DE2355653A1

DE2355653A1 - Differentialgetriebe mit sperreinrichtung

Info

Publication number: DE2355653A1
Application number: DE19732355653
Authority: DE
Inventors: Jun Edward John Goscenski
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1972-11-08
Filing date: 1973-11-07
Publication date: 1974-05-16
Also published as: JPS5713218B2; USRE29872E; GB1436856A; BR7308672D0; JPS4995076A; CA992765A; AR201358A1; US3811341A; DE2355653C2

Description

Patentanviäitc Dipl.- ing. V/. Scherrmann Dr.-!ng. R. Rüger

730a Esslingen (Neckar), Fabrikstraße 24, Postfach 348

7, November 1973

PA 97 bescho «uttg._rt

Telegramme Patentschutz Esslingenneckar

Eaton Corporation_Λ 100 Erieview Plaza? Cleveland_f Ohio 44114/

USA

Differentialgetriebe mit Sperreinrichtung

Die Erfindung betrifft ein Differentialgetriebe mit einem einen Getrieberaum bildenden Differentialgehäuse und in diesem Getrieberaum enthaltenen Differentialgetriebeelementen, bestehend aus mindestens einem Getriebeeingang und zwei Getriebeausgängen,, ainer Sperreinrichtung für das Differentialgetriebe und einer Betätigungseinrichtung für dies®- Sperrein.rich.tung.

Differentialgetriebe mit Sperreinrichtung sind bekannt«, Sie werden sowohl als Zwischenachs-Differentialgetriebe ■bei Fahrzeugen mit Vierradantrieb als auch zwischen den beiden Rädern einer bestimmten. Fahrzeugachse verwendete Die bekannten Sperr-Differentialgetriebe weisen in der Regel eine Einrichtung auf, die zwei drehbare Teile des Differentialgetriebes miteinander verbindet. Es sind viele Arten spezieller Ausführungsformen der Sperreinrichtungen bekannt. Am häufigsten handelt es sich dabei um Kupplungseinrichtungen, wie Z₀B₀ Lamellenpackungen, Kegelkupplungen uswo Die Sperr-Differentialgetriebe weisen ferner eine Betätigungs- oder Einrückeinrichtung auf, um die Sperreinrichtung zu betätigen und damit die zwei

genannten Getriebeteile miteinander zu verbinden.

Aus der US-PS 3 606 803 ist ein typisches Sperr-Differentialgetriebe bekannt, bei welchem ein Achswellen-Kegelrad mittels einer entsprechenden Kupplungseinrichtung mit dem Differentialgehäuse verriegelt wird, sobald ein vorgegebener Wert für den Drehzahlunterschied erreicht ist. Eine Betätigungseinrichtung bringt in diesem Augenblick die Kupplungseinrichtung in Eingriff und verriegelt die Getriebesperre. In dem bekannten Ausführungsbeispiel wird die Kupplung durch eine Relativdrehung zwischen dem Achswellen-Kegelrad und einer Nockenscheibe betätigt. Die Betätigungseinrichtung weist dabei eine Anzahl von Gewichten auf, die bei einem bestimmten Wert des Drehzahlunterschiedes zwischen den beiden Getriebeausgängen nach außen geschleudert und dann von der Drehbewegung ausgeklinktwerden, Dabei wirken sie bremsend auf die Nockenscheibe ein, die ihrerseits eine Relativdrehung zwischen dem Kegelrad und der Nockenscheibe bewirkt und somit die Kupplungseinrichtung betätigt und das Kegelrad mit dem Differentialgehäuse verbindet. Die Betätigungseinrichtung ist am Differentialgehäuse befestigt und kann zum Einrücken der Kupplung betätigt werden und das Differentialgetriebe aufgrund der Zentrifugalkraft des Differentialgehäuses sperren. Das bekannte Sperr-Differentialgetriebe weist den Nachteil auf, daß die Gewichte der Betätigungseinrichtung, die ja hinausgeschleuderu und dann ausgeklinkt werden, dabei ver- . paßt werden können und nicht ausklinen. Außerdem sind derartige Betätigungseinrichtungen ziemlich kompliziert und enthalten eine große Anzahl Teile, weshalb sie nicht genügend zuverlässig sind_o

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Differentialgetriebe der eingangs genannten Art su schaffen,

409820/0889

das einfacher im Äufban und zuverlässiger in der Wirkung als die bekannten Differentialgetriebe isfc_o

Zur Lösung dieser Aufgabe 1st das Differentialgetriebe gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnete, daß die Sperreinrichtung ein bei zwischen den Getriebeausgängen auftretenden Drehzahlunterschieden relativ zu der Betätigungseinrichtung drehbares Toil und die Betätigungseinrichtung ein - bei relativer Drehbewegung swischen der Betätigungseinrichtung und dem Teil - mit diesem Teil in Eingriff bringbares oszillierendes Gewicht enthalten und daß Mittel zur Betätigung der Sperreinrichtung durch Verschieben des Teils bei Erreichen eines vorgegebenen Verzögerungswertes für die Drehbewegung dieses · Teils vorgesehen sind*

