DE2164324A1

DE2164324A1 - Sperrdifferential fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE2164324A1
Application number: DE19712164324
Authority: DE
Inventors: Goetz Von Hiddessen
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1971-12-23
Filing date: 1971-12-23
Publication date: 1973-06-28
Also published as: DE2164324C2; GB1379416A; FR2165647A5; IT974859B

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 9097/fr Stuttgart-Untertürkheim 20. Dezember 1971

2164324 EPT/Ro/Roe/Fi

Betr.: Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung Sperrdifferential für Fahrzeuge

Die Erfindung betrifft ein Sperrdifferential für Fahrzeuge, insbesondere für Personenkraftwagen! das zwischen einem die Ausgleichsräder aufnehmenden Ausgleichegehäuse und mindestens einem Achswellenrad eine Reibungskupplung enthält.

Um einen Wegausgleich zwischen den angetriebenen Rädern eines Fahrzeuges zuzulassen, ist ein Differential erforderlich, das in der Praxis meist als Kegelradgetriebe ausgebildet wird. Bei der Verwendung eines Differentiale entsteht die Schwierigkeit, daß die von einem Motor über das Differential übertragbare Antriebskraft von dem Reibungsschluß zwischen den angetriebenen Rädern und der Fahrbahn in der Weis« abhängig ist, daß hierfür der an einem Rad möglicherweise auftretende geringste Wert maßgeblich ist. Venn die Kraftschlußverhältnisse der angetriebenen Räder verschieden groß sind, so kann mit Rücksicht auf die Gleichheit der Zahnkräfte und auch der in dem Ausgleichsgetriebe auftretenden Momente nur eine Vortriebskraft ausgeübt werden, die dem kleineren Kraftschluß entspricht· Um dieser Schwierigkeit zu begegnen, ist es bekannt, Sperrdifferentiale zu verwenden. Eine einfache Bauart sieht dabei vor, zwischen dem Ausgleichsgehäuse und den Hinterachswellenrädera jeweils eine Reibungskupplung anzuordnen, die aus einem mit Federkraft vorgespannten Lamellenpaket besteht. Die Wirkung eines derartigen Sperrdifferentiale ist von der Vorspannung des Lamellenpaketes ab-

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hängig. In der Praxis bedeutet das, daß ein Kompromiß geschlossen werden muß, indem entweder ein bei dem Anfahren des Fahrzeuges günstiges oder bei hohen Drehmomenten, beispielsweise bei Kurvenfahrten, vorteilhaft wirkendes Sperrdifferential geschaffen wird. Häufig macht sich auch bei einem derartigen Sperrdifferential ein Geräusch bei Kurvenfahrt störend bemerkbar, das als "Graunzen" bezeichnet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sperrdifferential der eingangs genannten Art zu schaffen, das ohne störende Geräusche im Normalbetrieb in allen Fahrbereichen eine günstige Wirkung erlaubt. Die Erfindung besteht bei den eingangs genannten Sperrdifferentialen darin, daß für die Reibungskupplung bzw. -kupplungen Betätigungseinrichtungen vorgesehen sind, die über ein elektronisches Steuergerät abhängig von einer vorgegebenen Drehzahldifferenz der angetriebenen Räder steuerbar sind, und daß die Radrehzahlen durch Sensoren erfaßt werden, die an das Steuergerät angeschlossen sind. Ein derartiges Sperrdifferential ist in den normalen Fahrbetrieb ausgeschaltet, so daß ein Verschleiß und eine Geräuechbildung vermieden werden. Erst bei einem tatsächlichen Durchdrehen eines der Antriebsräder tritt eine Sperrung ein, beispielsweise, wenn beim Anfahren auf Schnee oder Eis eines der angetriebenen Räder zum Durchdrehen neigt, oder bei extremer Kurvenfahrt das kurveninnere, angetriebene Rad abhebt und durchzudrehen beginnt. Ein derartiges Sperrdifferential kann in sinnvoller Weise mit einer Anfahrregelung oder einer Antiblockierregelung der Bremsen kombiniert werden, bei welcher ebenfalls die Raddrehzahlen erfassende Sensoren vorgesehen werden.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß die angetriebenen und die nicht angetriebenen Räder jeder Fahrzeugseite mit Sensoren versehen sind. Dadurch wird es möglich, die als Steuergröße Verwendung findende Drehzahldifferenz auf einer Fahrzteugseite abzugreifen, so daß die normalerweise bei einer

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Kuryenfahrt auftretenden Prehssahldifferenzen ein Einschalten des Sperrdifferentials nicht auslösen können* Dies hat den be*· sonderen Vorteil, daß die Ansprechachwelle für ein Einscha!ten des Sperrdifferentials zum Verhindern eines, Purchdreheüs der an*· getriebenen Räder auf einen niedrigen Wert ausgelegt werden kann«

Bei einer baulieh vorteilhaften Aueführung»forin der Erfindung sind zwischen dem Ausgleichegehäuse und den Achswellenrädern nicht vorgespannte Lamellenpakete angeordnet, die jeweils über ein Druckstück zusammendrückbar sind, das das Ausgleichegehäuse mit Ansätzen durchdringt, die an dem Lamellenpaket anliegen· Um eine gute Kraftverteilung zu erhalten, wird bei dieser Ausfüh*- rungsfortn weiterhin vorgesehen, daß in einem Außengehäuse ein hydraulisch betätigbarer Ringkolben angeordnet ist, der über ein Axialdrucklager mit dem ringförmig gestalteten Druckstück verbunden ist.

