DE3204385A1

DE3204385A1 - Vorrichtung zur begrenzung der differentialbewegung in einem differentialgetriebe

Info

Publication number: DE3204385A1
Application number: DE19823204385
Authority: DE
Inventors: Hideo Hamano; Yasunori Toyota Aichi Koga
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1981-02-09
Filing date: 1982-02-09
Publication date: 1982-09-16
Also published as: US4516443A; JPS57134068A; DE3204385C2; CA1212911A; JPS6233468B2

Description

,. ■ μ. η cable: Germaniapatent München

Vorrichtung zur Begrenzung der Differential- 9 Februar 1982 bewegung in einem Differentialgetriebe _DE 1884 /case T57-9

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung zur stetigen Begrenzung einer Differentialbewegung von Nebenrädern eines Differentialgetriebes eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Begrenzungsvorrichtung für ein Differentialgetriebe der Art, bei welchem Vorspannfedern zwischen den gegenüberliegenden inneren Stirnflächen eines jeden Nebenrads in einem Differentialgehäuse angeordnet und Mehrscheibenkupplungen zwischen den Zylinderaußenflächen eines jeden Nebenrads und der Innenfläche des Differentialgehäuses vorgesehen sind, wobei jede Scheibe der Mehrscheibenkupplungen in festen Kontakt mit anderen Scheiben gelangt, so daß ein Reibwiderstand zwischen angrenzenden Scheiben aufgrund der Federkraft der Federn erzeugt wird.

Die Begrenzungswirkung einer differentiellen Bewegung durch die Mehrscheibenkupplungen hängt in einer derartigen Begrenzungsvorrichtung für ein Differentialgetriebe, welches Vorspannfedern, verwendet, maßgeblich von der Federkraft der Vorspannfeder ab. Wenn somit der Verschleiß einer jeden Reibscheibe der Mehrscheibenkupplungen groß ist, ändert sich die Federkraft der Vorspannfedern oder nimmt die Federkraft ab, was zur Folge hat, daß das Reibungsdrehmoment der Mehrscheibenkupplungen geändert wird oder abnimmt.

Im Falle einer Begrenzungsvorrichtung für ein Differentialgetriebe ohne Vorspannfedern befinden sich dann, wenn der Verschleiß einer jeden Rcibplatte der Mehrscheibenkupplungen groß ist, die Verschleißteilchcn zwischen den Reibscheiben. Dies verursacht unerwünschte Geräusche im Differentialgetriebe.

•δ DE 1884

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Begrenzung der Differentialwirkung in einan Differentialgetriebe zu schaffen, u/elche den Verschleiß einer jeden Reibscheibe reduziert und dadurch die Veränderung oder Abnahme des Reibungsdrehmoments der MehrScheibenkupplungen über die Kilometerleistung eines Kraftfahrzeugs minimiert und keine unerwünschten Geräusche hervorruft.

Nach Maßgabe der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst, wobei zweckmäßige Ausgestaltungen in den Unteransprüchen angegeben sind.

Das Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Kontaktflächen von benachbarten Reibscheiben der MehrScheibenkupplungen durch eine Kombination einer kaltgewalzten Fläche mit einer Fläche gebildet sind, welche mit einem selbstschmierenden Mittel beschichtet ist.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen

Fig. 1 eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils einer Ausführungsform eines Differentialgetriebes der Vorspannbauart,

Fig. 2 ' eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils in Fig. 1,

"0 Fig. 3 und 4 Draufsichten eines Paars von Reibscheiben sowie

Fig. 5 bis 7 Ansichten der Oberflächenrauhigkeit der

maschinell bearbeiteten Fläche, der kaltgewalzten Fläche und der oberflächenbehandelten Fläche und

