DE19529650C2 - Differentialgetriebeeinheit - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen eine Differen­ tialgetriebeeinheit zur Verwendung in der Mitte eines Kraftüber­ tragungsweges für den drehenden Antrieb der Räder eines Kraft­ fahrzeuges und insbesondere eine Differentialgetriebeeinheit, die mit einer Ausgleichgetriebesperre (LSD) zur Begrenzung der Differentialbewegung ausgestattet ist, wenn ein Unterschied in der Drehgeschwindigkeit zwischen zwei Abtriebswellen auftritt, die in der Differentialgetriebeeinheit vorgesehen sind.

Für den Ausgleich eines Unterschiedes in der Drehgeschwindigkeit zwischen inneren und äußeren Rädern, der unvermeidlich auftritt, wenn Kraftfahrzeuge zum Beispiel wenden, ist eine Differential­ getriebeeinheit üblicherweise in der Mitte des Kraftübertra­ gungsweges angeordnet. Die typische Differentialgetriebeeinheit hat jedoch den Mangel, daß, sobald entweder ein rechtes oder linkes Antriebsrad im Schlamm stecken bleibt oder auf Eis und Schnee auf der Straßenoberfläche durchzurutschen beginnt, die Antriebskraft nicht auf das Antriebsrad übertragen werden kann.

Daher wurden in jüngster Zeit häufig Differentialgetriebeein­ heiten verwendet, die mit einer auf das Drehmoment ansprechenden Art von Ausgleichgetriebesperre ausgestattet sind, um die Diffe­ rentialbewegung der Differentialgetriebeeinheit zu begrenzen, wenn ein großer Unterschied im Antriebsmoment zwischen dem rech­ ten und dem linken Antriebsrad auftritt, oder mit einer auf die Geschwindigkeit ansprechenden Art von Ausgleichgetriebesperre, um die Differentialbewegung der Differentialgetriebeeinheit in Abhängigkeit vom Unterschied in der Drehgeschwindigkeit zwischen dem rechten und dem linken Antriebsrad zu begrenzen.

Zu den Differentialgetriebeeinheiten, die mit einer auf das Drehmoment ansprechenden Art von Ausgleichgetriebesperre ausge­ stattet sind, die eine bessere betriebliche Reaktion und eine größere Übertragungsantriebskraft als die auf die Geschwindig­ keit ansprechende Art aufweist, zählt eine Differentialgetriebe­ einheit, die allgemein als schrägverzahntes LSD (Limited Slip Differential) bezeichnet wird.

Diese Differentialgetriebeeinheit bringt ein Problem mit sich, daß eine Antriebskraft nicht auf das Antriebsrad übertragen wird, wenn die Haftung des Antriebsrades auf der Straßenober­ fläche an einer Seite absolut Null ist, da kein Sperraus­ gleichgetriebe-Drehmoment eintritt.

Aus der DE 40 27 423 C2 ist eine Differentialgetriebeeinheit bekannt, bei der eine Sperrvorrichtung vorgesehen ist, die ein zwischen den Achswellenrädern angeordnetes Pumpenelement umfaßt. Dieses ist im Differentialkorb drehfest angeordnet und wird von einem der Achswellenräder bei Drehzahldifferenz gegenüber den anderen der Achswellenräder und damit zum Differentialkorb an­ getrieben. Vom Pumpenelement hierdurch gefördertes Druckmittel wird auf Stirnenden der Ausgleichsräder geführt, um eine Vor­ spannung in deren Verzahnungseingriff zu erzeugen. Hierdurch wird die Sperrwirkung bei Drehzahldifferenz zwischen den Achs­ wellenrädern zusätzlich erhöht.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben­ genannten Probleme zu lösen und eine Differentialgetriebeeinheit zu schaffen, die eine verbesserte Ausgleichsgetriebesperre ent­ hält, die im Betrieb besser anspricht und ein größeres Aus­ gleichgetriebe-Sperrdrehmoment erzeugen kann, selbst wenn die Abtriebswelle an einer Seite durchrutscht und somit ihre Ein­ griffsreaktionskraft nicht auf diese wirken kann.

Die obengenannte Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Differentialgetriebeeinheit gelöst, umfassend ein Aus­ gleichgehäuse, das um eine Achse sich koaxial erstreckender erster und zweiter Abtriebswellen drehend angetrieben wird; erste und zweite Abtriebsräder, die drehbar in dem Ausgleichge­ häuse derart angeordnet sind, daß sie koaxial zu der Achse lie­ gen, wobei die ersten und zweiten Abtriebsräder jeweils gemein­ sam mit der ersten bzw. der zweiten Abtriebswelle drehbar sind; erste und zweite Ausgleichsräder, die für den Eingriff mit einem der ersten und zweiten Abtriebsräder ausgebildet sind und dreh­ bar in zylindrischen Bohrungen des Ausgleichgehäuses gehalten sind, so daß sie teilweise miteinander in Eingriff stehen, wobei sich die ersten und zweiten Ausgleichsräder auf Kreisbahnen gemeinsam mit dem Ausgleichgehäuse bewegen; ein erstes Über­ tragungselement, das drehbar in dem Ausgleichgehäuse derart aufgenommen ist, daß es koaxial zu der Achse liegt, wobei das erste Übertragungselement einen äußeren Umfang aufweist, der mit Nockenformationen versehen ist, die in Drehrichtung mit den ersten und zweiten Ausgleichsrädern in Eingriff stehen, wobei die Nockenformationen die ersten und zweiten Ausgleichsräder gegen die zylindrischen Innenflächen der zylindrischen Boh­ rungen pressen und vorspannen; und ein zweites Übertragungs­ element, das gemeinsam mit der zweiten Abtriebswelle drehbar ist und in bezug auf das erste Übertragungselement relativ drehbar angeordnet ist, wobei eine Sperrvorrichtung zur Drehmoment­ übertragung in Abhängigkeit von einem Unterschied in der Dreh­ geschwindigkeit dazwischen eingesetzt ist.

