DE3208423A1 - Automatische reibungsfreie differentialsperre - Google Patents

Automatische reibungsfreie differentialsperre

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DE3208423A1
DE3208423A1 DE19823208423 DE3208423A DE3208423A1 DE 3208423 A1 DE3208423 A1 DE 3208423A1 DE 19823208423 DE19823208423 DE 19823208423 DE 3208423 A DE3208423 A DE 3208423A DE 3208423 A1 DE3208423 A1 DE 3208423A1
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gears
wheels
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Johannes Ing.(grad.) 2000 Hamburg Heesch
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K23/00Arrangement or mounting of control devices for vehicle transmissions, or parts thereof, not otherwise provided for
    • B60K23/04Arrangement or mounting of control devices for vehicle transmissions, or parts thereof, not otherwise provided for for differential gearing

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Retarders (AREA)

Description

  • Patent-Beschrcibung
  • Die Erfindung betrifft eine automatische reibungsfreie Differentialsperre, welche die Höchstdifferenz der Umdrehungezahlen von zwei durch ein Differential angetriebener und infolge verschieden großer Widerstände verschieden schnell laufender Räder oder Radgruppen begrenzt.
  • Diese Sperre ist hier nur für ein Kraftfahrzeug mit hinterer Antriebsachse dargestellt und wirkt erst dann, und sowohl bei Vorwärts- als auch bei Rückwärtsfahrt in gleicher Weise, wenn sonst, ohne Differentialsperre jeglicher Art beim Schleudern oder Durchdrehen eines Antriebsrades die Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten der Antriebsräder größer wäre als beim Befahren des für das Fahrzeug kleinsten Wendekreises ohne Schlupf gegen die Pahrbahn, wobei die Sperrwirkung ohne Mitwirkung von Reibungskupplungslamellen oder sonstiger die Antriebskraft hemmender Konstruktionsteile erfolgt, die Sperre unterhalb vorgenannter Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten Jedoch ohne jede Wirkung ist.
  • Schon bei Fahrzeugen ohne jegliche Differentialaperre haben die gelenkten Räder seitlich auf sie wirkenden und die Neigung zum Abweichen von der Spur verursachenden Kräften zu widerstehen. Diese Kräfte können entstehen z. B. durch kurvenbedingte Zentrifugalwirkung, vorher meist nicht erkennbaren Seitenwind und Querneigung der Fahrbahn, wobei der Seitenwiderstand der gelenkten Räder gegen Abweichen von der Spur noch dadurch gemindert sein kann, daß sie beim Beschleunigen und Fahren in Steigungen entlastet werden oder plötzlich und meist nicht vorhersehbar, wenn auch nur auf einige Meter Strecke auf eine durch z. B. auagelaufenes bl, Eisbidung, Schmutz, verwehten Sand oder Schnee schlüpfrig gewordene und dadurch die Reibungehaftung stark vermindernde Fahrbahnstelle treffen.
  • Bei einer bekannten, vom Platz des Fahrers ein- und ausschaltbarcn Differentialsperre wird beim Einschalten die Achse eines Antriebsrade durch eine Klauenkupplung mit dem Differentlalkorb oder dessen Tellerrad drehfest verbunden, wodurch die Antriebsräder infolge ifferentialwirkung starr gekuppelt und beim Ausschalten entkuppelt werden. Diese Sperre hat bei versehentlich oder absichtlich unterlassenem Ausschalten zusätzlich zu vorgenannten, bei jedem Fahrzeug ohne Differentialsperre möglichen, in allen Kurven folgende Nachteile: 1) Erhöhte Neigung zum Ausbrechen aus der Spur, da die starr gekuppelten Antriebsräder wegen gleicher 1mfaiBgeschwindigkeiten das Bestreben haben, das Pahrzeug in Geradeaus-Fahrt zu halten, und zwar um so stärker, je griffiger die von den Antriebsrädern jeweils befahrene Fahrbahnstelle und Je schlüpfriger diejenige der gelenkten ist, je enger die Kurven und je stärker die Antriebsräder belastet sind durch die Ladung, beim Beschleunigen und in Steigungen.
  • 2) Mehrverbrauch an Reifen und Energie bei griffiger Fahrbahn durch stärkere Reifenabnutzung wegen Haftreibung gegen die Fahrbahn und Schlupf.
