, daß ein Anschlag gebildet wird, um die Bewegung der Kniehebel um die Schwenkachsen 58A und 58B in einer Richtung zu begrenzen.As shown in FIGS. 4A, 4B and 5, an axle bearing part 66 of the support column 18 is designed to match a third bearing surface 64 A and 64 B of the toggle levers A and B, respectively, so that the toggle levers can be pivotably mounted in the housing 12 . Travel areas 68 A and 68 B and 70 A and 70 B of the toggle levers are angularly spaced from the column surfaces 72 and 74 to allow a range of angular movement about the pivot axes 58 A and 58 B. Alternatively, one of the column sides 72 or 74 could be arranged so that a stop is formed to limit the movement of the toggle levers about the pivot axes 58 A and 58 B in one direction.

Wie am besten in der schematischen Darstellung der Fig. 6 gezeigt ist, berühren die Lagerflächen 60A′ und 62B der Kniehebel A′ bzw. B, die mit den Planetenradelementen 48 und 50 einen im wesentlichen gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt C haben, die zylindrischen Außenflächen der Planetenradelemente 48 und 50. Die durch die betreffenden Eingriffe jedes Planetenradelements erzeugten Radschubkräfte W_p1 und W_p2 drücken die Planetenräder 48 und 50 in Berührung mit den Lagerflächen 60A′ und 62B. Die durch die betreffenden Lagerflächen 60A′ und 62B ausgeübten Reaktionskräfte R_p1 und R_p2 begrenzen die Bewegung der Planetenradelemente 48 bzw. 50. In der Vorwärts-Antriebsrichtung 38 (in Fig. 3 gezeigt) entwickeln die folgenden Planetenräder eine größere radiale Schubkraft als die vorausgehenden Räder, wodurch die Kniehebel dazu neigen, entgegen dem Uhrzeigerdrehsinn zu schwenken. In der Rückwärts- Antriebsrichtung 40 trifft das umgekehrte zu, d. h. die vorausgehenden Getrieberäder entwickeln eine größere radiale Schubkraft als die folgenden Getrieberäder, wodurch die Kniehebel dazu neigen, im Uhrzeigerdrehsinn zu schwenken.As best shown in the schematic representation of Fig. 6, the bearing surfaces 60 A 'and 62 B of the toggle levers A' and B, which have a substantially common center of curvature C with the planet gear elements 48 and 50 , the cylindrical outer surfaces of the Planet gear elements 48 and 50 . The wheel thrust forces W _p1 and W _p2 generated by the respective interventions of each planet gear _element press the planet gears 48 and 50 into contact with the bearing surfaces 60 A 'and 62 B. The reaction forces R _p1 and R _p2 exerted by the respective bearing surfaces 60 A' and 62 B. limit the movement of the planet gear elements 48 and 50 . In the forward drive direction 38 (shown in FIG. 3), the following planet gears develop greater radial thrust than the previous gears, causing the toggle levers to tend to pivot counterclockwise. In the reverse drive direction 40 the reverse is true, ie the preceding gear wheels develop greater radial thrust than the following gear wheels, whereby the toggle levers tend to pivot clockwise.

Die unbeschränkte Kippwirkung ist in Fig. 7 übertrieben dargestellt, die ein Querschnitt ähnlich dem der Fig. 3 ist mit der Abweichung, daß alle vier Kniehebel in Richtung entgegen dem Uhrzeigerdrehsinn vollständig verschwenkt sind, um eine maximale Reibung und ein maximales Momentrichtungsverhältnis zu schaffen. Diese Zeichnungsfigur ist übertrieben dargestellt und daher nicht ganz genau. Im einzelnen sind die folgenden Getrieberäder 50 so gezeigt, als ob sie nicht mit dem Seitenrad 44 in Eingriff sind, was tatsächlich niemals geschehen könnte. Die übertriebene Darstellung soll nur die Kippwirkung erläutern.The unrestricted tilting effect is exaggerated in Fig. 7, which is a cross section similar to that of Fig. 3 with the difference that all four toggle levers are fully pivoted in the counterclockwise direction to provide maximum friction and a maximum torque direction ratio. This drawing figure is exaggerated and therefore not exactly accurate. Specifically, the following gears 50 are shown as if they were not engaged with the side gear 44 , which in fact could never happen. The exaggerated representation is only intended to explain the tipping effect.

