DE2334938A1

DE2334938A1 - Differentialsystem, vorzugsweise differentialgetriebe

Info

Publication number: DE2334938A1
Application number: DE19732334938
Authority: DE
Inventors: Ronald D Bokovoy
Original assignee: Dyneer Corp
Current assignee: Dyneer Corp
Priority date: 1972-08-04
Filing date: 1973-07-10
Publication date: 1974-03-07
Also published as: FR2195295A5; GB1392128A; SE383396B; DE2334938B2; SU541445A3; DE2334938C3; CA971394A; JPS5128893B2; JPS4957527A; US3791238A

Description

OR.-ΙΝβ. DIPU.-INQ. M. SC. DIPL-I-KYS. OR. DII L.-W-TfS. HÖGER - STELLRECHT - GRIESSBACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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Boise Cascade Corporation 1 Jefferson Square
BOISE, Idaho 83 701, USA

Differentialsystem, vorzugsweise Differentialgetriebe

Die Erfindung bezieht sich auf ein Differentialsystem, vorzugsweise ein Differentialgetriebe. Wie in diesem Zusammenhang beispielsweise aus den üS-PSen 2,050,304 und 2,385,864 hervorgeht, sind Differentialmechanismen, die ein Paar angetriebener Kupplungselemente umfaßt, die auf seitlichen Zahnradelementen angeordnet sind und zu beiden Seiten eines zentralen Antriebselements eine axiale Verschiebung durchführen, bekannt. Dabei sind auch zentrale Nockenanordnungen vorgesehen, um ein vorgegebenes angetriebenes Kupplungselement von dem zentralen Antriebselement zu lösen bzw. freizuhalten, wenn die zugeordnete Ausgangswelle die andere Ausgangswelle überläuft, d.h. schneller

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dreht. Gemäß einer Verbesserung dieses Stands der Technik, wie er beispielsweise aus der US-PS 2,638,794 hervorgeht, sind auch schon Gegenhalteringe bekanntgeworden, die das vorgegebene angetriebene Kupplungselement automatisch in der gelösten bzv/. in einer außer Eingriff befindlichen Stellung hal-

infolge
ten, so daß Laufgeräusche/AuEeinanderschlagen und eine Abnützung der entsprechenden, wegen Geschwindigkeitsunterschiede aneinander vorbeilaufenden Zähne im zentralen Nockenelement und jeweils dem angetriebenen Kupplungselement vermieden werden.

Ein solchen bekannten Differentialgetrieben innewohnendes Problem ist auf die radiale Expansion zurückzuführen, die bei den axial aufgeschnittenen Gegenhalteringen aufgrund der Zentrifugalkräfte bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit des beispielsweise mit dem Differentialsystem ausgerüsteten Kraftfahrzeugs auftritt. Diese radiale Expansion der Gegenhalteringe aus ihrem ursprünglichen, radial zusammengezogenen Zustand in eine radial gespreizte Stellung in Eingriff mit dem angetriebenen Kupplungselement erzeugt eine nachteilige Abstandsbeziehung zwischen den Zähnen an dem Gegenhaltering und den zugeordneten Nockenelementzähnen, so daß Schwierigkeiten bei dem danach folgenden Wiedereingriff des angetriebenen Kupplungselernentes auftreten, wenn die Bedingung, die zu einem überlaufen, d.h. zu einem Schnellerdrehen dieses Elementes führte, wieder beseitigt ist. Diese nach auswärts gerichtete Expansion des Gegenhalteringes aufgrund der auftretenden Zentrifugalkräfte verursacht ein Aufspreizen der Ringenden und schafft daher einen besonders großen Zwischenraum zwischen den Zähnen, die den Enden des Ringes am nächsten sind, so daß diese Ringzähne nicht mehr langer mit den Abständen oder Räumen übereinstimmen, die für sie in dem zentralen Nockenelement vorgesehen sind. Bei Wiedereingriff der Kupplung entwickelt dann der Gegenhaltering die

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Tendenz, das Kupplungselement anzukippen bzw. zu verschwenken, da einer der Zähne an dem Gegenhaltering versucht, in den ihm zugeordneten Raum im mittleren Nockenelement vor den anderen ζ urü ck ζ ukehren.