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 12 gekennzeichnet.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbe-"sondere darin _Q daß die nach ihr hergestellten Differentialgetriebe eine einfacher gestaltete Betätigungs·? einrichtung für die Sperrung aufweisen und deshalb wirtschaftlicher herzustellen sindo Die Gefahr des Nichteingriffs der Betätigungseinrichtung ist vermieden und deshalb die Zuverlässigkeit erhöht. Insbesondere ist die Gefahr, daß durch Zentrifugalkräfte am Differentialgehäuse die Sperre betätigt wird ₉ auch wenn gar kein Drehzahlausgleich stattfindet, vollkommen, vermieden»

Ferner enthält He Erfindung eine Betätigungsein- · richtung, die eine Bremskraft auf eine Nockenscheibe ausübt, die ihrerseits die Sperreinrichtung für das Differentialgetriebe betätigt« Während des -normalen Betriebes dreht sich die Nockenscheibe zusammen-mit dem einen der Getriebeausgänge des Differential bildenden Achswellen-Kegelrad. Sobald eine ausreichende Ausgleichs- -Wirkung,, doh„- ein ausreichend großer Drehsahlunterschied

zwischen den beiden Abtriebswellen. auftritt, beispielsweise beim Durchdrehen eines Teilt; der Fahrzeugräder, dreht sich das Kegelrad relativ zu der Nockenscheibe, wobei die Relativdrehung zwischen den beiden genannten Elementen in eine die Sperreinrichtung betätigende Axialbewegung der Nockenscheibe verwandelt wird. Die Sperreinrichtung ist als ein zwischen der Nockenscheibe oder dem Kegelrad'und dem Differentialgehäuse wirkendes Laraellenpaket ausgebildet. Die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung bewirkt eine Bremskraft auf die Nockenscheibe, die so am Mitdrehen mit dem Achswellen-Kegelrad gehindert wird, wenn Drehzahlunterschiede an den Abtriebswellen auftreten. Ein wesentliches Element der Betätigungseinrichtung ist ein direkt mit der Nockenscheibe zusammenwirkendes und deren Drehbewegung abbremsendes oszillierendes Gewicht. Es zeichnet sich durch einen sehr einfachen Aufbau und infolgedessen durch eine sehr wirtschaftliche Herstellung aus. Der besondere Vorteil dieses Gewichtes ist, daß es keinerlei nur durch die Fliehkraft verursachte Einwirkung auf die Sperreinrichtung ausübt, solange im Differentialgetriebe keine Ausgleichung, d.h. keine unterschiedlichen Abtriebsdrehzahlen vorkommen. Da das Gewicht ferner.in sehr engem Eingriff mit der Nockenscheibe steht, fällt die Möglichkeit eines Versagens der Sperrwirkung bei dem gewünschten Drehzahlunterschied praktisch ganz weg.

409820/0889

Ein, Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der Zeichnung schematised dargestellt und im folgenden näher beschriebene Es zeigen

Fig« 1 ein erfindungsgemäßes Sperrdifferential im Querschnitt,

Figo 2 eine etwas vereinfachte Ansicht des Sperrdifferentials entsprechend der Linie 2-2 in Fig« i,

Fig«, 3 und Fig, 4 zwei vergrößerte und vereinfachte Teilansichten aus dem Sperrdifferentiäl nach Fig, I in zv/ei verschiedenen Arbeitsstellungen und

Fig β 5 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung»

Ein Ausgleichsgetriebe 10 (Fig» I) besteht im wesentlichen aus einem Differentialgehäuse 1.1, zwei Achswellen-Kegelrädern 12,13 und Ausgleichs-Ritseln 14, wovon eines gestrichelt angedeutet ist» Die Ritzel 14 stehen mit den Achswellen-Kegelrädern 12,13 im Eingriff und sind wie diese im Differentialgehäuse 11 enthalten.

Der Antrieb des Differentialgetriebes 10 erfolgt durch eine Welle 20 _r die mit der Längswelle des Kraftfahrζeugantriebs verbunden ist„ Die Welle 20 ragt in das Differentialgehäuse 11 hinein und ist an. ihrem inneren Endbereich mit einer sich senkrecht zu ihr erstreckenden Querwelle 21 versehen, auf der die Ritzel 14 drehbar gelagert sind. Die Welle 21 erstreckt sich bis in das Differentialgehäuse 11, dies ist aber'nicht näher dargestellt. Bei Drehung der Welle 20 werden das Differentialgehäuse 11 und die Ritzel 14 mitgenommen, wobei sie sich um die Achse.der

0/0889

Welle 20 drehen.

