DE3334684A1

DE3334684A1 - Hydrostatisches sperrdifferential

Info

Publication number: DE3334684A1
Application number: DE19833334684
Authority: DE
Inventors: Arno Dipl.-Ing. 8031 Gilching Sebulke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-09-24
Filing date: 1983-09-24
Publication date: 1985-04-18

Description

: Hydrostatisches Sperrdifferential
Hydrostatisches Sperrdifferential Die Erfindung betrifft ein Ausgleichsgetriebe, bei dem die Differenzdrehzahl zwischen den Ausgangswellen begrenzt werden kann, mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten gattungsbestimmenden Merkmalen.
Ausgleichsgetriebe beispielsweise in Kraftfahrzeugen haben die Aufgabe zu ermöglichen, daß beim Fahren einer Kurve die Räder einer angetriebenen Achse oder bei mehreren angetriebenen Achsen die Achsen untereinander mit verschiedenen Drehzahlen laufen. Prinzipbedingt haben diese Differentiale den Nachteil, daß das Antriebsmoment aller über Differentiale miteinander verbundenen Räder absinkt, wenn auch nur eines der Rader an Bodenhaftung verliert. Im Grenzfall kann dies zum Verlust jeglichen Vortriebs führen.
Es wurden deshalb sogenannte Sperrdifferentiale ausgeführt, bei denen bei Bedarf die beiden Ausgangswellen formschlüssig miteinander verbunden werden oder die abhängig vom Antriebsmoment die Ausgangswellen kraftschlüssig verbinden. Alle diese Bauarten haben zwei voneinander abhängige Nachteile.
Da die Räder gezwungen werden, dieselbe Anzahl von Umdrehungen zu vollführen, haben sie das Bestreben, denselben Weg zurückzulegen, was nur bei Geradeausfahrt möglich ist. Es entsteht ein "Geradeaus-Schiebeeffekt", der sich besonders auf schlüpfriger Fahrbahn ungünstig auswirkt. Werden dagegen die Räder durch Benkbewegungen doch auf verschiedene Kreisbahnen und damit zum Zurück- Hydrostatisches Sperrdifferential legen verschieden langer Wege gezwungen, so ist das nur bei entsprechend großem Schlupf zwischen Rädern und Bahrbahn möglich, was auf festem Untergrund zu großer Verspannung der Antriebsteile und gelegentlich zu deren Bruch führt.
Zwar wurden zur Vermeidung dieser Nachteile sogenannte "Visko-Differentiale" ausgeführt, bei denen innerhalb eines umlaufenden, hermetisch abgeschlossenen und mit einer niedrig-viskosen Flüssigkeit gefüllten Gehause mehrere eng beieinander laufende Scheiben abwechselnd mit der einen und der anderen Ausgangswelle verbunden sind, so daß sich bei Auftreten einer Differenzdrehzahl eine gewisse Kopplung zwischen den Rädern bzw.
Achsen ergibt, jedoch ist diese Lösung kostenaufwendig und in ihrer Wirkung stark temoeraturabhängig.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Differential zu schaffen, das geringe Differenzdrehzahlen zwischen den Ausgangswellen, wie sie beim Befahren von Kurven auftreten, möglichst ungehindert zuläßt, jedoch bei steigender Differenzdrehzahl die Ausgangswellen möglichst progressiv miteinander verkoppelt.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale der Erfindung auf einfache Weise gelöst.
Wird der Differentialkorb bzw. das Gehäuse sehr eng um die sowieso vorhandenen Ausgleichsräder herumgeführt kbei einem Planetensatz um die Planetenräder) und mit Hydrostatisches Sperrdifferential entsprechenden Zu- und Abflußkanälen versehen, so entstehen in der Funktion mit Zahnradpumpen identische Einheiten Diese fördern ein Medium, vorzugsweise das im Ausgleichsgetriebe vorhandene Schmiermittel immer dann, wenn eine Differenzdrehzahl zwischen den Ausgangswellen auftritt. Wird nun der Abfluß des mediums durch geeignete Maßnahmen wie Drosseln, Kapillaren, spalte oder gesteuerte oder geregelte Ventile behindert und somit der Gegendruck erhöht, so erhöht sich auch der taufwiderstand der Pumpen und es entsteht eine hydrostatische Drehmomentübertragung zwischen den Ausgangswellen. Wird im Grenzfall jeglicher Durchfluß unterbunden, so sind die Ausgangswellen starr miteinander verkoppelt.
Durch geeignete Ausgestaltung der Einrichtungen zur burchflußbehinderung läßt sich nahezu jede beliebige Kennlinie der Druckerhbhung und damit der Momentenkopplung über der Differenzdrehzahl verwirklichen.
Schon bei Anwendung der einfachsten Lösung, einer Kapillare, entsteht die in der Aufgabenstellung verlangte Charakteristik. Den Gesetzen der Hydrodynamik zufolge ist der ourchflulbridersta7ld bei geringen Fördermengen, wie sie beim Befahren einer kurve entstehen, gering, er steigt jedoch mit steigender sifferenzdrehzahl, etwa beim Auftreten von Schlupf an einem Rad, stark progressiv an.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungs- Hydrostatisches Sperrdifferential gemaß ausgefiihrten Sperrdifferentials in horizontalem Schnitt, Figur 2 dieselbe einrichtung in senkrechtem schnitt, wobei das Innengehäuse nur teilweise aufgebrochen ist, mit Angabe der Lage der Zu- und Abflußkanäle gemäß Anspruch 2, figur 3 die Einzelheit "S", ein Ausführungsbeispiel der Zu- und Ablaufkanäle mit Einlaßventil und Aus laßdrossel in Form einer Kapillare, Figur 4 die Schnitt zeichnung eines erfindungsgemäß ausgeführten Planetensatzdifferentials mit Angabe der Lage der Zu- und Abflußkanële gemäß Anspruch 2.
Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäß ausgeführtes Ausgleichsgetriebe, wobei das eng um die Kegelräder 8 und die Ausgleichsräder 9 herumgezogene Ausgleichsgehause 1 und der gemäß. Anspruch 5 beispielsweise verwendbare, mit Medium gefüllte und mit dem Ausgleichsgehäuse umlaufende Vorratsbehälter 2 gegenliter herkömmlichen Differentialen neu sind. Alle anderen dargestellten Teile wie Antriebswelle 4, Antriebskegelrad 5, Xellerrad 6, Ausgangswellen 7 und Außengehäuse 10 entsprechen der in üblichen Differentialen angewandten Bauart.
Figur 2 zeigt einen senkrechten Schnitt durch ein erfindungsgemäß ausgeführtes Ausgleichsgetriebe (Schemazeichnung), aus dem die Anordnung der Zu- und AbfLuR-kanäle 11 sichtbar wird, die in einzelheit "S", Figur 3, in größerem Maßstab gezeichnet sind. i!;s gibt immer vier Ein- und Auslaßkanäle je Ausgleichsrad.
Hydrostatisches Sperrdifferential Figur 3 zeigt als Einzelheit t'S" ein mögliches Ausführungsbeispiel der Zu- und Abflußkanäle 11 mit Einlaßventil 12 und einer Kapillare 13 als Ausflußöffnung mit progressivem Durchflußwiderstand.
Figur 4 zeigt ein Ausfiihrungsbeispiel eines als Planetensatz ausgeführten Differentials mit erfindungsgemäßer Sperreinrichtung mit Angabe der Lage der Zu- und Abflußkanäle 11 gemaß Einzelheit "S", Figur 3. Die Planetenräder 14 entsprechen hier den Ausgleichsrädern 9 in dem weiter oben beschriebenen Beispiel.
Das Sonnenrad 15 ist mit einer Ausgangswelle verbunden, das Außenrand 16 mit der anderen. Die restlichen eile sind wie oben das Außengehäuse 10 und das Innengehäuse 1.
Der Vorratsbehälter für das Medium befindet sich bei dieser Anordnung achssymmetrisch vor oder hinter dem Getriebe und ist hier nicht dargestellt.