Ein weiteres, diesen bekannten Differentialmechanismen innewohnendes Problem ist in der genauen Lagerung der verschiedenen koaxial und/oder kolinear zueinander angeordneten Komponenten zu sehen, um eine indexmäßig einwandfreie und wirkungsvolle Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen Kupplungselementen, den Nocken und Gegenhalteringen und deren Zähnen während der oft recht rauhen Behandlung auf dem Gebiet der Kraftfahrzeuge sicherzustellen. Als Folge des konzentrischen Aufbaus der Gegenhalteringe in den ringförmigen Räumen zwischen den Enden jeweils des zentralen Nockenelementes und des zentralen Antriebselementes und - bei dem Ausführungsbeispiel, bei welchem die vorspannenden Federanordnungen im Inneren* des Differentialmechanismus angeordnet sind - als Folge der Anordnung innerer abgesenkter Bohrungsausnehmungen an jedem Ende des zentralen Hockenelernentes, i3t es in etwa schwierig sicherzustellen, daß das zentrale Nockenelement und die Gegenhalteringe stets koaxial zu den seitlichen Zahnrädern und den angetriebenen Kupplungselementen angeordnet sind. Bei don bisher bekannten Differentialsystem war es üblich, in dem Differentialgehäuse spezielle Bohrungen vorzusehen, um die Positionierung der seitlichen Zahnräder und der angetriebenen Kupplungselemente zu erleichtern. Dementsprechend war es für die Hersteller solcher Differentialsysteme im allgemeinen notwendig, ihre Entwürfe den Formen und Konfigurationen sowie den Maschinentoleranzen der Differentialgehäuse der Kunden anzupassen, in v?elche die Differentialsysteme eingebaut werden sollten. Nun

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ist es /allgemeine erwünschte Entwicklungstendenz , die Gesamtgröße der Differentialgehäuse zu reduzieren, wobei sehr viele Differentialsysteme nunmehr so klein geworden sind, daß ein unzureichender Raum für die Führung der seitlichen Zahnräder direkt an dem Gehäuse sich ergeben hat. Dementsprechend soll auch die vorliegende Erfindung hier Abhilfe schaffen und ein verbessertes Differentialsystem liefern, das an die vielen verschiedenen Differentialgehäuse angepaßt und in diese eingebaut werden kann, ohne daß deren vorgearbeitete Toleranzen beachtet werden müssen.

Ein weiterer Nachteil bekannter Differentialsysteme ist im allgemeinen darin zu sehen, daß aufgrund der Einschränkungen der äußeren Größe und der Konfigurationen der Differentialgehäuse, in welche die Differentialsysteme eingebaut werden müssen, die Schraubenfedern, die die angetriebenen Kupplungselemente vorspannen, nur noch im Inneren des Differentialsystems selbst eingebaut' werden können, so daß die Führung der seitlichen Zahnräder und die Art des Zusammenbaus des Differentialsystems weiter kompliziert wird. Es sind schon Anstrengungen unternommen worden, die spiraligen oder schraubenförmigen Federn extern zu den angetriebenen Kupplungselementen zu montieren, was jedoch dazu führte, daß diese Federn mit den Gehäusewänden in Kontakt gerieten, v/as eine einwandfreie Wirkungsweise der Differentialsysteme in Frage stellte.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, hier Abhilfe zu schaffen, die Nachteile der bekannten Anordnungen zu vermeiden und ein Differentialsystem zur Verfügung zu stellen, welches die seitlichen Zahnräder einwandfrei führt und die sich ergebende Expansion der Gegenhalteringe bei hohen Geschwindigkeiten positiv in den Entwurf einsetzt und eine Möglichkeit der zweck-

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vollen Anordnung der Vorspannungsfedern zur Verfügung stellt, so daß ein Einbau in handelsübliche Differentialgehäuse möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von dem eingangs genannten Differentialsystem und besteht erfindungsgemäß darin, > , daß ein Paar koaxial zueinander angeordneter Ausgangswellen, ein im konzentrischen Abstand über die angrenzenden· Enden der Ausgangswellen angeordnetes, ringförmiges Antriebselement und normalerweise eine Antriebsverbindung zwischen dem Antriebselement und den Ausgangswellen bewirkende Kupplungsteile vorgesehen sind, daß diese Kupplungsteile einschließen jeweils ein nicht drehbar auf dem angrenzenden Ende der jeweiligen Ausgangswelle montiertes, ringförmiges Seitenzahnrad, jeweils ein auf den Seitenzahnrädern zur Durchführung einer axialen Verschiebung auf gegenüberliegenden Seiten des Antriebselementes montiertes angetriebenes Kupplungselement sowie Federanordnungen, die die angetriebenen Kupplungselemente nach innen in eine Kupplungseingriffsrichtung zu dem antreibenden Element vorspannen, daß ein ringförmiges zentrales Nockenelement vorgesehen ist, das bei Überläufen einer der Ausgangswellen das dieser Ausgangswelle zugeordnete, angetriebene Kupplungselement von dem antreibenden Element löst und daß zur Aufrechterhaltung des zugeordneten angetriebenen Kupplungselementes in dem eingriffsfreien Zustand während der Dauer des überlaufens Gegenhalteringe vorgesehen sind, die jeweils koaxial zwischen dem zentralen Nockenelement und den angetriebenen Kupplungselementen angeordnet sind und aus einem ringförmigen, axial geschlitzten und elastischen Ring bestehen, wobei die entfernten Endseiten der Gegenhalteringe mit den angetriebenen Kupplungselementen drehbar verbunden sind und sich in ringförmige Ausnehmungen derselben erstrecken und die