•6· DE 1884

Fig. 8 ein Diagramm für den Vergleich der Charakteristika der bekannten Vorrichtung zur Beschränkung der Differentialwirkung eines Differentialgetriebes mit der erfindungsgenräßen Vorrichtung, wobei im Diagramm das Reibungsdrehmoment der Mehrscheibenkupplungen in Relation

zur Kilometerleistung eines Kraftfahrzeugs dargestellt ist. ■·-"'"-"

Gemäß Fig . 1 ist ein Gehäuse T an seinen Hülsenabschnitten 1a, die an seinen beiden Enden ausgebildet sind, über

Lager durch ein nicht-üargestelltes Differentialtragteil -*. drehbar gelagert. Ein nicht-dargestellter Zahnring ist in ^w der üblichen Weise am Außenumfang'des Differentialgehäuses 1 befestigt. Vom Zahnring wird die Drehkraft auf das Differentialgehäuse 1 übertragen und das Differentialgehäuse 1 wird um die Achse der Hülsenabschnitte 1a gedreht. Ein Paar von Achswellenrädern bzw. Nebenrädern 2 und zwei oder vier Kegelräder 3 kämmen miteinander im Innenraum des Differentialgehäuses 1. Eine nicht-dargestellte Achswelle ist in jeden Hülsenabschnitt la des Differentialgehäuses 1 eingesetzt und der innere Endabschnitt einer jeden Achswelle steht in festem Eingriff mit jedem Nebenrad 2 mittels einer Kerbverzahnung oder anderer Einrichtungen.

Jedes Kegelrad 3 ist auf einer Kegelradachse bzw. Welle 4 drehbar gelagert,, welche an ihren beiden Enden durch das Differentialgehäuse 1 aufgenommen ist. Der Mittelabschnitt der Kegelradwelle 4 ist ein ringförmiger Halteabschnitt 5; scheibenförmige Federaufnahmeelemente 6 sind zwischen den Seitenenden des Halteabschnitts 5 und den Innenenden 2a eines jeden Nebenrads 2 angeordnet. Eines der Federaufnahmeelemente 6 weist eine Hülse auf, die einstückig an ihrem Mittelabschnitt ausgebildet ist, der mit einer Achse im Eingriff steht, welche am Mittelabschnitt des anderen Federaufnahmeelernents 6 ausgebildet ist. Beide Federaufnahmeelemente 6 sind in Axialrichtung relativ bewegbar und als Baueinheit drehbar. Eines der Fcderaulnahmcelemente 6, welches in Fig. 1 auf der linken Seite angeord-

> DE 1884

net ist, ist mittels eines Stifts 15 derart am Halteabschnitt 5 befestigt, daß eine Drehung relativ zum Halteabschnitt 5 verhindert ist. Vorspannende Schraubenfedern 7 und 8 mit einem großen und kleinen Durchmesser sind jeweils im Halteabschnitt 5 untergebracht. Die vorspannenden Federn 7 und 8 dienen dazu, ein jedes Nebenrad 2 über das Federaufnahmeelement 6 nach rechts bzw. nach links vorzuspannen. Im Falle eines Differentialgetriebes mit vier Kegelrädern sind vier Kegelräder 3 zur Bildung einer kreuzförmigen Kegelradachse bzw. -welle 4 vorgesehen.

