DE3025282A1 - Sperrdifferential fuer fahrzeuge - Google Patents

Description

• Sperrdifferential für Fahrzeuge
• Die Erfindung betrifft ein Sperrdifferential für Fahrzeuge nach der im Oberbegriff des Anspruches 1 näher beschriebenen Art.
• Bei derartigen Sperrdifferentialen beruht die Sperrwirkung auf der inneren Reibung des Differentials.
• Sie wird dabei im allgemeinen von zwei im Differentialgehäuse symmetrisch angeordneten Lamelien~bremsen-oder Kupplungslamellen erzeugt. Durch diese Lamellen wird ein Durchdrehen von Rädern erschwert und zwar um so stärker, je größer das Antriebsmoment ist. Diese Eigenschaft beruht darauf, daß das am Differentialgehäuse eingeleitete Drehmoment nicht, wie bei normalen Ausgleichsgetrieben, direkt auf die Differentialachsen übertragen wird, sondern über zwei Druckringe, die verdrehfest, aber achsial verschiebbar im Differentialgehäuse angeordnet sind. Durch die Reaktionskräfte, die beim Übertragen eines Drehmomentes auftreten, ergeben sich an den Schrägflächen der Druckringe Spreizkräfte in achsialer Richtung. Auf diese Weise wird eine Pressung an den Lamellen erzeugt Da die Aussenlamellen verdrehfest mit den Differentialgehäuse und die Innenlamellen verdrehfest mit den Achskegelrädern verbunden sind, wird eine Relativdrehung der Achswellen bzw. Abtriebswellen zum Differentialgehäuse erschwert. Die Spreizkräfte erzeugen in den Kupplungslamellen ein lastabhängiges Sperrmomentç das immer in einem gleichbleibenden Verhältnis zum Eingangsdrehmoment steht. Der Sperrwert wird dabei beeinflußt durch die Anzahl der wirksamen Lamellenreibflächen und den '*E.inkel an den Schrägflächen.
• Im allgemeinen beträgt der Sperrer 40 %.
• Nachteilig bei den bekannten Sperrdifferentialen ist nun, daß sie auf einen bestimmten Sperrwert eingestellt sind.
• Dadurch besteht die Gefahr, daß bei einem kleinen Antriebsmoment, z. B. im unbeladenen Zustand des Fahrzeuges oder bei Eisglätte, das Fahrzeug nicht in Bewegung kommt, da das gesperrte Moment zu klein ist, um das Fahrzeug in Bewegung zu bringen. Dies kann insbesondere bei Steigungen oder in Mulden vorkommen.
• Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Sperrdifferential zu schaffen, das entsprechend den Anforderungen, insbesondere den Reibverhältnissen und der Belastung des Fahrzeuges, auf beliebige Sperrwerte eingestellt werden kann.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 aufgezeigten Merkmale gelöst.
• Erfindungsgemäß wird nun die Pressung der Kupplungslamellen und damit der Sperrwert über Kolbenringe gesteuert. Je nach Druckaufbau bzw. Druckmittelzugabe lassen sich auf diese Weise beliebige Sperrwerte einstellen. Bei entsprechender Schichtung der Kupplungslamellen kann im Bedarfsfall sogar ein Sperrwert von 100 % erreicht werden.
• Erfindungsgemäß kann auf jeder Seite ein Kolbenring angeordnet sein, der entweder zusätzlich zu dem jeweiligen Druckring oder statt dessen angeordnet ist.
• Eine sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht jedoch darin, daß die Kupplungslamellen nur auf einer Seite zwischen dem Differentialgehäuse und dem einen Achskegelrad angeordnet sind, daß der Druckring auf der anderen Seite als Kolbenrino ausgebildet ist und daß die Differentialachsen in Umfangsrichtung unverdrehbar im Differentialgehäuse befestigt sind. Durch diese Maßnahme wird auf einer Seite ein Druckring und die Kupplungslamellen eingespart. Hierzu ist es erfindungsgemäß erforderlich, daß die Differentialachsen entsprechend unverdrehbar im Differentialgehäuse befestigt sind. Bei unterschiedlichen Abtriebsdrehzahlen wird von dem entsprechenden Achskegelrad über die gepressten Lamellen ein Teil des Drehmomentes auf das Differentialgehäuse über die Kupplungslamellen zurückgeleitet. Über die Differentialachsen und die Ausgleichsräder wirkt dieses Drehmoment dann auf das andere Achskegelrad und umgekehrt.
