DE3313283C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Sperrdifferential nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei einem bekannten Sperrdifferential dieser Art (DE-OS 21 64 324) ist als Widerlager für die axiale Abstützung des Lamellenpaketes der Sperrkupplung eine radiale Druckfläche des Achswellenkegelrades verwendet, das sich seinerseits über seinen Zahneingriff am Aus­ gleichskegelrad abstützt. Die Sperrkupplung wird im Sin­ ne von "Drücken" durch das Stellglied über zum Achs­ wellenteil achsparallele Druckbolzen eingerückt. Die zum Lamellenpaket entgegengesetzten Bolzenenden greifen an einem zum Lagerhals konzentrischen Laufring eines Axialnadellagers an, dessen anderer Laufring mit dem Axialkolben des Stellgliedes einteilig ausgebildet ist. Insbesondere durch die Druckbolzen ergibt sich bei diesem bekannten Sperrdifferential ein relativ hoher Bauauf­ wand.

Während sich beim vorgenannten bekannten Sperrdifferen­ tial wegen der unmittelbaren Wirkung zwischen Sperr­ kupplung und Achswellenkegelrad ein aus dem Zahndruck zwischen Ausgleichskegelrad und Achswellenkegelrad re­ sultierendes Sperrmoment einstellt, ist ein solches Sperrmoment bei einem weiteren bekannten Sperrdifferen­ tial der eingangs genannten Art (DE-OS 19 34 340) da­ durch ausgeschaltet, daß zwischen Lamellenpaket und Achswellenkegelrad eine relativ zum Differentialgetriebe­ gehäuse unbewegliche, in sich starre Widerlagerscheibe eingesetzt ist. Was die Verwendung eines Stellgliedes und besonderer Druckbolzen für die Betätigung der Sperrkupplung betrifft, stimmt dieses Sperrdifferential jedoch mit dem bekannten gattungsgemäßen Sperrdifferen­ tial überein.

Aus der GB-PS 8 58 528 sind gattungsgemäße Sperrdifferen­ tiale mit oder ohne zahndruckabhängigem Sperrmoment be­ kannt, bei denen das Stellglied der Axialkolben-Zylinder- Bauart ebenso wie die Sperrkupplung im Differentialge­ triebegehäuse liegen. Bei diesen bekannten Sperrdifferen­ tialen wird es jedoch als nachteilig empfunden, daß die Druckmittelzufuhr vom nichtdrehenden Achsgehäuse aus über den Lagerhals zum Stellglied geführt werden muß und da­ her eine Abdichtung von relativ zueinander drehenden Dichtflächen nicht zu vermeiden ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, bei einem Sperrdifferential mit einer durch ein Stellglied der Axialkolben-Zylinder- Bauart betätigbaren Sperrkupplung unter Vermeidung von Abdichtungen zwischen relativ zueinander dreh­ beweglichen Dichtflächen den baulichen Aufwand ge­ ring zu halten.

Ausgehend von einem Sperrdifferential nach dem Ober­ begriff von Patentanspruch 1 ist die erläuterte Auf­ gabe mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.

Bei dem Sperrdifferential nach der Erfindung arbeitet das Stellglied entweder im Sinne von "Ziehen" oder im Sinne von "Drücken" auf das Achswellenteil, um die Sperrkupplung einzurücken, wodurch besondere Druckbol­ zen oder dgl. für die Kupplungsbetätigung entfallen.

Die Patentansprüche 2 bis 12 haben vorteilhafte Ausge­ staltungen des Sperrdifferentiales nach der Erfindung zum Gegenstand.

Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes ergeben sich aus den Merkmalen der Patentansprüche in Verbindung mit der nach­ folgenden Beschreibung von drei in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsformen. In der Zeichnung bedeutet

Fig. 1 einen zwei Ausführungsformen des Sperrdifferentiales nach der Erfindung jeweils hälftig zeigenden Axial­ schnitt eines Hinterachsantriebes, und

Fig. 2 einen der Darstellung der Fig. 1 entsprechenden Axialschnitt mit der dritten Ausführungsform des Sperrdifferentiales nach der Erfindung.

Die Fig. 1 gibt einen Schnitt durch ein Achsgehäuse 8 eines Kraftfahrzeuges wieder, der in einer Ebene liegt, welche eine geometrische Hauptachse 3-3 enthält und zur Drehachse 36-36 eines Antriebsritzels 37 parallel liegt. Das im Achsgehäuse 8 durch eine Wälzlageranordnung 40 senkrecht zur Hauptachse 3-3 gelagerte Antriebsritzel 37 kämmt in üblicher Weise mit einem Tellerrad 38, das mit­ tels Befestigungsschrauben 39 mit einem Differentialge­ triebegehäuse 5 a bzw. 5 b eines Sperrdifferentiales 1 bzw. 2 drehfest verbunden ist.

