DE2549408C2

DE2549408C2 - Selbstsperrendes Differentialgetriebe

Info

Publication number: DE2549408C2
Application number: DE2549408A
Authority: DE
Inventors: Gene Arthur Webster N.Y. Stritzel
Original assignee: Gleason Works
Current assignee: Gleason Works
Priority date: 1974-11-04
Filing date: 1975-11-04
Publication date: 1985-04-04
Also published as: GB1509596A; CA1042234A; US4059026A; JPS5159774U; JPS5634189Y2; FR2289809A1; DE2549408A1; FR2289809B1

Description

bewirken. Auf diese Weise wird die normale Differentialwirkung des Getriebes aufgehoben. Die Größe des axialen Schubes, der sich zwischen den Kupplungshälften entwickelt, hängt davon ab, wie groß der Widerstand ist, den die Achswellen der Übertragung des Drehmomentes entgegensetzen.

Durch die besondere Ausbildung der Stirnzahnkupp-Iung ist die Möglichkeit geschaffen, das Differentialgetriebe auf zwei verschiedene Arten wirken zu Sassen, und diese beiden Betriebsarten werden durch die gegenseitige axiale Stellung der Kupplungshälften 28 und 30 bestimmt Bei den Verzahnungen beider Kupplungshälften 28 und 30 hat das Profil eines jeden Zahnes am Zahngrund (F i g. 3) einen achsparallelen Abschnitt 32 und am Zahnkopf zwei Schrägflächen 34. In der Stellung gemäß F i g. 2 wird das von den beiden Kupplungshälften 28,30 übertragene Drehmoment nicht in einen axialen Schub übersetzt, so daß sich diese beiden Kupplungshälften nicht in axialer Richtung von einander fort zu verschieben suchen, sondern das Differentialgetriebe in üblicher Weise nicht sperrt. Solange die relative Drehzahl der beiden Achswellen 18 und 20 ur;-er einer bestimmten Grenze verbleibt, währt dieser Betriebszustand fort. Wenn eines der beiden angetriebenen Fahrzeugräder durchgeht und daher diese Drehzahlgrenze fiberschritten wird, dann werden selbsttätig die beiden Kupplungshälften 28 und 30 in Achsenrichtung verschoben und gelangen dann in die zweite, in F i g. 3 dargestellte Lage. In dieser Lage wirken die Schrägflpchen 34 der Zähne antreibend aufeinander und setzen daher das Drehmoment in einen axialen Schub um. Beim Ausführungsbeispiel enthält die Steuerung, die diese relative axiale Verschiebung der Kupplungshälften 28 und 30 bewirkt, einen Kolben 36, der bei Beaufschlagung mit einem Druckmittel mit Bezug auf F i g. 1 nach links gleitet und sich dann entweder unmittelbar oder mittelbar an die Kupplungshälfte 30 anlegt und diese in Achsenrichtung von der Kupplungshälfte 28 fort verschiebt Die Rückbewegung des Kolbens 36 in die in F i g. 1 gezeigte Ausgangstage erfolgt durch eine Rückstellfeder 38. Der Kolben 36 gleitet abgedichtet in einer in der Kupplung gebildeten Kammer. Wird seine Arbeitsfläche 40 mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagt, dann verschiebt er sich in Achsenrichtung nach links. Für die Zuführung des hydraulischen Druckmittels gibt es verschiedene Möglichkeiten. Jei dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel dient diesem Zweck eine Zahnradpumpe, deren Zahnräder von den Ausgleichsrädern 22 und dem Achswellenrad 24 gebildet werden. In den Zahnlücken des Ausgi.'ichsrades 24 wird das Druckmittel durch die eintretenden Zähne der Ausgleichsräder 22 verdrängt und fließt dann durch Kanäle 42 im Achsweilenrad 24 in die den Kolben 36 enthaltende Zylinderkammer und beaufschlagt dort die Arbeitsfläche 40 des Kolbens. Die Kanäle 42 enthalten Rückschlagventile 44, die den Rückfluß des hydraulischen Druckmittels durch diejenigen Kanäle 42 verhindern, die beim relativen Umlauf von Achswellenrad 24 und Gehäuse 12 die Stellen durchlaufen, an denen die Ausgleichsräder 22 in die Verzahnung des Achswellenrades 24 nicht eingreifen.