Eine Einrichtung zur Steuerung des Kippvorgangs und demzufolge des Momentrichtungsverhältnisses des Differentials ist in Fig. 1 gezeigt. Die Steuerungseinrichtung umfaßt ein Paar ringförmige Steuerringe 11 und 21, die die Kniehebel und die Trägersäulen umgeben, und mehrere Federn, die die beiden Steuerringe verbinden. Der linke Steuerring 21 und der rechte Steuerring 11 sind durch mehre Druckfedern 13 verbunden. Jeder Ring enthält mehrere Sackbohrungen 31 (in Fig. 8 gezeigt), in denen die Federn 13 angebracht sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind zwölf Federn gleichmäßig über den Umfang der Ringe verteilt.A device for controlling the tilting process and consequently the torque direction ratio of the differential is shown in FIG. 1. The control device comprises a pair of ring-shaped control rings 11 and 21 which surround the toggle levers and the support columns, and a plurality of springs which connect the two control rings. The left control ring 21 and the right control ring 11 are connected by a plurality of compression springs 13 . Each ring contains a plurality of blind bores 31 (shown in Fig. 8) in which the springs 13 are attached. In a preferred embodiment, twelve springs are evenly distributed over the circumference of the rings.

Fig. 8 zeigt den Steuerring 21 in einer perspektivischen Darstellung, wobei ein Teil des Ringes weggeschnitten ist. Der Ring hat ersichtlich einen zylindrischen Abschnitt 23 und einen zylindrisch kegelstumpfförmigen Abschnitt 25. Der Abschnitt 25 hat eine nach innen weisende kegelstumpfförmige Fläche 27, und der Abschnitt 23 hat eine nach innen weisende zylindrische Fläche 29. Der zylindrische Abschnitt enthält die Sackbohrungen 31, in denen die Druckfedern gehaltert sind. Fig. 8 shows the control ring 21 in a perspective view, with part of the ring cut away. The ring can be seen to have a cylindrical section 23 and a cylindrical frustoconical section 25 . Section 25 has an inwardly frustoconical surface 27 and section 23 has an inwardly cylindrical surface 29 . The cylindrical section contains the blind bores 31 , in which the compression springs are held.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Steuerringe so montiert sind, daß die zylindrischen Abschnitte jedes Ringes gegenseitig am nächsten liegen und der Mittelebene 19 des Differentials näher als die zylindrisch kegelstumpfförmigen Abschnitte sind. Der Steuerring 11 ist ein Spiegelbild des Steuerrings 21.From Fig. 2 it can be seen that the control rings are mounted so that the cylindrical portions of each ring are closest to each other and closer to the center plane 19 of the differential than the cylindrical frustoconical portions. The control ring 11 is a mirror image of the control ring 21 .

Mode of operation

Wenn ein Drehmoment ausgeübt wird, beginnen alle Kniehebel zu schwenken. Bei fehlender Beschränkung überträgt der Schwenkvorgang Schubkraft von einem Planetenrad (z. B. dem vorausgehenden Rad) über seinen Kniehebel auf sein entsprechendes Planetenrad (z. B. das folgende Rad) wodurch das entsprechende Planetenrad unter dem anderen Kniehebelarm in einen festeren Eingriff mit dem Seitenrad gedrückt wird, wodurch das Drehmomentrichtungsverhältnis schnell ansteigt.When torque is applied, everyone starts To swing the toggle. If there is no restriction the swiveling process transfers thrust from one Planet gear (e.g. the preceding gear) over its Toggle lever on its corresponding planet gear (e.g. the following wheel) whereby the corresponding planet gear under the other toggle arm into tighter engagement with the side wheel is pressed, causing the Torque direction ratio increases rapidly.