Als Sperrvorrichtung zur Übertragung eines Drehmomentes im Ver­ hältnis zu einem Unterschied in der Drehgeschwindigkeit zwischen dem ersten Übertragungselement und dem zweiten Übertragungs­ element, kann ein Drehmoment-Übertragungsmechanismus wie eine Viskokupplung oder eine hydraulische Kupplungseinheit verwendet werden.

Gemäß dem obengenannten Aspekt der vorliegenden Erfindung kommt es, wenn die erste Abtriebswelle und die zweite Abtriebswelle derselben Drehzahl unterworfen werden, zu keiner Drehmomentüber­ tragung zwischen dem ersten Übertragungselement und dem zweiten Übertragungselement, so daß das erste Übertragungselement, das durch die Nockenformationen in Drehrichtung mit den ersten und zweiten Ausgleichsrädern in Eingriff steht, gemeinsam mit dem Ausgleichgehäuse dreht, während das zweite Übertragungselement gemeinsam mit der zweiten Abtriebswelle dreht. Infolgedessen spannen die Nockenformationen des ersten Übertragungselements die ersten und zweiten Ausgleichsräder nicht gegen die zylin­ drischen Innenflächen der zylindrischen Bohrungen des Aus­ gleichgehäuses.

Sobald ein Unterschied in einer Drehgeschwindigkeit zwischen der ersten und der zweiten Abtriebswelle auftritt, so daß das Aus­ gleichgehäuse und die zweite Abtriebswelle relativ zueinander drehen, ermöglicht die Sperrvorrichtung die Erzeugung eines Übertragungsdrehmomentes zwischen dem ersten und dem zweiten Übertragungselement im Verhältnis zu dem relativen Unterschied in der Drehgeschwindigkeit zwischen dem Ausgleichgehäuse und der zweiten Abtriebswelle, woraufhin die Nockenformationen des er­ sten Übertragungselements die ersten und zweiten Ausgleichsräder gegen die zylindrischen Innenflächen der zylindrischen Bohrungen pressen und vorspannen, was zu der Erzeugung eines Reibungs­ widerstands zwischen den ersten und zweiten Ausgleichsrädern und dem Ausgleichgehäuse führt. Somit wirkt zwischen der ersten Abtriebswelle und der zweiten Abtriebswelle ein Ausgleichgetrie­ be-Sperrdrehmoment, das sowohl durch den Reibungswiderstand zwi­ schen den ersten und zweiten Ausgleichsrädern und dem Ausgleich­ gehäuse als auch durch das Übertragungsdrehmoment entsteht, das zwischen dem ersten Übertragungselement und dem zweiten Übertra­ gungselement durch die Sperrvorrichtung hervorgerufen wird.

Dies garantiert die Erzeugung eines großen Ausgleichgetriebe-Sperr­ drehmomentes zwischen der ersten Abtriebswelle und der zweiten Abtriebswelle, selbst wenn keine Eingriffsreaktionskraft zwischen dem Abtriebsrad und dem Ausgleichsrad aufgrund eines Durchdrehens einer der Abtriebswellen wirken kann.

Diese und andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Be­ schreibung deutlicher hervor, wenn diese in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet wird, von welchen:

Fig. 1 ein vollständiger Längsschnitt einer Differential­ getriebeeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 2 ein Querschnitt der in Fig. 1 dargestellten Differen­ tialgetriebeeinheit entlang der Linie II-II und in Richtung des Pfeils gesehen ist;

Fig. 3 ein vergrößerter Querschnitt eines Hauptteiles zur Erklärung der Funktionsweise der in Fig. 1 dargestell­ ten Differentialgetriebeeinheit ist;

Fig. 4 ein vollständiger Längsschnitt einer herkömmlichen Differentialgetriebeeinheit ist;

Fig. 5 ein vergrößerter Querschnitt eines Hauptteiles zur Erklärung der Funktionsweise der in Fig. 4 dargestell­ ten Differentialgetriebeeinheit ist; und

Fig. 6 ein weiterer vergrößerter Querschnitt eines Haupttei­ les zur Erklärung der Funktionsweise der in Fig. 4 dargestellten Differentialgetriebeeinheit ist.

