DE3136470C2

DE3136470C2 - Differential mit zwei achsgleichen Abtriebswellen

Info

Publication number: DE3136470C2
Application number: DE3136470A
Authority: DE
Inventors: James R. St. Clair Shores Mich. Bawks
Original assignee: Tractech Inc
Current assignee: Tractech Inc
Priority date: 1980-09-19
Filing date: 1981-09-15
Publication date: 1985-04-11
Also published as: IT1139453B; AU7497681A; SE445766B; MX153558A; SE8105361L; CH655769A5; FR2490765A1; BR8105968A; AU541588B2; GB2083875A; CA1146377A; IT8124049A0; FR2490765B1; GB2083875B; US4424725A; DE3136470A1; JPS57120757A

Abstract

Ein verbessertes Differential vom Rückhalteringtyp wird beschrieben, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß Rückhalteringe konzentrisch zwischen angetriebenen Kupplungs elementen und den zugehörigen seitlichen Zahnrädern angeordnet sind, daß Federn die angetriebenen Kupplungselemente in Eingriff auf ein dazwischenliegendes Antriebselement drücken, wobei die Federn konzentrisch zwischen den Rückhalteringen und den seitlichen Zahnrädern angeordnete Druckfedern umfassen, die jeweils auf gegenüberliegenden Seiten zwischen dem entsprechenden seitlichen Zahnrad und dem Rückhaltering wirken. Die angetriebenen Kupplungsglieder sind jeweils mit nur einem Satz gleichförmiger Zähne ausgestattet, die sowohl mit den Antriebszähnen des Antriebselements als auch mit den die Kupplung bei schnellerem Drehen einer Abtriebswelle außer Eingriff bringenden Zähnen des zentralen Nockenelements kämmen. Es wird ein kompaktes und widerstandsfähiges Differential geschaffen, welches relativ einfach und wenig aufwendig in der Konstruktion ist und eine Minimalzahl von Einzelteilen benötigt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Differential mit zwei parallelen Achswellen wie es im Oberbegriff von Anspruch 1 beschrieben ist.

Differentiale des Rückhaltetyps sind beispielsweise aus den US-Patenten 26 38 794 und 33 97 593 bekannt. Bei diesen Differentialen wird beim schnelleren Umlauf einer der beiden Achswellen der dieser Achswelle zugeordnete angetriebene Kupplungsring von einem Antriebsring durch einen zentralen Zahnring abgehoben, wobei ein Rückhaltering aus einer unwirksamen Position leicht in eine wirksame Position gedreht wird, in der er den angetriebenen Kupplungsring außer Eingriff hält, bis der schnellere Umlauf beendet ist.

Obwohl die bekannten Differentiale im wesentlichen zufriedenstellend arbeiten, sind sie oft groß und massiv, benötigen eine große Anzahl von Teilen und sind daher in der Herstellung, dem Zusammenbau und im Unterhalt relativ kostenaufwendig.

