DE2235107A1

DE2235107A1 - Sperrdifferential

Info

Publication number: DE2235107A1
Application number: DE2235107A
Authority: DE
Inventors: Tooru Kagata
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1971-07-20
Filing date: 1972-07-18
Publication date: 1973-07-19
Also published as: GB1367739A; DE2235107B2; JPS5135976B1; US3837236A; DE2235107C3

Description

Ais in Seiki KabusJiiki Kaislia

1, Asähi-Machi i'-cb.ome,,

Kariya city, Aicki pref.» Japan Hamburg, 17. Juli 1972

Sperrdifferential

Die Erfindung betrifft ein Sperrdifferential für ein Fahrzeug, insbesondere jedoch die Vorrichtungen zur Verhinderung einer schnelleren Drehung eines der Antriebsräder, wenn es dazu neigt, durchzudrehen, wenn es sich auf einem Weg befindet j der verhältnismäßig geringen !Reibungswiderstand bietet, wie z.B. Schlamm od. dgl·

Verschiedene bekannte Sperrdifferentiale, insbesondere solche mit zwei Ritzeln, sind vorgeschlagen worden, um die schnellere Drehung eines Antriebrades, wie zuvor erwähnt, zu verhindern. Die Sperrvorrichtungen weisen Kupplungseinrichtungen auf, um eine Sperrung zwischen den Seitenrädern und dem Gehäuse zu bewirken, wobei Nockenvorrichtungen vorgesehen sind, durch die die Kupplungsvorrichtungen weiter in Sperrichtung gedrückt werden. Die Nockenvorrichtung ist ■gewöhnlich innerhalb der Seitenräder und der Ritzel angeordnet. Der Raum innerhalb der Seitenräder und der Ritzel ist jedoch beschränkt, wobei ein derart beengter Raum Nockenvorrichtungen erforderlich macht, die einen komplizierten Aufbau haben. Es ist daher insbesondere bei Sperrdifferentialjfen mit vier Ritzeln schwierig, die Nockenvorrichtungen innerhalb des begrenzten Raumes unterzubringen»

Hinzu kommt, daß die Nockenvorrichtung so angeordnet istj daß sie über die Seitenräder auf die Kupplungsvorrichtung wirkt. Durch die Nockenwirkung werden nämlich die Seitenräder zu den Kupplungsvorrichtungen hin bewegt, wobei die

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Seitenräder verwendet werden, um die Sperrfunktion der
Kupplungen zu erhöhen. Diese Nockenwirkung kann somit
Abnutzung und Fressungen an den Seitenrädern verursachen, was die Lebensdauer der Seitenräder vermindert. Weiterhin wird der Eingriff zwischen den Seitenrädern und den Ritzeln bei zunehmender Abnutzung der Kupplungsscheiben schlecht.

Es ist daher ein Zweck der Erfindung, ein verbessertes
Sperrdifferent!al zu schaffen, bei dem die zuvor erwähnten verschiedenen Nachteile fortfallen.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten Sperrdifferentials, bei dem die Sperrvorrichtungen leicht bei allen Arten von Sperrdifferentialen anbringbar sind.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten Sperrdifferentials, bei dem die Sperrvorrichtungen außerhalb der Seitenräder und der Ritzel
angeordnet sind.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten Sperrdifferentials, bei dem die Sperrvorrichtungen Kupplungen und Ringe mit Nockenflächen daran aufweisen, die mit der Ritzelwellenanordnung zusammenwirken, wobei die Ringe an der Außenseite der Seitenräder und der Ritzel angeordnet sind, so daß die Ringe unmittelbar unt*^ der Nockenwirkung zwischen den Ringen und der RitzelweUbxanordnung auf die Kupplungen wirkt.

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Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten Sperrdifferentials, bei "dem die Kupplungsvorrichtungen mit einer Keilwellenverzahnung mit den Seitenrädern und den Ringen in Eingriff stehen.

Bin weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten Sperrdifferentials, bei dem die Sperreinrichtung einfach im Aufbau ist und verhältnismäßig
geringe Kosten aufweist.

Diese und weitere Zwecke, Merkmale und damit verbundene
Vorteile der Erfindung sind der folgenden eingehenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
zu entnehmen. Es zeigern

Fig. 1 eine Stirnansicht eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung teilweise im Schnitt, wobei das äußere Kegelrad fortgelassen ist;

Fig. 2 einen Axialschnitt nach Linie A-O-A der Fig. 1; Fig. 3 einen Teilschnitt nach Linie B-B der Fig. 2;

Fig. 4- eine ähnliche Stirnansicht wie Fig. 1, jedoch einer anderen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ;

Fig. 5 einen Axialschnitt nach Linie C-O-G der Fig. 4; und

Fig. 6 einen Axialschnitt ähnlich er Fig. 2 eines

weiteren Ausführungsbeispieles der Erfindung.