Ein Ausführungsbeispiel einer Differentialgetriebeeinheit der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezugnahme auf die beilie­ genden Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 ist ein vollständiger Längsschnitt der Differentialgetriebeeinheit, die gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufgebaut und konstruiert ist; Fig. 2 ist ein Querschnitt der in Fig. 1 dar­ gestellten Differentialgetriebeeinheit entlang der Linie II-II und in Richtung des Pfeils gesehen; und Fig. 3 ist ein vergrö­ ßerter Querschnitt eines Hauptteiles zur Erklärung der Funk­ tionsweise der in Fig. 1 dargestellten Differentialgetriebeein­ heit. Es ist anzumerken, daß die Bauteile, die in Fig. 1 dar­ gestellt sind und mit jenen der herkömmlichen Differentialge­ triebeeinheit 90 gemäß den Fig. 4 bis 6 identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen sind und ihre ausführliche Beschreibung unterlassen wird.

Die allgemein mit 100 bezeichnete Differentialgetriebeeinheit umfaßt ein Ausgleichsgehäuse 10, erste und zweite Achswellenrä­ der 31 und 32, die Abtriebsräder sind, welche aus schrägverzahn­ ten Zahnrädern mit großem Durchmesser bestehen, erste und zweite Ausgleichsräder 35 und 36, die aus schrägverzahnten Zahnrädern mit kleinem Durchmesser bestehen, und erste und zweite Abtriebs­ wellen 41 und 45, und eine Viskokupplung 50, die als Sperrvor­ richtung zur Drehmomentübertragung abhängig von der Differenz der Drehgeschwindigkeiten dient.

Wie in Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, enthält die Viskokupplung 50 ein ringförmiges Gehäuse 51 mit einem im wesentlichen U-för­ migen Längshalbschnitt, das als erstes Übertragungselement dien­ t, und eine zylindrische Nabe 52, die das zweite Übertragungs­ element darstellt, welche in bezug auf das Gehäuse 51 relativ drehbar angeordnet ist, wobei die Viskokupplung 50 eine ring­ förmige Betriebskammer 54 bildet, die durch X-Ringe 53 flüssig­ keitsdicht verschlossen wird.

Im Inneren der Betriebskammer 54 befindet sich eine Mehrzahl von äußeren Platten 56, die als Scheiben aus einer Stahlblechtafel ausgestanzt sind, wobei die äußeren Platten in Drehrichtung mit dem Innenumfang des Gehäuses 51 keilverzahnt sind und durch Abstandsringe 57 in gleichmäßigem Abstand gehalten sind. In der Betriebskammer 54 befindet sich auch eine Mehrzahl von inneren Platten 55, die ebenso aus einer Stahlblechtafel zu Scheiben gestanzt wurden, wobei die inneren Platten einzeln zwischen den äußeren Platten 56 liegen und in Drehrichtung mit dem Außen­ umfang der Nabe 52 keilverzahnt sind. Ein Silikonöl, das ein hochviskoses Fluid ist, ist ferner in die Betriebskammer 54 eingefüllt.

Somit ermöglicht eine relative Drehung des Gehäuses 51 und der Nabe 52 zwischen den beiden Elementen die Erzeugung eines Aus­ gleichsgetriebe-Sperrdrehmomentes, das durch die Viskosität des Silikonöls entsteht. Die zylindrische Außenfläche 59 des Gehäu­ ses 51 der Viskokupplung 50 ist so innen in die zylindrische Innenfläche 18, die in dem Zylinder 11 des Ausgleichgehäuses 10 vorgesehen ist, eingesetzt, daß sie relativ drehbar ist, wobei das Gehäuse 51 drehbar und koaxial zu der Achse C1 der ersten und zweiten Abtriebswellen 41 und 45 angeordnet ist. Die zylin­ drische Außenfläche 59 ist ferner mit einer Nockenoberfläche 58 in Form von zwei Nuten versehen, die sich in Richtung der Achse C1 erstrecken, wobei die Nockenoberfläche 58 als Nockenforma­ tionen dienen, die für den Eingriff in Drehrichtung mit den ersten und zweiten Ausgleichsrädern 35 und 36 ausgebildet ist, die in den ersten und zweiten zylindrischen Bohrungen 12 und 13 liegen, die einen Aufnahmeabschnitt zur Halterung der Aus­ gleichsräder darstellen, so daß sich die ersten und zweiten Aus­ gleichsräder 35 und 36 gegen die zylindrischen Innenflächen 14 und 15 der zylindrischen Bohrungen 12 und 13 pressen und vor­ spannen können. Ein Keilwellenabschnitt 48 der zweiten Abtriebs­ welle 45 mit kleinem Durchmesser ist in den Innenumfang der Nabe 52 eingesetzt, so daß die Nabe 52 in Verbindung mit dem zweiten Achswellenrad 32 gemeinsam mit der zweiten Abtriebswelle 45 umläuft.