Weitere Rückhalteringdifferentiale ähnlicher Bauweise sind in der US-PS 37 91 238, der US-PS 26 67 087 und der DE-AS 10 47 635 beschrieben. Bei all diesen besitzen die Kupplungsringe zwei Zahnreihen, wobei die radial außen liegende Zahnreihe mit den Zähnen des Antriebsringes kämmt und die radial innen liegende Zahnreihe mit Zähnen des innerhalb des Antriebsrings angeordneten Zahnrings in Eingriff sind. Zwischen diesen beiden Zahnreihen ist eine Ringnut oder eine ringförmige Ausnehmung vorgesehen, in welcher der jeweii:ge Rückhaltering mit Reibschluß gegenüber dem Kupplungsring drehbar, jedoch in axialer Richtung unverschieblich gelagert ist Die Kupplungsringe können dabei entweder einstückig, wie in der US-PS 37 91 238, oder aus zwei miteinander verschweißten Teilen, wie in der US-PS 26 67 087 oder der DE-AS 10 47 635, aufgebaut sein. Um die Kupplungsringe in Richtung auf den Antriebsring zu beaufschlagen, sind bei allen Ausführungen Druckfedern vorgesehen, die über entsprechende Halteglieder auf die Kupplungsringe wirken, welche dann ihrerseits die Rückhalteringe in Richtung auf den zentrale Zahnring beaufschlagen.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen von Rückhalteringdifferentialen werden die Rückhalteringe von den Kupplungsringen in Richtung auf den Zahnring gedrückt. Dies führt dazu, daß in der ausgekuppelten Stellung zwischen dem sich schneller drehenden Kupplungsring und dem entsprechenden Rückhaltering, der sich mit derselben Geschwindigkeit wie der Zahnring dreht, ein großer Verschleiß auftritt, da die gegen die äußere Stirnfläche des Rückhalterings anliegende Fläche des sich schneller drehenden Kupplungsrings durch die Druckfedern ständig gegen die Stirnfläche des Rückhalterings gedrückt wird. Dies beeinträchtigt die Lebensdauer und Zuverlässigkeit da ^p.ückhalleringdif ferentiale. Aus diesem Grund wird beispielsweise in der Ausführung gemäß der US-PS 26 67 087 zur Verringerung des Verschleißes zwischen diesen beiden Flächen ein Gleitring angeordnet.

Weiterhin sind zur Herstellung der Kupplungsringe mit den Ringnuten zur Aufnahme der Rückhalteringe teilweise aufwendige Bearbeitungs- und Herstellungsschritte notwendig. Wie bereits beschrieben, werden die Kupplungsringe entweder aus zwei Teilen hergestellt, die anschließend miteinander verschweißt werden oder es ist wie in der US-PS 37 91 238 eine L-förmige Ringnut in einem schwierigen Bearbeitungsschritt einzustechen.

Ausgehend von der US-PS 37 91 238 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Rückhalteringdifferential vorzuschlagen, das widerstandfähiger und billiger herzustellen ist sowie trotzdem eine einwandfreie Funktion der Rückhalteringe gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei einerr Differential der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 beschriebenen Merkmale gelöst.

Die Vorteile dieser Lösung bestehen darin, daß die Rückhalteringe direkt durch die Halteglieder und die Druckfedern in Richtung des Zahnrings beaufschlagt werden. Damit werden die Kupplungsringe im ausgekuppelten Zustand nur noch durch die an der inneren Umfangsfläche der Küpplungsringe angeordnete Nut und die darin eintauchenden Flansche der Rückhalterin-

ge in axialer Richtung kräftefrei geführt da die ausgekuppelten und sich schneller als der Zahnring drehenden Kupplungsringe nicht durch die Druckfedern in axialer Richtung gegen die Rückhalteringe gedrückt werden. Dadurch wird der bisher zwischen diesen beiden Teilen auftretende Verschleiß verringert und somit die Lebensdauer und Zuverlässigkeit des Differentials erhöht

Außerdem ermöglicht der Aufbau des erfindungsgemäßen Differentials eine kostengünstigere He/stellung, da durch die an den inneren Umfangsflächen der Kupplungsringe angeordneten Nuten für die Rückhalteringe und die an den inneren Umfangsflächen des Zahnrings angeordneten Schlitze gegenüber den im Stande der Technik bekannten Differentialen bei der Fertigung weniger komplizierte Bearbeitungsschritte zum Ausstechen dieser Nuten und dieser Schlitze notwendig sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unleransprüche.

Ein weiterer erfindungswesentlicher Gesichtpunkt ist, daß die Rückhalteringe zur Erzielung einer kompakten Konstruktion konzentrisch zwischenden angetriebenen Kupplungsiringen und den Antriebszahnrädern und die Druckfedern konzentrisch zwischen den Rückhalteringen und den Antriebszahnrädern angeordnet sind. Dadurch werden Größe, Gewicht und Kosten des Gehäuses reduziert, darüber hinaus erzielt man eine Reduzierung der Größe und der Kosten der Druckfedern.