Claims

Hydrostatisches Sperrdifferential Patentansprüche: 1. Ausgleichsgetriebe mit Sperrwirkung (Sperrdifferential), insbesondere für Kraftfahrzeuges dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Differenzdrehzahl zwischen den Ausgangswellen auf wählbare Werte begrenzt werden kann, indem die in einem Differential üblicher Bauarten wie Kegelrad- oder Planetensatzdifferential vorhandenes, mit anderen Zahnrädern kämmenden Ausgleichsräder (9) mit einem Gehäuse (1) mit geringem Spiel derart umkleidet sind, daß eine oder mehrere ineinander übergehende Zahnradpumpen entstehen, die ein Medium fördern, dessen Durchfluß in den Auslaßkanälen der Pumpen definiert behindert wird, wodurch -eine hydrostatische Urehmomentübertragung zwischen den Ausgangswellen des Differentials entsteht.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder zu den Pumpen führende Kanal mit je einem Einlaßventil und einer Auslaßöffnung versehen ist, so daß die Wirkung der Pumpen in beiden Laufrichtungen dieselbe ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Auslaßöffnungen durch nachfolgende oder in Baueinheit mit den Auslaßöffnungen ausgeführten Einrichtungen wie Düsen, Spalte, kapillaren oder Ventile behindert ist,
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Behinderung des Durch flusses fest eingestellt, durch mechanische oder elektrische Betätigung von außen her veränderbar Hydrostatisches Sperrdifferential oder intern durch einen Regeimechanismus abhängig von der Differenzdrehzahl der Ausgangswellen und/ oder von der Drehzahl oder dem Drehmoment der Eingangswelle geregelt werden kann.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufluß des Mediums aus einem mit dem Ausgleichsmechanismus umlaufenden, abgeschlossenen und ganz mit dem Medium angefüllten Vorratsbehälter erfolgt, in welchen auch das rücklaufende Medium wieder einfließt, so daß ein geschlossener Kreislauf entsteht.

6, sinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufluß des Mediums aus dem Schmiermittelvorrat des gesamten Getriebes bewerkstelligt wird, entweder durch eine separate Pumpe oder durch Entnahme an einer Stelle, wo bauartbedingt hydrodynamischer Druck auftritt.