  • 3) Mehraufwand an Konstruktionsmaterial für das Differential wegen höherer Beanspruchung desselben.
  • Bei einer anderen bekannten, jedoch automatischen Differentialsperre werden die Antriebsräder durch mehrere im Differentialkorb befindliche und durch Nuten gehfest abwechselnd mit Korb und Antriebsachsen verbundene Eupplungslamellen um so fester miteinander gekuppelt, je stärker die Lamellen durch Erhöhung des von der Kardanwelle auf das Differential übertragene Drehmoment gegeneinander gepreßt werden.
  • Diese Sperre hat gegenüber vorgenannten, bei jedem Fahrzeug ohne Differentialsperre möglichen keine zusätzllchen Nachteile, wenn die Antriebsräder durch die Kardanwelle weder angetrieben noch gebremst werden, das Getriebe also entweder rechtzeitig auf Leerlauf geschaltet oder die Kupplung betätigt wird, wobei eine etwa notwendige Bremeung durch Fu- oder Handbremse eriolgen könnte.
  • Ein wesentlicher Nachteil gegenüber vorbeschriebener ausschaltbarer Sperre ist jedoch die Schwierigkeit, bei schlechter Bodenhaftung anzufahren, selbst wenn dabei ein Antriebsrad auf griffiger Fahrbahnstelle steht, wenn das andere nur schwache Bodenhaftung hat, da dann die Antriebsräder wegen Schlupf eines Rades infolge zu geringer Drehmomentübertragung von der Kardanwelle auf das Differential ggf'. zu schwach gekuppelt werden, das Anfahren dann also nur möglich ist durch wiederholtes schnelles Gast-eben zur Beschleunigung des Schlupfradee unter Ausnutzung der Trägheit desselben und dadurch bewirkte stärkere Kupplung der Antriebsräder infolge größerer Drehmomentautnahme.
  • Dieser Nachteil kann wohl durch axiale Vorspannung der Lamellen, also Erhöhung des Sperrwerts des Differentials verringert werden, wobei jedoch alle durch die Sperre selbst ohnehin schon bewirkten zusätzlichen Nachteile, die aus der Neigung, das Fahrzeug in Geradeaus-Fahrt zu halten, entstehen, mit steigender Höhe dieser Torspannung entsprechend größer stn werden, obwohl insgesamt gesehen die Nachteile dieser Sperre geringer als bei der ausschaltbaren sein dürften.
  • Bereits ohne vorgenannte axiale Vorspannung hat diese automatische Sperre zusätzlich zu weiter vorn genannten, bei jedem Fahrzeug ohne Differentialsperre möglichen, in allen Kurven folgende Nachteile: 1) Erhöhte Neigung zum Ausbrechen aus der Spur, die um so größer ist, je stärker das Fahrzeug durch Kardan angetrieben oder gebremst wird, die Antriebsräder also in gleichem Maße fester miteinander gekuppelt werden, deren Bestreben, das Fahrzeug in Geradeaus-Pahrt zu halten, also größer wird und dies um so mehr, je griffiger die von den Antriebsrädern und Je schlUpfriger die von den gelenkten Rädern jeweils befahrene Fahrbahnstelle ist, Je enger die, Kurven und je stärker die Antriebsräder belastet sind durch die Ladung, beim beschleunigen und in Steigungen 2) Mehrverbrauch an Reifen und Energie bei griffiger Fahrbahn durch stärkere Reifenabnutsung wegen Haftreibung gegen die Fahrbahn und Schlupf.
  • 3) Mehraufwand an Material durch höhere Beanspruchung des Differentials und aufwendigere Konstruktion wegen der Abhängigkeit der Wirksamkeit der Kupplung lamellen von der Größe der von der Kardanwelle bertragenden Kräfte.
  • 4) Mehraufwand an Unterhaltung wegen Abnutzung der Kupplungslamellen.
