DE2300324A1

DE2300324A1 - SELF-LOCKING DIFFERENTIAL GEAR FOR MOTOR VEHICLES

Info

Publication number: DE2300324A1
Application number: DE19732300324
Authority: DE
Inventors: Alfonso Hilado
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-01-10
Filing date: 1973-01-04
Publication date: 1973-07-26
Also published as: AU4855072A; IT974251B; AU459716B2; FR2167514A5; GB1366056A

Description

Patentanwalt PatentanwältePatent attorney patent attorneys

Dr. phil. Gerhard Henkel Dr. rer. nat. Wolf-Dieter Henkel Dr. phil. Gerhard Henkel Dr. rer. nat. Wolf-Dieter Henkel

D-757Baden-BadenBalg Dipl.-Ing. Ralf M. Kern D-757Baden-BadenBalg Dipl.-Ing. Ralf M. Kern

iJESmSnr Dr. rer. nat. Lothar Fetler iJESmSnr Dr. rer. nat. Lothar Fetler

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-J TeL: (Pt11) Ä63197-J TeL: (Pt11) Ä63197

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Alfonso Hilado
Mandaluyong, Rizal
PhilippinenAlfonso Hilado
Mandaluyong, Rizal
Philippines

Selbstsperrendes Ausgleichgetriebe für Kraftfahrzeuge Self-locking differential gear for motor vehicles

Die Erfindung betrifft Verbesserungen an Ausgleichgetrieben, wie sie in den Kraftübertragungen von Landkraftfahrzeugen zwischen der Antriebsmaschine und den beiderseitig angeordneten Kraftfahrzeug-Antriebsrädern Verwendung finden und die Ausgleichbewegung der Antriebsräder zu beiden Seiten des Fahrzeugs insbesondere dann ermöglichen, wenn sich das Fahrzeug in einer bogen- oder kreisförmigen Bahn bewegt·The invention relates to improvements in differential gears such as those used in the power transmission of land vehicles between the drive machine and the motor vehicle drive wheels arranged on both sides are used and enable the compensating movement of the drive wheels on both sides of the vehicle, in particular when the vehicle moves in a curved or circular path

Auf dem Gebiet der Automobile bzw. der Landkraftfahrzeuge wurden praktisch von Anfang an Ausgleichgetriebe verwendet. In der philippinischen Patentschrift 648 bzw. in der DT-PS 1 169 245 ist ein selbsthemmendes Ausgleichgetriebe geoffenbart, demgegenüber die Erfindung eine Verbesserung darstellt.In the field of automobiles and land vehicles, differential gears have been used practically from the start. In the Philippine patent specification 648 or in DT-PS 1 169 245 is a self-locking differential gear disclosed, over which the invention is an improvement.

Aufgabe der Erfindung ist die weitere Vereinfachung des
bekannten Ausgleichgetriebes durch Weglassung der einstükkig mit den Umlaufschnecken verbundenen Stirnräder und
Ersatz derselben durch entsprechend angeordnete Schnecken passender Konfiguration.The object of the invention is to further simplify the
known differential gear by omission of the spur gears and connected in one piece with the rotating worms
Replacement of the same with appropriately arranged screws of a suitable configuration.