Im Betrieb werden die auf das Gehäuse 12 ausgeübten Drehmomente auf die beiden Achswellen 18 und 20 in der üblichen Weise verteilt, solange sich die Stirnsahnkupplung in der ersten, in den F i g. 1 und 2 gezeigten Lage befindet. Das ist der Fall, solange die relative Drehzahl der beiden Achswellen 18 und 20 in einem ausgewählten Bereich liegt. Bestimmt wird dieser Bereich durch die Zahnradpumpe für das hydraulische Druckmittel; insbesondere durch die Zahl der Kanäle 4?, die das Druckmittel zu der Fläche 40 des Kolbens 36 leiten, und durch die Beziehungen zwischen den Verzahnungen der Kupplungshälften 28 und 30. In dem ersten Betriebsbereich gemäß F i g. 2 wirken die Abschnitte 32 der beiden Kupplungshälften aufeinander und es findet keine Sperrwirkung im Differentialgetriebe statt, so daß dieses in der gewöhnlichen Weise wirkt.

ίο Wenn die relative Drehzahl der beiden Achswellen 18 und 20 eine bestimmte Grenze überschreitet dann fördert die Zahnradpumpe das hydraulische Druckmittel mit einer so hohen Strömungsmenge, daß der mit dem Druckmittel beaufschlagte Kolben 36 mit Bezug auf Fi g. 1 nach links verschoben wird, bis er zur Anlage an der Kupplungshälfte 30 gelangt Wird die Pumpwirkung fortgesetzt dann wird der Kolben 36 veranlaßt die Kupplungshälfte 30 gegen KupplungsIameHen 46 einer Reibkupplung zu drücken, die am Gehäuse 12 drehfest sind. Der vom Druckmittel ausgeübte srjale Schub wird dadurch verstärkt, daß die SchrägiläCsen 34 aufeinander wirken, wie es F i g. 3 zeigt Zwischen den Lamellen 46 sind KupplungsIameHen 48 der Reibkupplung eingefügt die auf der Kupplungshälfte 30 drehfest und verschiebbar angebracht sind. Sind die beiden Kupplungshälften 2JJ und 30 in ihre zweite Lage verschoben, wie es F i g. 3 zeigt erhöhen die Schrägflächen 34 die Bremswirkung, so daß schließlich die Achswelle 18 am Gehäuse 12 verriegelt wird und das Differentialgetriebe sperrt Zu keiner Zeit kommen dabei die beiden Kupplungshälften 28 und 30 außer Eingriff. Eine ähnliche Sperrwirkung erfolgt auch auf der anderen Seite des Differentialgetriebes, weil das hydraulische Druckmittel, das auf den Kolben 36 wirkt gleichzeitig auf das Achswellenrad 24 einwirkt und diese mit Bezug auf F i g. 1 nach rechts gegen einen mit dem Gehäuse 12 umlaufenden Block 30 zu drücken sucht Dieser Block legt sich seinerseits an das Achswellenrad 26 an und drückt dieses an eine ringförmige Bremsscheibe 52, die ihrerseits am Gehäuse 12 anliegt