Die zur Steuerung dienende Ring/Federkombination setzt der Kippwirkung Widerstand entgegen und steuert dadurch das Drehmomentrichtungserhältnis. Die Zeichnungsfiguren 9A-17A und 9B-17B erläutern die Lage und die Wirkung der Steuerringe auf die Kniehebel A bzw. B und zeigen auch schematisch die zulässige relative Kippung. Die Steuerringe werden enger zusammengedrückt, wenn die Differenzierung zunimmt, d. h. wenn die natürlichen Schubkräfte der Planetenräder dazu neigen, die Kippkraft zu erhöhen.The ring / spring combination used for control opposes the tipping effect and thereby controls the torque direction ratio. The drawing figures 9 A- 17 A and 9 B- 17 B explain the position and the effect of the control rings on the toggle levers A and B and also show schematically the permissible relative tilt. The control rings are pressed closer together when the differentiation increases, ie when the natural thrust forces of the planet gears tend to increase the tilting force.

Die Fig. 9A-17A und 9B-17B sind Teilschnitte der Kniehebel A bzw. B und der Steuerringe 11 bzw. 21. Die Figuren erläutern die fortschreitende Bewegung der Steuerringe, wenn die Differenzierung erfolgt. In der folgenden Beschreibung ist das Wort "Schrägfläche" synonym mit der kegelstumpfförmigen Fläche des Kniehebels, und das Wort "Flachfläche" synonym mit einer zylindrischen Fläche. Aus Gründen der Einfachheit wird nur die Lage des Steuerrings 21 diskutiert, obgleich der Steuerring 11 selbstverständlich ein Spiegelbild des Steuerrings 21 ist und sich synchron mit dem Steuerring 21 bewegt. Figs. 9A-17A and 9B-17B are partial sections of the toggle levers A and B and the control rings 11 and 21 respectively. The figures explain the progressive movement of the control rings when the differentiation takes place. In the following description, the word "inclined surface" is synonymous with the frustoconical surface of the toggle, and the word "flat surface" is synonymous with a cylindrical surface. For the sake of simplicity, only the position of the control ring 21 is discussed, although the control ring 11 is of course a mirror image of the control ring 21 and moves synchronously with the control ring 21 .

Die Fig. 9A-9B zeigen das Differential in Ruhe oder im Gleichgewicht. Die Federn üben eine schwache Vorspannung auf die Ringe und auf die Kniehebel aus, und die Ringe sind in ihren äußeren extremen Grenzlagen angeordnet (d. h. möglichst weit voneinander entfernt). Die Fläche 27 des Ringes 21 ist in Kontakt mit der Oberfläche A1, und die Fläche 29 ist nicht in Kontakt mit der Fläche A2. Der Kniehebel A kann kippen, weil die nach innen weisende kegelstumpfförmige Fläche 27 (Schrägfläche) mit der nach außen weisenden kegelstumpfförmigen Fläche A1 (Schrägfläche) in Kontakt ist und die nach innen weisende Fläche 29 nicht mit einer Kniehebelfläche in Kontakt ist. Die Fläche 27 ist auch mit der Fläche B1 in Kontakt, aber die Fläche 29 ist auch mit der Fläche B2 in Kontakt, was die Bewegung des Kniehebels B beschränkt. Es ist ersichtlich, daß die Kippung zulässig ist, wenn die kegelstumpfförmige Fläche des Ringes mit der kegelstumpfförmigen Fläche des Kniehebels ausgefluchtet ist, und daß die Kippung unterbunden ist, wenn die Zylinderfläche des Rings mit einer Zylinderfläche des Kniehebels ausgefluchtet ist. Figures 9A-9B show the differential at rest or in equilibrium. The springs exert a slight preload on the rings and on the toggle levers, and the rings are arranged in their extreme outer limit positions (ie as far apart as possible). Surface 27 of ring 21 is in contact with surface A1 and surface 29 is not in contact with surface A2. The toggle lever A can tilt because the inwardly frustoconical surface 27 (inclined surface) is in contact with the outwardly frustoconical surface A1 (inclined surface) and the inwardly facing surface 29 is not in contact with a toggle lever surface. Surface 27 is also in contact with surface B1, but surface 29 is also in contact with surface B2, which limits the movement of toggle lever B. It can be seen that the tilt is permissible if the frustoconical surface of the ring is aligned with the frustoconical surface of the toggle lever and that the tilting is prevented when the cylindrical surface of the ring is aligned with a cylindrical surface of the toggle lever.