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angrenzenden Enden der Gegenhalteringe sich in axialer Richtung erstreckende, an das zentrale Nockenelement angrenzende Gegenhaiteζahne aufweisen, daß jeder der Gegenhalteringe elastisch radial nach außen in kontinuierlichen Reibungseingriff mit der äußersten Seitenwand der in dem jeweiligen angetriebenen Kupplungselement angeordneten, ringförmigen Ausnehmungen vorgespannt ist, daß jeder der Gegenhalteringe in seiner Winkelposition dann, wenn sich das zugeordnete, angetriebene Kupplungselement in einer gelösten Freilaufstellung befindet, von einer ersten Ruhestellung relativ zu dem zentralen Nockenelement in eine zweite Arbeitsstellung einstellbar ist, in welcher die Gegenhaltezähne mit dem zentralen Nockenelement zur Aufrechterhaltung des angetriebenen Kupplungseleinents in seiner gelösten Position in Wirkverbindung stehen, and daß bei ansneigender Drehgeschwindigkeit des Difff. rentialsysteitis die Gegenhalteringe von der äußeren eine Ausnehmung äufweisenden Wand der angetriebenen Kupplungselemente gegen eine radiale Expansion unter Erhöhung des Reibungseingriffs zwischen den Gegenhalteringen und den angetriebenen Kupplungselementen gehalten sind.

Das erfindungsgemäße Differentialsystem umfaßt daher ein Paar ringförmiger, angetriebener Kupplungselemente, die unter Federvorspannung in /vatriebseingriff mit dem ringförmigen zentralen Antriebselement gedrückt werden, welches kolinear, d.h. koaxial zwischen ihnen angeordnet ist. Dabei sind Gegenhalteringe vorgesehen, die dann in Wirkung treten, wenn eine der angetriebenen Wellen die andere überläuft, damit das entsprechende angetriebene Kupplungselement in seiner gelösten Außereingriffsstellung relativ zu dem Antriebselement gehalten wird. Als wesentliche erfinderische Momente sind die Umstände

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anzusehen, daß jeder der axial geschlitzten, elastischen Gegenhalteringe normalerweise radial nach außen in einen expandierten Zustand vorgespannt ist und im Reibungseingriff mit einer Ausnehmung in der äußeren Seitenwand des angetriebenen Zahnradelementes gehalten ist, in welchem dieser Gegenhaltering drehbar gelagert ist. Ausschließlich innerhalb des Antriebselements sind Führungsmittel vorgesehen, um die angrenzenden Enden der seitlichen Zahnräder zu leiten, zu lagern und zu führen, auf diesen seitlichen Zahnrädern sind die angetriebenen Kupplungselemente axial gleitend. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die angrenzenden Enden, also die aufeinander zu gerichteten Endbereiche der seitlichen Zahnräder in dem zentralen Nockenelement gelagert, wobei die auf Federn beruhenden Vorspannungsmittel entweder extern oder intern bezüglich der angetriebenen Kupplungselemente angeordnet sind. Gemäß einem v/eiteren Ausführungsbeispiel erfolgt die Führung der seitlichen Zahnräder durch eine teleskopartige Verbindung bzw. Ineinanderschiebung der angrenzenden Enden dieser Zahnräder.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß aufgrund des Umstandes, daß jeder axial geschlitzte Gegenhaltering schon anfänglich radial nach außen in eine expandierte Position in Reibungseingriff mit der äußeren Wand der ringförmigen Ausnehmung gepreßt ist, in welche er montiert ist, sichergestellt wird, daß bei ansteigender Zentrifugalkrafteinwirkung auch der Reibungseingriff zwischen dem jeweiligen Gegenhaltering und dem angetriebenen Kupplungselement ansteigt, wobei gleichzeitig sichergestellt wird, daß die gleichen abstandsmäßigen Bedingungen und Beziehungen zwischen den nockenartigen Zähnen des Gegenhalteringes und

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den Zähnen des zentralen Nockenelementes aufrechterhalten werden.

Dabei sind die angrenzenden, d.h. aufeinander zugewandten Endbereiche der seitlichen Zahnräder ausschließlich innerhalb des zentralen Antriebselementes, auf jeden Fall in diesem Bereich geführt und gelagert, wobei bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel diese Endbereiche innerhalb des zentralen Noc&enelementes geführt und gelagert sind, welches konzentrisch innerhalb des ringförmigen zentralen Antriebselementes liegt. Dabei ist bei dem zweiten, weiter vorn schon erwähnten Ausführungsbeispiel in einem der Endbereiche der seitlichen Zahnräder ein Teilbereich mit einem reduzierten Durchmesser vorgesehen, der sich in einer konzentrischen abstandsmäßigen Beziehung axial durch das zentrale Nockenelement erstreckt und teleskopisch innerhalb einer entsprechenden Bohrung in dem Endbereich des anderen seitlichen Zahnrades gehalten ist.