Es werden nun die Betriebscharakteristik der so konstruierten Differentialgetriebeeinheit des vorliegenden Ausführungsbei­ spiels beschrieben. Wenn zum Beispiel Antriebsräder, die von den ersten und zweiten Abtriebswellen 41 bzw. 45 angetrieben werden, im wesentlichen dieselbe Drehzahl haben, entsteht kein Unterschied in der Drehzahl zwischen dem Gehäuse 51 und der Nabe 2 und somit keine Drehmomentübertragung über die Visko­ kupplung 50. Hierbei dreht das Gehäuse 51, das in Drehrichtung über die Nockenoberfläche 58 mit den ersten und zweiten Ausgleichsrädern 35 und 36 in Eingriff steht gemeinsam mit dem Ausgleichgehäuse 10, während die Nabe 52 gemeinsam mit der zweiten Abtriebswelle 45 dreht. Somit preßt und spannt die Nockenober­ fläche 58 des Gehäuses die ersten und zweiten Ausgleichsräder 35 und 36 nicht gegen die zylindrischen Innenflächen 14 und 15 der ersten und zweiten zylindrischen Bohrungen 12 und 13 des Aus­ gleichgehäuses 10. Daher wird keine Ausgleichgetriebe-Sperrkraft in der Differentialgetriebeeinheit 100 erzeugt, so daß die ersten und zweiten Abtriebswellen 41 und 45 zunächst unterschiedlich umlaufen können.

Sobald eines der Antriebsräder, die von den ersten und zweiten Abtriebswellen 41 bzw. 45 drehend angetrieben werden, zufällig im Schlamm steckenbleibt oder auf Eis und Schnee auf der Stra­ ßenoberfläche durchdreht, entsteht ein Unterschied in der Dreh­ geschwindigkeit zwischen der ersten und der zweiten Abtriebs­ welle 41 und 45, wodurch eine relative Drehung zwischen dem Aus­ gleichgehäuse 10 und der Abtriebswelle 45 zustande kommt. Dann bewirkt die Viskokupplung 50 zwischen dem Gehäuse 51 und der Nabe 52 ein Übertragungsdrehmoment in Abhängigkeit vom Unter­ schied in der Anzahl der relativen Umdrehungen zwischen dem Ausgleichgehäuse 10 und der zweiten Abtriebswelle 45, woraufhin die Nockenoberfläche 58 des Gehäuses 51, die in Richtung des Pfeils V dreht, wie in Fig. 3 dargestellt, aufgrund ihrer Keil­ wirkung die ersten und zweiten Ausgleichsräder 35 und 36 gegen die zylindrischen Innenflächen 14 und 15 der ersten und zweiten zylindrischen Bohrungen 12 und 13 preßt und vorspannt.

Die ersten und zweiten Ausgleichsräder 35 und 36, die in Rich­ tung des Pfeiles T gegen die zylindrischen Innenflächen 14 und 15 der ersten und zweiten zylindrischen Bohrungen 12 und 13 gepreßt und vorgespannt werden, drehen auf ihrer entsprechenden Achse C2 und C3, wobei ihre Außenumfänge unter Reibung an den zylindrischen Innenflächen 14 und 15 gleiten. Infolgedessen findet zwischen dem ersten Achswellenrad 31 und den ersten Aus­ gleichsrädern 35 und zwischen dem zweiten Achswellenrad 32 und den zweiten Ausgleichsrädern 35 eine Drehmomentübertragung statt, die gleich dem Drehmoment ist, das zur Drehung der ersten und zweiten Ausgleichsrädern 35 und 36 gegen die Gleitreibungs­ kraft mit den zylindrischen Innenflächen 14 und 15 ausreicht. Somit wird zwischen der ersten Abtriebswelle 41 und der zweiten Abtriebswelle 42 ein Ausgleichgetriebe-Sperrdrehmoment erzeugt, das sowohl aus einem Reibungswiderstand, der zwischen den ersten und zweiten Ausgleichsrädern 35, 36 und dem Ausgleichgehäuse 10 auftritt, als auch durch ein Übertragungsdrehmoment entsteht, das zwischen dem Gehäuse 51 und der Nabe 52 durch die Viskokupp­ lung 50 erzeugt wird.

Folglich garantiert die Differentialgetriebeeinheit 100 dieses Ausführungsbeispiels die Erzeugung eines großen Ausgleichge­ triebe-Sperrdrehmomentes zwischen der ersten Abtriebswelle 41 und der zweiten Abtriebswelle 45, selbst wenn eines der An­ triebsräder vollständig seine Haftung in bezug auf die Straßen­ oberfläche verliert und somit keine Eingriffsreaktionskraft zwischen dem ersten Achswellenrad 31 und den ersten Ausgleichs­ rädern 35 oder zwischen dem zweiten Achswellenrad 32 und den zweiten Ausgleichsrädern 36 entstehen kann.