In den Fig. 10A und 10B wurden die Ringe durch die Kniehebel gezwungen, sich einander zu nähern. Der Kniehebel A ist noch frei kippbar, und der Kniehebel B ist noch kippfest.In FIGS. 10A and 10B, the rings were forced by the toggle lever, to approach each other. The toggle lever A can still be tilted freely, and the toggle lever B is still tilt-proof.

In Fig. 11A hat sich der Ring 21 nach rechts bewegt, so daß die Fläche 29 in Kontakt mit der Flachfläche A3 ist, wodurch die Kippbewegung des Kniehebels A beschränkt wird. Aus Fig. 11B ist ersichtlich, daß zum gleichen Zeitpunkt der Kniehebel B von einer kippfesten Position in eine kippbare Position übergegangen ist.In Fig. 11A, the ring 21 has moved to the right so that the surface 29 is in contact with the flat surface A3, thereby restricting the tilting movement of the toggle lever A. From Fig. 11B it can be seen that at the same time the toggle lever B has changed from a tilt-fixed position to a tiltable position.

In den Fig. 12A und 12B ist der Kniehebel A fest, während der Kniehebel B nun frei kippbar ist.In FIGS. 12A and 12B is fixed, the toggle A, while the toggle lever B is now free tiltable.

In Fig. 13A ist der Kniehebel A in einer Übergangsstellung zwischen einer festen und einer freien Position, während die Oberfläche 29 nun mit der in Fig. 13B gezeigten flachen (d. h. zylindrischen) Fläche B4 in Kontakt ist, wodurch die Bewegung des Kniehebels B beschränkt ist.In Fig. 13A, the toggle lever A is in a transition position between a fixed and a free position while the surface 29 is now in contact with the flat (ie, cylindrical) surface B4 shown in Fig. 13B, thereby restricting the movement of the toggle lever B. .

Der Kniehebel B ist bei Bewegung in die Fig. 14B noch beschränkt, weil die Flachfläche 29 mit der Flachfläche B4 ausgefluchtet ist, jedoch ist der Kniehebel A frei kippbar, weil die Schrägfläche 27 mit der Schrägfläche A1 ausgefluchtet ist, wie in Fig. 14A gezeigt ist.The toggle lever B is still limited when moving in FIG. 14B because the flat surface 29 is aligned with the flat surface B4, but the toggle lever A is freely tiltable because the inclined surface 27 is aligned with the inclined surface A1, as shown in FIG. 14A is.

Die Bewegung des Kniehebels A ist in Fig. 15A eingeschränkt, weil die Flachfläche 29 auf die Flachfläche A5 ausgerichtet ist. Wie aus Fig. 15B ersichtlich ist, ist der Kniehebel B aus einer kippfesten in eine freie Position übergegangen.The movement of the toggle lever A is restricted in FIG. 15A because the flat surface 29 is aligned with the flat surface A5. As can be seen from FIG. 15B, the toggle lever B has changed from a tilt-resistant to a free position.

In den Fig. 16A und 16B ist der Kniehebel A vollständig geschwenkt, während der Kniehebel B frei ist.In FIGS. 16A and 16B of the toggle lever is fully pivoted A, while the toggle lever B is free.

Schließlich zeigen die Fig. 17A und 17B die Ringe in einer möglichst nahen Position; beide Kniehebel sind vollständig geschwenkt, und durch den Kniehebel wird eine Maximalkraft übertragen.Finally, FIGS. 17A and 17B show the rings in a position as close as possible; both toggle levers are fully pivoted and maximum force is transmitted through the toggle lever.