  • Weiter bestehen bezüglich der Gangschaltung bei den dblichen reinen Zahnradgetrieben die Nachteile, daß: 1) bei fehlender Sicherung gegen fehlerhaftes Schalten des Rückwärtsganges statt des ersten oder zweiten Vorwärtsganges, die zum Beispiel durch den Zwang zum Herabdrücken des Ganghebels vor dem RUokwCrtsschalten möglich ist, beim Anfahren mit fehlerhaftem Schalten ein Zusammenstoß mit hinter dem Fahrzeug befindlichen Personen oder Fahrzeugen möglich ist, 2) beim Schalten vom ersten oder zweiten Vorwärts- auf den Rückwärtsgang drei oder vier Bewegungsrichtungen des Ganghebels notwendig sind, und zwar zunächst in Längsrichtung auf Leerlauf, dann ggf. Herabdrücken des Ganghebels, dann seitwärts und anschließend wieder in Längsrichtung, sowie etwa entsprechend bei entgegengesetzter Schaltrichtung.
  • Bei der hier vorliegenden Erfindung entfallen alle vorstehend sowohl bei den zwei Arten von Differentialsperren als atich bei der Gangschaltung aufeführten Nachteile.
  • Alle bezüglich der Gangschaltung genannten Nachteile entfallen dadurch, daß ein Getriebe ohne Rückwärtsgang verwendet wird, die Getriebeaustrittswelle also stets gleiche Drehrichtung hat, sodaß der Ganghebel keinen Rückwärtsgang zu schalten brauoht, und daß neben oder hinter dem Ganghebel ein hier Richtungshebel genannter kurzer Kniehebel mit nur zwei Stellungen, also für Vor- und Rückwärtsfahrt angeordnet ist, sodaß beim Schalten auf die Gegenrichtung anstatt sonst drei oder vier nur eine Bewegungsrichtung des Richtungshebels genügt, und der Ganghebel dabei in jedem Gang, praktisch wohl nur im ersten oder zweiten stehen bleiben kann. Im übrigen ist Rückwärts£ahrt in allen Gängen möglich.
  • Alle bei den zwei Arten von Differentialeperren aufgeführten Nachteile entfallen bei nachstehend besehrieberzer Konstruktion. Dabei sind in allen Abbildungen alle Wer mit einer einstelligen und alle Räder und Schaltgestånge mit einer zweistelligen Zahl bezeichnet, deren erste Ziffer bei den Rädern die Bezeichnung der zugehörigen Wolle ist.
  • Die in den Abbildungen über den Rädern und quer über deren Wellen angebrachten Pfeile geben nur diejenige Drehrichtung an, in welcher diese Räder Kräfte übertragen, wobei die Pfeile mit ausgezogenem Schaft für Vorwärts- und diejenigen mit gestricheltem Schaft für in allen Gängen mögliche Rückwärtsfahrt gelten, während beim Schaltgestänge die Pfeile die Schaltrichtung für die entsprechende Fahrtrichtung angeben.
  • Die Abb. 1 bis 6 stellen eine Konstruktion dar, bei der die Fahrgeschwindigkeit rückwärts, wie üblich geringer ist als im gleichen Gang vorwärts, während die Abb. 7 bis 9 eine Konstruktion zeigen, bei der in beiden Fahrtrichtungen bei gleichem Gang die Geschwindigkeiten gleich sind und die durch Einsparung von zwei Zahnrädern weniger aufwendig ist.
  • Die in den Abb. 1 bis 6 dargestellte Sperre hat insgesamt vier in den Abb, 3 und 4 im Querschnitt gezeigte Wellen und zwar die weitergeführte Getriebeaustrittswelle 1, die wegen fehlenden Rückwärtsganges stetsgleiche Drehrichtung hat, darüber die von dieser mit geringerer Drehzahl gemäß Abb. 6 über Festräder 11 der Getriebeaustrittswelle 1 und 21 der Begrenzungswelle 2 direkt und daher gegenläufig angetriebene' hier Begrenzungswelle 2 genannte Welle, links dieser Wellen die linke Kardanwelle 3, die über Ritzelrad 33 und Tellerrad 34 der Abb. 1 das linke Hinterrad des Fahrzeugs antreibt und rechte entsprechend die Kardanwelle 4 für den Antrieb des rechten Hinterrades.
  • Abb. 1 zeigt einen schrägen Längsschnitt D-E-F durch beide Kardanwellen 3 und 4 und Begrenzungswelle 2 mit Knick in deren Achse in "E" und Abb. 2 daeselbe, jedoch A-B-C durch Getriebeaustrittswelle 1 mit Knick in deren Achse in "B", sowie Abb.5 einen vertikalen Längsschnitt G-H durch Wellen 1 und 2.