Genauer ist in der Differentialgetriebeeinheit 100 der vor­ liegenden Erfindung die Viskokupplung 50, die als Sperrvorrich­ tung dient, in dem Inneren des Ausgleichgehäuses 10 angeordnet, und ein Ausgleichgetriebe-Sperrdrehmoment, das in der Viskokupp­ lung 50 entsteht, wird dazu verwendet, die ersten und zweiten Ausgleichsräder 35 und 36 gegen das Ausgleichgehäuse 10 zu pres­ sen und vorzuspannen, um ein Anfangsdrehmoment zu erzeugen, wobei eine verbesserte betriebliche Reaktion und eine Verringe­ rung in der Größe der Viskokupplung im Vergleich zum Beispiel zu jenem Fall erzielt werden kann, in dem die Erzeugung des Anfangsdrehmomentes beim Durchdrehen des Rades an einer Seite ausschließlich von dem viskosen Drehmoment abhängt, wobei le­ diglich die Viskokupplung zwischen der ersten und der zweiten Abtriebswelle 41 und 45 eingesetzt ist. So kann ohne Vergröße­ rung der Maße der Differentialgetriebeeinheit 100 ein Ausgleich­ getriebe mit guter und großer Sperrwirkung erhalten werden.

Obwohl bei der Differentialgetriebeeinheit 100 dieses Ausfüh­ rungsbeispiels die Viskokupplung als Sperrvorrichtung zur Über­ tragung eines Drehmomentes abhängig von dem Unterschied der Drehgeschwindigkeit zwischen dem ersten und dem zweiten Über­ tragungselement verwendet wird, ist dies nicht als Einschränkung gedacht, und natürlich können Drehmoment-Übertragungsmechanismen wie zum Beispiel eine hydraulische Kupplungseinheit verwendet werden.

Bei der Differentialgetriebeeinheit der vorliegenden Erfindung kann eine Reibungswiderstandskraft, die zwischen den ersten und zweiten Ausgleichsräder und der inneren Wandfläche der zylin­ drischen Bohrungen des Ausgleichgehäuses erzeugt wird, als Aus­ gleichgetriebe-Sperrdrehmoment zwischen der ersten und der zwei­ ten Abtriebswelle wirken, indem im Inneren des Ausgleichgehäuses die Sperrvorrichtung zur Übertragung eines Drehmomentes in Ab­ hängigkeit vom Unterschied in der Drehgeschwindigkeit zwischen dem ersten Übertragungselement und dem zweiten Übertragungs­ element angeordnet wird, und indem die ersten und zweiten Aus­ gleichsräder gegen die innere Wandflächen der zylindrischen Bohrungen in Abhängigkeit vom Unterschied in der Drehgeschwin­ digkeit gepreßt und vorgespannt werden. Diese Konstruktion ga­ rantiert die Erzeugung eines Anfangsdrehmomentes durch die oben­ genannte Sperrvorrichtung, selbst wenn die Abtriebswelle an einer Seite durchdreht, so daß das Auftreten einer Eingriffs­ reaktionskraft verhindert wird.

Die Sperrvorrichtung dient im Gegensatz dazu zur Erzeugung eines Übertragungsdrehmomentes, um die ersten und zweiten Ausgleichs­ räder gegen die inneren Wandflächen der zylindrischen Bohrungen des Ausgleichgehäuses zu pressen und vorzuspannen, während das Ausgleichgetriebe-Sperrdrehmoment vorwiegend aus der Reibungs­ widerstandskraft hergeleitet wird, die zwischen den ersten und zweiten Ausgleichsräder und den inneren Wandflächen der zylin­ drischen Bohrungen auftritt, wodurch eine verbesserte betriebli­ che Reaktion gewährleistet ist und die Notwendigkeit beseitigt wird, das Übertragungsdrehmoment der Sperrvorrichtung auf einen hohen Wert einzustellen.

Somit kann eine Differentialgetriebeeinheit geschaffen werden, die eine verbesserte Ausgleichgetriebesperre enthält, die eine bessere betriebliche Reaktion aufweist und imstande ist, ein größeres Ausgleichgetriebe-Sperrdrehmoment zu erzeugen, selbst wenn die Eingriffsreaktionskraft aufgrund des Durchrutschens des angetriebenen Rades an einer Seite nicht erzeugt werden sollte.

Die Beschreibung einer bekannten Differentialgetriebeeinheit der Art schrägverzahntes LSD (Limited Slip Differential) erfolgt mit Bezugnahme auf die weiteren Zeichnungen. Mit Bezugnahme zunächst auf Fig. 4 umfaßt eine Differentialgetrie­ beeinheit, die mit 90 bezeichnet ist, ein Ausgleichgehäuse 10, erste und zweite Achswellenräder 31 und 32, die als Antriebs­ räder dienen und aus schrägverzahnten Zahnrädern mit großem Durchmesser bestehen, erste und zweite Ausgleichsräder 35 und 36, die aus schrägverzahnten Zahnrädern mit kleinem Durchmesser bestehen, und zwei Abtriebswellen 41.

Das Ausgleichgehäuse 10 enthält einen im wesentlichen zylin­ drischen Körper 11 und erste und zweite Deckel 21 und 22, die mit Schrauben 19 an den Körper 11 zum Verschließen der Öffnungen an dessen Enden geschraubt sind. Die ersten und zweiten Deckel 21 und 22 weisen im wesentlichen zylindrische Fortsätze 23 bzw. 24 auf, die einstückig mit ihnen ausgebildet sind. Die Fortsätze 23 und 24 sitzen in Lagern 2, die von einem Differentialgetrie­ begehäuse 1 gehalten werden, wobei das Ausgleichgehäuse 10 um eine Achse C1 drehbar ist.