Mehrscheibenkupplungen 9 sind zwischen den Zylinderabschnitten 16 der Nebenräder 2 und den Innenflächen des Differentialgehäuses 1 vorgesehen, welche den zylindrisehen Abschnitten 16 der Nebenräder 2 gegenüberliegen.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind die Mehrscheibenkupplungen 9 aus Reibscheiben 10 aufgebaut, die fest mit den Nebenrädern 2 in Eingriff stehen, so daß eine Drehung relativ zu den Nebenrädern 2 wirksam verhindert ist. Weiter umfassen die Mehrscheibenkupplungen Reibscheiben 20, die fest, mit an der Innenfläche des Differentialgehäuses 1 in Eingriff stehen. Die Reibscheiben 10 und 20 sind alternierend angeordnet. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist die Mittelöffnung der Reibscheiben 10 mit einer inneren Keilverzahnung 11 ausgebildet, welche mit einer Außenkeilverzahnung 17 zusammenwirkt, die am Außenumfang des Zylinderabschnitts 16 des Nebenrads 2 ausgebildet ist. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, ist eine Anzahl von Vorsprüngen 21 und zwar zweckmäßigerweise vier Vorsprünge 21, die in einem gleichmäßigen Abstand zueinander angeordnet sind, am Außenumfang der Reibplatte 20 vorgesehen. Die Vorsprünge 21 wirken mit Nuten 18 zusammen, die innerhalb des Gehäuses 1 ausgebildet sind (siehe die links in Fig. 1 dargestellten Mehrscheibenkupplungen). Jede der Reibscheiben 10 und 20

ist in Axialrichtung eines jeden Nebenrads 2 verschiebbar und mit den Nebenrädern 2 oder dem Gehäuse 1 drehbar. Die Reibflächen 12 und 22 der Reibscheiben 10 und 20 sind miteinander in einem Preßsitz gehalten aufgrund der Feder-

β- DE 1884

kräfte der vorspannenden Federn 7 und 8, die auf jedes Nebenrad 2 einwirken. Dies hat zur Folge, daß jedes Nebenrad 2 einem Reibwiderstand ausgesetzt ist, welcher die Differentialbewegung durch die Mehrscheibenkupplungen 9 beschränkt.

Jede der Reibscheiben 10 und 20 der Mehrscheibenkupplungen 9 ist aus Metall hergestellt und die Reibfläche 12 der Reibplatte 10 ist durch Kaltwalzen behandelt, wohingegen die Reibfläche 22 der Reibplatte 20 mit gitterförmigen ölnuten 23 versehen ist, die durch einen Schmiedevorgang oder ein anderes Verfahren (vgl. Fig. 4) ausgebildet sind. Nachdem die Ölnuten 23 auf der Reibfläche 22 ausgebildet sind, wird die Fläche 22 bearbeitet und mit einem selbstschmierenden Mittel beschichtet. Das Beschichtungsverfahren für das selbstschmierende Mittel wird der-· art durchgeführt, daß ein Mittel enthaltend Molybdänteilchen oder Graphitteilchen auf die Reibfläche aufgebracht und dann bei einer konstanten Temperatur zum Festsintern oder Anhaften durch andere Mittel erwärmt wird. Um die Haftung der Beschichtung zu verbessern ist in diesem Fall die Oberfläche der Reibfläche 22 durch einen Ätzvorgang oder ein anderes Verfahren aufgerauht. Die Ölnuten 23 der Reibfläche 22 können entfallen und in diesem Fall kann die Fläche 22 durch Kaltwalzen in derselben Weise wie die Fläche 10 behandelt und mit dem selbstschmierenden Mittel beschichtet werden. Der Grund, warum die Reibfläche 22 maschinell bearbeitet wird, besteht darin, Vorsprünge oder Grate zu beseitigen, die sich auf der Fläche während des

SQ Schmiedevorgangs zur Ausbildung der ölnuten 23 gebildet haben. -Falls die Ölnuten 23 entfallen ist somit auch die maschinelle Bearbeitung der Fläche nicht erforderlich.

Gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die ^oa Reibfläche 12 der Reibplatten 10, welche auf den Nebenrädern 2 befestigt sind, durch Kaltwalzen behandelt, was ein billiges Verfahren darstellt. Zudem ist, wie aus Fig. 6 hervorgeht, die Wellenform, welche die Oberflächen-

Sr DE 1884

rauhifjknit angibt (Schnitt der Reibfläche) im Unterschied zur maschinell bearbeiteten Fläche, die in Fig. 5 dargestellt ist, relativ flach bzw. glatt. Darüberhinaus beinhaltet die Wellenform der kaltgewalzten Fläche nicht derart regelmäßige Windungen, wie bei der spanabhebend bearbeiteten Fläche. Dies ist vorteilhaft für einen geeigneten Kontakt der Reibfläche 12 der Reibscheibe 10 mit der Reibfläche 22 der Reibscheibe 20, wie nachfolgend noch näher beschrieben wird. Die Reibfläche 22 der Reib-

IQ scheibe 20, welche am Differentialgehäuse 1 befestigt ist, w/ird mit dem selbstschmierenden Mittel beschichtet und die Wellenform, welche die Oberflächenrauhigkeit angibt, ist an der Spitze der Kurve rund, wivj aus Fig. hervorgeht. Dies hat zur Folge, daß die Oberfläche der Reibfläche außerordentlich glatt ist und sich besonders für die Reibfläche 12 der Reibscheibe 10 eignet, da die Beschichtung weicher als die Reibfläche 12 ist.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, wird durch Kombination der Reibscheibe 10 mit der Reibfläche 12, welche eine Rauhigkeit mit einer Wellenform gemäß Fig. besitzt, mit der Reibscheibe 20, welche die Reibfläche mit einer Rauhigkeit in einer Wellenform gemäß Fig. 7 besitzt, der Verschleiß der Reibflächen, die sich in Kontakt miteinander befinden, außerordentlich stark reduziert.

Dies beruht darauf, daß die Wellenform der Flächenrauhigkeit der Reibflächen 12 und 22 im wesentlichen eben bzw. platt ist, wodurch die Oberflächenrauhigkeit reduziert wird, und daß die Wellenform der Reibfläche 12 keine regelmäßigen Windungen aufweist, wodurch ein geeigneter Kontakt beider Reibflächen 12 und 22 geschaffen wird. Wenn der Verschleiß einer jeden Reibscheibe 20 reduziert wird, wird die Veränderung oder die Abnahme des Reibungsdrehmoments der Mehrscheibenkupplungen 9, welche von der Federkraft der Vorspannfedern 7 und 8 abhängig ist, reduziert, wodurch im wesentlichen konstante Reibungsdrehmomenteigenschaften gewährleistet werden.

>O DE 1884

Bei einem Vergleich der Wirkungssperreinrichtung für ein Differentialgetriebe , welche Mehr Scheibenkupplungen verwendet, die aus Reibscheiben 10 und 20 nach diesem Ausführungsbeispiel· aufgebaut sind, mit einer Vorrichtung, v/elehe MehrScheibenkupplungen verwendet, die aus Reibscheiben aufgebaut sind, deren Flächen in der üblichen Weise maschinell bearbeitet sind, ist das Reibungsdrehmoment der jeweiligen Kupplungen in einem Fahrzeugtest gemessen worden. Die Ergebnisse sind in Fig. 8 dargestellt. Die vertikale Achse zeigt ein Reibungsdrehmoment T (Nm) der Mehrscheibenkupplung des Differentialgetriebes und die horizontale Achse zeigt eine Kilometerangabe bzu/. -leistung S (km) des Fahrzeugs. Die durchgehende Linie gibt die Verhältnisse beim bevorzugten Ausführungsbeis.piel und die strichpunktierte Linie

die Verhältnisse beim Stand der Technik wieder. Wie aus dem Diagramm in Fig. 8 hervorgeht, erzeugt die Mehrscheibenkupplung 9 nach Maßgabe der Erfindung ein im wesentlichen konstantes Reibungsdrehmoment unabhängig von der Kilometerzahl S und entwickelt ab einer gefahrenen Kilometerzahl S¹ höhere und stabilere Reibungsdrehmomenteigenschaften als der Stand der Technik.