In einer zur Hauptachse 3-3 senkrechten mittleren Be­ zugsebene 41-41 laufen auf einem inneren Zapfenkreuz 42 des Differentialgetriebegehäuses 5 a bzw. 5 b drehbar gelagerte Ausgleichskegelräder 4 relativ zur Hauptachse 3-3 um, die mit je einem Achswellenkegelrad 10 a bzw. 10 b kämmen.

Das Achswellenkegelrad 10 a sitzt unmittelbar drehfest auf einem Achswellenteil 17 a, der einen äußeren An­ schlußflansch 43 a zu seiner gelenkigen Verbindung mit einer Antriebshalbwelle zum Antrieb des linken Hinterrades des Kraftfahrzeuges aufweist. Zwischen korrespondierenden Axialdruckflächen 44 und 45 von Differentialgetriebegehäuse 5 a und Achswellenkegel­ rad 10 a ist ein aus wechselweise hintereinander ange­ ordneten Innenlamellen und Außenlamellen bestehendes Lamellenpaket 46 einer Sperrkupplung 11 a eingesetzt, so daß an dieser Sperrkupplung ein aus dem Zahndruck zwischen Ausgleichskegelrad 4 und Achswellenkegelrad 10 a resultierendes Sperrmoment auftritt. Die Einleitung der Einrückkraft in das Lamellenpaket 46 erfolgt über eine zum Differentialgetriebegehäuse 5 a axialverschieb­ bare Druckscheibe 62, auf die die Axialdruckfläche 45 ein­ wirkt.

Durch dieses Sperrmoment unterscheidet sich das Sperr­ differential 1 - von dem in der Fig. 1 nur die von der Bezugsebene 41-41 ausgehende und dem Achswellenkegel­ rad 10 a des linken Hinterrades zugehörige Hälfte darge­ stellt ist - von dem Sperrdifferential 2, von dem an­ dererseits nur die von der Bezugsebene 41-41 ausgehende und dem Achswellenkegelrad 10 b des rechten Hinterrades zugehörige Hälfte dargestellt ist.

Der Zahndruck am Achswellenkegelrad 10 b ist durch korrespondierende Axialdruckflächen 47 und 48 von Differentialgetriebegehäuse 5 b und Achswellenkegelrad 10 b unter Zwischenschaltung eines Gleitringes 49 aufge­ fangen. Das Achswellenkegelrad 10 b sitzt drehfest und axial verschiebbar auf einer Zwischennabe 34, die ihrer­ seits drehfest auf das innere Ende eines Achswellentei­ les 17 b aufgesteckt ist, das einen äußeren Anschluß­ flansch 43 b für seine gelenkige Verbindung mit einer Antriebswelle zum Antrieb des rechten Hinterrades des Kraftfahrzeuges aufweist. Zwischen korrespondieren­ den Axialdruckflächen 35 und 44 an einem Bund 64 der Zwischennabe 34 bzw. am Differentialgetriebegehäuse 5 b ist wiederum ein aus abwechselnd hintereinander ange­ ordneten Innenlamellen und Außenlamellen bestehendes Lamellenpaket 46 einer Sperrkupplung 11 b eingesetzt. Zur Betätigung des Lamellenpaketes 46 ist wiederum eine zum Differentialgetriebegehäuse 5 b axialverschiebbare Druckscheibe 62 verwendet, auf welche die Axialdruckfläche 35 einwirkt. Die Zwischennabe 34 ist in den Axialrich­ tungen mittels einer Lagerscheibe 50 auf einem im Durch­ messer verjüngten Wellenabschnitt 51 am inneren Ende des Achswellenteiles 17 b unter Vermittlung einer mit der Lagerscheibe 50 verschraubten Ankerschraube 52 einge­ spannt, die sich mit ihrem Schraubenkopf 54 an einem Ansatz 55 der Durchgangsbohrung 53 abstützt. Die an der inneren Stirnfläche 56 der Zwischennabe 34 anliegende Axialdruckfläche 19 der Lagerscheibe 50 ist zur Betäti­ gung der Sperrkupplung 11 b in der nach außen weisenden Axialrichtung 20 der Hauptachse 3-3 verwendet.