Zn der Praxis ist es günstig, wenn die Steuerventile an einen gemeinsamen Druckspeicher angeschlossen sind. Ein derartiger Druckspeicher ist bei vielen Fahrzeugen wegen anderer Hilfsaggregate, insbesondere für hydropneumatische Federungen, schon vorhanden·

Eine baulich günstige Ausführungsform sieht vor, daß die Sensoren der angetriebenen Räder im Bereich der Ausgleichsgehäuselagerung angeordnet sind. In diesem Bereich sind sie weitgehend gegen Beschädigungen, insbesondere beim Ausbau von Rädern, geschützt·

Da die Zahnkräfte nicht über die Lamellenpakete abgefangen werden sollen, wird außerdem vorgesehen, daß die Achswellenräder * sich über jeweils eine Anlaufscheibe an dem Ausgleichsgehäuse abstützen. _ .

In der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform beispielsweise dargestellt.

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Fig. 1 seiet fine Draufsicht auf ein «chematiech dargestellt tee, mit einem erfindungsgemäßen Sperrdifferentiej. ausgerüstetes Fahrzeug,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Sperr-differential,

Fig. 3 eine Einzelheit des Sperrdifferentials nach Fig. 2 in größerem Maßstab und

Fig. 4 eine weitere Einzelheit des Sperrdifferentials k nach Fig. 2 in größerem Maßstab.

In Fig. 1 ist schematisch ein Personenkraftwagen mit einem im Bereich der Vorderräder 1 und 2 angeordneten Antriebsmotor dargestellt* der über ein Getriebe 4 und «ine Kardanwelle 5 an ein Sperrdifferential 6 angeschlossen ist, Über das die Hinterräder 7 und β angetrieben werden.

Das Sperrdifferential 6 wird hydraulisch betätigt. Die Betätigung erfolgt über, ein den Zulauf steuerndes Steuerventil 9 und ein den Rücklauf steuerndes Steuerventil 10· Das den Zulauf steuernde Steuerventil 9 ist an einen Druckspeicher 11 angeschlossen, der von einer Druckölpurape 12 versorgt wird, die von P dem Antriebsmotor 3 angetrieben wird. Das Steuerventil 10 für den Rücklauf ist an die Saugseite der Druckölpurape 12 angeschlossen. . '-"_,.

Die Steuerventile 9 und 10 sind beispielsweise als Elektromagnetventil« ausgebildet. Sie werden von einer elektronischen Steuereinheit 13 geschaltet, die an Sensoren l4 angeschlossen ist. Die Sensoren sind bevorzugt als Impulsgeber ausgebildet und erfassen jeweils die Raddrehzahlen.

Das elektronische Steuergerät 13 vergleicht bei einer einfacheren Aueführungsform der Erfindung, bei der nur Sensoren an den

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angetriebenen Rädern nötig sind, die Raddrehzahlen der Räder 7 und 8 und prüft, ob eine Drehzahldifferenz vorliegt, die über der vorgegebenen Ansprechschwelle liegt· Diese vorgegebene Ansprechschwelle sollte etwas größer sein als die Drehzahldifferenz der angetriebenen Räder beim Befahren der engst möglichen Kurve.

Um die Ansprechschwelle möglichst niedrig halten zu können* ist es zweckmäßig, die Drehzahlen der angetriebenen und nicht angetriebenen Räder 1 und 7 bzw. 2 und 8 jeder Fahrzeugseite miteinander zu vergleichen. Da die Räder einer Fahrzeugseite bei Kurvenfahrt annähernd gleiche Drehzahlen haben, kann ein Durchdrehen der angetriebenen Räder sofort festgestellt werden. Die Ansprechschwelle kann bei dieser Ausführungsform also sehr niedrig gehalten werden.

Das in Fig. 2 dargestellte Sperrdifferential 6 besitzt ein Ausgleichsgehäuse 151 das als Planetenträger für zwei Planetenräder l6 ausgebildet ist, die in Hinterachswellenräder 17 von zwei Halbwellen l8 eingreifen, die drehfest mit den angetriebenen Hinterrädern 7 und 8 verbunden sind. An einem Außengehäuae 19 ist eine Ausgleichsgehäuselagerung 20 und eine Abdichtung 21 für die Halbwellen l8 vorgesehen.