Die vorspannenden Federmittel sind dabei entweder außerhalb oder im Inneren des Differentialsystems angeordnet, bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen diese Schraubenfedern eine kegelstumpf artige Konfiguration auf, v/obei die Enden mit größerem Durchmesser angrenzend an die angetriebenen Kupplungselemente und die Enden mit kleinerem Durchmesser an den entfernten Enden des Differentialsystems angeordnet sind, so daß sich der Einsatz dieses Differenzialsystems in einem relativ schmalen Differentialmechanismus erlaubt, mit nur geringem innerem Raum.

Andere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und in diesen niedergelegt? im folgenden v/erden Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigen:

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Figur 1 in einer teilweise geschnittenen Seitendarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines Differentialgetriebes,

Figuren

und 3 zeigen einmal in einem Längsschnitt und des weiteren in einer Seitenansicht die seitlichen Zahnräder bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 1,

Figuren

und 5 sind wiederum in Längsschnitt und in einer seitlichen Ansicht Darstellungen des rechten angetriebenen Kupplungselementes des Ausführungsbeispiels der Figur 1, während die

Figuren

und 7 ebenfalls in einem Längsschnitt und in einer seitlichen Ansicht das zentrale Antriebselement zeigen;

Figuren

und 9 zeigen im Längsschnitt und in einer seitlichen Ansicht das zentrale Nockenelement der Figur und

Figuren

u. 11 zeigen im Längsschnitt und in einer Seitenansicht den rechten Gegenhaltering des Ausführungsbeispiels der Figur 1;

Figur 12 ist eine Seitenansicht einer kegelstumpf-

förmige ausgebildeten Schraubenfeder in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel der Figur 1,

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Figur 13 zeigt in einer Teildarstellung und teilweise geschnitten ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Differentialsystems, wobei die vorspannenden Federn im Inneren des Differentialgetriebes angeordnet sind, während die

Figur 14 in einer teilweise geschnittenen Ansicht

ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, bei welchem die seitlichen Zahnräder dadurch geführt v/erden, daß eine teleskopartige Lagerverbindung vorgesehen ist.

Wie genauer die Figur 1 zeigt, umfaßt das erfindungsgemäße Differentialüvstem bzw. -getriebe ein ringförmiges Antriebselement 2, das zwischen einem Paar ringförmiger angetriebener Kupplungselemente 4 und 6 angeordnet ist, die zur Durchführung einer axialen Gleitbewegung durch InnenVerkeilung aufgekeilt sind auf an ihrem Außenumfang mit Keilbereichen 8a und 10a versehenen Seitenzahnrädern 8 und 10. Die Kupplungselemente 4 und 6 sind also jeweils auf dem Paar Seitenzahnräder durch Kerbverzahnung aufgebracht, dabei befinden sich die Seitenzahnräder in einer nicht drehbaren Verbindung« jeweils. mit einer/eines Paars koaxial zueinander angeordneter Ausgangswellen 12 und 14, und zwar ebenfalls wieder über eine innere Keilverzahnung 8b und 10b. Mit Hilfe von außen angeordneter Federn 16 und 18 sind die beiden Kupplungselemente 4 und 6 aufeinander zu vorgespannt, um eine Antriebswirkverbindung zwischen den Kupplimgszähnen 2a und 2b auf entgegengesetzten Seiten des Antriebselements 2 und den angetriebenen Kupplungszährum 4a und 6b jeweils der angetriebenen Kupplungs-

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elemente 4 und 6 zu bewirken. Konzentrisch innerhalb des Antriebselements 2 ist ein ringförmiges zentrales Nockenelement 20 angeordnet, das zu jeder Seite Nockenzähne 20a und 20b aufweist, die entsprechende Nockenzähne 4b und 6b jeweils auf den angetriebenen Kupplungselementen 4 und 6 erfassen. Gegen eine axiale Verschiebung relativ zu dem Antriebselement 2 ist das zentrale Nockenelement 20 von einem ringförmigen Schnappring 22 gehalten, der sich jeweils innerhalb ringförmiger Ausnehmungen 2c und 20c an den inneren und äußeren Umfangen des Antriebselements und des zentralen Nockenelements erstreckt. Der äußere periphere Bereich 2Od des zentralen Nockenelements enthält weiterhin eine erste Aufnahmekerbe oder Nut 2Oe (wie Figur 9 zeigt), um einen Schlüsselvorsprung bzw. einen, mit Bezug auf die Kerbe ein Untermaß aufweisenden Keil 2d (Figur 7) an dem inneren Umfang des Antriebselemente aufzunehmen₄ wodurch eine begrenzte, winkelmäßige Einstellung des zentralen Nockenelementes relativ zu dem Antriebselement 2 möglich ist,