Außerdem umfaßt jeder angetriebene Kupplungsring nur einen einzigen Satz gleichförmig ausgebildeter Kupplungszähne, die sowohl mit den Zähnen des Antriebsrings als auch mit den Zähnen des zentralen, konzentrisch im Innern des Antriebsrings angeordneten Zahnrings kämmen, welche die Antriebselemente beim schnelleren Umlauf einer Antriebswelle außer Eingriff bringen, im Gegensatz zu bestimmten bekannten Differentialen, bei denen die Rückhalteringe in Nuten in der Seitenfläche der angetriebenen Kupplungsringe zwischen zwei voneinander getrennten Zahnsätzen angeordnet sind die einerseits mit den Zähnen des Antriebsrings und andererseits mit den Zähnen des Zahnrings zusammenwirken, ergibt sich bei der vorliegenden Konstruktion ein Kupplungsring, welcher stabiler, weniger komplizier; und weniger kostenaufwendig in der Herstellung ist.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigt

F i g. 1 eine Längsschnitteilansicht eines Differentials; F i g. 2 eine Draufsich' auf einen Zahnring;

F i g. 3 eine Schnittansicht längs Linie 3-3 in F i g. 2;

F i g. 4 fine Schnittansicht längs Linie 4-4 in F i g. 2:

F i g 5 eine Draufsicht auf einen der beiden seitlichen Kupplungsringe;

F i g. 6 eine Sch.iittansicht längs Linie 6-6 in F i g. 5;

F i g. 7 eine Draufsicht auf einen Rückhaltering und

F i g. 8 eine Schnittansicht längs Linie 8-8 in F i g. 7.

Wie insbesondere aus F i g. 1 ersichtlich ist. treibt das Differential 2 ein Paar Achswellen 4 und 6 an. Der Antrieb erfolgt dabei über eine Antriebswelle 8. ein konisches Antriebsrad 10, einen Zahnkranz 12, ein aus Abschnitten aufgebautes Gehäuse 14, einen nicht drehbar im Gehäuse 14 angeordneten, ringförmigen Antriebsring 16, zwei Kupplungsringe 18 und 20, die axial verschiebbar auf seitlichen Antriebszahnrädern 22 und 24 aufgekeilt sind, die ihrerseits drehfest mit den Achswellen 4 und 6 verbundeil sind. Konzentrisch im Innern des Antriebsrings 16 ist ein zentraler Zahnring 28 angeordnet, der mittels eines elastischen, geschlitzten Schnappringes 30 gegen eine axiale Verschiebung gesichert ist Der angetriebene Kupplungsring 19 hat Kupplungszähne 18a mit einem Querschnitt wie er in F i g. 6 deutlich wird. Diese Zähne entsprechen in Anzahl und Querschnitt entsprechenden Zähnen an dem Antriebsring 16. In gleicher Weise hat deir Kupplungsring 20 auf der dem Antnebsring 16 zugewandten Seite Zähne. Keile 186 an dem axial verschieblichen Kupplungsring 18 greifen in

ίο entsprechende Nuten auf dem seitlichen Antriebszahnrad 22 ein, eine entsprechende Verbindung besteht zwischen dem seitlichen Kupplungsring 20 und dem seitlichen Antriebszahnrad 24.