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Es iwrd zunächst auf die Fig. 1, 2 und 3 Bezug genommen, in denen der Aufbau eines Sperrdifferentials mit zwei Ritzeln gemäß einer Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes gezeigt ist.

Ein Gehäuse 10 ist mit einem Flansch 11 und einem Gehäusedeckel 12 versehen, welch letzterer mit einem Flansch 13 am Flansch 11 des Gehäuses 10 mittels Schrauben 14 befestigt ist. Ein äußeres Kegelrad 15 ist am Flansch 11 des Gehäuses 10 mit den Schrauben 14 befestigt. Das Kegellrad 15 steht mechanisch über eine Antriebswelle, eine Kardanwelle und edn Getriebe mit einem Motor des Fahrzeugs oder einer Kraftquelle in Triebverbindung, welche Teile alle nicht gezeigt sind, durch die ein Antriebsdrehmoment von Motor oder Kraftquelle auf das Kegelrad 15 übertragen wird. Zwei Seitenräder 16 und 17 sind innerhalb des Gehäuses 10 angeordnet und weisen Naben 18 und 19 auf, deren Innenumfänge mit einer Keilwellenverzahnung 20 bzw. 21 versehen sind, die geeignete, nicht dargestellte Achswellen auufnehmen, die treibend mit den nichtdargestellten Rädern des Fahr- »öugs verbunden sind. Zwei Ritzel 22, von denen nur eines in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, stehen mit den Seitenrädern 16 und 17 in Eingriff. Diese Ritzel 22 sind drehbar auf einer Ritzelwelle 23 gelagert, die mit dem Gehäuse 10 durch Stifte 24 verbunden ist. Mit 25 und 26 sind Ringe bezeichnet, die axial gleitend innerhalb des Gehäuses 10 angeordnet sind. Die Ringe 25 und 26 übergreifen die Ritzel 22 und die Seitenräder 16 und 17. Die Ringe 25 und 26 weisen sich axial erstreckende, ringförmige Flansche

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27 und 28 auf, an deren gegenüberliegenden Enden Nockenflachen 29 und 30 vorgesehen sind, die mit einer Nockenfläche 31 der Ritzelwelle -23 im Eingriff stehen, wie dies in -Fig. gezeigt ist. "Die Hinge 25 und 26 weisen ferner sich radial erstreckende ringförmige Flanschen 32 und 33 auf* Eine Kupplungsvorrichtung 34· ist zwischen dem Gehäusedeckel 12 und dem Plansch 32 des Ringes 2$ und eine weitere Kupplungsvorrichtung 35 ist zwischen dem Gehäuse 10 und dem Flansch des Ringes 26 angeordnet. Die Kupplungsvorrichtungen 34 und 35 weisen mehrere innere Kupplungsscheiben 36 bzw. 37 auf, die eine Keilverbindung mit den Seitenrädern 16 und 17 haben, wobei die inneren Kupplungsscheiben 36 und 37 einwärts gerichtete Zähne 38 und 39 aufweisen, die in Keilwellenzahnungen der äußeren Umfange der Naben 18 und 19 der Seitenräder 16 und 1;7 eingreifen. Die Kupplungsvorrichtungen 34 und 35 weisen fernei* mehrere äußere Kupplungsscheiben 40 und 41 auf, die zwischen den inneren Kupplungsscheiben 36 und dem Gehäusedeckel 12 und zwischen den inneren Kupplungsscheiben 37 und dem Gehäuse 10 angeordnet sind. Die äußeren Kupplungsscheiben 40 und 41 haben auswärts gerichtete Zähne und 43, die gleitend in Nuten 44 und 45 der Ringe 25 und eingreifen, so daß die äußeren Kupplungsscheiben 40 und eine Keilverbindung mit den Ringen 25 und 26 haben. Eine Tellerfeder 46 ist zwischen dem Gehäusedeckel 12 und der linken Seite einer der äußeren Kupplungsplatten 40 und eine weitere Tellerfeder 47 ist zwischen dem Gehäuse 10 und der. rechten Seite einer der äußeren Kupplungsscheiben 41 angeordnet. Die inneren Kupplungsscheiben 36 und 37 und die äußeren Kupplungsscheiben 40 und 41 sind daher gegen Me sich radial erstreckenden Flansche 32 und 35 der Ringe 25 und 26 durch die Tellerfedern 46 und 47 vorgespannt« Wenn