Die Fig. 9A-17A und 9B-17B erläutern die Wirkung der Kniehebel und Steuerringe ausgehend von einem niedrigen Drehmomentrichtungsverhältnis zu einem hohen Drehmomentrichtungsverhältnis. In den Fig. 9A-9B üben die Steuerringe eine geringe Kompressionskraft auf die Kniehebel aus, die eine schwache Vorbelastung an dem Differential erzeugt. Figs. 9A-17A and 9B-17B illustrate the effect of the toggle levers and the control ring from a low torque to a high torque ratio direction towards ratio. In FIGS. 9A-9B, the control rings exert a small compression force on the toggle levers, which creates a weak preload on the differential.

Wenn das Drehmoment bei "niedrigen Drehmoment"- Bedingungen ansteigt, wird die Federvorspannung ohne Bewegung der Kniehebel überwunden, so daß das Differential sich als Standard-Paralleachsen-Differential verhält. Obgleich das vorausgehende Rad mit dem Kniehebel in Kontakt ist, ist die Belastung so gering, daß es keine bedeutende Wirkung auf die Richtung (bias) hat.If the torque at "low torque" - Conditions increases, the spring preload is without Movement of the toggle levers overcome, so that Differential as a standard parallel axis differential behaves. Although the previous wheel with the toggle is in contact, the load is so low that there is none has a significant effect on the direction (bias).

Unter den Bedingungen eines "mittleren Drehmoments" überwinden die Trennkräfte des folgenden Rades die neue Federlast, und die Kniehebel beginnen, die Last auf die vorausgehenden Planetenräder zu übertragen, wodurch die Anzahl der Reibungsflächen erhöht wird. Durch Versetzen der Schrägflächen auf den Kniehebeln ist es möglich, nur zwei gegenüberliegende Kniehebel zu bewegen, während die anderen relativ zurückgehalten werden, so daß es möglich wird, in dem mittleren Richtungsbereich zwei Stufen zu erzeugen. Egal, ob alle Kniehebel oder die Hälfte der Kniehebel beteiligt sind, auf jeden Fall werden die vorausgehenden Getrieberäder zwischen dem ausgelegten Teilkreisdurchmesser und dem festen Eingriff gehalten.Under the conditions of an "average torque" the separation forces of the following wheel overcome the new one Spring load, and the knee levers begin to load the previous planetary gears to transmit, which Number of friction surfaces is increased. By moving of the sloping surfaces on the toggle levers it is possible only two opposite toggle levers to move while the others are held back relatively so that it is possible becomes two steps in the middle directional range produce. No matter whether all toggle levers or half of the Knee levers are involved, definitely will previous gear wheels between the laid out Pitch circle diameter and the fixed engagement.

Bei vergrößerter Trennkraft wird die neue Federbelastung überwunden. Die Kniehebel können vollständig schwenken, und die Trennkraft auf das folgende Planetenrad schiebt das vorausgehende Planetenrad in dichten Eingriff mit dem Seitenrad. Wenn unter diesen Bedingungen alle vorausgehenden Planetenräder infolge der von den folgenden Planetenrädern übertragenen Kräfte in festem Eingriff sind, tritt ein Radeingriff-Rollwiderstand und Kontakt an der Hinterseite der Radzähne auf, wodurch zusätzliche Reibungsfläche entsteht. Dies ist der Zustand des hohen Drehmomentrichtungsverhältnisses. With increased separation force, the new one Spring load overcome. The toggle can swivel completely, and the separation force on that following planet gear pushes the previous one Planet gear in tight engagement with the side gear. If all previous under these conditions Planet gears as a result of the following Planetary gears transmitted forces in fixed engagement there is a rolling mesh rolling resistance and contact the back of the gear teeth, creating additional Surface of friction arises. This is the state of high Torque direction ratio.

Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird das Drehmomentsteigungsverhältnis durch Kräfte gesteuert, die in dem Differential durch Drehmoment, Straßenbedingungen und induzierte Federkräfte erzeugt werden. Bei dieser "massiven" Ausführungsform steigt das Drehmomentsteigungsverhältnis mit dem Drehmoment an.In the first embodiment described above the torque gradient ratio is determined by forces controlled by torque in the differential, Road conditions and induced spring forces generated will. This increases with this "massive" embodiment Torque slope ratio with the torque.