• Diese Lösung ist konstruktiv sehr einfach und billig, weil ein Satz Kupplungslamellen entfallen kann und der sonst erforderliche Druckring lediglich durch den Kolbenring ersetzt wird.
• Von Vorteil ist es, wenn die Differentialachsen jeweils an beiden Enden in Lagerstücken geführt sind, die jeweils zwischen dem den Kupplungslamellen zugeordneten Druckstück und dem Kolbenring liegen, wobei die Lagerstücke in axialer Richtung verschiebbar sind.
• Die Lager stücke dienen somit gleichzeitig auch zur Weiterleitung des von dem Kolbenring erzeugten Druckes auf den Druckring auf der anderen Seite bzw. zur Pressung der Kupplungslamellen.
• Eine einfache Befestigung der Differentialachsen in dem Differentialgehäuse besteht darin, daß diese in Axialnuten des Differentialgehäuses liegen.
• Von Vorteil ist esdabei, wenn die Differentialachsen zur Verdrehsicherung um ihre Längsachsen im Bereich der Axialnuten mit Abflachungen versehen sind und die Differentialachsen mit der durch die Abflachungen reduzierten Breite in die Axialnuten eingepasst sind.
• Zur Verdrehsicherung und Verlagerung kann dabei vorgesehen sein, daß die Lagerstücke mit in die Axialnuten ragende Zapfen versehen sind.
• Eine einfache Anordnung des Kolbenringes ergibt sich, wenn dieser im Deckel des Differentialgehäuses geführt ist.
• In Weiterbildung der Erfindung kann hierzu vorgesehen sein, daß der Kolbenraum über mehrere Querkanäle mit einer Ringnut im Deckel verbunden ist, wobei über die Ringnut die Druckmittelzufuhr erfolgt.
• Wenn die Druckmittelzufuhr bzw. der Druckaufbau im Kolbenraum entsprechend der Drehzahldifferenz der beiden Abtriebswellen geregelt wird, kann, ggf. automatisch, der den jeweiligen Verhältnissen am besten angepasste Sperrwert gewählt werden.
• Eine erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß beide Abtriebswellen direkt oder indirekt mit Drehzahlmeßeinrichtungen versehen sind, die mit Regeleinrichtungen verbunden sind, über die der Druckaufbau im Kolbenraum in Abhängigkeit von der Drehzahldifferenz der beiden Abtriebswellen regelbar ist.
• Als Drehzahlmeßeinrichtungen können beliebige bekannte Einrichtungen verwendet werden.
• Nachfolgend ist anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung prinzipmäßig näher dargestellt.
• Es zeigt: Fig. 1: einen Längsschnitt durch ein Sperrdifferential Fig. 2: Schnitt II - II nach der Fig. 1 (vergrößert dargestellt) Der Antrieb erfolgt über einen Triebling 1 und ein Tellerrad 2, das fest mit einem Differentialgehäuse 3 verbunden ist. Im Inneren des Differentialgehäuses 3 befinden sich zwei kreuzartig zueinander angeordnete Differentialachsen 4 und 5. Auf den Differentialachsen 4 und 5 sind Ausgleichszahnräder 6 und 7 befestigt. Zwei weitere Ausgleichsräder, die in dieser Schnittebene nicht sichtbar sind, sind mit der Differentialachse 5 verbunden.
• Mit den Ausgleichszahnrädern 6 und 7 kämmen Achskegelräder 8 bzw. 9. Die beiden Achskegelräder 8 und 9 sind jeweils auf einer Abtriebswelle 10 bzw. 11 befestigt.