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eine Relativdrehung zwischen der Ritzelwelle 23 und den Ringen 25 und 26 auftritt, werden, wie später noch ausführlicher beschrieben werden soll, die Ringe 25 und 26 zu den Kupplungsvorrichtungen 34 und 35 hin auseinander gedruckt, so daß die erzeugte Reibungswiderstandskraft zwischen den inneren Kupplungsscheiben 36 und 37 und den äußeren Kupplungsscheiben 40 und 41 weiter erhöht wird. Hierbei wirkt die Auseinanderbewegung der Ringe 25 und 26 nicht auf die Seitenräder 16 und 17. Weiterhin ist zu bemerken, daß die Ringe 25 und 26 nicht innerhalb eines Raumes 48 angeordnet sind, der von den Ritzeln 22 und den Seitenrädern 16 und umgeben ist. Das Sperrdifferential, das, wie zuvor erwähnt, ausgebildet ist kann leicht zusammengebaut werden, obwohl der Raum 48 bei dem Sperrdifferential begrenzt ist, insbesondere bei einem Sperrdifferential mit vier Ritzeln. Zwischen den Seitenrädern 16 und 17 und den Ringen 25 und 26 sind Scheiben 49 und 50 vorgesehen.

Wenn das Fahrzeug im Betrieb geradeaus fährt, drehen sich das Gehäuse 10, die Ritzelwelle 23, die Ritzel 22, die Seitenräder 16 und 17 und die Ringe 25 und 26 alle mit gleicher Geschwindigkeit. Dementsprechend wird das Antriebsdrehmoment vom Motor oder der Kraftquelle auf die Seitenräder 16 und 17 durch das äußere Kegelrad 15, das Gehäuse 10, die Ritzelwelle 23 und die Ritzel 22 übertragen. Hierbei üben die Kupplufiferichtungen 34 und 35 keine Sperrwirkung aus, da kein Reibungswiderstand zwischen den inneren Kupplungsscheiben 36 und 37 und den äußeren Kupplungsscheiben 40 und 41 erzeugt wird.

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Es sei nunmher angenommen, daß das Fahrzeug in einer Kurve fährt, wobei sich eine Achswelle schneller als die andere dreht, so daß eines der Seitenräder 16 und 17 beispielsweise das Seitenrad 16 sich schneller als das Seitenrad 17 dreht. Die Kupplungsvorrichtungen 34 und 35 sind jedoch entsprechend der Rotationsdifferenz zwischen den beiden Seitenrädern 16 und 17 gleitend angeordnet. Die inneren Kupplungsscheiben drehen sich nämlich mit dem Seitenrad 16 und die inneren Kupplungsscheiben 37 drehen sich mit dem Seitenrad 17* Die äußeren Eopplungsscheiben 40 und 41 drehen sich mit den Ringen 25 und 26 und somit mit dem Gehäuse 10 über die Ritzelwelle 23. Hierbei drehen sich die Ritzel 22 mit dem Gehäuse 10 und weiterhin frei auf der Ritzelwelle 23.

Angenommen, ein Rad des Fahrzeugs befindet sich auf einem Untergrund, der verhältnismäßig geringen Reibungswiderstand zwischen dem Rad und dem Untergrund bietet, wie beispielsweise wenn ein Rad im Schlamm einsinkt, dürfte es kaum möglich sein, daß das eine Rad das Reibungsdrehmoment (.ß*e aktionskraft) vom Untergrund erhält. Es ist daher nur eine geringe Zugkraft vorhanden, um das Fahrzeug zu ziehen, so daß das eine Rad durchdreht, während das andere Rad in der Lage ist, das Reibungsdrehmoment (Reaktionskraft) vom Untergrund aufzunehmen. Das Fahrzeug bewegt sich jedoch nicht vorwärts, da das eine Rad durchdreht.

Das Seitenrad, beispielsweise das Seitenrad 16, das über die Achswelle mit dem durchdrehenden Rad gekuppelt ist, neigt dazu, sich schneller zu drehen als sich der Ring 25 mit dem Gehäuse 10 dreht, während das Seitenrad 17, das