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Das erfindungsgemäße Ausgleichgetriebe, das diese Aufgabe löst, ist gekennzeichnet durch ein drehbares Getriebe-Gehäuse bzw. -Träger, von dessen beiden Enden antreibbare Glieder ausgehen^ mit denen je ein innerhalb des Gehäuses befindliches Schneckenelement keilverzahnt ist, die jeweils endweise aneinander stoßen und mit Schneckengängen versehen sind, eine im Gehäuse gelagerte, mit den Schneckenelementen zusammengepaßte Umlaufschnecke mit zwei Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers, eine entsprechende, identische, gegenüberliegend angeordnete Umlaufschnecke, die mit der ersten Umlaufschnecke kämmt, wobei beide Umlaufschnekken mit dem betreffenden Schneckenelement kämmen, und dadurch, daß der eine Abschnitt jeder Umlaufschnecke linksgängig und der andere Abschnitt rechtsgängig ist und daß das eine Schneckenelement etwas größeren Durchmesser besitzt als er im Hinblick auf das Drehzahlverhältnis zwischen ihm und der damit kämmenden Umlaufschnecke erforderlich ist, wobei die ganze Anordnung gegen eine Längsbewegung in Achsrichtung festgelegt ist.The differential gear according to the invention, which solves this problem, is characterized by a rotatable gear housing or carrier, from whose two ends drivable members extend ^ with each one inside the housing located worm element is splined, each of which abut one another endwise and is provided with worm flights are, a rotating screw with two sections mounted in the housing and matched with the screw elements different diameters, a corresponding, identical, oppositely arranged rotating screw, which with the first worm gear meshes, with both worm gears mesh with the worm element in question, and in that one section of each rotating worm is left-handed and the other section is right-handed and that the one screw element has a slightly larger diameter than it is necessary with regard to the speed ratio between it and the rotating worm meshing with it, the whole arrangement being fixed against longitudinal movement in the axial direction.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigernThe following is a preferred embodiment of the invention explained in more detail with reference to the accompanying drawing. Show it

Fig. 1 einen Schnitt längs der Liniell-IIin Fig. 2 durch das Gehäuse des vollständigen Ausgleichgetriebes nach der Erfindung, in welchem die Umlauf schnecken voll sichtbar sind,1 shows a section along the line II in FIG the housing of the complete differential gear according to the invention, in which the circulation worms are fully visible,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie I-I in Fig. 1,Fig. 2 shows a section along the line I-I in Fig. 1,

Fig. 3 und 3A eine Vorder- bzw. eine Seitenansicht des zentralen Lagers gemäß Fig. 1 und3 and 3A are a front and a side view, respectively, of the central bearing according to FIGS. 1 and

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- ³ - 230032«- ³ - 230032 «

Fig. 4 eine unter einem rechten Winkel zu Fig. 2 gesehene Seitenansicht, welche nur die in Fig. 2 mit 1 und 2a bezeichneten Umlaufschnecken 1-1a und 2-2a veranschaulicht. FIG. 4 is a view at right angles to FIG Side view, which illustrates only the revolving worms 1-1a and 2-2a denoted by 1 and 2a in FIG. 2.

Das erfindungsgemäße, selbstsperrende oder einen bestimmten selbsthemmenden Schlupf zulassende Ausgleichgetriebe (abhängig vom Steigungswinkel der Umlaufschnecken) besteht im wesentlichen aus zwei endseitig·zusammenstoßenden, zentralen Schnecken 4 und 5 (Fig. 1), die innerhalb eines Auegleichgetriebe-Gehäuses bzw. -Trägers 6 angeordnet sind. Diese zentralen Schnecken sind zu beiden Seiten des Fahrzeuge mit den Halbachsen der Hinterachse mittels kellverzahnter Muffen 7 und 8 verbunden, in welche die keilverzahnten Enden der Halbachsen eingesteckt sind.The invention, self-locking or a specific self-locking slip permitting differential gear (depending on the pitch angle of the worm gear) exists essentially of two central ones that meet at the ends Augers 4 and 5 (Fig. 1), which are located within an external gear housing or carrier 6 are arranged. These central augers are on either side of the vehicle connected to the semi-axles of the rear axle by means of serrated sleeves 7 and 8, into which the splined ends the semi-axles are inserted.