• wischen dem Achskegelrad 9 und dem Differentialgehäuse 3 befinden sich Kupplungslamellen 12, die in üblicher Weise abwechselnd entweder mit dem Achskegelrad 9 oder dem Differentialgehäuse verbunden sind, wobei sie jedoch in achsialer Richtung verschiebbar sind. Auf der anderen Seite der Differentialachse 4 befindet sich ein Kolbenring 13, der in dem Deckel 14 des Differentialgehäuses 3 geführt ist.
• Die Differentialachse 4 ist an beiden Enden in Lagerstücken 15 geführt. Gleiches gilt für die Differentialachse 5. Weiterhin liegen die Enden der Differentialachse 4, ebenso wie die der Differentialachse 5, in einer Axialnut 16 des Differentialgehäuses 3. Damit sich die Differentialachsen nicht um ihre Längsachse verdrehen können, weisen sie quer zur Längsachse der Axialnut 16 an ihren Enden seitliche Abflachungen 17 auf, mit denen die Differentialachsen in die Axialnuten eingepasst sind. Zur Lagerung und zur Sicherung gegen Verdrehen sind die Layerstücke 15 mit Nocken 18 versehen, die in die Axialnuten 16 ragen.
• Zwischen dem Lagerstück 15 und den Kupplungslamellen 12 befindet sich ein Druckring 19.
• Der Druckraum 20 des Kolbenringes 13 befindet sich zwischen der Rüclcwand des Kolbenringes 13 und einer sich inradialer Richtung erstreckenden Wand des Deckels 14. Die Druckmittelzuführung zu dem Lenkgehäuse; erfolgt über einen Anschluß 21 der in einem feststehenden Gehäuseteil 23 angeordnet ist. Über eine Ringnut 24 im Deckel 14 wird das Druckmittel in das sich drehende Differentialgehäuse 3 eingeleitet. Von der Ringnut 24 aus gelangt das Druckmittel über mehrere über den Umfang verteilte Querhohrungen 15 in den Kolbenraum 20.
• Zur Bestimmung der jeweiligen Drehzahl der beiden Abtriebswellen 10 und 11 sind diese jeweils mit einem Zahnrad 26 und einer dazugehörigen Sensoreinrichtung 27 zur Erfassung der jeweiligen Abtriebsdrehzahl versehen. Über eine nicht dargestellte Regeleinrichtung, in der etwaige Drehzahldifferenzen bestimmt werden, wird eine ebenfalls nicht das gestellte Druckregeleinrichtung gesteuert, über die entsprechend der Drehzahldifferenz die Druckmittelzufuhr zu dem Kolbenraum 20 geregelt wird. Derartige Regeleinrichtungen sind bekannt und sind deshalb hier nicht näher beschrieben.
• Zahnrad 26 und Sensoreinrichtung 27 für die Welle 11 sind zur Vereinfachung nicht dargestellt.
• In Abhängigkeit von dem in dem Kolbenraum herrschenden Druck 20 wird der Kolbenring 13 entsprechend in axialer Richtung verschoben. Über das Lagerstück 15 wird die Verschiebung auf das Druckstück 19 weitergeleitet, wodurch die Kupplungslamellen 12 entsprechend gepresst werden Da hierzu nur ein geringer Verschiebeweg erforderlich ist, werden die Differentialachsen - bei einem entsprechenden Spiel - nicht in axialer Richtung mit verschoben.
• Bei einer entsprechenden Schichtung der Kupplungslamellen 12 kann im Bedarfsfalle ein Sperrwert von 100 % erreicht werden.
• Die Einstellung eines bestimmten Sperrwertes ist dabei von dem auf das Tellerrad 2 wirkenden Moment abhängig. So entsteht z.B. beim Anfahren auf Glatteis nur ein geringes Moment, so daß ggf.
• für einen 100eigen Sperrwert nur eine geringe Anpresskraft der Lamellen und damit nur ein geringer Druck des Druckmittels notwendig ist. Bei Ralleybedingungen ist es hingegen umgekehrt.