Bei Drehung der Ritzel 14 wird über die im Eingriff befindliche Verzahnung dieser Ritzel und der Achswellen-. kegelräder 12,13 das Drehmoment vom Ritzel auf die Achswellen-Kegelräder 12 und 13 übertragen * Das Kegelrad 13 weist eine Nabe 22 auf, die mit einer Keilverzahnung 23 versehen ist. Die Keilverzahming 23 dient zur Befestigung eines geeigneten Übertragungsgliedes, beispielsweise eines Zahnrads, das seinerseits mit den Antriebselementen für die Vorderachse des Fahrzeugs verbunden ist. Das Kegelrad 12 ist mit einer Mittelbohrung versehen und auf der sich durch diese Mittelbohrung in das Gehäuse hinein erstreckenden Welle 2O mittels Nadellager 25 und 26 drehbar gelagert.

Das Achswellen-Kegelrad 13 hat eine Nabe 30, die eine Innen-Keilverzahnung 32 aufweist und durch diese mit einer Keilwelle 33 verbunden ist. Die Keilwelle 33 erstreckt sich bis zu dan Hinterrädern des Fahrzeugs und besorgt deren Antrieb. Ferner weist das Kegelrad 13 an seiner vorderen Seite eine ausgedrehte Bohrung 34 auf, in die die Welle 20 eingeführt und mittels eines Lagers drehbar gelagert ist.

Hieraus ergibt sich, daß,wenn das Fahrzeug angetrieben wird, die Welle 20 die Ritzel 14 sowie das Differentialgehause 11 antreibt, wobei die mit den Achswellen-Kegelrädern und 13 im Eingriff befindlichen Ritzel 14 die Drehbewegung auf die Kegelräder 12 und 13 übertragen, die ihrerseits die Vorder - bzw. Hinterräder des Fahrzeugs antreiben.

Das Differentialgetriebe 10 ist, wie bereits erwähnt, mit einer Sperre versehen, die dafür sorgt, daß das Drehmoment auf eines der beiden Kegelräder 12 oder 13 übertragen wird,

409820/0889

wenn das andere dieser beiden Kegelräder zu stark durchzudrehen beginnt. Zu diesem Zweck ist das Differentialgetriebe 10 mit einer Sperreinrichtung 40 versehen, die das Kegelrad 13 mit dem Differentialgehäuse 11 kraftschlüssig verbindet.

Es können verschiedene Konstruktionen für die Sperreinrichtung 14 verwendet werden. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 weist die Sperreinrichtung 40 ein Lamellenpaket auf, das zum einen mit dem Gehäuse 11 drehfest verbundene Lamellen 41 bis 46 enthält. Zum anderen enthält es mit dem Kegelrad 13 drehfest verbundene Lamellen.47, 48 und 49, die zwischen den vorgenannten Lamellen 41 bis 46· angeordnet sind. Außerdem enthält das Lamellenpaket eine zwischen den Lamellen 45 und 46 angeordnete Lamelle 50, die mit der Nabe 51 einer Nockenscheibe 52 fest verbunden ist, die Ihrerseits zwischen dem Kegelrad 13 und dem Lamellenpaket eingefügt ist, und die unten näher beschrieben wird. Es ist offensichtlich, daß, wenn das Lamellenpaket so betätigt wird, daß sich zwischen den verschiedenen Lamellen Reibschluß ergibt, diese reibschlüssige Verwindung das Drehmoment vom Differentialgehäuse 11 direkt auf das Kegelrad 13 überträgt, indem das Kegelrad 13 und das Differentialgehäuse miteinander versperrt werden.

Das Lamellenpaket bzw, die Sperreinrichtung 40 bewirkt, wenn sie betätigt wird,in der beschriebenen Weise die Verklammerung des Differentialgehäuses 11 mit dem Kegelrad 13, um dadurch die Ausgleichswirkung des Differentialgetriebes zu verringern oder zu verhindern. Die Sperreinrichtung wird durch axiales Belasten des Lamellenpaketes betätigt, wenn eine bestimmte Größe der Ausgleichswirkung, d.h. des Unterschieds zwischen den beiden Abtriebsdrehzahlen, erreicht ist. Dieses axiale Belasten wird von der Nocken- .