In entsprechender Weise ist zur Betätigung der Sperr­ kupplung 11 a des anderen Sperrdifferentiales 1 eine innere Axialdruckfläche 19 verwendet, die durch eine Stirnfläche eines in eine Umfangsnut 57 am inneren En­ de des Achswellenteiles 17 a eingesetzten Sicherungs­ ringes 58 gebildet wird und an der benachbarten Stirn­ fläche 59 des zugehörigen Achswellenkegelrades 10 a an­ liegt.

Die Sperrdifferentiale 1 und 2 stimmen noch in folgen­ den Merkmalen überein, für die jeweils in beiden Aus­ führungsformen dieselbe Bezugszahl verwendet ist:

Ein eine zentrale Gehäuseöffnung 12 für den Durchgang des betreffenden Achswellenteiles 17 a bzw. 17 b aufwei­ sender Lagerhals 9 des Differentialgetriebegehäuses 5 a bzw. 5 b ist durch eine Wälzlageranordnung 6 in einer Lageröffnung 7 des Achsgehäuses 8 zentrisch zur Haupt­ achse 3-3 abgestützt. Als axiales Widerlager für die Wälzlageranordnung 6 ist ein in eine Umfangsnut 22 der Lageröffnung 7 eingesetzter Sicherungsring 23 ver­ wendet, an dessen zugekehrter Stirnfläche 21 sich der Außenlaufring 24 der Wälzlageranordnung 6 abstützt. An der anderen Stirnfläche 25 des Sicherungsringes 23 stützt sich ein ebenfalls in die Lageröffnung 7 einge­ setzter ringförmiger Zylinder 16 eines Stellgliedes 14 ab. Im Zylinder 16 arbeitet ein ringförmiger Axialkol­ ben 15, der eine axial äußere Durchmesserabstufung 30 aufweist, in die ein Außenlaufring 29 eines als Wälz­ lager für die drehbare Abstützung des Axialkolbens 15 am Achswellenteil 17 a bzw. 17 b verwendeten Radial- Rillenkugellagers 13 eingesetzt ist. Am Übergang vom jeweiligen Anschlußstutzen 43 a bzw. 43 b zum Wellenab­ schnitt ist jeder Achswellenteil 17 a bzw. 17 b mit ei­ ner äußeren Axialdruckfläche 18 versehen, an die sich eine zylindrische Lagerfläche 27 anschließt, auf die der mit seiner zugekehrten Stirnfläche 26 mit der Axialdruckfläche 18 zusammenarbeitende Innenlaufring 28 des Wälzlagers 13 aufgezogen ist. Zur Abstützung des Wälzlagers 13 ist die Außenwand 31 des Zylinders 16 mit einem überkragenden Wandabschnitt 33 versehen, der den die Durchmesserabstufung 30 aufweisenden Kol­ benabschnitt 32 nach außen abstützt. Die Arbeitsdruck­ kammer 60 des Stellgliedes 14 kann über einen Druck­ anschluß 61 des Zylinders 16 unter Druck gesetzt wer­ den, um ein Sperrmoment an der betreffenden Sperr­ kupplung 11 a bzw. 11 b zu verstärken bzw. zu erzeugen, und zwar willkürlich und/oder in Abhängigkeit von einem oder mehreren Parametern beispielsweise des Fahrzustandes.

Bei beiden Sperrdifferentialen wird der Axialkolben 15 in der axial von innen nach außen weisenden Richtung 20 der Hauptachse 3-3 vom Druck beaufschlagt, so daß eine Betätigungskraft über das Wälzlager 13 auf das Achswellenteil 17 a bzw. 17 b im Sinne von "Ziehen" aus­ geübt und dadurch die betreffende Sperrkupplung 11 a bzw. 11 b im Einrücksinn betätigt wird.

Die nicht gezeichneten Hälften der beiden Sperrdifferen­ tiale 1 und 2 können spiegelbildlich zu den gezeichne­ ten Hälften ausgebildet sein.

In Anwendung der bekannten Lagerung der DE-OS 21 64 324 könnten der Außenlaufring 24 der Wälzlageranordnung 6 und das Stellglied 14 jedoch auch in einen in die Lager­ öffnung 7 eingesetzten Lagerdeckel eingesetzt bzw. inte­ griert sein.

Bei der dritten Ausführungsform der Fig. 2 sind unter Bezugnahme auf die vorangehende Beschreibung mit den ersten beiden Ausführungsformen übereinstimmende Posi­ tionen mit den gleichen Bezugszahlen versehen. Bezugs­ zahlen mit dem beigefügten Bezugsbuchstaben c betreffen für die dritte Ausführungsform charakteristische Abwei­ chungen gegenüber den an sich vergleichbaren Positionen der beiden ersten Ausführungsformen.