D!-. Sperrwirkung dauert so lange, bis der Drehzahlunterschied zwischen den Kupplungshälften 28 und 30 auf eine Größe abgesunken ist, bei der das hydraulische Druckmittel aus der Zylinderkammer durch einen oder mehrere Rücklaufkanäle 54 abfließen kann, und zwar mit einer höheren Strömungsmenge als diejenige, die durch die Pumpenkanäle 42 zum Kolben 36 fließt Die Feder 38 sucht den Kolben 36 in die Lage zurückzuschieben, in der er von der Kupplungshälfte 30 abgehoben ist. Schließlich kehren die Kupplungshälften 28 und 30 in ihre erste Lagt der Fig. 1 und 2 zurück. Mithin wirkt die Sperrung des Differentialgetriebes erst dann, wenn die gewöhnlichen Antriebsbeziehungen zwischen den Achswellen 18 und 20 aufgehört haben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2

der Achswellen einsetzt Hierzu ist ein Fliehkraftmecha-

Patentansprüche: nismus vorgesehen, der auf eine mit dem einen Achswellenrad drehfest verbundene Nockenscheibe derart ein-

1 Selbstsperrendes Differentialgetriebe mit min- wirkt, daß die Stimzahnkupplung bei der bestimmten destens einem Ausgleichsrad (22) und zwei Achswel- 5 Drehzahldifferenz ausgerückt und über die Reibkupplenrädern (24, 26), dessen eines (26) mit der einen lung eine Bremswirkung erreicht wird. Achswelle (20) drehfest und dessen anderes (24) mit Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das selbstder anderen Achswelle (18) über eine Stirnzahn- sperrende Differentialgetriebe der eingangs genannten kupplung trieblich verbunden ist, deren beide Kupp- Art so auszubilden, daß bei einfachem und kompaktem lungshäiften (28,30) zwei Schrägflächen (34) aufwei- io Aufbau in einem möglichst weiten Bereich normaler sende Kupplungszähne tragen, und mit einer zwi- Antriebsbedingungen die volle Differentialwirkung ersehen der einen Kupplungshälfte (30) und dem Diffe- zielt wird, die Sperrwirkung aber erst bei einer berentialgehäuse (12) angeordneten Reibkupplung, stimmten Drehzahldifferenz einsetzt wobei diese eine Kupplungshälfte (30) auf der ande- Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung ren Achswelle (18) drehfest und axial verschieblich 15 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ansitzt und wobei die andere Kupplungshälfte (28) am gegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen anderen Achswellenrad (24) sitzt dadurch ge- der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, kennzeichnet, daß Durch die vorgeschlagene Ausbildung ist es möglich,

nur durch die besondere Ausbildung der Verzahnungen

a) die £»pplungszähne beider Kupplungshälften 20 der beiden Kupplungshälften der Stirnzahnkupplung (28,30) im Anschluß an die Schrägflächen (34) das Getriebe in zwei Betriebsarten wirken zu lassen, einen achsparallelen Abschnitt (32) bis zum nämlich der einen, in der die Differentialwirkung zur Zahngrund aufweisen, Anwendung gelangt und die andere, in der eine Sperr-

b) die Reibkupplung über die eine Kupplungshälf- wirkung erzielt wird.

te (30) von einer im Differentialgehäuse (12) an- 25 Die Pumpe, die die Reibkupplung betätigt kann in

geordneten Pumpe betäfe'^bar ist besonders einfacher Weise aus dem Ausgleichsrad. dem

einen Achswellenraü und einem auf die eine Kupplungs-

2. Differentialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch hälfte arbeitenden Kolben bestehen, d. h, daß die Pumgekennzeichnet, daß die Reibkupplung (46, 48) als pe im wesentlichen als Zahnradpumpe ausgebildet ist Lamellenkupplung ausgebildet ist 30 wie dies zur Erzielung einer Sperrwirkung mittels einer

3. Differentialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch im Differentialgehäuse gesondert ausgebildeten Zahngekennzeichnet daß die Pumre aus dem Ausgleichs- radpumpe aus der US-PS 29 49 792 bekannt ist

rad (22). dem einen Arhswellenrad (24) und einem Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1

auf die eine Kupplungshalfte {'-&) arbeitenden KoI- bis 3 beispielsweise erläutert Es zeigt

ben (36) besteht 35 F i g. 1 einen Axialschnitt des Differentialgetriebes,

4. Differentialgetriebe nach Anspruch 3, dadurch und

gekennzeichnet daß der Kolben (36) innerhalb des Fig.2 und 3 Ausschnitte der Stimzahnkupplung in

einen Achswellenrades (24) sitzt und über Kanäle zwei unterschiedlichen Betriebssiellungen.