  • Jede Kardanwelle hat zwei in Abb. 1 und 2 gezeigte, gegenläufige Losräder, und zwar ein Vorwärts- 52 und 41 und ein Rückwärtsrad 31 und 42, von denen eines dauernd mit einem Zahnrad 14 und 15 der Getriebeaustrittswelle 1 und das andere ebenso mit einem Zahnrad 22 und 23 der zur Welle 1 gegenläufigen Begrenzungswelle 2 in Eingriff ist, wobei die zwischen beiden Losrädern angeordnete Schiebemuffe entsprechend ihrem Eingriff die Kardanwelle vor- oder rückwärts antreibt.
  • Die Schiebemuffen der Kardanwellen werden zugleich durch einen neben dem üblichen Ganghebel angeordneten, hier Richtungshebel genannten kurzen Kniehebel mit nur zwei Stellungen, also für Vor- und Rückwärtsfahrt über das in Abb.1 dargestellte Gestänge 50 bis 55 geschaltet, wobei der Ganghebel in jedem Gang stehen bleiben darf, da Rückwärtsfahrt in allen Gängen möglich ist.
  • Während, wie vorstehend bereits angegeben die Getriebeaustrittswelle 1 mit Festrad 11 der Abb. 2 und 6 die Begrenzungswelle 2 antreibt, werden von ihr durch ein weiteres, nicht als Zahnrad, sondern als Planetenachsen-Träger des Differentials ausgebildetes Festrad mit seinen Planetenrädern die zugleich kegel- und stirnverzahnten Ddfferential-Außenränder der Abb. 2 und 5 über ihre Kegelverzahnung angetrieben, während eie, die Räder 12 und 13 Uber ihre Stirnverzahnung gemäß Abb.5 mit den Frcilaufrädern 24 und 25 der langsameren Begrenzungswelle 2 verbunden sind und bei zu großem Schlupf der Antriebsräder des Fahrzeugs von diesen Freilaufrädern durch Mitnehmerwirkung angetrieben werden, wodurch die Mindestdrehzahl der stets in gleicher Richtung drehenden Differentialaußenräder 12 und 13, sowie der mit Rad 13 gekuppelten Räder 14 und 15 der Abb. 2, wie ohnehin schon der mit dem Freilaufrad 24 gekuppelten wider 22 und 23 der Begrenzungewelle 2 der Abb. 1 begrenzt wird.
  • Diese Begrenzung der Mindestdrehzahl wird, und zwar sowohl für Gor- als auch für Rückwärtsfahrt eo bemessen, daB sie erst einsetzt, wenn das langsamere Antriebsrad im Verhältnis zum anderen langsamer läuft als bei kleinstem Wendekreis ohne Schlupf als bogeninneres Rad, die Sperre bis dahin also vollkommen unwirksam ist. Wenn bei Schlupf eines Antriebsrades das andere ohne Sperre jedoch langsamer laufen würde, wird durch Mitnehmerwirkung der Freilaufräder 24 oder 25 dieses Rad über die Begrenzungswelle 2 mit der entsprechenden Mindestdrehzahl angetrieben, wobei die Höchstdrehzahl des zum Schlupf neigenden Antriebsrades durch Differentialwirkung begrenzt wird.