Zwei elastische Rückhalteringe 34 und 36 sind konzentrisch innerhalb der Kupplungsringe 18 und 20 angeordnet wobei jeder der beiden Rückhalteringe elastisch radial nach außen vorgespannt ist so daß er im Reibschluß an den entsprechenden angetriebenen Kupplungsringen 18, 20 anliegt. Der Rückhaltering 34 umfaßt einen radial nach außen stehenden Ringflansch 34s, der in eine umlaufende Nut auf der inn', an Umfangsfläche des Kupplungsrings 18 eingreift, wodur h der Rückhaltering gegenüber dem Kupplungselement drehbar, jedoch gegen eine axiale Relativverschiebung gesichert am Kupplungsring gehalten ist. Der Rückhaltering 34 weist /eiterhin einen radial nach innen gerichteten Ringflansch 346 auf. sowie eine Anzahl über den Umfang im Abstand verteilter Vorsprünge 34c, die axial in entsprechende, durchgehende Schlitze 286 in der inneren Umfangsfläche des zentralen Zaiinringes 28 hindurchragen. Der andere Rückhaltering 36 ist ebenso mit radial nach außen und radial nach innen ragenden Flanschen sowie mit Vorsprüngen 36c versehen, die axial in das andere Ende der durchgehenden Schlitze 280 im Zahnring 28 hineinragen. Wie aus F i g. 4 ersichtlich ist, haben die Schlitze 286 einen stufigen Querschnitt und bilden Schultern 28c aus. Der Zahnring 28 trägt auf jeder Seite Zähne 28a, die normalerweise mit den Kupplungszähnen der angetriebenen Kupplungsringe 38 bzw. 20 kämmen. Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, haben die Zähne 28a des Zahnrings 28 einen anderen Querschnitt als die der angetriebenen Kupplungsringe 18,20. so daß der Kupplungsring der schneller umlaufender. Achswelle außer Eingriff kommt, wie dies weiter -inten noch ausführlich erläutert wird. Durch einen Schlitz 29 am äußeren Umfang des Zahnrings 28 wird eine Zugangsöffnung zum Ausdehnen des Schnapprings 30 beim Zusammenbau der Vorrichtung geschaffen.

Die angetriebenen Kupplungsringe 18 und 20 werden normalerweise durch zwei Druckfedern 40 und 42 nach innen in eine Posit^;on gedrückt, in der ihre Kupplungszähne 18a mit den Zähnen des Antriebsrings 16 kämmen. Die Druckfedern 40 und 42 umgeben die einander benucl.barten Enden der seitlichen Antriebszahnräder 22 und 24 konzentrisch. An ihren einander abgewandten Enden liegen die Druckfedern an festen Schultern des jeweils zugeordneten Antriebszahnrades an, an ihren einander zugewandten Seiten übertragen die Druckfedern die gewünschte nach innen gerichtete Federkraft über ringförmige Halteglieder 44 und 46 und die Rückhalteringe 34 und 36 auf die Kupplungsringe 18 und 20. Die benachbarten Enden der Halteglieder haben radial nach innen gerichtete Ringflansche, an denen die Druckfedern anliegen. An ihren anderen Enden tragen sie radial nach außen gerichtete Flansche, die an den nach innen gerichteten R'ingflanschen 34b der Rückhalieringe 34,36 anliegen.
Solange die Achswellen 4 und 6 mit derselben Dreh-

geschwindigkeit angetrieben werden, wird das Drehmoment von der Antriebswelle 8 über das Antriebsrad 10, den Zahnkranz 12, das Gehäuse 14, den Antriebsring 16, die angetriebenen Kupplungsringe 18 und 20 sowie die seitlichen Antriebszahnräder 22 und 24 auf die Achswellen 4 und 6 übertragen. Die Rückhalteringe 34 und 36 sind dabei in der unwirksamen Position, in welcher die Vorsprünge 34c in axialer Richtung in den zentralen Bereich der durchgehenden Schlitze 28£> in dem Zahnring 28 eintauchen. Die Kupplungszähne an den angetriebenen Kupplungsringen 18 und 20 kämmen mit den entsprechenden Zähnen auf beiden Seiten des Antriebsrings 16 und den Zähnen des Zahnrings 28.