Mit der zentralen Schnecke 4 kämmt eine Umlaufschnecke 2, 2a (Fig. 1 und 4), während mit der zentralen Schnecke 5 eine weitere Umlaufschnecke 1, 1a kämmt. Diese beiden Umlaufschnecken werden vom Gehäuse 6 über entsprechend angeordnete Lagerzapfen getragen und dadurch an einer Längsbewegung in Richtung ihrer Achsen gehindert. Die Umlaufschnecke 1a ist einstückig und materialeinheitlich mit einer größeren bzw. dickeren Umlaufschnecke 1 (Fig. 4) ausgebildet, die mit der genannten Umlaufschnecke 2a kämmt. Letztere let ebenfalls einstückig und materialeinheitlich mit einer größeren bzw. dickeren Umlaufschnecke 2 ausgebildet, die ihrerseits mit der Umlaufschnecke 1a sowie mit der genannten zentralen Schnecke 4 (Fig. 1) kämmt. Die beiden Abschnitte der Umlaufschnecke 1, 1a besitzen entgegengesetzt verlaufende Schneckengänge, d.h. der eine ist links- und der andere ist rechtsgängig} das gleiche gilt für die beiden Abschnitte der Umlaufschnecke 2, 2a, wobei Abschnitt 1 mit Abschnitt 2a und Abschnitt 2 mit Abschnitt 1a kämmt.A rotating screw 2 meshes with the central screw 4, 2a (Fig. 1 and 4), while with the central screw 5 another rotating screw 1, 1a meshes. These two circulating screws are carried by the housing 6 via appropriately arranged bearing journals and are thereby subject to a longitudinal movement prevented in the direction of their axes. The worm gear 1a is formed in one piece and made of the same material with a larger or thicker rotating worm 1 (FIG. 4), which meshes with said worm gear 2a. The latter let also formed in one piece and made of the same material with a larger or thicker rotating worm 2, which in turn with the worm gear 1a as well as with the mentioned central screw 4 (Fig. 1) meshes. The two sections of the worm gear 1, 1a have oppositely extending ones Spiral threads, i.e. one is left-handed and the other is right-handed} the same applies to the two sections the worm gear 2, 2a, section 1 meshing with section 2a and section 2 with section 1a.

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Die zentralen Schnecken 4 und 5 besitzen in die gleiche Richtung verlaufende Schneckengänge, d.h. sie sind beide entweder links- oder rechtsgängig, wobei die Schnecke 5 mit dem Abschnitt 1 der Uralaufschnecke 1, 1a und die zentrale Schnecke 4 mit dem Abschnitt 2 der Umlaufschnecke 2, 2a kämmt, während die Abschnitte 2a und 1a der Umlaufschnekken kleineren Durchmesser besitzen, so daß sie von den zentralen Schnecken 5 bzw. 4 getrennt sind.The central screws 4 and 5 have the same Directional worm flights, i.e. they are both left-handed or right-handed, with the worm 5 with section 1 of the Ural worm 1, 1a and the central Screw 4 with the section 2 of the rotating screw 2, 2a meshes, while sections 2a and 1a of the rotating worm have smaller diameters, so that they are separated from the central screws 5 and 4, respectively.

Die Arbeitsweise dieses selbstsperrenden Ausgleichgetrie-The mode of operation of this self-locking differential

pin f>T")pin f> T ")