In Übereinstimmung mit einem v/es entlichen Merkmal der vorliegenden Erfindung sind die angrenzenden Seiten der Seitenzahnräder 8 und IO zylindrisch ausgebildet und innerhalb der Bohrung des zentralen Nockenelements gelagert, wodurch diese angrenzenden Seiten der Seitenräder informscnlüssiger Weise geführt und gehaltert sind. Innerhalb der angrenzenden Enden der Seitenzahnräder ist eine ringförmige Abstandsscheibe 26 montiert und dient dazu, die angrenzenden Endbereiche der Ausgangswellen im Abstand.zu halten, wenn bestimmte Arten von Radlagern verwendet werden.

Koaxial zwischen dem Antriebselement 2 und den angetriebenen

ι -ι *. α jc-o.· -i Gegenhaltering . Kupplungselementen 4 und 6 xst jeweils ein/ eines Paars identischer, drehbarer elastischer Gegenhalteringe 30 und 32 mon-

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tiert. Jeder Gegenhaltering ist, wie Figur 11 zeigt, durch einen Schlitz 33 axial aufgespalten und bildet so eine im allgemeinen C-förmige Form aus. Die voneinander entfernt gehaltenen Endbereiche der Ringe,nämlich radial nach außen gerichtete äußere Flansche 30a und 32a sind drehbar in entsprechenden radialen Ausnehmungen 4c und 6c.gelagert, um eine Axialbewegung der Gegenhalteringe mit Bezug auf die angetriebenen Kupplungselemente zu verhindern. Außerdem sind gemäß einem weiteren wichtigen Merkmal der vorliegenden Erfindung die elastischen Gegenhalteringe normalerweise radial nach außen in eine expandierte Position vorgespannt und befinden sich in Reibungseingriff mit den äußeren Wänden der Ausnehmungen 4c und 6c. Die Gegenhalteringe sind an ihren angrenzenden Enden mit sich in axialer .Richtung erstreckenden, umfangsmäßig angeordneten Zähnen (beispielsweise dem Zahn 32b des Gegenhalterings 32 der Figur 10) versehen, die sich normalerweise in entsprechende periphere, einen Abstand aufweisende Kerben 2Of (Figur 9) erstrecken, die in dem peripheren Flanschbereich 2Od des zentralen Nockenelementes 20 enthalten sind. Der axiale Schlitz 33 nimmt dabei den geringere Abmessungen aufweisenden und sich radial nach innen erstreckenden Vorsprung 2d am Antriebselement 2 auf. Da die Breite des Schlitzes 33 größer ist als die des Schlitzes 2Oe an dem zentralen Nockenelement, können die Gegenhalteringe 30 und 32 eine größere relative winkelmäßige Bewegung, also eine größere Drehbewegung relativ zu dem Antriebselement 2 durchführen, verglichen mit dem zentralen Nockenelement 20.

Wie nunmehr Figur 12 genauer zeigt, ist die letzte Windung 18a an dem kleineren Ende der kegelstumpfförmig ausgebildeten Feder mit Hilfe einer speziellen Wickeltechnik mit einer bewußten Spulenüberlappung (Dimension "a") ausgestattet, und zwar mit Bezug auf die nächste aktive Spulenwindung 18b. Auf diese Weise ermöglicht es dieser konische Federentwurf, daß das

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Differentialgetriebe in relativ kleinen Gehäusen montiert wird, die von dem Kunden hierzu vorgesehen und bestimmt sind und aufgrund der überlappenden Wicklungsstruktur ist auch ein ausreichen· des Ineinanderschachteln bzw. Ineinanderlegen der zusammengepreßten Windungen möglich, um eine vollständige Lösung des zugeord-neten, angetriebenen Kupplungselements zu bewirken. Schließlich ist es als Folge des konischen Wicklungsentwurfs möglich, die angetriebe-nen Kupplungselemente mit größerer Dicke herzustellen, so daß insgesamt eine stärkere Konstruktion erreicht werden kann, um so Reduzierungen im Querschnitt der angetriebenen Kupplungselemente zu kompensieren, die herrühren von der Anordnung der Ausnehmungen für die Gegenhalteringe.