409820/0889

— 8 ·*

scheibe 52 bewirkt, die sich in axialer Richtung von dem Kegelrad 13 weg bev/egt und, sobald die Ausgleichswirkung eine bestimmte Größenordnung erreicht hat, auf das Lamellenpäket der Sperreinrichtung 40 drückt. Die axiale Bewegung der Nockenscheibe 52 wird durch seitlich an der Nockenseite ausgebildete Mitnehmernocken 53 bewirkt, die mit entsprechenden Mitnehmernocken auf der zugeordneten Stirnseite des Kegelrads 13 zusammenwirken. Die Ausbildung dieser Mitnehmernocken ist in der vergrößerten Teilansicht (Fig. 3) deutlicher dargestellt. Solange das Differentialgetriebe im Bereich des normalen Drehzahlausgleichs arbeitet, behalten das Kegelrad 13 und die Nockenscheibe 52 ihre vorgegebene Grundsteilung ein_? wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Die Mitnehmernocken der einander zugeordneten Stirnseiten des Kegelrads 13 und der Nockenscheibe 52 sind dabei im Eingriff. Wenn jedoch eine Relativdrehung zwischen der Nockenscheibe 52 und dem Kegelrad 13 stattfindet, so werden die mit Nocken versehenen Stirnflächen in eine Stellung verschoben, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist. Die Nockenscheibe 52 ist dabei durch die entsprechenden Mitnehmernocken des Kegelrads ,13 verschoben. Die axiale Bewegung der Nockenscheibe 52 bewirkt ihrerseits eine axiale Belastung oder Anpressung des Lamellenpakets der Sperreinrichtung 40 und somit eine Sperrung des Ausgleichsgetriebes derart, daß die Ausgleichswirkung bzw. die Drehzahlunterschiede zwischen den beiden Abtrieben gehemmt werden.

Aus dem Gesagten ist ersichtlich, daß bei Relativdrehung zwischen dem Kegelrad 13 und der Nockenscheibe 12 die Nockenscheibe zum Betätigen der Sperreinrichtung 40 axial verschoben und damit das Differentialgetriebe gesperrt wird. Nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine entsprechende Einrichtung Vorgesehen, um eine Relativdrehung zwischen dem Kegelrad 13 und der Nockenscheibe 52 zu bewirken, wenn eine bestimmte 409820/0889

, - 9 —

Größe der. Äusgleich'swirkung bzw« Drehzahldiffereng erreicht i-st» Solange die Drehsahldlfferens-unter äi@sem vorgegebenen Wert liegt, sind die Nockenscheibe S2 und ~ das Kegelrad 13 nicht betätigt und bewirken somit auch keine axiale Belastung der Sperreinrichtung 40« Wenn der vorgegebene Wert der Drehzahldifferenz überschritten wird, wird die Sperreinrichtung 40 betätigt und blockiert das Differentialgetriebeο

Eine Betätigungseinrichtung 70 bewirkt die Betätigung der Sperreinrichtung 40 und bewirkt dazu insbesondere di® Relativdrehung der Nockenscheibe 52 und des Kegelrads zueinander_r wodurch die axiale Belastung- des Lamellen» pakets und das Blockieren des Differentialgetriebes erfolgen ο

Die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung 70 ist äußerst einfach und auverlässig und besteht im wesentlichen aus einem Gewicht 71, das im Differentialgehäuse 11 drehbar .gelagert ist» Im einzelnen weist das Gewicht 71 zwei auf gegenüberliegenden Seiten herausragende Achsstummel 72 und 73 auf, die in entsprechende Bohrungen 74 und 75 d©s Differentialgehäuses 11 eingeführt und drehbar gelagert sind» Ferner weist das Gewicht 71.einen Absatz 76 auf, der zwischen dem Achs stumme!· 72 und dem Körper=· oder Hauptteil 7la des Gewichts 71 angeordnet ist« Dieser Absatz 76 des Gewichts 71 ist' in· Fig-, 2 im Querschnitt dargestellt und dort besonders gut zu erkennen. Der Absatz 76 hat im wesentlichen einen I-förmigen Querschnitt und weist ein Mittelteil 77 sowie an den beiden Enden dieses Mittelteils beidseitig axiskragende Querteile 78 und 79 auf«. Das Querteil 78 weist dementsprechend einen auskragenden Vorsprung 78ä und das Querteil 79 einen auskragenden Vorsprung 79a auf, wobei diese beiden „VorSprünge ia Richtung auf das Kegelrad 13 und die Noeken-

4 0982.0/0 88 9

scheibe 52 zu gerichtet sind. Der Absatz 76 und insbesondere die auskragenden Vorsprünge 78a und 79a liegen in einer die Nockenscheibe 52 enthaltenden Ebene. Der Äußenumfang der Nockenscheibe 52 weist eine Anzahl von vorstehenden Nocken 81 auf, die sich naturgemäß zusammen mit der Nockenscheibe 52 drehen,, Die Vorsprünge 78a , 79a werden wechselweise in die Drehbewegungsbahn der Nocken 81 eingebracht _t wie unten beschriebe« 1st.