bes beruht darauf, daß die zentrale Schnecke 5/etwas größeren Durchmesser besitzt als der Abschnitt 1 der Umlaufschnecke 1, 1a, mit welchem sie kämmt, und die zentrale Schnecke 4 ebenfalls etwas größeren Durchmesser besitzt als der Abschnitt 2 der Umlaufschnecke 2, 2a, mit welchem sie kämmt. Das Ausmaß, um welches der Durchmesser der zentralen Schnecke 5 größer ist als derjenige des Abschnitts 1 der UmlaufSchnecke 1, 1a und um welches der Durchmesser der zentralen Schnecke 4 größer ist als derjenige des Abschnitts 2 der Umlaufschnecke 2, 2a, kann durch Versuche derart festgelegt werden, daß es in einem Bereich liegt, bei· welchem der Gleitreibungskoeffizient zwischen den Schneckengängen an ihren Berührungspunkten den verwendeten Werkstoffen, dem Schmiermittel und den anderen Betriebsbedingungen im jeweiligen Anwendungsfall angepaßt ist, so daß die größere Schnecke zwar die kleinere Schnecke anzutreiben vermag, während letztere die größere Schnecke nicht oder aber mit begrenztem Schlupf anzutreiben vermag. Dies ist darauf zurückzuführen, daß, da sich die Berührungspunkte der miteinander kämmenden Schnecken mit unterschiedlichen Lineargeschwindigkeiten bewegen, sich der Berührungspunkt der größeren Schnecke schneller bewegt als der Berührungspunkt der kleineren Schnecke, obgleich sich beide Schnecken mit gleicher Winkelgeschwindigkeit drehen. Infolgedessen kannbes is based on the fact that the central screw 5 / has a slightly larger diameter than the section 1 of the rotating screw 1, 1a, with which it meshes, and the central screw 4 also has a slightly larger diameter than the section 2 of the screw 2, 2a, with which it combs. The extent to which the diameter of the central screw 5 is greater than that of the section 1 of Circulating worm 1, 1a and around which the diameter of the central screw 4 is larger than that of the section 2 of the rotating screw 2, 2a, can be determined by experiments in this way that it is in a range in which the coefficient of sliding friction between the screw flights the materials used, the lubricant and the other operating conditions in the is adapted to the respective application, so that the larger screw is able to drive the smaller screw, while the latter is unable to drive the larger snail or is able to drive it with limited slip. This is due to, that, since the points of contact of the intermeshing screws with different linear speeds move, the point of contact of the larger snail moves faster than the point of contact of the smaller screw, although both screws rotate at the same angular speed. As a result, can

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zwar die größere Sehnecke die kleinere Schnecke antreiben, während letztere die größere Schnecke, abhängig vom Gleitreibungskoeffizienten zwischen ihnen, überhaupt nicht oder nur mit begrenztem Schlupf anzutreiben vermag, so daß dann ^ wenn die Bewegung von der größeren auf die kleinere Schnekke übertragen wird, das Ausgleichgetriebe arbeitet, während es nicht oder nur mit begrenztem Schlupf arbeitet, wenn die Bewegung von der kleineren Schnecke auf die größere Schhekke übertragen wird. Im zuletzt genannten Fall kann keine Sewegung oder nur eine Bewegung mit begrenztem Schlupf stattfinden, wobei das Ausgleichgetriebe entweder gesperrt ist oder den Antrieb mit begrenztem Schlupf Überträgt, wenn die Steigungswinkel oder der Ruhewinkel kleiner oder größer sind als der Winkel, dessen Tangens den GleitreibüngS-koeffizienten zwischen den Schnaken bestimmt.it is true that the larger tendon drive the smaller snail, while the latter drive the larger snail, depending on the coefficient of sliding friction between them, cannot drive at all or only with limited slip, so that then ^ when the motion is transferred from the larger to the smaller worm, the differential works while it does not work, or only with limited slip, when the movement from the smaller screw to the larger Schhekke is transmitted. In the latter case, there can be no sewing movement or only a movement with limited slip, wherein the differential gear is either locked or transmits the drive with limited slip, if the angle of inclination or the angle of repose smaller or larger are than the angle whose tangent is the coefficient of sliding friction determined between the gnats.