Unter Benutzung einer externen Steuerung ist es möglich, das Drehmomentsteigungsverhältnis unabhängig von dem anliegenden Drehmoment zu steuern. Dieses "aktive" Differential wird nachfolgend als zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.It is using an external controller possible, the torque gradient ratio independent of to control the applied torque. This "active" Differential is hereinafter referred to as the second embodiment of the present invention.

Second embodiment

Fig. 18 ist eine perspektivische Ansicht der zweiten Ausführungsform 100 der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform wurde das Steuerring/Feder-Aggregat durch ein Steuerring/Nocken-Aggregat 33 ersetzt. Diese Ausführungsform benutzt wie die erste Ausführungsform zwei Steuerringe 21 und 11 zur Steuerung der Kniehebel, jedoch werdend die Steuerringe durch einen extern betätigten Nocken gesteuert. Demzufolge können die Ringe in irgendeiner gewünschten Position zu den Kniehebeln angeordnet werden, um das Drehmomentrichtungsverhältnis zu steuern. Fig. 18 is a perspective view of the second embodiment 100 of the invention. In this embodiment, the control ring / spring assembly was replaced by a control ring / cam assembly 33 . Like the first embodiment, this embodiment uses two control rings 21 and 11 to control the toggle levers, but the control rings are controlled by an externally operated cam. As a result, the rings can be placed in any desired position relative to the toggle levers to control the torque direction ratio.

Wie in den Fig. 18 und 19 gezeigt, umfaßt das Nockenaggregat 33 einen Nocken 35, der den inneren Nockenreifen 41 und den äußeren Nockenreifen 37 steuert. Die beiden Nockenreifen sind miteinander verbunden und arbeitsmäßig so angeordnet, daß sie um die Schwenkbolzen 53 und einen entsprechenden, diametral dem Bolzen 53 gegenüberliegenden Schwenkbolzen (nicht dargestellt) schwenken. Der innere Reifen 41 ist an dem Steuerring 11 durch einen Stift 55 angebracht, der in den Schlitz 43 des Steuerrings 11 eingreift. Der äußere Reifen 37 ist an dem Steuerring 21 durch den Bolzen 56 angebracht, der in den Schlitz 45 des Steuerrings 21 eingreift. Die Steuerringe sind relativ zu den Kniehebeln A und B wie bei der ersten Ausführungsform angeordnet. Im Betrieb rotieren die Ringe 11 und 21 mit dem Differential, während das Nocken-Aggregat und die Reifen stationär bleiben. Fig. 20 zeigt den Nocken 35 im Detail. Er hat einen ersten Nockenschlitz 43′, einen zweiten Nockenschlitz 45′ und eine Nockenwelle 47. Der Nockenstift 49 des äußeren Reifens ist an dem äußeren Reifen 37 und dem Steuerring 11 angebracht und mit dem Schlitz 43′ in Gleiteingriff. In ähnlicher Weise ist der innere Nockenstift 51 an dem inneren Reifen 41 und dem Steuerring 21 angebracht und mit dem Schlitz 45′ in Gleiteingriff.As shown in FIGS . 18 and 19, the cam assembly 33 includes a cam 35 that controls the inner cam tire 41 and the outer cam tire 37 . The two cam tires are connected to each other and operatively disposed so as to be about the pivot bolt 53 and a corresponding, diametrically opposite the pin 53 pivot pin (not shown) to pivot. The inner tire 41 is attached to the control ring 11 by a pin 55 which engages in the slot 43 of the control ring 11 . The outer tire 37 is attached to the control ring 21 by the bolt 56 which engages in the slot 45 of the control ring 21 . The control rings are arranged relative to the toggle levers A and B as in the first embodiment. In operation, the rings 11 and 21 rotate with the differential, while the cam assembly and the tires remain stationary. Fig. 20 shows the cam 35 in detail. It has a first cam slot 43 ', a second cam slot 45 ' and a camshaft 47 . The cam pin 49 of the outer tire is attached to the outer tire 37 and the control ring 11 and with the slot 43 'in sliding engagement. Similarly, the inner cam pin 51 is attached to the inner tire 41 and the control ring 21 and with the slot 45 'in sliding engagement.