  • Insgesamt werden danach angetrieben bei: 1. Vorwärtsfahrt 1.t. ohne Schlupf der Antriebsräder, wobei also die Mitnehmerwirkung der Freilaufräder nicht eintritt, 1.1.1. die linke Kardanwelle 3 von Diff.-Außenrad 13 über das damit gekuppelte Rad 14 und Rad 32, 1.1.2. die rechte Kardanwelle 4 von Diff,-Außenrad 12 über Rad 24 der Begrenzungswelle, das damit gekuppelte Rad 23 und Rad 41, 1.2. bei Schlupf des rechten Antriebsrades, wenn dabei dessen Drehzahl als bogenäußeres Rad ohne Sperre größer wäre als bei kleinstem Wendekreis ohne Schlupf, t.2.1. die linke Kardanwelle 3 mit der Mindestdrehzahl von Rad 11 der Getriebeaustrittswelle über Rad 21 der Begrenzungswelle, Mitnehmer (1.2.1.)Zitnehmer des Freilaufrades 25, Diff.-Außenrad 13, das damit gekuppelte Rad 14 und Rad 32, 1.2.2. die rechte Kardanwelle 4 mit der Höchstdrehzahl von dem durch Differentialwirkung gegenüber Diff.-Außenrad 13 in der llechatdrehzahl begrenzten Diff.-Außenrad 12 über Freilaufrad 24, das damit gekuppelte Rad 23 und Rad 41, 1,3, bei Schlupf des linken Antriebsradea, sonst entsprechend 1.2., 1.3.1. die rechte Kardanwelle 4 mit der Mindestdrehzahl von Rad 11 der Getriebeaustrittswelle über Rad 21, Mitnehmer des Freilaufrades 24, das damit gekuppelte Rad 23 und Rad 41, 1.3.2. die linke Kardanwelle 3 mit der Höchstdrehzahl durch Differentialwirkung gegenüber dem Diff.-Außenrad 12, welches durch Mitnehmer des Freilaufrades 24 mit der Mindestdrehzahl angetrieben wird, von Diff¢-Außenrad 13 über das damit gekuppelte Rad 14 und Rad 32, 2. Rückwärtsfahrt die Kardanwellen nach gleichem Grundsatz wie bei Vorwärtsfahrt, sodaß also die Schiebemuffen nur mit den Rückwärtsrädern 31 und 42 der Kardanwellen in Eingriff stehen, und nur diejenigen Räder Kräfte übertragen, deren Drehsinn in den Abb. durch Pfeile mit gestricheltem Schaft angegeben ist.
  • Das Ubersetzungaverhiltnis zwischen den Wellen 1 und 2 ist nur abhängig vom kleinstmöglichen Wendekreis und der Spurweite der Antriebsräder und soll in folgendem Beispiel zur besseren tibersichtlichkeit mit möglichst runden Zahlenwerten berechnet werden.
  • Wenn z. B. die Spurweite der Antriebsräder als Abstand der Reifenmitten eineinhalb Meter beträgt und der Halbmesser des vom bogeninneren Antriebsrad gefahrenen kleinstmUglkien Kreises die gleiche Größe hat, dann bewegt sich das bogenäußere Antriebsrad mit der doppelten, der Schnittpunkt der Fahrzeug-Längsachse mit der Antriebsachse also mit der eineinhalbfachen Geschwindigkeit des langsamerenRades, sodaß sich der Weg des langsameren Rades zu dem des vorgenannten Schnittpunktes, der also bei Geradeaus-Fahrt gleich dem Weg beider Antriebsräder wäre, wie zwei zu drei verhakt und zugleich das Verhältnis des Durchmessers des Festrades 11 der Getriebeaustrittewelle zu dem des Festrades 21 der Begrenzungswelle ist, wenn alle vier Räder, und zwar die Diff.-Außenräder 12 und 13 und die mit diesen in -Eingriff stehenden Freilaufräder 24 und 25 der Begrenzungswelle gleiche Durchmesser haben.
  • Für dieses Beispiel sind alle maßgebenden Konstruktionsteile in allen Abb. maßstäblich richtig dargestellt.
  • In vorstehendem Beispiel mit einem Wendekreis-Halbmesser des bogenäußeren Antriebsrades gleich der doppelten und der bogenäußeren vorderen Fahrzeugecke, je nach Abstand der Vorderräder von der Hinterachse möglicherweise gleich der zweidreiviertelfachen Spurweite von eineinhalb Meter, also rund 4,10 m wäre der Durchmesser des Wendekreises rund 8,20 m, während er bei den meisten Fahrzeugen größer, das Ubersetzungsverhältnis also nicht Zweidrittel, sondern näher dem Wert"Eins" ist.
  • Die hier oberhalb der Getriebeaustrittswelle dargestellte Begrenzungswelle kann bei gleicher Wirkungsweise auch unterhalb derselben angeordnet werden.