Gemäß Fig. 2 wird der Zahndruck des mit den Ausgleichs­ kegelrädern 4 kämmenden Achswellenkegelrades 10 c für die Antriebshalbwelle des rechten Hinterrades wie beim Sperr­ differential 2 unter Zwischenschaltung eines Gleitringes 49 über korrespondierende Druckflächen 47 und 48 am Differentialgetriebegehäuse 5 c und Gleitring 49 abge­ fangen. Zwischen dem Gleitring 49 und dem durch die Wälz­ lageranordnung 6 in der Lageröffnung 7 des Achsgehäuses 8 abgestützten Lagerhals 9 ist eine zusammen mit dem Achs­ wellenkegelrad 10 c drehfest auf dem Achswellenteil 17 c sitzende Druckscheibe 62 angeordnet, die durch eine axial innerhalb des Lagerhalses 9 liegende Axciallagerfläche 19 des Achswellenteiles 17 c in der auf die Umlaufebene 41-41 hinweisenden Richtung 65 der Hauptachse 3-3 betätigbar ist, um das zwischen Gleitring 49 und der Druckscheibe 62 eingeschlossene Lamellenpaket 46 der Sperrkupplung 11 c zusammenzudrücken. Zu diesem Zweck arbeitet der Innenlauf­ ring 28 des über seinen Außenlaufring 29 vom Axialkolben 15 c des Stellgliedes 14 c betätigten Wälzlagers 13 auf die Stirnfläche 18 c eines in eine Umfangsnut 66 des Achswellenteiles 17 c eingesetzten Sicherungsringes 67. In entsprechender Weise ist für den Axialkolben 15 c ein in eine Umfangsnut 68 des Außenlaufringes 29 eingesetzter Sicherungring 69 vorgesehen. Der den im Sinne von "Drücken" arbeitenden Axialkolben 15c aufnehmende Zylin­ der 16 c weist einen radial äußeren Ringflansch 70 auf, der mittels Befestigungsschrauben 72 an der äußeren Stirnfläche 71 der Lageröffnung 7 eingespannt ist. Auf seiner dem Sicherungsring 69 entgegengesetzten Seite ist der Axialkolben 15 c vom Arbeitsdruck der über einen Druck­ anschluß 61 speisbaren Arbeitsdruckkammer 60 beaufschlag­ bar.

Die Austrittsöffnung 73 des Zylinders 16 c für den Durch­ gang des Axialkolbens 15 c liegt auf der axial inneren Seite.

Für seine gelenkige Verbindung mit der Antriebshalbwelle ist das Achswellenteil mit einem Anschlußflansch 43 c versehen.

Die von der Druckscheibe 62 ausgeübte Anpreßkraft wird von der Verzahnung des Ausgleichskegelrades 4 c aufge­ nommen.

Claims (12)

1. Sperrdifferential (1 bzw. 2) mit einem ein in bezug auf eine geometrische Hauptachse (3-3) umlaufendes Ausgleichskegelrad (4) lagernden Differentialgetriebegehäuse (5 a, b, c), mit einem durch eine Wälzlageranordnung (6) in einer Lageröffnung (7) eines Achsgehäuses (8) abgestützten äußeren Lagerhals (9) und einer ein mit dem Ausgleichskegelrad (4) kämmen­ des Achswellenkegelrad (10 a, b, c) mit dem Differentialgetriebe­ gehäuse (5 a, b, c) verbindenden inneren Sperrkupplung (11 a, b, c), die kon­ zentrisch zur Hauptachse (3-3) und axial zwischen einem jeweils relativ zum Differentialgetriebegehäuse (5 a, b, c) unbeweglichen Axialwiderlager (44) und einer axialbeweglichen Druckscheibe (62) angeordnet und in der von der Druckscheibe (62) zum Axialwi­ derlager (44) weisenden Richtung (20, 65) der Hauptachse (3-3) durch ein eine zugehörige Gehäuseöffnung (12) des Differentialgetriebegehäu­ ses (5 a, b, c) nach außen durchsetzendes bolzenartiges Druckstück (Achswellenteil 17 a, b, c) einrückbar ist, das über ein Wälzlager (13) von einem ring­ förmigen Stellglied (14) der Axialkolben-Zylinder-Bauart be­ tätigt wird, das in Nähe der Wälzlageranordnung (6) des La­ gerhalses (9) am Achsgehäuse (8 ) konzentrisch zur Hauptachse (3-3) an­ geordnet ist, und bei dem das Achswellenteil (17 a, b, c) mit dem Achswellenkegelrad (10 a, b, c) drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (14 bzw. 14 c) sowohl auf der zur Sperrkupplung (11 a bzw. 11 b bzw. 11 c) entgegengesetz­ ten Seite der Wälzlageranordnung (6 ) angeordnet ist als auch auf eine axial außerhalb des Lagerhalses (9) lie­ gende Axialdruckfläche (18 bzw. 18 c) des als Druckstück verwendeten Achswellenteiles (17 a bzw. 17 b bzw. 17 c) ar­ beitet und das Achswellenteil (17 a bzw. 17 b bzw. 17 c) eine weitere Axialdruckfläche (19) aufweist, die beim Einrücken der Sperrkupplung (11 a bzw. 11 b bzw. 11 c) auf die Druckscheibe (62) einwirkt.