Daher wird das Ausgleichgehäuse 10 um die Achse C1 gedreht, wenn eine Antriebskraft vom Motor zu einem Antriebszahnrad - nicht dargestellt - übertragen wird, das an dem Ausgleichgehäuse 10 befestigt ist. Die beiden Abtriebswellen 41 sind drehbar um die Achse C1 gehalten, wobei ihre entsprechenden Schäfte 42 in die Fortsätze 23 bzw. 24 eingesetzt sind und durch Sicherungs­ ringe 49 daran gehindert werden, sich aus den Fortsätzen 23 und 24 zu lösen.

Die ersten und zweiten Achswellenräder 31 und 32 sind in zylin­ drischen Öffnungen 27 bzw. 28 gehalten, die an den Enden des Ausgleichgehäuses 10 ausgebildet sind und stehen mit keilver­ zahnten Abschnitten 43 der beiden Abtriebswellen 41 in Eingriff, so daß auch sie in Verbindung mit diesen um die Achse C1 drehbar sind.

Wie aus Fig. 4 bis 6 ersichtlich ist, ist der zylindrische Kör­ per des Ausgleichgehäuses 10 mit drei Sätzen von ersten und zweiten zylindrischen Bohrungen 12 und 13 versehen, welche Auf­ nahmeabschnitte zur Halterung der Ausgleichsräder darstellen, wobei jeder Satz über dem Umfang in einer teilweise gegenüber­ liegenden Weise gleich beabstandet ist, die Bohrungen 12 und 13 Achsen C2 bzw. C3 aufweisen, die sich parallel zur Achse C1 erstrecken und zu der Achse C1 in gleichem Abstand liegen. Die Innendurchmesser der zylindrischen Bohrungen 12 und 13 sind etwas größer als die Außendurchmesser der ersten und zweiten Ausgleichsräder 35 bzw. 36, so daß die ersten und zweiten Aus­ gleichsräder 35 und 36, die in den ersten und zweiten zylin­ drischem Bohrungen 12 und 13 aufgenommen sind, drehbar um die Achsen C2 bzw. C3 gehalten sind.

Die ersten und zweiten Ausgleichsräder 35 und 36 stehen teil­ weise miteinander in Eingriff, und, wie in Fig. 5 und 6 dar­ gestellt, liegen ihre äußeren Umfangsflächen teilweise frei zu den zylindrischen Öffnungen 27 bzw. 28, so daß ein Eingriff mit den ersten und zweiten Achswellenrädern 31 und 32 möglich ist.

Mit Bezugnahme auf Fig. 5 und 6 wird nun die Funktionsweise der so konstruierten Differentialgetriebeeinheit 90 erklärt.

Wenn das Ausgleichgehäuse 10 eine Antriebskraft vom Motor auf­ nimmt, wird das Ausgleichgehäuse 10 im Uhrzeigersinn um die Achse C1 gedreht, wie durch einen Pfeil A in Fig. 5 dargestellt ist. Dadurch werden die ersten und zweiten Ausgleichsräder 35 und 36, die in den zylindrischen Bohrungen 12 bzw. 13 des Aus­ gleichgehäuses 10 gehalten sind, gemeinsam mit dem Ausgleich­ gehäuse 10 um die Achse C1 in die Richtung gedreht, die durch die Pfeile B und D angezeigt ist. Da zu diesem Zeitpunkt die ersten und zweiten Ausgleichsräder 35 und 36 mit den ersten und zweiten Achswellenrädern 31 und 32 in Eingriff stehen, versucht das erste Ausgleichsrad 35 in der zylindrischen Bohrung 12 um die Achse C2 in die Richtung zu drehen, die durch einen gestrichelten Pfeil E angezeigt wird, und auf dieselbe Weise versucht das zweite Ausgleichsrad 36 in der zylindrischen Bohrung 13 um die Achse C3 in die Richtung zu drehen, die durch einen gestrichelten Pfeil F angezeigt wird. Der gegenseitige Eingriff zwischen den ersten und den zweiten Ausgleichsrädern 35 und 36 verhindert jedoch, daß die ersten und zweiten Ausgleichsräder 35 und 36 unabhängig voneinander in die Richtungen gedreht werden, die durch die gestrichelten Pfeile E bzw. F angezeigt werden.

Daher laufen die ersten und zweiten Ausgleichsräder 35 und 36 gemeinsam mit dem Ausgleichgehäuse 10 um die Achse C1 um, ohne auf ihren entsprechenden Achsen C2 und C3 gedreht zu werden, wodurch die ersten und zweiten mit diesen in Eingriff stehenden Achswellenräder 31 und 32 antreibend um die Achse C1 in die Richtung gedreht wird, die durch die Pfeile G bzw. H angezeigt wird.