  • Die allgemein übliche geringere Fahrgeschwindigkeit bei Rückwärts- als bei Vorwärtsfahrt im ersten Gang wird durch entsprechende Durchmesser-Verhältnisse zwischen den RUckwärtsrädern 22 der Welle 2 und 31 der Welle 3, sowie 15 der Welle 1 und 42 der Welle 4 erreicht und gilt fur alle Gänge. In den Abb. 1 bis 6 ist die Konstruktion für eine Rückwärtsgeschwindigkeit von Zweidrittel der Vorwärtsge- schwindigkeit maßstäblich richtig dargestellt.
  • Die Vorwärtsräder 14 und 32, sowie 23 und 41 sind der Einfachheit wegen gleich groß dargestellt, wodurch die Kardanwellen bei Vorwärtsfahrt gleiche Umdrehungszahlen wie ihre Antriebswellen 1 und 2 haben, während zur Materiales sparnis und auch zur geringeren Abnutzung der die Tellerräder der Antriebsachsen antreibenden Ritzel der Durchmesser-Unterschied zwischen Ritzel und Tellerrad kleiner seiX könnte, wenn alle Kardanräder 31, 32, 41 und 42 größer und die sie antreibenden Räder 14, 15, 22 und 23 entsprechend kleiner ausgeführt würden.
  • Wegen Fortfall des sonst üblichen Rückwärtsganges im Ganggetriebe besteht die Möglichkeit, in dessen Schaltebene einen weiteren Gang oder auch zwei solche, und zwar höhere Gänge anzuordnen, wobei alle anderen für geringere Geschwindigkeit ausgelegt werden könnten und dann das Anfahren bei Vorwärtsfahrt im zweiten oder sogar dritten Gang erfolgen könnte.
  • In vorgenanntem Fall, oder auch, wenn ohne zusätzliche Gänge grundsätzlich auf geringere Rückwärtsgeschwindigkeit wrzichtet werden soll, können in den Abb. 1 bis 6 die Rückwärtsräder 15 und 22 entfallen und deren Aufgabe von den unmittelbar daneben angeordneten, bisher nur vorwärts wirksamen 14 und 23 übernommen werden, wobei Rad 14 zusätzlich zu Kardan-Vorwärtsrad 32 auch Kardan-Rückwärtsrad 42 und Rad 23 zusätzlich zu Kardan-Vorwärtsrad 41 auch Kardan-RUckwSrtsrad 31 antreiben würde, wobei diese Kardn-RUckwErtsräder 42 und 31 einen kleineren Durchmesser erhalten mUbten und etwas seitlich zu verschieben wären.
  • Vorbeschriebener Zustand ist in den Abb. 7 bis 9 mit geänderten Nummern der Einzelteile maßstäblich richtig dargestellt, wobei Abb. 7 mit Getriebeaustrittswelle 6 und 3egrenzungswelle 7 analog zu Abb. 5 mit den entsprechenden Wellen einen Vertikal-Längsschnitt durch diese zeigt, während Abb. 8 mit dem Schnitt durch Kardanwellen 8 und 9 und Begrenzu;welle 7 der Abb. 1 mit Schnitt durch die entsprechenden Wellen und ebenso Abb. 9 mit Schnitt durch beide Kardanwellen und Getriebeaustrittswelle 6 der Abb. 2 entspricht.
  • Der Kraft fluß ergibt sich sinngemäß wie für die Konstruktion nach den Abb. 1 bis 6, indem hier begrenzungswelle 7 über Räder 61 der Getriebeaustrittswelle 6 und 71 der egrenzungswelle 7 angetrieben wird, die Diff.-Außenrader 62 und 63 in die Freilaufräder 73 und 74 eingreifen, das mit Diff.-AuXenrad 63 gekuppelte Rad 64 im Gegensatæ zu den Abb. 1 bis 6 hier zugleich sowohl Vorwärternd 82 als auch Rückwärtsrad 92 der Kardanwellen antreibt und entsprechend das mit Freilaufrad 73 gekuppelte Rad 72 zugleich Rückwärtsrad 81 und Vorwärtsrad 91 der Kardanwellen.

Claims (1)

  1. Patentansprüche Automatische reibungsfreie. Differentialsperre Vorbemerkung: Wenn nichts anderes angegeben, gelten die Nummern der Konstruktionsteile nur für Abb. 1 bis 6. Die jeweils erste Ziffer der stets zweistelligen Nummern der Zahnräder ist die Nummer der zugehörigen Welle.