2. Sperrdifferential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Zylinder (16) des Stellgliedes (14) als auch ein Außenlaufring (24) der Wälzlageranordnung (6) unmittelbar in die Lageröffnung (7) des Achsgehäuses (8) eingesetzt sind.

3. Sperrdifferential nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der einen Stirnfläche (21) eines in eine Um­ fangsnut (22) der Lageröffnung (7) des Achsgehäuses (8) eingesetzten Sicherungsringes (23) der Außenlaufring (24) der Wälzlageranordnung (6) und an der anderen Stirnfläche (25) der Zylinder (16) abstützbar sind.

4. Sperrdifferential nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der äußeren Axialdruckfläche (18 bzw. 18 c) eine Stirnfläche (26) eines auf eine sich axial anschließende zylindrische Lagerfläche (27) des Achswellenteiles (17 a bzw. 17 b bzw. 17 c) aufgezogenen Innenlaufringes (28) eines als Wälzlager für das Stellglied (14 bzw. 14 c) ver­ wendeten Radial-Rillenkugellagers anliegt.

5. Sperrdifferential nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenlaufring (29) des Radial-Rillenkugellagers in eine Durchmesserabstufung (30) des Axialkolbens (15) eingesetzt ist, und die Außenwand (31) des Zylinders (16) einen die Durchmesserabstufung (30) aufweisenden Kolben­ abschnitt (32) radial abstützenden Wandabschnitt (33) aufweist.

6. Sperrdifferential nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die der Druckscheibe (62) zugeordnete Axialdruck­ fläche (19) des Sperrdifferentiales (2 bzw. 2 a) auf eine zur Hauptachse (3-3) konzentrische Zwischennabe (34) wirkt, die gegenüber Achswellenkegelrad (10 b) und Achswellenteil (17 b) drehfest angeordnet ist und einen mit einer Druckfläche (35) in der Einrückrichtung auf die Druckscheibe (62) einwirkenden Bund (64) aufweist, und
daß das Achswellenkegelrad (10 b) relativ zur Zwischennabe (34) axial verschiebbar und relativ zum Differential­ getriebegehäuse (5 b) in der zur Sperrkupplung (11 b) weisenden Richtung (20) der Hauptachse (3-3) unverschieb­ lich angeordnet ist.

7. Sperrdifferential nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Axialwiderlager (Axialdruckfläche 44 in Fig. 1) in den Richtungen der Hauptachse (3-3) zwischen der Druck­ scheibe (62) und der mit dem Stellglied (14) zusammenar­ beitenden Axialdruckfläche (18) angeordnet ist.

8. Sperrdifferential nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckscheibe (62 in Fig. 2) in den Richtungen der Hauptachse (3-3) zwischen dem Axialwiderlager (Gleit­ ring 49) und der mit dem Stellglied (14 c) zusammenarbei­ tenden äußeren Axialdruckfläche (18 c) angeordnet ist.

9. Sperrdifferential nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die äußere Axialdruckfläche (18 c in Fig. 2) ein in eine Umfangsnut (66) des Achswellenteiles (17 c) ein­ gesetzter Sicherungsring (67) verwendet ist.

10. Sperrdifferential nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialkolben (15 c in Fig. 2) auf einen in eine Umfangsnut (68) des Außenlaufringes (29) des Radial- Rillenkugellagers eingesetzten Sicherungsring (69) wirkt.

11. Sperrdifferential nach einem der Ansprüche 1 und 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (16 c in Fig. 2) einen Ringflansch (70) aufweist, der an einer axial äußeren Stirnfläche (71) der Lageröffnung (7) eingespannt ist.

12. Sperrdifferential nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (73) des Zylinders (16 c) für den Axialkolben (15 c) auf der der Wälzlageranordnung (6) zugekehrten Stirnseite des Zylinders (16 c) liegt.