Im tatsächlichen Betrieb des Ausgleichgetriebes in einem¹ Kraftfahrzeug wird der Ausgleichgetriebe-Träger bzw. -Gehäuse 6 über nicht dargestellte Kraftübertragungen durch die Antriebsmaschine des Fahrzeugs angetrieben, während die beiden ebenfalls nicht dargestellten Antriebsräder deä Fahrzeugs über das Gehäuse 6 durch die zentralen Schne&eri 4 und 5 angetrieben werden, die mittels der keilverzähnten Muffen 7 und 8 mit den tiaibachsen defr fräser verbunden sind. Solarige die Antriebsräder gute Traktion auf der Siröße haben und sich das Fahrzeug in öiher geraden Bahn bewegt, findet keine Relativbewegung im Äüsgleichgetriebä-Gehäüse 6 statt _t und die beiden Antriebsachsen 2U1 beiden Fahrzeiigseiteh bev/egeri sich gemeinsam, als¹ ob siö ahstöl-Ie deä Aüsgleichgetriefees durch öitt festes Töil miteinander verbunden wären. Wenn das Fahrzeug jedoch eine Biegung oder eine Kurve durchfährt, zwingt die Träktiött auf der Straße aää kUrveriihhere Had dazu, sich langsamer als das kürvenaüßere Rad und relativ zum Äüsgleichgetriebe-TrägörIn actual operation of the differential gear in a ¹ motor vehicle, the differential gear carrier or housing 6 is driven by not shown power transmission by the engine of the vehicle, while the two driving wheels, also not shown DEAE vehicle via the housing 6 through the central Schne & eri 4 and 5 which are connected to the tiaibaxes of the milling cutters by means of the splined sleeves 7 and 8. Solarige the drive gears have good traction on the Siröße and the vehicle moves in öiher straight path, is no relative movement in the Äüsgleichgetriebä-Gehäüse 6 instead of _t and the two drive axles 2U1 BEV two Fahrzeiigseiteh / EGERI together than ¹ if Siø ahstöl-Ie DEAE Aüsgleichgetriefees would be connected to one another by means of a fixed part. However, when the vehicle drives through a bend or a curve, the road force aää kUrveriihhere Had to be slower than the outside wheel and relative to the outer gear carrier

bzw. -Gehäuse 6 zu drehen, das sich kinematisch in der Mitte zwischen den beiden Antriebsrädern befindet und sich mit der Durchschnittsdrehzahl der beiden Antriebsräder dreht. Diese Räder werden durch äußere Kräfte mit gleicher Drehzahl in entgegengesetzte Richtungen gedreht, wobei diese Bewegungen genau diejenigen sind, die erforderlich sind, um die Sperr- oder Hemmfunktion des Ausgleichgetriebes zu verhindern, da hierbei keine Antriebskraft von der einen Seite auf die andere übertragen wird. Falls jedoch das eine Antriebsrad infolge von Schlamm, Schnee oder anderweitig rutschigem Kontakt seine Traktion mit der Fahrbahn verliert, dann ist das Ergebnis der von der Antriebsmaschine über das Gehäuse 6 übertragenen Antriebskraft und der Traktion des nicht rutschenden Rads auf der Fahrbahn das gleiche, als ob die eine Seite des Ausgleichgetriebes zum Antreiben der anderen Seite gedreht werden würde. Diese Kraft sperrt das Ausgleichgetriebe oder aber treibt es mit begrenztem Schlupf an, so daß die Antriebskraft der Antriebsmaschine auf das greifende Rad übertragen wird und das Fahrzeug sich ungeachtet des Durchrutschens des anderen Rads weiterbewegt. Auf diese Weise wird das Fahrzeug automatisch an einem "Steckenbleiben" gehindert, wie dies bei Verwendung eines üblichen, nicht sperrenden Ausgleichgetriebes der Fall wäre.or to rotate housing 6, which is located kinematically in the middle between the two drive wheels and is with the average speed of the two drive wheels turns. These wheels are driven by external forces with the same speed rotated in opposite directions, these movements being exactly those that are required to to prevent the locking or inhibiting function of the differential, since no drive force is transmitted from one side to the other. But if that one Drive wheel loses traction due to mud, snow or other slippery contact with the road surface, then the result of the drive force transmitted from the prime mover via the housing 6 and the traction of the not slipping wheel on the road the same as if one side of the differential gear to drive the other Page would be turned. This force locks the differential or drives it with limited slip on so that the driving force of the prime mover is transmitted to the gripping wheel and the vehicle turns regardless of the other wheel slipping. In this way, the vehicle will automatically join you "Getting stuck" prevented, as would be the case with the use of a conventional, non-locking differential gear.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Konstruktion gegenüber derjenigen gemäß der eingangs genannten Patentschrift besteht darin, daß nur zwei Umlauf schnecken 1, 1a und 2, '2a die Funktion der beiden Paare von Umlaufschnecken bei der bekannten Konstruktion übernehmen und daß außerdem bei der erfindungsgemäßen Konstruktion die Stirnräder wegfallen, die bei der früheren Konstruktion einstückig mit den Umlaufschnecken ausgebildet sind·The advantage of the construction according to the invention over that according to the patent mentioned at the beginning is there in that only two revolving worms 1, 1a and 2, '2a the function of the two pairs of rotating screws in the take over known construction and that in addition, the spur gears are omitted in the construction according to the invention, which in the earlier construction are made in one piece with the rotating worms