(42) in diesem Achswellenrad (24) mit Druckmittel Das selbstsperrende Diiferemls!getriebe gemäß

beaufschlagt wird. 40 F i g. 1 enthält ein Gehäuse 12 mit einem daran befestig-

5. Differentialgetriebe nach Anspruch 4, dadurch ten Tellerrad 14, das mit einem Antriebskegelritzel 16 gekennzeichnet, daß in den Kanälen (42) ein Rüu;- kämmt, und überträgt das Antriebsmoment von einem schlagventil (44) sitzt motorischen Antrieb auf zwei Achswellen 18 und 20, die

6. Differentialgetriebe nach einem der Ansprü- je mit einem angetriebenen Fahrzeugrad verbunden ehe 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß zwischen 45 sind.

der einen Kupplungshälfte (30) und dem Kolben (36) Ein solches Differentialgetriebe dient dazu, das Aneine Feder angeordnet ist. triebsmoment auf die beiden Achswellen 18 und 20 derart zu verteilen, daß die Fahrzeugräder angetrieben

werden, sich aber dabei relativ zueinander drehen kön-

50 nen. Für diesen Zweck sind am Gehäuse 12 Ausgleichsräder 22 gelagert, deren jedes mit einem Achswellenrad

Die Erfindung betrifft ein selbstsperrendes Differenti- i4 bzw. 26 kämmt das je mit einer der beiden gleichach-

algetriebe entsprechend dem Oberbegriff des An- sigen Achswellen 18,20 in Antriebsverbindung steht.

Spruchs 1. Während das Achswellenrad 26 mit seiner Achswelle

Ein derartiges Getriebe ist aus der US-PS 28 55 805 55 20 durch Keile und Keilnuten verbunden ist, steht das

bekannt. Bei diesem Differentialgetriebe besteht der andere Achswellenrad 24 mit seiner Achswelle 18 über

Nachteil, daß eine Sperrwirkung auch dann auftritt, eine Stimzahnkupplung 28, 30 in Verbindung, die das

wenn an sich die volle Differentialwirkung erforderlich Antriebsmoment von der einen Kupplungshalfte 28 auf

wäre. Wenn z. B. ein mit solch einem Getriebe versehe- die andere Kupplungshälfte 30 überträgt Die eine

nes Fahrzeug eine Kurve durchfährt, und das angetrie- 60 Kupplungshalfte 28 kann aus einem Stück mit dem

bene Rad auf der Außenseite des Fahrzeugs schneller zu Achswellenrad 24 bestehen, wie es Fig. 1 zeigt Die

laufen bestrebt ist als das auf der Innenseite gelegene andere Kupplungshälfte 30 ist mit der Achswelle 18

Rad, dann kann eine gewisse Sperrwirkung auftreten. durch Keile und Keilnuten drehfest und axial verschicb-

die zu einem höheren Verschleiß und zu unerwünschter lieh verbunden.

Geräuschentwicklung führt. 65 Die Stimzahnkupplung dient dem Zweck, zwischen

Aus der DE-OS 23 55 653 ist ein ähnliches selbstsper den beiden Kupplungshälften einen axialen Schub zu

rendes Differentialgetriebe bekannt bei dem eine erzeugen, und dadurch eine Sperrwirkung zum Verhin-

Sperrwirkung bei einer bestimmten Drehzahldifferenz dem der relativen Drehung der beiden Achswellen zu