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über die andere Achswelle mit dem anderen Rad gekuppelt ist, das dazu neigt, sich langsamer zu drehen als der Ring 26 sich mit dem Gehäuse 10 dreht. Der Reibungswiderstand zwischen den inneren Kupplungsscheiben und den äußeren Kupplungsscheiben 40 wird daher durch die Tellerfeder 46 erzeugt, so daß die Kupplungsvorrichtung 34 ihre Sperrfunktion zwischen den inneren und äußeren Kupplungsscheiben 36 und 40 ausübt. Somit wird das Antriebsdrehmoment vom Gehäuse 10 über die Ritzelwelle 23, den Ring 25 und die kupplungsvorrichtung 24 auf das Seitenrad 16 und gleichzeitig über die Ritzelwelle 23 und die Ritzel 22 übertragen, wobei die Drehung des Seitenrades 16 dazu neigt, unter der Einwirkung der Kupplungsvorrichtung 34 abzunehmen. In gleicher Weise wie die Kupplungsvorrichtung 34 erzeugt auch die Kupplungsvorrichtung 35 ihre Verriegelungswirkung zwischen den inneren Kupplungsscheiben 37 und den äußeren Kupplungsscheiben 41 durch den Reibungswiderstand zwischen den beiden Scheiben 37 und 41. Das Antriebsdrehmoment wird vom Gehäuse 10 über die Ritzelwelle 23, den Ring 26 und die kupplungsvorrichtung 35 und über die Ritzelwelle 23, die Ritzel 22 auf das Seitenrad 17 übertragen, so daß das Seitenrad 17 dazu neigt, sich mit dem Gehäuse 10 zu drehen.

Ein auf das Seitenrad 17 ausgeübtes Drehmoment wirkt als Zugkraft, um das Fahrzeug zu ziehen. Während des zuvor erwähnten Vorgangs nehmen die Ringe 25 und 26 den Reibungswiderstand von den Kupplungsvorrichtungen 34 und 35 auf, während die Ritzelwelle 23 dazu neigt, sich mit dem Gehäuse 10 zu drehen. Demgemäß tritt eine Relativdrehung zwischen den Ringen 25 und

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26 und der Bitzelwelle 23 auf, so daß, wie aas lig. 3 ersichtlich, die untere * lache der EFockenf lache 29 des Hinges 25 an der ETockenflache 31 der Ritzelwelle 23 angreift, während die obere irläche der ÜFockenflache 30 des Singes 26 an der SFoekenf lache 31 der Kit ze !welle 23 angreift. Dies "bewirkt ein Auseinanderspreitzen der üinge 25 und 26 aas ihrer in lig» 3 gezeigten neutralen stellung in die entsprechende «erriegelungsstellung zu den Kupplungsvorrichtungen 34 und 35 hin. iiureh diese bewegungen der Hinge 25 und 26 nimmt der Reibungswiderstand zwischen den inneren Kupplungsscheiben 34 und 37 und den äußeren Kupplungsscheiben 40 und 41 weiter zu.

ϊ/ie aus Tor stehendem ersichtlich, neigt das treibend mit dem oeitenrad 16 verbundene Had dazu, sich mit dem Gehäuse 1O zu drehen, während das mit dem Seitenrad 1? in 3!riebverbindung stehende Jiad von dem Drehmoment angetrieben wird, das vom ι Gehäuse 10 übertragen wird. Somit kann sich das fahrzeug weiter bewegen.

Sin weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Jig. 4- und 5 gezeigt, wobei die 'feile, die den in verbindung mit den *ig. 1-3 beschriebenen '!'eilen entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, jedoch ein "a" hinzugefügt ist.

Dieses Ausfuhrungsbeispiel zeigt ein Sperrdifferential mit vier Kitzeln, wobei nur drei Ritzel 22a in.üig. 4 gezeigt sind. Diese Ritzel 22a stehen mit den- Seitenrädern 16a und 17a im jDingriff und sind drehbar auf den Mtzelwellen 23a, 51 und 52 gelagert. Bei dem öperrdifferential mit zwei Sitzein kann