Im folgenden wird die Wirkungsweise des soeben beschriebenen Ausführungsbeispiels genauer erläutert, dabei treibt bei normalem Betrieb das Antriebselement 2 die Ausgangswellen 12 und 14 in der gleichen Drehgeschwindigkeit/emmal. über die Kupplungs— zähne 2a und 4aⁱ _f das angetriebene Kupplungselement 4, die Keilzähne 8a, das seitliche Zahnrad 8 und die Keilzähne 8b und über die Kupplungszähne 2b und 6a, das angetriebene Kupplungselement 6, die Keilzähne 10a, seitliches Zahnrad 10 und die Keilzähne 10b. Es sei nun angenommen, daß die Ausgangswelle 14 die andere Welle überläuft, also schneller dreht. Aufgrund der herausdrückenden Nockenwirkung zwischen den Nockenzähnen 20b und dem zentralen Nockenelement 20 und den entsprechenden Nockenzähnen 6b an dem angetriebenen Kupplungselement wird dieses angetriebene Kupplungselement 6 gegen die Kraft der Feder 18 nach rechts verschoben, um so die Kupplungszähne 6a von den Antriebszähnen 2b des Antriebselements 2 zu lösen. Aufgrund der Verbindung, die in dem äußeren Flansch 32a des Gögenhalterings 32 liegt, wird auch dieser Gegenhaltering nach rechts verschoben und zieht die Gegenhaltezähne 32b

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aus den Kerben oder Ausnehmungen 2Of I_n dem äußeren peripheren Bereich 20d des zentralen Trockenelements 20. Dabei wird aufgrund der Reibverbindung zwischen dem Gegenhaltering 32 und dem angetriebenen Kupplungselement 6 der Gegenhaltering in einer Richtung relativ zu dem zentralen Nockenelement 20 gedreht, und zwar in dem Ausmaß, der ermöglicht ist durch die Wirkverbindung zwischen dem inneren Keil 2d und dem axialen Schlitz 33 in dem Gegenhaltering 32» Die Gegenhaltezähne 32b liegen nun gegenüber dem peripheren Flanschbereich 2Od des zentralen Nockenelementes und verhindern, daß das angetriebene Kupplungselement 6 zum Wiedereingriff der treibenden und angetriebenen Kupplungszähne 2b und 6a nach links verschoben wird, so daß es auf diese Weise gelingt, ein Prellen, Schlagen und Rattern zwischen den Kupplungszähnen und die darauf zurückzuführende Abnutzung und Beschädigung eines solchen Getriebes zu vermeiden. Ist dann die Drehgeschwindigkeit der überlaufenden, also schnellerlaufenden Ausgangswelle 14, auf die der Welle 12 zurückgeführt, dann verursacht der Reibungseingriff zwischen dem Gegenhaltering 32 und dem getriebenen Kupplungselement 6 eine Drehbewegung des Gegenhalterings 32 in die entgegengesetzte Richtung relativ zu dem zentralen Nockenelement 2O,(soweit wie durch das Zusammenwirken zwischen dem Keil 2d und dein Axialschlitz 33 ermöglicht) und wenn dann die Gegenhaltezähne 32b den peripheren Flanschbereich 2Od freigeben und sich gegenüber dem Schlitz 2Of befinden, dann wird das angetriebene Kupplungselement 6 aufgrund der Wirkung der Feder 18 zur Bewirkung eines Wiedereingriffs zwischen den treibenden und angetriebenen Kupplungszähnen 2b und 6a nach links verschoben. Die Ausgangswellen 12a und 14a werden nun von dem Antriebselement 2 mit der gleichen Drehgeschwindigkeit angetrieben. Bei einem überlaufen der Ausgangswelle 12 relativ zu der Welle 14, wird das Kupplungselement 4, wie leicht einzusehen ist, in ähnlicher Weise nach links verschoben und in dieser gelösten Position

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von dem Gegenhaltering 30 festgehalten.

Im folgenden wird auf ein abgeändertes Ausführungsbeispiel der Figur 13 näher eingegangen, auch hier sind die seitlichen Zahnräder 108 sowie HO innerhalb des zentralen Nockenelements 120 gelagert, zum Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der Figur sind jedoch die Vorspannungsfedern für die Kupplung 116 un d schraubenförmig ausgebildet und im Inneren des Differentialsystems montiert. Genauer gesagt, erstrecken sich die entfernteren Enden der Federn innerhalb ringförmiger Ausnehmungen 108d und llOd in den aufeinander zugewandten Endbereichen der seitlichen Zahnräder 1O8 und 110. Die einander zugewandten Enden der schraubenförmigen Federn erfassen ringförmige Halteelemente 140 und 142, die sich jeweils ausgehend von den angetriebenen Kupplungselementen 104 und 106 innerhalb abgesetzter Bohrungsausnehmungen 120a und 120b in den seitlichen Enden des zentralen Nockenelements 120 radial nach innen erstrecken. Auf diese Weise spannen die Federn die angetriebenen Kupplungselemente nach innen vor und bewirken den Eingriff zwischen den antreibenden Zähnen 102a und 102b und den angetriebenen Zähnen 104a und 106a jeweils am zentralen Antriebselement 102 und den seitlichen Kupplungselementen. Die Wirkungsweise der Gegenhalteringe 130 und 132 bei einem relativen überlaufen der Ausgangswellen 112 und 114, d.h. bei Auftreten eines Drehzahlunterschiedes ist identisch zu der weiter vorn schon mit Bezug auf Figur angegebenen Wirkungsweise.