Die Reibfläche 22 der Reibscheibe 20, welche am Gehäuse 1 festgelegt ist, kann durch Kaltwalzen behandelt werden und die Reibfläche 12 der Reibplatte 10, welche am Nebenrad 2 befestigt ist, kann mit einem selbstschmierenden Mittel beschichtet werden. In dem Fall, daß die Reibfläche nicht maschinell bearbeitet wird, kann eine oder können beide der Reibflächen der Reibscheiben 10 und 20 durch

Kaltwal·zen hergestellt und die andere mit einem selbstachmierenden Mittel beschichtet werden, wonach diese Reibflächen in derselben Weise zur Bildung einer Mehrscheibenkupplung kombiniert werden, wie es oben beschrieben worden ist.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Vorrichtung für ein Differentialgetriebe mit Mehrscheibenkupplungen, die aus ersten Reibscheiben, welche an einem Paar von

M DE 1884

Nebenrädern innerhalb eines Differentialgehäuses befestigt sind, und aus zweiten Reibscheiben aufgebaut sind, die am Differentialgehäuse befestigt sind. Die ersten und zweiten Reibscheiben sind alternierend angeordnet und befinden sich miteinander in Kontakt. Eine der Reibflächen der Reibscheiben ist durch einen Kaltwalzvorgang behandelt und die andere ist mit einem selbstschmierenden Mittel beschichtet, um konstant einer Tendenz zur Zunahme einer differentiellen Bewegung beider Nebenräder entgegenzuwirken.

Ai

Lee rs ei te

Claims

T!___„_ —i Dc,,,,,,,«-"«"" Ι^,,ν..».;-- -- Patentanwälte und

IEDTKE DUHLING; ::_:lVlNWE: .. _: Vertreter beim EPA

λ I^ "- -.* f\ "--'.:., "..- - Dipl.-Ing. H.Tiedtke I

V3RUPE " rELLMANN - vaRAMS Dipl.-Chem. G. Bühling

Dipl.-Ing. R. Kinne ■ _.£ _ Dipl.-Ing. R Grupe

Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K Grams

3204385 Bavariaring4, Postfach 202403

8000 München 2

Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat , cable: Germaniapatent München

9. Februar 1982

DE 1884 / case T57-9-Patentansprüche

11./ Vorrichtung für ein Differentialgetriebe eines Kraft- ^f-anrzeugs, mit einem Differentiälgehäuse, einem Paar von miteinander kämmenden Nebenrädern und Kegelrädern und mit Mehrscheibenkupplungen, welche zwischen zylindrischen Abschnitten der Nebenräder und Innenflächen des Differentialgehäuses zur Begrenzung der Differentialbewegung der Nebenräder im Differentialgehäuse vorgesehen sind, wobei die Mehrscheibenkupplungen aus ersten Reibscheiben, welche auf den Nebenrädern befestigt sind, und aus zweiten Reibscheiben aufgebaut sind, die am Differentialgehäuse befestigt sind, und wobei die ersten und zweiten Reibscheiben abwechselnd derart angeordnet sind, daß sie sich in Kontakt miteinander befinden und gegenüberliegende Reibflächen bilden, sowie mit einer Vorrichtung zur Begrenzung von differentiellen Bewegungen der Nebenräder, dadurch gekennzeichnet , daß eine (12) der Reibflächen (12, 22) durch Kaltwalzen behandelt und die gegenüberliegende andere Reibfläche (22) mit einem selbstschmierenden Mittel beschichtet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Reibflächen der ersten Reibscheiben (10) kaltgewalzt sind.

Deutsche Bank (München) KIo. 51/61070 Dresdner Bank (München) KIo. 3939 844 Postscheck (München) KIo 670-43-804

■ar DE 1884

1
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Reibflächen (22) der zweiten Reibscheiben (20) mit einem selbstschmierenden Mittel beschichtet sind.

5
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Reibflächen (12) der ersten Reibscheiben (10) kaltgewalzt und die andere der beiden Reibflächen (12) mit einem oelbstschmierenden Mittel beschichtet ist. 10