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Obgleich vorstehend nur eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist, sind dem Fachmann selbstverständlich zahlreiche Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß vom Rahmen und vom Grundgedanken der Erfindung abgewichen wird.Although only one preferred embodiment of the invention is shown above, it goes without saying that the person skilled in the art will understand numerous changes and modifications are possible without departing from the scope and concept of the invention is deviated.

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Claims

-S- 2300374 Pat e η t a η s ρ r ü c h e

1. Self-locking differential, marked by a rotatable gear housing or carrier (6), from both ends of which drivable members (7, 8) extend, with each one located inside the housing (6) Worm element (4, 5) is splined, each of which abut end-to-end and with Sclinekkeiigänge are provided, a Uinlaufschnek- mounted in the housing (6), matched with the corner elements

'ke (1, 1a or 2, 2a) with two sections of different diameters, a corresponding, identical, oppositely arranged _{rotating screw (2, 2a or 1, Ia) 5} which meshes with the first rotating screw, where _s i both rotating son corners with the the worm element concerned, and in that one section of each worm screw is left-handed and the other section is right-handed and that one worm element (4 or 5) has a slightly larger diameter than is required with regard to the speed ratio between it and the worm gear meshing with it , the whole arrangement being fixed against longitudinal movement in the axial direction.

2. Differential gear according to claim 1, characterized in that from both ends of the carrier or housing (6) drivable members (7, 8) protrude so that with each of these members a screw element (4, 5) is splined whose screw threads run in the same direction, i.e. either clockwise or counterclockwise for both screw elements, run, and that the worm worms (1, 1a; 2, 2a) adapted to them mesh with the corner elements, wherein the entire arrangement is fixed against a longitudinal movement in the axial direction.

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3. Differential gear according to claim 1 or 2, characterized in that the two tendon elements (4, 5) iiiit circulating screws (1, 1a; 2, 2a) are matched or mesh, each having two sections of different union diameter, of which the thicker sections (1, 2) mesh with the screw elements (4, 5) that are splined with the drivable members (7, 8), while the slimmer sections (1a, 2a) are at a distance from the respective screw element , while those of the circulating screws mesh with one another , the thicker section of one with the slimmer section of the other.

4. Differential gear according to one of claims 1 to 3, characterized in that the tendon elements (4, 5) mesh with the thicker sections of the worm screws (1, 1a; 2, 2a) and have a distance from their slimmer sections , while both worm screws comb each other.

5. Differential gear according to one of the preceding claims, characterized in that the pitch angle of the worms at the central screw elements (4, 5) and the circulating screws (1, 1a; 2, 2a) each have such a slope that a locking effect or a drive wire kurig is produced with limited slip when a slimmer screw part strives to drive a thicker similar corner part by the angle of inclination either 'smaller or larger than the angle whose tangent corresponds to the materials in a given case, as well as lubricants and the like. Conditions between the screw flights existing sliding friction »";skoeffizierri; eix represents.

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