DE3535339A1 - Differentialgetriebe mit ausgleichsbremse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Differentialgetriebe mit einem drehbar gelagerten, angetriebenen Gehäuse, mit mindestens einem in dem Gehäuse drehbar gelagerten ersten Zahnrad, mit zur Drehachse des Gehäuses koaxialen Antriebswellen, die an ihren Enden mit dem ersten Zahnrad in Eingriff stehende zweite Zahnräder tragen, und mit einer die Relativdrehung zwischen den Antriebswellen hemmenden Ausgleichsbremse, die ein bewegliches Bremselement, das mit einem der Zahnräder, das axial verschieblich gelagert ist, verbunden ist, und ein Gegenstück für das Bremselement aufweist, derart, daß das verschiebliche Zahnrad das Bremselement an dem Gegenstück mit einer Bremskraft zur Anlage bringt, die über die axiale Belastung seiner Zahnung von dem übertragenen Drehmoment abgeleitet ist.

Solche Differentialgetriebe mit Ausgleichsbremse sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Eine allgemeine Beschreibung solcher Differentialgetriebe findet sich in "Automobilrevue", Nr. 49 (1965), Seiten 17, 19 und 27. Es handelt sich dabei um Kegelrad-Differentialgetriebe, bei denen als Ausgleichsbremse eine Lamellenbremse oder Kegel­ bremse zwischen einer oder beiden Antriebswellen und dem Gehäuse angeordnet ist, die entweder unmittelbar oder aber mittels Schrägflächen an den Lagerwellen für die Ausgleichs­ räder mittelbar durch die Spreizkräfte der Kegelräder betä­ tigt wird.

Die Spreizkräfte von Kegelrädern, die bestrebt sind, die ineinander in Eingriff stehenden Kegelräder in Axialrich­ tung zu verschieben, sind dem übertragenen Drehmoment pro­ portional und stets bestrebt, die Kegelräder unabhängig von ihrer Drehrichtung nach außen zu drücken. Infolgedessen werden die Kegelräder stets von der Summe der vom Getriebe übertragenen Drehmomente beaufschlagt und es findet die stärkste Bremsung der Ausgleichsbewegungen dann statt, wenn das übertragene Drehmoment am größten ist. Die gewünschte Sperrwirkung hängt jedoch nicht von der Größe des übertra­ genen Gesamt-Drehmomentes ab, sondern vielmehr von der Differenz der auf die beiden Antriebswellen übertragenen Drehmomente. Die Bremswirkung sollte umso größer sein, je größer die Differenz zwischen diesen Drehmomenten ist. Die Ausgleichsbremsen der eingangs behandelten Differentialge­ triebe erfüllen diese Forderung nicht.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Diffe­ rentialgetriebe der eingangs beschriebenen Art in einer solchen Weise weiterzubilden, daß die Wirkung der Aus­ gleichsbremse von der Differenz der auf die Antriebswellen übertragenen Drehmomente abhängt. Zu diesem Zweck sollen jedoch keine umständlichen Steuerungseinrichtungen oder auch sonstigen komplizierten Gestaltungen des Getriebes erforder­ lich sein, welche den Aufbau des Getriebes erschweren und insbesondere die normale Funktion des Getriebes beeinträch­ tigen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Bremselement mit dem ersten Zahnrad verbunden und das erste Zahnrad als schräg verzahntes Stirnrad ausgebildet ist.