Wenn im Gegensatz dazu das Fahrzeug wendet, muß ein Unterschied in der Drehgeschwindigkeit zwischen dem rechten und dem linken Antriebsrad, der durch den Unterschied im Wenderadius zwischen den inneren und den äußeren Rädern entsteht, durch die Differen­ tialgetriebeeinheit ausgeglichen werden. Zum Ausgleichen des Unterschiedes in der Drehgeschwindigkeit zwischen dem rechten und dem linken Rad, in diesem Beispiel, ist die in Fig. 4 dar­ gestellte Differentialgetriebeeinheit 90 so angeordnet, daß die ersten und zweiten Ausgleichsräder 35 und 36 um die Achse C1 in Richtung des Uhrzeigersinnes drehen, wie durch die Pfeile B und D angezeigt wird, während sich auf ihren entsprechenden Achsen C2 und C3 in die Richtungen der Pfeile I bzw. J drehen, wie in Fig. 6 dargestellt, wodurch das erste Achswellenrad 31 mit einer Geschwindigkeit antreibend gedreht wird, die durch Subtraktion des Betrages der Umdrehungen des ersten Ausgleichsrades 35 von der Anzahl der Umdrehungen des Ausgleichgehäuses 10 erhalten wird, und das zweite Achswellenrad 32 mit einer Geschwindigkeit antreibend gedreht wird, die durch Addition des Betrages der Umdrehung des zweiten Ausgleichsrades 36 zu der Anzahl der Um­ drehungen des Ausgleichgehäuses 10 erhalten wird.

Da diese Differentialgetriebeeinheit 10 schrägverzahnte Zahnrä­ der als erste und zweite Ausgleichsräder 35 und 36 und erste und zweite Achswellenräder 31 und 32 verwendet, werden die ersten und zweiten Ausgleichsräder 35 und 36 nicht nur in bezug auf die Achsen C2 bzw. C3 durch die Eingriffsreaktionskraft radikal nach außen vorgespannt, die durch den wechselseitigen Eingriff mit den ersten und zweiten Achswellenrädern 31 und 32 entsteht, sondern werden auch in Längsrichtung entlang der Achsen C2 und C3 vorgespannt, mit dem Ergebnis, daß die ersten und zweiten Ausgleichsräder 35 und 36 nicht nur gegen die zylindrische In­ nenflächen 14 bzw. 15 der Bohrungen 12 bzw. 13 gepreßt und vorgespannt werden, sondern auch gegen die Bodenflächen 16 bzw. 17.

Auf dieselbe Weise werden die ersten und zweiten Achswellenräder 31 und 32 in Längsrichtung entlang der Achse C1 verschoben und gegen die inneren Wandflächen 25 bzw. 26 der ersten und zweiten Deckel 21 bzw. 22 des Ausgleichgehäuses 10 gepreßt und vorge­ spannt.

Wenn daher entweder das rechte oder linke Antriebsrad im Schlamm stecken bleibt oder auf Eis und Schnee, die auf der Straßenober­ flächen liegen, durchzurutschen beginnt, entsteht ein Unter­ schied in der Drehgeschwindigkeit zwischen dem ersten Achswel­ lenrad 31 und dem zweiten Achswellenrad 32, wodurch die ersten und zweiten Ausgleichsräder 35 und 36 mit der Drehung in den zylindrischen Bohrungen 12 bzw. 13 des Ausgleichgehäuses 10 beginnen können. Zu diesem Zeitpunkt werden die ersten und zwei­ ten Ausgleichsräder 35 und 36 in bezug auf die Achsen C2 bzw. C3 durch die Eingriffsreaktionskraft radial nach außen geschoben, die durch den Eingriff mit dem ersten und dem zweiten Achswel­ lenrad 31 bzw. 32 entsteht, und werden gegen die zylindrischen Innenflächen 14 bzw. 15 der zylindrischen Bohrungen 12 bzw. 13 des Ausgleichgehäuses 10 gepreßt und vorgespannt, wodurch eine gleitreibungsbehaftete Drehung um ihre entsprechenden Achsen C2 und C3 entsteht. Auf gleiche Weise werden das erste und zweite Achswellenrad 31 und 32 in Längsrichtung entlang der Achse C1 durch die Eingriffsreaktionskraft verschoben, die durch den Eingriff mit den ersten und zweiten Ausgleichsrädern 35 bzw. 36 entsteht, und werden gegen die inneren Wandflächen 25 bzw. 26 der Deckel 21 bzw. 22 des Ausgleichgehäuses 10 gepreßt und vor­ gespannt, wodurch eine gleitreibungsbehaftete Drehung um die Achse C1 entsteht.

Somit wirkt zwischen den beiden Abtriebswellen 41 in dieser Differentialgetriebeeinheit 90 ein Ausgleichgetriebe-Sperrdreh­ moment, das durch einen Reibungswiderstand zwischen den ersten und zweiten Ausgleichsrädern 35 und 36 und den zylindrischen Innenflächen 14 bzw. 15 des Ausgleichgehäuses 10 sowie durch den Reibungswiderstand zwischen den ersten und zweiten Achswellenrä­ dern 31 und 32 und den inneren Wandflächen 25 bzw. 26 des Aus­ gleichgehäuses 10 verursacht wird. Somit kann ein Antriebsmoment gleich diesem Ausgleichgetriebe-Sperrdrehmoment zu dem Antriebs­ rad gegenüber dem durchrutschenden Antriebsrad übertragen wer­ den.