Die Wirkungsweise der Betätigungseinrichtung 70 ist folgende: Das Gewicht 71 und der Absatz 76 oszillieren während des Betriebs des Differentialgetriebes und bewirken über die Vorsprünge 78a und 79a eine Bremskraft, die die Drehung der Nockenscheibe 52 mit dem Kegelrad hemmt. Diese Bremswirkung ergibt sich dadurch, daß die oszillierende Masse des Gewichts 71 um dabei bewegt zu werden durch die Nocken 81 der Nockenscheibe 52 beschleunigt werden muß. Wenn sieh. g_oB₀ das Gewicht 71 im Uhrzeigersinn um die Achse der Aehsstummel 72,73 herum bis zum Erreichen der dargestellten Lage (Fig. 2) bewegt, so bewegt sich der Vorsprung 78a in Richtung auf die Nockenscheibe 52 au und greift in sie ein. Angenommen die Ausgleichswirkung des· Differentialgetriebes ist so, daß die Nockenscheibe sieh in Richtung des Pfeiles 79b dreht,, so stoppt ein Nocken 81 der Nockenscheibe 52 die ühraeigerbex^egung des Gewichts und kehrt diese Bewegung um, um sich an dem Vorsprung 78a des Gewichts vorbei weiterzudrehen. Die Berührung des Nocken 81 mit dem Vorsprung 78a des Gewichts 71 führt dazu, daß der Nocken 81 das Gewicht zu einer Änderung der Drehung in den Gegenuhrzeigersinn zwingt. Diese Umkehrung der Drehbewegung der Masse ergibt naturgemäß eine Beschleunigung der Masse in Gegenuhrzeiger-Richtung (FIg₀ 2)„ Diese Beschleunigung macht es erforderlich, daß eine bestimmte Kraft auf das Gewicht 71 einwirkt, die ihrerseits wiederum auf die

409820/0889

- ii -

55653

Nockenscheibe 52 einwirkt und die Drehbewegung der Hockenscheibe 52 und des Kegelrades 13 bremste

Wenn sich das Gewicht 71 in entgegengesetzter Richtung, d.h= hier in Gegenuhrzeigersinn bis zum Erreichen der in Fig. 2 gestrichelt angedeuteten Lage dreht _t so gelangt der Vorsprung 79a in Eingriff mit einem anderen Nocken 81 der Nockenscheibe 52. Diese Berührung des Vorsprungs 79a mit einem anderen Nocken 81 der Nockenscheibe 52 unterbricht die Gegenuhrzeigersinn-Drehung des Gewichts 71 und beschleunigt das Gewicht in Uhrzeigersinn. Das Gewicht 71 ist also wiederum in seiner Drehbewegung gestoppt und muß in die entgegengesetzte Richtung beschleunigt werden« Diese Umkehrung ist wiederum durch die Nocken der Nockenscheibe 52 bewirkt worden und führt ebenfalls zu einer die Drehbewegung der Nockenscheibe 52 abbremsenden Kraft. Wenn die Äusgleichswirkung» d„h. der Drehzahlunterschied zwischen den beiden Abtriebswellen des Differentialgetriebes,, immer größer wird _s so drehen sich auch die Nockenscheibe 52 und das Kegelrad 13 immer schneller. Da die Nockenscheibe 52 sich mit größerer Geschwindigkeit dreht, so nimmt auch die von- dem Gewicht 71 auf die Nockenscheibe 52 ausgeübte Bremskraft zu^und zwar solange bis die Nockenscheibe 52 der Drehbewegung des Kegelrads 13 nicht mehr folgen kann» Die sich" dabei ergebende Relativbewegung zwischen dem Kegelrad 13 und der Nockenscheibe 52 bewirkt über die beiderseitigen Nocken,in .der oben beschriebenen Weise, eine axiale Verschiebung der Hockenscheibe 52. Diese axiale Verschiebung der Nockenscheibe 52 wirkt sich, als Belastung des Lamellenpakets der Sperreinrichtung 40 aus und führt zum Blockieren des Differentialgetriebes.

Die Wirkungsweise des Differentialgetriebes ist hier anhand eines Drehzahlunterschiedes beschrieben worden, der eine Drehung der Nockenscheibe 52 in Richtung des Pfeiles 79b

-409 820/0889 .

- 12 -

bewirkt. Die Wirkungsvoll se des Differentialgetriebes ist aber offensichtlich die gleiche, wenn die Drehzahldifferenz eine Drehung der Nockenscheibe 52 in entgegengesetztem Sinn bewirkt. Sie ist deshalb nicht nochmals im einzelnen beschrieben.

Aus dem Obengesagten ergibt sich, daß die Erfindung zu einer wesentlich verbesserten Betätigungseinrichtung für ein Sperrdifferential geführt hat. Es ergibt sich ferner, daß diese Einrichtung äußerst einfach und zuverlässig ist und anders arbeitet als Sperreinrichtungen des Schaltklinken-Typs. Außerdem ist offensichtlich, daß sich, allein schon wegen der Zentrifugalwirkung des Differentialgehäuses 11, bei der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung keine Eingriffsschwierigkeiten ergeben. Dies wird durch die Tatsache klar, daß während des normalen Ausgleichsbetriebes oder auch während der normalen Drehbewegung ohne Drehzahlunterschied das Gewicht 71, die Nockenscheibe 52 und das Kegelrad 13 sich mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit drehen und keine Relativbewegung zwischen der Nockenscheibe 52 und dem Gewicht 71 stattfindet. Des weiteren ist ersichtlich, daß die auf die Nockenscheibe 52 wirkende Bremskraft abhängig von der Drehgeschwindigkeit dieser Nockenscheibe ist, da, je schneller sich die Nockenscheibe 52 bezüglich des Differentialgehäuses 11 dreht, desto schneller das Gewicht 71 schwingen und beschleunigen muß. Das Bremsdrehmoment reicht, wie bereits beschrieben, unterhalb einer bestimmten Drehgeschwindigkeit der Nockenscheibe 52 nicht aus, um die Nockenscheibe 52 zu bremsen. Oberhalb dieser Drehgeschwindigkeit ist das Drehmoment aber stärker als erforderlich um die Nockenscheibe 52 zu bremsen und diese wird demgemäß gegenüber dem Kegelrad 13 abgebremst und bewirkt das Blockieren der Sperreinrichtung 40. Darüberhinaus ist, wie mathematisch