    1. Automatische reibuifreie Differentialsperre, die stets anwendbar ist, wenn das Drehmoment der Eingangswelle in beiden Drehrichtungen auf zwei gleich oderverschieden schnell drehende Wellen bei Toleranz einer bestimmten Höchstdifferenz der Umdrehungszahlen in einem bestimmten Verhältnis übertragen werden soll-, und zwar ohne Energieverlust durch Reibung von Kupplungslamellen, tuppluischeiben oder ähnlichen Einrichtungen, wie hier z. 3. bei der Ubertragung des vom üblichen Getriebe eines Kraftfahrzeuges ausgehenden Drehmomentes auf dessen Hinterräder, deren Verhältnis der Umdrehungszahlen ohne BerUcksichtigung vorgenannter zulässiger toleranz, wie üblich gleich dem Wert "Eins" ist, auf beide Binterräder also gleiches Drehmoment übertragen wird und als Toleranz die Mindestdrehzahl des langsameren Rades nur durch spurweite der Hinterräder und kleinsten Wendekreis bestimmt ist, g e k e n n z c i c h n e t dadurch, daß unmittelbar an das nicht mit Rückwärtsgang ausgestattete, aber sonst übliche Zahnrad- oder Hydraulikgetriebe auf der weitergeführten Getriebeaustrittswelle (1) ein Pestrad (11) die über dieser Welle angeordnete, Sedoch auch darunter mögliche Begrenzungswelle (2) über deren Bestrad (21) mit geringerer Umdrehungszahl antreibt, und ein weiteres auf der Getriebeaustrittswelle (1) befindliche nur als Planetenachsträger des Differentials ausgebildetes Festrad mit den üblichen Planetenrkdern die bei der seits als Losräder angeordneten und zugleich keel- und stirnverzahnten Differential-Außenräder (12 und 13) über deren Kegelverzahnung antreibt, während diese über ihre Stirnverzahnung mit den Preilaufrädern (24 und 25) der stets in gleicher Richtung drehenden Begrenzungswelle (2) verbunden sind, wodurch ggf das entsprechende drei laufrad (24 oder 25) infolge Mitnehmerwirkung das zum (1) langsameren Hinterrad gehörige Differential-Außenrad (12 oder 13) antreibt, sodaß dessen Mindstirehzahl niemals unterschritten wird, links und rechts vorgenannter Wellen (1 und 2) je eine Kardanwelle (g und 4) angeordnet ist mit je einem Vorwärts- (32 und 41) und Rückwärtsrad (31 und 42), die als Losräder ihre Drehrichtung stets beibehalten und dadurch zueinander gegenläufig sind, das je eines jeder Welle (3 und 4) von der Getriebe-Austrittswelle (1) und das andere von der zu dieser gegenläufigen Begrenzungswelle (2). angetrieben wird, während jede Kardanwelle durch eine zwischen Vor- und Rückwärtsrad befindliche Schiebemuffe angetrieben wird, daß die Schiebemuffe durch Verschieben mit dem der Pahrtrichtung entsprechenden Rad gekuppelt wird, was vom Platz des Fahrers durch einen neben dem üblichen, jedoch nicht mit Rückwärtsgang versehenen Ganghebel befindlichen kleineren, nur auf "vorwärts" oder "Rückwärts" einstellbaren, hier Richtungshebel genannten, nicht dargestellten Kniehebel erfolgt, der über Schaltgestänge (50 bis 55 Abb. 1) mit der Schiebemuffe verbunden ist und Rückwärtsfahrt in allen Gängen ermUglicht, die linke Kardanwelle (3) über ihr Ritzel (33 Abb. 1), Tellerrad (34 Abb, 1) und Antriebsachse (35 Abb. 1) das linke Hinterrad antreibt und entsprechend die rechte Kardanwelle (4) das rechte Hinterrad.
    2. Sperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie für jedes Fahrzeug durch entsprechendes Verhältnis des Durchmessers des Bestrades (11) der Getriebe-Austrittswelle (1) zu dem des Festrades (21). der Begrenæungswelle (2) so konstruiert werden kann, daß die Mindestdrehzahl des langsameren Hinterrades im Verhältnis ZU der des anderen niemals kleiner werden kann als ohne Sperre bei kleinstem Wendekreis und bester Bodenhaftung, während bei größerer Drehzahl des langsameren Rades beide Räder genau so frei laufen wie bei einem Fahrzeug ohne jegliche Art von Differentialsperre.