Dennoch, falls eines der rechten und linken Antriebsräder (z. B. das Antriebsrad an der linken Seite in der Fig. 4) auf Eis in einer besonders engen Haarnadelkurve läuft oder abhebt und aufgrund einer im wesentlichen zu Null werdenden Haftungskraft anfängt durchzudrehen, kann die Eingriffskraft nicht zwischen dem ersten Achswellenrad 31 an der Seite des durchrutschenden Rades und den ersten Ausgleichsrädern 35 wirken, wodurch das Übertragungsmoment auf Null absinkt. Infolgedessen werden die ersten Ausgleichsräder 35 nicht gegen die zylindrischen Innen­ flächen 14 des Ausgleichgehäuses 10 gepreßt und vorgespannt, und auf gleiche Weise wird das erste Achswellenrad 31 nicht gegen die innere Wandfläche 25 des Ausgleichgehäuses 10 gepreßt und vorgespannt.

Claims (3)

1. Differentialgetriebeeinheit, umfassend:
ein Ausgleichgehäuse (10), das um eine Achse (C1) sich koaxial erstreckender erster und zweiter Abtriebswellen (41, 45) drehend angetrieben wird;
erste und zweite Abtriebsräder (31, 32), die drehbar in dem Ausgleichgehäuse (10) derart angeordnet sind, daß sie ko­ axial zu der Achse (C1) liegen, wobei die ersten und zwei­ ten Abtriebsräder (31, 32) jeweils gemeinsam mit der ersten bzw. der zweiten Abtriebswelle (41, 45) drehbar sind;
erste und zweite Ausgleichsräder (35, 36), die für den Eingriff mit einem der ersten und zweiten Abtriebsräder (31, 32) ausgebildet sind und drehbar in zylindrischen Bohrungen (12, 13) des Ausgleichgehäuses (10) gehalten sind, so daß sie teilweise miteinander in Eingriff stehen, wobei die ersten und zweiten Ausgleichsräder (35, 36) auf Kreisbahnen gemeinsam mit dem Ausgleichgehäuse (10) beweg­ bar sind;
ein erstes Übertragungselement (51), das drehbar in dem Ausgleichgehäuse (10) derart aufgenommen ist, daß es koaxi­ al zu der Achse (C1) liegt, wobei das erste Übertragungs­ element (51) einen äußeren Umfang aufweist, der mit Nocken­ formationen versehen ist, die in Drehrichtung mit den er­ sten und zweiten Ausgleichsrädern (35, 36) in Eingriff stehen, wobei die Nockenformationen die ersten und zweiten Ausgleichsräder (35, 36) gegen die zylindrischen Stirn­ flächen (14, 15) der zylindrischen Bohrungen (12, 13) pres­ sen und vorspannen; und
ein zweites Übertragungselement (52), das gemeinsam mit der zweiten Abtriebswelle (45) drehbar ist und in bezug auf das erste Übertragungselement (51) relativ drehbar angeordnet ist, wobei eine Sperrvorrichtung (50) zur Drehmomentüber­ tragung in Abhängigkeit von einem Unterschied in der Drehgeschwindigkeit dazwischen eingesetzt sind.

2. Differentialgetriebeeinheit nach Anspruch 1, wobei die Nockenformationen, die an der zylindrischen Außenfläche (59) des ersten Übertragungselementes (51) vorgesehen sind, Paare von Nuten (58) umfassen, die sich in Richtung der Achse (C1) erstrecken.

3. Differentialgetriebeeinheit nach Anspruch 1, wobei die Sperrvorrichtung (50) umfaßt:
ein ringförmiges Gehäuse (51) mit einem im wesentlichen U-förmigen Längshalbschnitt, das als erstes Übertragungs­ element dient;
eine zylindrische Nabe (52), die relativ drehbar in bezug auf das Gehäuse (51) angeordnet ist und als zweites Über­ tragungselement dient;
eine ringförmige Betriebskammer (54), die durch das ringförmige Gehäuse (51) und die zylindrische Nabe (52) be­ grenzt wird;
eine Mehrzahl von äußeren Platten (56), die in der ringför­ migen Betriebskammer (54) angeordnet sind, wobei die äuße­ ren Platten (56) mit dem Innenumfang des Gehäuses (51) keilverzahnt sind und durch Abstandsringe (57) in gleich­ mäßigem Abstand gehalten werden;
eine Mehrzahl von inneren Platten (55), die in der ringför­ migen Betriebskammer (54) angeordnet sind, wobei die inne­ ren Platten (55) einzeln zwischen den äußeren Platten (56) liegen und mit dem äußeren Umfang der Nabe (52) derart keilverzahnt sind, daß die inneren Platten (55) gleitend in Richtung der Achse (C1) bewegbar sind; und
ein viskoses Fluid, das in die Betriebskammer (54) einge­ füllt ist.