409820/0889

- 13 -

abgeleitet werden kann, das Bremsdrehmoment eine Funktion des Quadrats der Geschwindigkeit der Nockenscheibe 52 und somit steigt die auf die Nockenscheibe 52 einwirkende Bremskraft nach einer Exponentialfunktion an, wenn die Geschwindigkeit der Nockenscheibe zunimmt.

Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. dargestellt. Dieses· Ausführungsbeispiel enthält viele der oben in Zusammenhang mit Fig, I offenbarten Elemente und entspricht im wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel. Es wird infolgedessen hier weniger ausführlich beschrieben und ist in seiner Wirkungsweise in Zusammenhang mit der Beschreibung zu Fig. 1 zu verstehen.

Ein Differentialgetriebe 100 (Fig. 5) ist auch hier als Zwischenachs-Ausgleichsgetriebe ausgeführt. Es enthält zwei Achswellen-Kegelräder 101 und 102. Das Kegelrad 102 , hat eine Nabe 103, die mittels einer Keilverzähnung mit einem zum Antrieb der Vorderräder vorgesehenen Zahnrad. 104 verbunden ist. Das Kegelrad 102 hat eine Nabe 106, die über eine Keilverzahnung, mit einer sich zu den Hinterrädern des Fahrzeugs erstreckender! und diese antreibenden Welle 107 verbunden ist.

Der Antrieb des Differentialgetriebes 100 erfolgt durch eine Welle 110, die durch die Nabe 103 des Kegelrads 101 hindurchgeführt und an ihrem inneren Ende in einer ausgedrehten Bohrung 111 der Welle 107 drehbar gelagert ist. . Die Lagerung erfolgt mittels eines zwischen einem Lagerzapfen der Welle 110 und der ausgedrehten Bohrung 111 der Welle 107 angeordneten Lagers 112. Auf einer sich quer zur Welle 110 erstreckenden und mit dieser fest verbundenen Querwelle 114 sind zwei 'Ausgleichs-Ritzel drehbar gelagert, von denen ein Ritzel 115 in der Zeichnung dargestellt ist. Das Ritzel 115 steht mit

409820/0 889 "

■ ■ - - 14 -'

den Kegelrädern 101 und 102 im Eingriff.

Wird die Welle 110 vom Fahrzeugantrieb in Drehung versetzt, so wird die Drehbewegung auf die Querwelle und auf das Ritzel 115 übertragen. Das Ritzel 115 dreht sich um die Achse der Welle 110 und überträgt das Drehmoment auf die Kegelräder 1Ol und 102, die ihrerseits mittels entsprechender Übertragungselemente den Antrieb der Vorder- und Hinterräder des Fahrzeugs bewirken. Wenn eine Ausgleichswirkung erfolgt, d.h., wenn die beiden Abtriebe mit unterschiedlicher Drehzahl umlaufen, dreht sich selbstverständlich das Ritzel 115 um seine eigene Achse auf der Querwelle 114. Die Querwelle 114 reicht in das sich mit der Welle 110 drehende Gehäuse 116 hinein und ist in diesem befestigt.

Das Differentialgetriebe 100 ist ein Sperrdifferential und enthält ein Lamellenpaket 120, ähnlich dem oben beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 beschriebenen Lamellenpaket.

Das Lamellenpaket sperrt das Differentialgetriebe, indem es das Kegelrad 102 kraftschlüssig mit dem Gehäuse 116 des Differentials verbindet. Das Lamellenpaket 120 weist einen etwas anderen Aufbau als oben offenbart auf und enthält eine Anzahl Lamellen, die alle mit einer Nabe

122 einer Nockenscheibe 123 drehfest verbunden sind. Die Nockenscheibe 123 entspricht in Konstruktion und Wirkungsweise der Nockenscheibe 52 von Fig. 1. Die Nockenscheibe

123 und das Kegelrad 102 weisen auf den einander zugeordneten Seitenflächen zusammenwirkende Nocken auf, wie sie oben beschrieben sind. Bei einer Relativbewegung des Kegelrads 1O2 bezüglich der Nockenscheibe 123 wird die Nockenscheibe 123 axial verschoben und belastet das Lamellenpaket 120, wodurch das Differential gesperrt wird.