• Damztfür verschiedene Situationen stets ein optimaler Sperrwert eingestellt werden kann, wird der Druck des Druckmittels am besten in Abhängigkeit von dem Tellerradmoment gewählt. Eine derartige Regelung ist allg. bekannt, weshalb diese hier nicht näher erklärt wird.
• Grundsätzlich gilt auch: Je mehr Lamellen 12 vorhanden sind, desto geringer ist der erforderliche Druck und umgekehrt.
• Im Bedarfsfalle kann zusätzlich noch an dem Differentialgehäuse 3 eine Drehzahlmeßeinrichtung angeordnet werden, die z.B. eine Zählscheibe mit einem Sensor aufweist.
• Zur besseren Darstellung wurde in der unteren Hälfte der Fig. 1 anders geschnitten wie in der oberen Hälfte. Dadurch sieht man die Ausbildung des Kolbenringes 13 besser, der nur an den Stellen an den die Differentalachse 4 mit ihrem Lagerstück 15 durchgeführt ist entsprechende Ausssarungen besitzt.
• Leerseite

Claims (9)

1. Patent anspruch e: 1. Sperrdifferential für Fahrzeuge mit einem an einem Differentialgehäuse befestigten Antriebszahnrad, mit mehreren auf Differentialachsen befestigten Ausgleichszahnrädern, die mit zwei auf Abtriebswellen direkt oder indirekt befestigtn Achskegelräder kämmen, mit axial verschiebbaren Druckringen auf beiden Seiten der Differentialachsen und mit Kupplungslamellen zwischen Differentialgehäuse und Achskegelrad, die über einen Druckring betätigbar sind d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein oder mehrere hydraulisch oder pneumatisch betätigte Kolbenringe (13) im Differentialgehäuse (3) axial verschiebbar angeordnet sind, die auf die Kupplungslamellen (12) wirken.
2. 2. Sperrdifferential nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kupplungslamellen (12) nur auf einer Seite zwischen dem Differentialgehäuse (3) und dem einen Achskegelrad (9-) angeordnet sind, daß der Druckring auf der anderen Seite als Kolbenring (13) ausgebildet ist und daß die Differentialachsen (4,5) in Umfangsrichtung unverdrehbar im Differentialgehäuse (3) befestigt sind.
3. 3. Sperrdifferential nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e fl n z e i c h n e t, daß die Differentialachsen (4,5) jeweils an beiden Enden in Lagerstücken (15) geführt sind, diiezzr1schen dem den Kupplungslamellen (12) zugeordneten Druckstück (19) und dem Xolbenring (13) liegen, wobei die Lagerstücke (15) in axialer Richtung verschiebbar sind.
4. 4. Sperrdifferential nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Enden der Differentialachsen (4,5) in Axialnuten (16) des Differentialgehäuses (3) liegen.
5. 5. Sperrdifferential nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Differentialachsen (4,5) zur Verdrehsicherung um ihre Längsachsen im Bereich der Axialnuten (16) mit Abflachungen (17) versehen sind und die Differentialachsen (4,5) mit der durch die Abflachungen (17,) reduzierte Breite in die Axialnuten (16) eingepasst sind.
6. 6. Sperrdifferential nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Lagerstücke (15) zur Verdrehsicherung und Lagerung mit in Axialnuten (16) ragendenNocken (18) versehen sind.
7. 7. Sperrdifferential nach einem der Ansprüche 1 - 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Kolbenring (13) im Deckel (14) des Differentialgehäuses (3) geführt ist.
8. 8. Sperrdifferential nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Kolbenraum (20) über mehrere Querkanäle (25) mit einer Ringnut (24) im Deckel (14) verbunden ist, wobei über die Ringnut (24) die Druckmittelzufuhr erfolgt.
9. 9. Sperrdifferential nach einem der Ansprüche 1 - 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß beide Abtriebswellen (10,11) direkt oder indirekt mit Drehzahlmeßeinrichtungen (26,27) versehen sind, die mit Regeleinrichtungen verbunden sind, über die der Druckaufbau im Kolbenraum (20) in Abhängigkeit von der Drehzahldifferenz der beiden Abtriebswellen (10,11) regelbar ist.