Im folgenden wird angenommen, daß nunmehr die linke Achswelle 4 schneller umläuft als die rechte Achswelle 6. Aufgrund des Querschnitts der linken Zähne 28<i des Zahnnngs 28 und der Ausgestaltung der Kupplungszahne 18a des linken angetriebenen Kupplungsrings 18 wird der hnkc Kupplungsring !S in zunehmendem Maße relativ zum Antriebszahnrad 22 nach links verschoben. und zwar entgegen der Kraft der Druckfeder 40. Dabei kommen die antreibenden Zähne des Antriebsrings 16 und die Kupplungszähne des angetriebenen Kupplungsrings 18 außer Eingriff. Weiterhin kann dieses Außereingriffbringen des angetriebenen Kupp-Iungsrings 18 von einer geringen Drehverschiebung des Zahnrings 28 begleitet sein. Nach dem Außereingriffbringen des angetriebenen Kupplungsrings 18 führt die Drehverschiebung zwischen Antriebsring 16 und angetriebenem Kuppli.igsring 18 dazu, daß der Rückhaltering 34, der im Reibungsschluß am angetriebenen Kupplungsring 18 gehalten ist, in die in Fig.4 gestrichelt dargestellte wirksame Stellung verdreht wird, in welcher das freie Ende des Vorsprungs 34c auf der Schulterfläche 28c des Schlitzes 28£> aufruht, der im Zahnring 28 vorgesehen ist. Dadurch hält der Rückhaltering 34 den Kupplungsring 18 außer Eingriff, ohne daß dabei ein Rütteln oder Klappern auftritt.

Sobald die Geschwindigkeit der schneller umlaufenden Achswelle 4 wieder auf die der anderen Achswelle 6 zurückgeführt ist, wird der Rückhaltering 34 durch Reibungsmitnahme in die Position verdreht, in der er bezüglich der Schlitze 28£> im Zahnring 28 unwirksam ist. Der angetriebene Kupplungsring 18 wird dadurch nach rechts verschoben, so daß die Zähne wieder mit denen des Antriebsrings 16 kämmen.

Der rechte Rückhaltering 36 arbeitet in gleicher Weise, wenn die rechte Achswelle 36 schneller umläuft als die linke Achswelle 34

Hie, zu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Differential, in dessen Gehäuse ein Antriebsring drehfest angeordnet ist, der auf seinen beiden Seiten Zähne trägt, die jeweils in Eingriff stehen mit entsprechenden Kupplungszähnen an einem rechten und linken Kupplungsring, welcher jeweils über eine Keilverzahnung mit einem rechten und linken Antriebszahnrad in Eingriff steht, das jeweils auf einer Achswelle drehfest und axialbeweglich sitzt, bei dem ein Zahnring konzentrisch innerhalb des Antnebsringes angeordnet ist und auf seinen beiden Seiten Zähne trägt, die mit den Kupplungszähnen der Kupplungsringe in Eingriff stehen, bei dem konzentrisch zum jeweiligen Antriebszahnrad eine Druckfeder vorgesehen ist, die über Halteglieder den jeweiligen Kupplungsring und dessen Kupplungszähne in Richtung Kämmeingriff mit den Zähnen des Antriebsriiiyes und den Zähnen des Zahnringes drückt, der an seiner Urnfangsfiäche Schlitze aufweist, in die Vorsprünge von einem an jedem Kupplungsring angebrachten Rückhaltering eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (2Sb) in dem Zahnring (28) an inneren Umfangsflächen von diesem angeordnet sind, daß die Rückhalteringe (34, 36) konzentrisch an entsprechenden inneren Umfangsflächen der Kupplungsringe (18, 20) federnd anliegen und mit ringförmigen Flanschen (34a) in diesen entsprechende und diese aufnehmende Ausnehm ngen der Kupplungsringe (18, 20) eintauchen, daß die Rückhalteringe (34,36) beabstandet von ihren Flanschen (34a,) radial nach innen gerichtete ringförmige Flansche (34b) aufweisen, und daß die Druckfedern (40, 42) über die halteglieder (44, 46) direkt die Rückhalteelemente (34, 36) elastisch mit einer Kraft beaufschlagen, wobei radial nach außen gerichtete Flansche der Halteglieder (44, 46) an den nach innen gerichteten Flanschen (34b) der Rückhalteelemente (34) anliegen.

2. Differential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einander gegenüberliegende Wandflächen der Schlitze (286,) in dem Zahnring (28) stufenförmig ausgebildet sind, so daß sie zwei Ausnehmungen oder Rückhalteschultern (28c) aufweisen, die Rückhalteflächen darstellen (F i g. 2,4).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungszähne (18a,} dieselbe Querschnittsform wie die Zähne des Antriebsringes (:I6) besitzen.