Schließlich ist in Figur 14 noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung genauer erläutert, bei welchem die Führung einander zugewandter Endseiten der Seitenzahnräder durch Führungsmittel erfolgt, die eine teleskopische Lagerverbindung einschließen. Genauer gesagt,enthält der Endbereich 2O8f des seitlichen Zahnrads 208 eine axiale abgesetzte Bohrung 208g, die

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einen zylindrischen Bereich 21Oe mit reduziertem Durchmesser drehbar aufnimmt, der sich axial von dem angrenzenden Ende des seitlichen Zahnrades 210 aus erstreckt. Die abgewandten Enden der Vorspannung erzeugenden Federn 216 und 218 erfassen Halteelemente 240 und 242, die sich radial nach außen von den seitlichen Zahnrädern 208 und 210 ausgehend erstrecken. Die Wirkungsweise auch dieses Ausführungsbeispiels ist ähnlich der des Ausführungsbeispiels der Figur 1, wie schon erläutert worden ist.

Es ist offensichtlich, daß die Führung, Lagerung und Steuerung der angrenzenden Enden der seitlichen Zahnräder vollständig innerhalb des Differentialsystemgetriebes eine positive, d.h. eine formschlüssige Ausrichtung der zueinander koaxial angeordneten Komponenten leistet, so daß ein einwandfreies und betriebssicheres Einkuppeln, Auskuppeln und eine einwandfreie Wirkungsweise der Gegenhalteringe unter den rauhesten Fahrzeugbedingungen sichergestellt ist. Darüberhinaus befinden sich in Übereinstimmung mit dem verbesserten, invertierten Gegenhalteentwurf in sämtlichen drei Ausführungsbeispielen der Erfindung, die Gegenhalteringe anfangs in einer radial expandierten Bedingung und in elastischem Eingriff mit dem zugeordneten angetriebenen Kupplungselement, wobei die Ringe formschlüssig und positiv gegen eine v/eitere, aufgrund der Zentrifugalkräfte bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit verursachte radial Expansion gelagert sind. Dies führt zu der der vorliegenden Erfindung innewohnenden vorteilhaften Ausgestaltung, daß man zu einem entsprechenden Anstieg in den Reibungskräften gelangt, die zwischen den Gegenhalteringen und den angetriebenen Kupplungselementen erzeugbar sind. Es versteht sich, daß auch weitere Ausgestaltungen unter Verwendung äquivalenter Baukomponenten innerhalb des erfindungsgemäßen Rahmens liegen.

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Claims

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Patentansprüche

1.) Differentialsystem, vorzugsweise Differentialgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar koaxial zueinander angeordneter AusgangsweIlen (12, 14), ein im konzentrischen Abstand über die angrenzenden Enden der Ausgangswellen angeordnetes, ringförmiges Antriebselement (2) und normalerweise eine Antriebsverbindung zwischen dem Antriebselement (2) und den Ausgangswellen (12, 14) bewirkende Kupplungsteile vorgesehen sind, daß diese Kupplungsteile einschlies-" sen jeweils ein nicht drehbar auf dem angrenzenden Ende der jeweiligen Ausgangswelle (12, 14; 112, 114; 212, 214) montiertes, ringförmiges Seitenzahnrad (8, 10, 1O8, 110; 208, 210),jeweils ein auf den Seitenzahnrädern zur Durchführung einer axialen Verschiebung auf gegenüberliegenden Seiten des Antriebselements (2, 102, 202) montiertes angetriebenes Kupplungselement (4, 6; 104, 106; 204, 2Ο6) sowie Federanordnungen (16, 18; 116, 118; 216, 218)/ die die angetriebenen Kupplungselemente nach innen in eine Kupplungseingriffs richtung zu dem antreibenden Element (2, 102, 2Ο2) vorspannen, daß ein ringförmiges zentrales Nockenelement (20, 120, 220) vorgesehen ist, das bei überlaufen einer der Ausgangswellen das dieser Ausgangswelle zugeordnete, angetriebene Kupplungselement von dem antreibenden Element löst und daß zur Aufrechterhaltung des zugeordneten angetriebenen Kupplungselementes in dem eingriffsfreien Zustand während der Dauer des Überlaufens Gegenhalteringe (30, 32; 130, 132; 230, 232) vorgesehen sind, die jeweils koaxial zwischen dem zentralen Nockenelement und den angetriebenen Kupplungselementen angeordnet sind und aus einem ringförmigen, axial geschlitzten und elastischen Ring bestehen,