Da die Lamellen des Lamellenpakets alle mit der Nockenscheibe

409820/0889

"— 15

123 verbunden sind, wird beim Sperren das ganze Sperrdrehmoment über die Nockenscheibe 123 übertragen. Wird die Nockenscheibe 123 axial verschoben, so bewegt sie sich gegen die Kraft einer auf die Nabe des Kegelrads 102 aufgeschobenen und zwischen dem Gehäuse 116 und der Nockenscheibe 123 wirkenden Schraubenfeder 124.

Die Wirkungsweise der Abbremseinrichtung für die Drehbewegung der Nockenscheibe 123 entspricht im wesentlichen der Wirkungsweise der bei Fig. 1 bis 4 beschriebenen Betätigungseinrichtung. Im Aufbau unterscheidet sie sich allerdings in einigen Punkten von der letzteren. In der Ausführung nach Fig. 5 ist die Nockenscheibe 123 am Umfang mit Nocken 126 versehen, die in ähnlicher Weise wie oben beschrieben mit einem oszillierenden Gewicht zusammenwirken. Das oszillierende Gewicht wird hier aber von auf einer Achse 130 angeordneten Lagern 128 und 129 getragen, wobei die Achse 130 im Gehäuse 116 befestigt ist. Das oszillierende Gewicht 127 dreht sich somit gegenüber der Achse 130 auf den Lagern 128 und 129.

Es ist offensichtlich, daß das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 all die Vorteile des Ausführungsbeispiels nach Fig, 1 bis Fig. 4 ebenfalls aufweist.

Es ergibt sich also auch aμs dem Obengesagten, daß die Erfindung zu einem wesentlich verbesserten Sperrdifferentialgetriebe geführt hat. Insbesondere hat sie zu einer wesentlich verbesserten Betätigungseinrichtung für eine, Differentialsperre geführt, wobei diese Betätigungseinrichtung zusammen mit einer großen Anzahl unterschiedlicher Sperreinrichtungen zum Betätigen derselben und zusammen mit einer großen Anzahl verschiedener Differentialgetriebe-Konstruktionen verwendet werden kann.

409820/0 889

- ie -

Claims

Paten tanSprüche

ly Differentialgetriebe mit einem einen Getrieberaum bildenden Differentialgehäuse und in diesem Getrieberaum enthaltenen Differentialgetriebeelementen, bestehend aus mindestens einem Getriebeeingang und zwei Getriebeausgängen„einer Sperreinrichtung für das Differentialgetriebe und einer Betätigungseinrichtung für die Sperreinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinrichtung (40) ein bei zwischen den Getriebeausgängen (12,13) auftretenden Drehzahlunterschieden relativ zu der Betätigungseinrichtung (7o) drehbares Teil (52) und die Betätigungseinrichtung (70) ein ^-bei relativer Drehbewegung zwischen der Betätigungseinrichtung (70) und dem Teil (52) - mit diesem Teil in Eingriff bringbares oszillierendes Gewicht (71) enthalten und daß Mittel zur Betätigung der Sperreinrichtung (40) durch Verschieben des Teils (52) bei Erreichen eines vorgegebenen Verzögerungswertes für die Drehbewegung dieses Teils (52) vorgesehen sind.
2. Differentialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinrichtung (40) eine das Differentialgehäuse (11;116) mit einem Abtriebs-Kegelrad

(13) kraftschlüssig verbindende Kupplungseinrichtung enthält.
3. Differentialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht (71) i.n dem Differentialgehäuse (11) gehalten und um eine Achse drehbar gelagert ist.
4. Differentialgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinrichtung (4O) ein Lamellen-

409820/0889

- 17 -

paket enthält, das aus einer Anzahl mit dem Differentialgehäuse (11) verbundener Lamellen (41 bis 46) und aus einer Anzahl mit dem Abtriebs-Kegelrad. (13) mittels Keilverzahnung verbundener Lamellen (47,48,49) besteht und daß das drehbare Teil (52) axicil verschiebbar ist und bei einem bestimmten Wort der Relativbewegung gegenüber dem Kegelrad (13) das Lamellenpaket (41 bis 5O) belastet.
5. Differentialgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das bewegliche Teil als Nockenscheibe (52) ausgebildet ist, die mit auf dem Kegelrad (13) vorgesehenen Nocken zusammenwirkende Nocken aufweist, die miteinander reibend im Eingriff und bestrebt sind, die Nockenscheibe (52) und das Kegelrad (13) als eine Einheit rotieren zu lassen, daß ferner Verzögerungsmittel die Drehung der Nockenscheibe (52) gegenüber der Drehung des Kegelrads (13) abbremsen und daß schließlich die zusammenwirkenden Nocken bei Relativdrehung des Kegelrads (13) gegenüber der Nockenscheibe (52) die Nockenscheibe (52) axial verschieben und dabei das Lamellenpaket (41 bis 50) belasten» ■
6 ο Differentialgetriebe nach. Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenscheibe (52) eine Nabe (51) .aufweist und daß das Lamellenpaket aus einer Anzahl am Differentialgehäuse (11) befestigter Lamellen (41 bis 46) und einer Anzahl am Abtriebs-Kegelrad (13) befestigter Lamellen (47,48,49-) sowie einer an der Nabe (51) der Nockenscheibe (52) befestigten Lamelle (50) besteht»
7. Differentialgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenscheibe (52) mit einer Nabe (51) versehen ist und daß das Lamellenpaket eine Anzahl mit dem Gehäuse (11) verbundener Lamellen (41 bis 46) und