Die Arbeitsweise des Nockenaggregats ist einfach. Wenn sich die Achse 47 des Nockens dreht, öffnen oder schließen sich die Nockenreifen (und die Steuerringe) in Abhängigkeit von der Lage des Nockens. Die Reifen öffnen sich am weitesten, und die Steuerringe sind am weitesten auseinander, wenn die Schlitze in der in den Fig. 19 und 20 gezeigten Lage sind. Die Reifen und Ringe sind am dichtesten zusammen, wenn die Schlitzanordnung zu der in den Fig. 19 und 20 gezeigten Lage um 90° verstellt wird. Die Nockenachse kann mit einem elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Motor oder irgendeinem anderen geeigneten Betätigungsglied gekuppelt sein. Diese Ausführungsform erlaubt eine stufenlose glatte Steuerung von einer schwachen Neigung bis zu einer wirksam gesperrten Position.The operation of the cam unit is simple. As the cam axis 47 rotates, the cam tires (and control rings) open or close depending on the position of the cam. The tires open the most and the control rings are the widest apart when the slots are in the position shown in FIGS. 19 and 20. The tires and rings are most closely together when the slot arrangement is adjusted by 90 ° to the position shown in FIGS. 19 and 20. The cam axis can be coupled to an electric, hydraulic, or pneumatic motor or any other suitable actuator. This embodiment allows for smooth smooth control from a slight incline to an effectively locked position.

Die Geometrie und die Konstruktion des Kniehebels in der zweiten Ausführungsform ist identisch mit der in der ersten Ausführungsform. Unter Hinweis auf die Fig. 21A und 21B können sich die Steuerringe wie bei der ersten Ausführungsform über den gesamten Bereich der Kniehebel bewegen. Wie im einzelnen in den Fig. 21A und 21B gezeigt ist, kann ferner das Nockenaggregat die Steuerringe nach außen auseinander bis zur Anlage an den Flächen 61A und 61B der Kniehebel A bzw. B auseinander bewegen, was bei der ersten Ausführungsform nicht möglich ist. Diese Lage hat einen maximalen Sperreffekt des Differentials zur Folge. Die Kniehebel können in dieser Position nicht schwenken, und die Planetenräder werden in fester Berührung (sehr dichtem Eingriff) mit den Seitenrädern gehalten, wie es schematisch in den Fig. 21 A und 21B gezeigt ist.The geometry and construction of the toggle lever in the second embodiment is identical to that in the first embodiment. Referring to FIGS. 21A and 21B, the control rings can move over the entire area of the toggle levers as in the first embodiment. As the cam unit can in detail in FIGS. 21A and 21B also, the control rings outwardly diverging until it abuts against the faces 61 A and 61 B of the toggle levers A and B move apart, which is not possible in the first embodiment . This position results in a maximum locking effect of the differential. The toggle levers cannot pivot in this position and the planet gears are held in firm contact (very tight engagement) with the side gears, as shown schematically in Figures 21A and 21B.

Somit ist ersichtlich, daß die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die externe Steuerung des Drehmomentrichtungsverhältnisses eines Differentials mit parallelen Achsen erlaubt.It can thus be seen that the second Embodiment of the present invention the external Control of the torque direction ratio of a Differentials with parallel axes allowed.

Obgleich zwei Ausführungsformen der Erfindung und mehrere Änderungen der Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden und mehrere Modifizierungen auch diskutiert wurden, werden Fachleute leicht erkennen, daß verschiedene zusätzliche Änderungen und Modifizierungen möglich sind, ohne von der erfindungsgemäßen Lehre abzuweichen, wie sie durch die folgenden Ansprüche differenziert und definiert sind.Although two embodiments of the invention and several changes in the embodiments are shown and and several modifications have also been described discussed, those skilled in the art will readily recognize that various additional changes and modifications are possible without the teaching of the invention differ as set out in the following claims are differentiated and defined.