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die Festigkeit zu einem unerwünschten Problem werden, wenn die Relativbewegung zwischen den Seitenrädern 16a und 1?a auftritt· Um diesen Nachteil zu beseitigen sind bei dem Sperrdifferential mit vier Ritzeln die weiteren Ritzelwellen 51 und 52 auler der Ritzelwelle 23a vorgesehen. Alle Ritzelwellen 23a, 51 rand 52 sind mit dem Gehäuse 10a mit ihrem einen Enden befestigt und mit ihren anderen Enden in einem Block 53 abgestützt. Wie aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich, ist der Raum 48a außerordentlich begrenzt. Wie zuvor beschrieben, sind die Ringe 25a und 26a jedoch nicht innerhalb des Raumes &8a angeordnet, so daß ein leichter Zusammenbau möglich ist. Hinzu kommt, daß das Sperrdifferential mit vier Ritzeln Ringe 25a und 26a aufweist, die mit Nockenflachen versehen sind, die an den drei Ritzelwellen angreifen. Die Funktionen der Ringe 25a und 26a, die die Kupplungsvorrichtungen 34-a und 35a in ihre Sperrichtungen drücken, werden daher noch vergrößert.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. gezeigt» wobei mit den zuvor beschriebenen Teile übereinstimmende Teile die gleichen Bezugsziffern aufweisen, jedoch mit einem angefügten "b". Bei dieser Anordnung liegen die Naben 18b und 19b der Seitenräder 16b und1?b an Schultern 54- und 55 des Gehäusedeckels 12b und des Gehäuses-10b an. Die durch die Seitenräder 16b und 1?b erzeugten Axialkräfte werden ν on. de η Schultern 45 und 55 aufgenommen, ohne die Kupplungsvorrichtungen 34b und 35b zu beeinflussen. Daher wird ein Fressen durch Reibung zwischen den Ringen 25b und 26b und den Seitenrädern 16b und 17b verhindert und ferner ein glatter

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Eingriff zwischen den Ritzeln 22b und den Seitenrädern 16b und 17b aufrechterhalten.

Offensichtlich sind auf Grund obiger Lehren verschiedene Änderungen des Erfindungsgegenstandes möglich. Es wird jedoch betont, daß der Erfindungsgegenstand anders wie die beschriebenen Ausführungsbeispiele ausgebildet sein kann, ohne vom Erfindungsgedanken, wie er in den Ansprüchen zum Ausdruck gebracht ist, abzuweichen.

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Claims

22351 Patentansprüche

1.) Sperrdifferential für ein Fahrzeug mit einer Kraftquelle, "bestehend aus einem Gehäuse, das durch ein von der Kraftquelle übertragenes Drehmoment gedreht wird, zwei in dem Gehäuse angeordnete Seitenräder, die mit den Fahrzeugrädern treibend verbunden sind, eine Ritzelwellenanordnung, die zwischen den Seitenrädern angeordnet ist und sich mit dem Gehäuse dreht, mehrere drehbar auf der Ritzelwellenanordnung gelagerte Eitzel, die mit den Seitenrädern im Eingriff stehen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei jeweils an der Außenseite der Seitenräder (16,17;16a,17a;16b,17b) angeordnete, sich mit der Ritzelwellenanordnung (23;23a,51,52;23b) drehende Ringe (25,26;25a,26a;25b,26b) und zwei jeweils zwischen den Seitenwänden und den Ringen angeordnete Kupplungsvorrichtungen (34-»35»34a»35a; 34b,35b) sowie zwischen jedem Ring und der Ritzelwellenanordnung Nockenvorrichtungen (29,30,31) vorgesehen sind, durch die die Ringe bei einer Relativdrehung zwischen den Ringen und der Ritzelwellenanordnung gegen die Kupplungsvorrichtungen gedrückt werden und der dabei erzeugte Reibungswiderstand eine Sperrung des Differentials bewirkt.

2.) Sperrdifferential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenvorrichtungen Nockenflächen (29,30, 31) aufweisen, die an den Ringen (25,26;25a,26a;25b,26b) bzw. der Ritzelwellenanordnung (23;23a,51,52;23b) vorgesehen sind.

3.) Sperrdifferential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine fest mit dem Gehäuse (10) verbundene Ritzelwelle (23) mit zwei drehbar darauf gelagerten Ritzeln (22) vorgesehen ist.

4.) Sperrdifferential nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenräder (16,17»16a,17aj16b,17b) Naben (18b,19b) aufweisen, deren äußere Umfangsflächen mit einer Keilwellenverzahnung versehen sind, die mit den Kupplungsvorrichtungen (34b; 35b) im Eingriff stehen, und daß jede Habe sich am Gehäuse (10b) anlegen kann.

5.) Sperrdifferential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ritzelwellenanordnung fest mit dem Gehäuse (10a) verbundene Ritzelwellen (23a,51»52) aufweist, auf denen vier Ritzel (22a) drehbar gelagert sind.

6.) Sperrdifferential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsvorrichtungen (34,35»34a_J35&; 34b,35b) mehrere innere, mit den Seitenrädern (16,17l16a,17a; 16b,17b) im Eingriff stehende Kupplungsscheiben (36,37»36a, 37a;36b,37b) und mehrere mit den Ringen (25,26?25a,26a; 25b,26b) im Eingriff stehende Kupplungsscheiben (40,41$ 40a,41a;40b,41b) sowie alle Scheiben gegen die Ringe drückende Federvorrichtungen (46,47;46a,47a;46b,4Tb) auf-, weisen.

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