    3. Sperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschalten von jedem Vorwärtsgang, praktisch wohl nur vom ersten oder zweiten auf Rückwärtsfahrt nicht, wie üblich durch Bewegen des Ganghebels in vier, manchmal wohl auch drei Bewegungsrichtungen erfolgt, sondern nur durch Umlegen des Richtungshebels von einer in die andere Endstellung, also nur in einer einzigen Bewegungsrichtung, wobei der Ganghebel nicht berührt wird und ebenso entgegengesetzt bei umgekehrter Schaltrichtung.
    4.Sperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sowohl bei Fahrzeugen mit als auch ohne Differentialsperre als Träger der Planetenräder erforderliche und bei den üblichen Differentialsperren besonders hoch bei anspruchte Korb ebenso entfällt wie z. B. der erhöhten Abnutzung ausgesetzte Reibungs-Eupplungslamellen anderer Sperren, während das hier beschriebene Differential keine durch Reibung wirksamen Teile hat und bei zu großem Schlupf eines Antriebsrades nicht stärker als ohne Schlupf beansprucht wird, da dann der Mitnehmer des betreffenden Freilaufrades (24 oder 25> der Begrenzungswelle (2) einrastet, wodurch das zu langsame Hinterrad sowohl bei Vorals auch bei Rückwärtsfahrt über das betreffende Differential-Außenrad (12 oder 13), jedoch ohne Differentialwirkung angetrieben wird, Sperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß kein zusätzliches Getriebegehäuse erforderlich ist, sondern die gesamte Sperre in einem entsprechend größeren zusätzlich zu dem üblichen, jedoch nicht mit Rückwärtsgang yersehenen Ganggetriebe untergebracht werden kann, aus dem dann statt der bisher üblichen einen hier zwei Kardanwellen austreten.
    6. Sperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Beanspruchung und Abnutzung der Ritzel der Kardanwellen durch kleinere Durchmesser-Differenz zwischen Ritzel und fellerrad geringer werden können, wenn die Durchmesser der Kardan-Vorwärts;(32 und 41) und-Rückwärtsräder (31 und 42) größer und der diese antreibenden Räder (14 und 15) der (6) Getriebe-Austrittswelle (1) und (22 und 237 der Begrenzungswelle (2) kleiner gewählt werden.
    7. Sperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Zahnräder, und zwar Rückwärtsrad (15) der Getriebe-Austrittswelle (1) und (22) der Begrenzungswelle (2) ohne zusätzlichen Konstruktionsaufwand entfallen können, wie in Abb. 7 bis 9 mit entsprechend geänderten Eezeichnungsnummern dargestellt ist, wobei Rad (72) der Begrenzungswelle (7) sowohl Rückwärtsrad (81) der linken Kardanwelle (8),als auch Vorwärtsrad (91) der rechten Kardanwelle (9) antreibt und ebenso Rad (63) der Getriebe-Austrittswelle (6) sowohl Vorwärtsrad (82) der linken Kardanwelle (8), als auch Rückwärtsrad (92) der rechten Kardanwelle 9), wenn auf geringere Fahrgeschwindigkeit im ersten und damit auch in allen anderen Eückwärtsgängen als in den gleichen Vorwärtsgängen verzichtet wird.
    Sperre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß geringere Fahrgeschwindigkeit bei hier nicht dargestellter Anordnung eines weiteren Ganges oder von zwei solchen in der durch Fortfall des Rückwärtsganges im Ganggetriebe frei gewordenen Schaltebene möglich ist, weil dann bei Wahl entsprechender tibersetzungen z0 B. Rückwärtsfahrt im ersten und Anfahren bei Vorwärtsfahrt im zweiten oder ggf. dritten Gang erfolgen kann.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014205023A1 (de) 2014-03-18 2015-09-24 Franz Tiani Voll-mechanisch arbeitendes, automatisches Sperrdifferenzialgetriebe, Sperreinrichtung für ein Differenzialgetriebe, und Verwendung einer Sperreinrichtung

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