409820/0 889

- 18

eine weitere Anzahl mit der Nabe (51) der Nockenscheibe (52) verbundener Lamellen (47 bis 50) enthält.
8. Differentialgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenscheibe (52) an ihrem Umfang mit einer Anzahl Vorsprünge (81) versehen ist und daß das oszillierende Gewicht (71) mit Vorsprüngen (78a,79a) versehen ist, die in die Bewegungsbahn der Vorsprünge (81) der Nockenscheibe (52) hineinragen und mit diesen zusammenwirken .
9. Differentialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das im Differentialgehäuse (11) um eine Achse drehbar gelagerte Gewicht (71) und die Nockenscheibe (52) mit einander zugeordneten und derart zusammenwirkenden Vorsprüngen versehen sind, daß die Nockenscheibe (52) eine oszillierende Bewegung des Gewichts (71) bewirkt und die dabei vom Gewicht auf die Nockenscheibe wirkende Reaktionskraft die Drehbewegung der Nockenscheibe (52) abbremst.
10. Differentialgetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenscheibe (52) mit an ihrem Umfang sich nach außen erstreckenden Vorsprüngen (81) versehen ist und daß das Gewicht (71) mit den Vorsprüngen (81) zusammenwirkende Vorsprünge (78a,79a) aufweist, die wechselweise in die Bewegungsbahn der Vorsprünge (81) der Nockenscheibe (52) einbringbar sind und beide Vorsprünge Oberflächen aufweisen, die beim wechselseitigen Ineinandergreifen das Gewicht (71) in oszillierende Bewegung versetzen.
11. Differentialgetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Differentialgehäuse (11);

409820/0889

- 19 -

mindestens ein in diesem Differentialgehäuse gelagertes und mit ihm drehbares Ritzel (14) ; zwei mit dem Ritzel (14) in Eingriff stehenden abtreibenden Kegelrädern (12, 13) ) eine aus einem Lamellenpaket (Lamellen 41 bis 50) ,bestehende und zwischen dem Kegelrad (13) und dem Differentialgehäuse angeordnete Kupplung, die bei Betätigung das Differentialgehäuse (11) und das Kegelrad (13) kraftschlüssig miteinander verbindet und dabei Drehzahlunterschiede zwischen den beiden Abtriebs-Kegelrädern verhindert, wobei ferner eine seitliche Stirnseite des Kegelrads (13) mit Nocken versehen 1st; eine zwischen dieser Stirnseite des Kegelrads (13) und der Lamellenpackung (41 bis 50) angeordnete Nockenscheibe (52)., wobei die Nockenscheibe den Nocken des Kegelrads (13) zugeordnete Nocken (53) aufweist, die so ausgebildet sind, daß bei einer Relativdrehung zwischen der Nockenscheibe (52) und dem Kegelrad (13) die Nockenscheibe (52) axial Verschoben wird und durch axiale Belastung des Lamellenpakets das Differentialgetriebe sperrt; ein drehbar im Differentialgehäuse (11) gelagertes Aand die Drehbewegung der Nockenscheibe (52) abbremsendes Gewicht (71) , wobei das oszillierend bewegbare Gewicht (71) eine wechselweise mit einer Oberfläche der Nockenscheibe (52) in Eingriff bringbare und bei diesem oszillierenden

Eingriff über die auf die Nockenscheibe (52) wirkende Reaktionskraft die Drehbewegung der Nockenscheibe (52) gegenüber der Drehbewegung des Kegelrads (13) abbremsende Oberfläche aufweist.
12. Differentialgetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenscheibe (52) an ihrem Außenumfang eine Anzahl Vorsprünge (81) aufweist' und daß das oszillierbar gelagerte Gewicht (71) an seinen von der Drehachse entfernten Enden mit Vorsprüngen (78a,79a)

• 409820/0889

- 20 -

versehen ist, wobei eine der Vorsprünge der Nockenscheibe (52) mit einem der Vorsprünge des Gewichts (71) in Eingriff bringbar ist und dcibei das Gewicht (71) in Drehbewegung bringt, während ein anderer Vorsprung (81) der Nockenscheibe in Eingriff mit einem anderen Vorsprung des Gewichts (71) bringbar ist und dabei das Gewicht (71) in entgegengesetztem Sinn in Drehung versetzt.

409820/0*8