Claims

1. Parallel-axis gear differential with
a housing which is rotatable in the forward and reverse drive directions about a common axis of rotation of a drive shaft pair,
first and second side wheels in the housing for receiving the ends of the respective drive shafts for rotation therewith about the common axis,
first and second pairs of planet gears in the housing which are engaged with the side gears for rotation about axes parallel to the common axis of rotation,
wherein each pair of planet gears includes a preceding planet gear member and a following planet gear member, and the preceding planet gear member is angularly ahead of the following planet gear member of each pair in the forward drive direction about the common axis,
a first toggle lever with first and second bearing surfaces, which is mounted in the housing between the first and second pair of planet gears,
wherein the preceding element of the first pair of planet gears is rotatably supported on the first bearing surface of the first toggle lever,
the following element of the second pair of planet gears is rotatably mounted on the second bearing surface of the first toggle lever and
the first toggle is pivotable about a first axis parallel to the planet gear axes to transmit a gear reaction force between the preceding and following elements of the first and second pair of planet gears, and with
Means for controlling the first toggle and controlling the amount of gear reaction force transmitted between the preceding and following elements of the first and second pair of planet gears.

2. Differential according to claim 1, characterized characterized in that the first toggle lever has a first arm, a second arm and a support column between the arms has, wherein the support column acts as a pivot point and each arm is a generally cylindrical first Outer surface at its longitudinal end and also one or has several frusto-conical bevels, which of the mentioned first outer surface to a generally cylindrically shaped second outer surface sloping downward are.

3. Differential according to claim 2, characterized characterized in that the means for controlling the first toggle and to control the amount of between the previous and the following element of the first and second planetary gear pair transmitted Gear wheel reaction force a couple by a compression spring connected rings, the rings being in operation in response to the transfer of the Gear reaction force up and up the bevels move down and select the inner surfaces of the rings Touch the outer surfaces of the toggle lever to tilt the To resist toggle and tilt Taxes.

4. Differential according to claim 2, characterized characterized in that the means for controlling the first toggle and to control the amount of between the previous and the following element of the first and second planetary gear pair transmitted Gear reaction force includes a pair of rings that the Toggle levers surround and are arranged so that they pass through external devices up and down the inclined surfaces move to control toggle tilt, whereby the inner surfaces of the rings selectively with outer surfaces of the Knee lever are in contact.

5. Differential according to claim 4, characterized characterized in that the external devices are a pair Control tires include those with the rings mentioned are connected and operated by a cam.

6. Differential according to claim 4, characterized characterized in that the control rings operationally so are arranged so that they are above and in contact with the lie first outer surface of the toggle lever, the previous and the following gear in fixed Engagement with the side gears and thereby the differential is effectively locked.

7. Differential according to claim 1, characterized characterized in that the first toggle in response to the torque transmission in the forward drive direction a braking force on the preceding element of the first Planet gear pair and in response to that Torque transmission in the reverse drive direction a braking force on the next element of the second Planet gear pair exercises.

8. Differential according to claim 7, characterized characterized in that the preceding element of the first Planetary gear pair and the following element of the second Comb the planetary gear pair with the first side gear.

9. Differential according to claim 7, characterized characterized in that the preceding elements of the first and second planetary gear pair with the first Comb side wheel.

10. Differential according to claim 1, characterized characterized in that it also has a second toggle lever, a third toggle, a fourth toggle, and a third planetary gear pair and a fourth planetary gear pair includes, each pair a preceding and a has the following element, the first and third toggle are diametrically opposed to each other second and fourth toggle levers diametrically opposite each other are arranged opposite each other and each toggle lever between two pairs of planet gears on the circumference of the Differentials is arranged.

11. Differential according to claim 10, characterized characterized in that each toggle is a first Storage area on which a preceding element of a Planet gear pair is rotatably supported, and a second Storage area on which a following element has a adjacent planet gear pair is rotatably supported, and each toggle lever one to the planet gear axles parallel axis is pivotable.

12. Differential according to claim 2, characterized characterized in that the first arm and the second arm are identical.

13. Differential according to claim 10, characterized characterized in that the first and third toggle levers are identical and the second and fourth toggle levers are identical.