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wobei die entfernten Endseiten der Gegenhalteringe mit den angetriebenen Kupplungselementen drehbar verbunden sind und sich in ringförmige Ausnehmungen (4c, 6c) derselben erstrecken und die angrenzenden Enden der Gegenhalteringe sich in axialer Richtung erstreckende, an das zentrale Nockenelement angrenzende Gegenhaitezähne (32b) aufweisen, daß jeder der Gegenhalteringe (30, 32; 130, 132; 230, 232) elastisch radial nach außen in kontinuierlichen Reibungseingriff mit der äußersten Seitenwand der in dem jeweiligen angetriebenen Kupplungselement angeordneten, ringförmigen Ausnehmungenvorgespannt ist, daß jeder der Gegenhalteringe in seiner Winkelposition dann, wenn sich das zugeordnete, angetriebene Kupplungselement in einer gelösten Freilaufstellung befindet, von einer ersten Ruhestellung relativ zu dem zentralen Nockenelement in eine zweite Arbeitsstellung einstellbar ist, in welcher die Gegenhaltezähne (32b) mit dem zentralen Nockenelement zur Aufrechterhaltung des angetriebenen Kupplungselements in seiner gelösten Position in Wirkverbindung stehen, und daß bei ansteigender Drehgeschwindigkeit des Differentialsysteras die Gegenhalteringe von der äußeren eine Ausnehmung aufweisenden Wand der angetriebenen Kupplungselemente gegen eine radiale Expansion unter Erhöhung des Reibungseingriffs zwischen den Gegenhalteringen und den angetriebenen Kupplungselementen gehalten sind.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenhalteringe an ihrem äußeren Umfang sich nach außen erstreckende Flansche (30a, 32a) aufweisen, die sich in eine entsprechende ringförmige Nut in der zugeordneten äußeren, eine Ausnehmung aufweisenden Wand des angetriebenen Kupp-

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.lungselements erstrecken zur Verhinderung einer Axialbewegung der Gegenhalteringe relativ zu den angetriebenen Kupplungselementen.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zentrale Nockenelement (20, 120, 220) an seinem äusseren Umfang einen externen zentralen Flansch (2Od) aufweist und koaxial innerhalb des zentralen Antriebselements (2, 102, 2O2) und der Gegenhalteringe (30, 32; 130, 132; 230, 232) angeordnet ist, die auf entgegengesetzten Seiten des zentralen Flansches in den ringförmigen Räumen; zwischen den entfernten Enden des zentralen Nockenel-ements und des zentralen Antriebselementes angeordnet sind und daß lediglich in dem zentralen Antriebselement Führungselemente für die angrenzenden Enden der seitlichen Zahnräder (8, 10; 1O8, 110; 208, 210) vorgesehen sind.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente Mittel zur Lagerung der angrenzenden Enden der beiden seitlichen Zahnräder innerhalb des zentralen Nockenelements (20, 120, 220) umfassen.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn außerhalb der angetriebenen Kupplungselemente (4, 6; 104, 106j 204, 206) angeordnet sind.

6. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Zahnräder (208, 210) an entgegengesetzten Seiten und im axialen Abstand zu den entgegengesetzten Enden der angetriebenen Kupplungselemente (204, 206) Halteflanschanordnungen (240, 242) aufweisen und daß die Federn jeweils aus einer Schraubenfeder (16, 18; 216, 218) bestehen, die konzentrisch

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zu den angetriebenen Kupplungselementen und den Halteflansch anordnungen angeordnet sind.

7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schraubenfeder (16, 18; 216, 218) eine kegelstumpfförmige Form aufweist, wobei die einen größeren Durchmesser aufweisenden Federenden, angrenzend an die angetriebenen Kupplungselernente angeordnet sind und die letzte Windung an dem einen geringeren Durchmesser aufweisenden Ende jeder Feder mit Bezug auf die nächste aktive Bindung radial überlappt ist.

8. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar mindestens teilweise konzentrisch innerhalb der angetriebenen Kupplungselemente (104, 106) angeordneter Schraubenfeder (116, 118) vorgesehen 'ist, deren entfernte Enden innerhalb entsprechender ringförmiger Ausnehmungen (108d, llOd) in den angrenzenden Flächen der seitlichen Zahnräder (108, 110) gehalten sind, wobei die gegenüberliegenden Enden des zentralen Nockenelements (120) abgesenkte Bohrungen (120a, 120b) gegenüberliegend den ringförmigen Ausnehmungen (108d, llOd) aufweisen und die angetriebenen Kupplungselemente radial nach innen gerichtete Federhalteranordnungen (140, 142) aufweisen, die sich in die abgesenkten Bohrungsausnehmungen zur Anlage an die anderen Enden der jeweiligen Schraubenfedern erstrecken.

9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsanordnungen für die seitlichen Zahnräder (208, 210) teleskopisch ineinander geschobene

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Anordnungen innerhalb einer inneren Bohrung (208g) aufweisen, die in einem Ende eines der seitlichen Zahnräder (208) angeordnet siru und einen Endbereich (21Oe) des anderen seitlichen Zahnrades (210) enthält ^en·

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