Zwischen den auf die Halbwellen aufgekeilten Hinterachswellenrädern 17 und dem Ausgleichsgehäuse 15 sind jeweils Lamellenpakete 22 angeordnet, die als Reibungskupplungen dienen» Die nicht vorgespannten Lamellenpakete 22 sind jeweils über ein Druckstück 23 derart zusammendrückbar, daß das Ausgleichsgehäuse 15 mit einem der beiden Hinterachswellenräder 17 gekuppelt wird. Die Druckstücke 23 bestehen aus einem außen an dem Ausgleichsgehäuse 15 koaxial zu den Halbwellen l8 angeordneten Ring, der mit gleichmäßig auf seinem Umfang verteilten Ansätzen 2^ll das Ausgleichsgehäuse 15 durchdringt. In den Lamellenpaketen 22 sind Lamellen, die über eine Verzahnung mit dem Hinterachaweilenrad 17 drehfest verbunden sind sowie Lamellen, die über

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ein· Verzahnung drehfest nit dam Ausgleichsgehäuse 15 verbunden sind, abwechselnd angeordnet. Die Ansätze 24 liegen an den im •Ausgleichsgehäuse 15 angeordneten Lamellenpaketen 22 an· Venn die Anaätze 24 gegen da· Lamellenpaket 22 gedrückt werden, io wird daa jeweilige Hinterachswellenrad 17 mit des Ausgleichsgehäuse 15 über die. innen- bzw. außenversahnten Lajnellen kraftschlüssig gekuppelt·

Das axiale Verschieben der Druckstücke 23 erfolgt über jeweils einen in dem Außengehäuse 19 angeordneten Ringkolben 25« der in einem Ringzylinder 26 des Außengehäueea 19 geführt ist· Der ™ Ringkolben 25 ist mit einer Nut 25a versehen, in die eine entsprechend angeordnete Nase 19a des Außengehäuses 19 eingreift und die den Ringkolben am Drehen hindert. Der Ringzylinder 26, der innen mit einer Dichtungsmanschette 27 versehen ist, ist über eine Druckölleitung 28 mit den Steuerventilen 9 und 10 der Fig. 1 verbunden. Die Übertragung der Kräfte zwischen dem Ringkolben 25 und den Druckstücken 23 erfolgt über Axiallager 31, die bevorzugt als Nadellager ausgebildet werden·

Die Lamellenpakete 22 sind nicht vorgespannt· Um die Zahndrücke der Hinterachswellenräder 17 aufzunehmen, ist zwischen dem Ausgleichsgehäuse 15 und den Hinterachswellenrädern 17 jeweils eine Anlaufscheibe 29 vorgesehen· Zusätzlich erfolgt eine axiale Sicherung der Hinterachswellenräder 17 über Sicherungsringe 30» die auf die Halbwellen l8 aufgesetzt sind·

Anstelle einer hydraulischen Betätigung der Druckstücke 23 ist es auch möglich, eine elektromagnetische oder eine.pneumatische Betätigung vorzusehen· Hierbei könnten beispielsweise die Lamellenpakete über ein Gewinde und zwischengeschaltete Teller— federn vorgespannt werden· Die Steuerung der Elektromagneten oder der Pneumatikventile würde zweckmäßigerweise der.dargestellten Steuerung der hydraulischen Betätigung entsprechen.

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Claims

-.7-V Dai« 9097/4 Patent- und Schutzansprüche

1. Sperrdifferential für Fahrzeuge, insbesondere für Pereonen_v^^lcraftwagen, das «wischen einem die Auegleicheräder aufnehmenden Ausgleichsgehäuse und mindestens einen) AchsWellenrad eine Reibungskupplung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß für die Reibungskupplung bzw« -kupplungen (22) Betätigungseinrichtungen vorgesehen sind, die über ein elektronisches Steuergerät (13) abhängig von einer vorgegebenen Drehzahldifferenz der angetriebenen Räder (7t 8) steuerbar sind, und daß die Raddrehzahlen erfassende Sensoren (l4) an das Steuergerät angeschlossen sind.

2. Sperrdifferential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die angetriebenen und die nicht angetriebenen Räder (l, 2, 7* 8) jeder Fahrzeugseite mit Sensoren (l4) versehen sind.

3. Sperrdifferential nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgleichsgehäuse (l5) und den Achswellenrädern (17) nicht vorgespannte Laeellenpakete (22) angeordnet sind, die jeweils Über ein Brücketück (23) zusammendrückbar sind, das das Ausgleichsgehäuse nit Ansätzen (2h) durchdringt, die an dem Laaellenpaket anliegen«

k. Sperrdifferential nach Anspruch 3« dadurch gekennzeichnet, daß in einem Außengehäuse (l9) ein hydraulisch betätigbarer Ringkolben (25) angeordnet ist, der über ein Axialdrucklager (3l) mit dem ringförmig gestalteten Druckstück (23) verbunden ist.

5. "Spc-rrdiff erential nach einem öder mehreren 'de"r* Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile (9i 10) an einen gemeinsamen Druckspeicher (ll) angeschlossen sind. .

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6, Sperrdifferentiel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (l4)
der angetriebenen Räder (7,8) im Bereich der Ausgleichs·) gehäuselagerung (20) angeordnet sind·

7· Sperrdifferential nach einem oder mehreren der Ansprüche - 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet« daß die Achswellenräder (17) sich über jeweils eine Anlaufscheibe (29) an dem
Ausgleichsgehäuse (15) abstützen.

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