Das erste Zahnrad steht stets mit zwei weiteren anzutreiben­ den Zahnrädern in Eingriff, auf welche die übertragenen Drehmomente in entgegengesetzter Richtung wirken. Die Ver­ wendung einer Schrägverzahnung hat zur Folge, daß in entge­ gengesetzter Richtung wirkende Drehmomente auch in entgegen­ gesetzter Richtung wirkende Axialkräfte erzeugen. Diese Axialkräfte heben sich auf, wenn die Drehmomente einander entgegengesetzt gleich sind. Daher ist bei normaler Kraft­ übertragung die Ausgleichswirkung des Differentialgetriebes nicht behindert. Die durch eine Axialverschiebung des ersten Zahnrades erzeugte Bremswirkung ist daher stets der Diffe­ renz der auf die beiden Antriebswellen übertragenen Drehmo­ mente proportional, und es kann die Proportionalität in gewissen Grenzen durch die Wahl der Schrägstellung der Zähne bestimmt werden.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darüber hinaus darin, daß das Differentialgetriebe sowohl den Aufbau eines klassischen Kegelradgetriebes als auch eines Stirnrad- oder Planetenradgetriebes haben kann. Für den Aufbau des Diffe­ rentialgetriebes nach Art eines klassischen Kegelradgetrie­ bes werden die zweiten Zahnräder als schräg verzahnte Plan­ räder ausgebildet. Dabei kann dann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Ausgleichsbremse im Zentrum des Gehäuses in dem von den Zahnrädern begrenzten Raum angeordnet sein.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist demgemäß die Ausgleichsbremse nicht an den Außenseiten der mit den Abtriebswellen verbundenen, zweiten Zahnräder angeordnet, sondern vielmehr zwischen den beiden Zahnrädern, die ohnehin einen gewissen Abstand voneinander haben müssen, weil sie an ihren einander zugewandten Seiten mit dem ersten Zahnrad in Eingriff stehen. Es läßt sich daher zwischen diesen Zahnrä­ dern und in Verlängerung der Drehachse des ersten Zahnrades ohne Vergrößerung des Getriebes ein ausreichend großer Platz schaffen, um darin die Ausgleichsbremse unterzubringen. Eine solche Ausgleichsbremse kann ebenso wie bei den bekannten Differentialgetrieben als Lamellenbremse oder Kegelbrem­ se ausgebildet sein.

Ähnlich wie bei den bekannten Differentialgetrieben kann das bewegliche Bremselement mit einem ortsfesten Gegenstück zusammenwirken, das am Gehäuse angebracht ist und in den Raum zwischen den zweiten Zahnrädern hineinragt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind jedoch im Gehäuse zwei erste Zahnräder koaxial zueinander angeordnet und es mit dem einen das Bremselement und mit dem anderen das Gegenstück verbunden.

Ebenso wie bei herkömmlichen Differentialgetrieben mit Kegelrad-Aufbau finden also auch hier aus Gründen einer symmetrischen Kraftverteilung zwei zueinander koaxial ange­ ordnete erste Zahnräder Verwendung, die mit Abstand vonein­ ander angeordnet sind und an zwei einander diametral gegenü­ berliegenden Stellen mit den zweiten, auf den Antriebswellen sitzenden Zahnrädern in Eingriff stehen. Durch die Anordnung der Ausgleichsbremse zwischen diesen beiden ersten Zahnrä­ dern kann der sonst verlorene Raum für diesen Zweck genutzt werden, so daß auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung kein zusätzlicher Platz für die Ausgleichsbremse benötigt wird. Zugleich ist die Relativbewegung zwischen den beiden Zahnrädern doppelt so groß wie diejenige zwischen einem dieser Zahnräder und dem Gehäuse, so daß eine zwischen den beiden Zahnrädern angeordnete Ausgleichsbremse besonders wirksam ist. Daher wird mit Bremsen relativ kleinen Durch­ messers, wie sie der beschränkte Platz zwischen den Zahnrä­ dern nur zuläßt, doch eine sehr gute Bremswirkung erzielt und damit die Übertragung hoher Drehmomente über das ge­ sperrte Differential ermöglicht.

Wie bereits erwähnt, hat die Erfindung den besonderen Vor­ teil, daß sie auch die Ausbildung von Ausgleichsgetrieben nach der Erfindung erlaubt, die nach Art von Planetengetrie­ ben aufgebaut sind. In diesem Fall sind die zweiten Zahnrä­ der ebenfalls als schräg verzahnte Stirnräder ausgebildet und es ist das Gegenstück der Ausgleichsbremse mit dem Gehäuse des Differentialgetriebes verbunden. Dabei kann das Planetenradgetriebe zur Übertragung unterschiedlicher Dreh­ momente, beispielsweise für den Einsatz bei Kraftfahrzeugen mit Vierradantrieb, oder mit gleicher Momentverteilung ausgebildet werden. Im ersten Fall sind die zweiten Zahnräder als Sonnenrad und Ringrad ausgebildet, während im zweiten Fall die zweiten Zahnräder als nebeneinanderliegende Sonnen­ räder ausgebildet sind und anstatt eines Planetenrades in üblicher Weise ein Planetenradpaar Verwendung findet.

Anders als bei den eingangs behandelten Kegelrad-Differen­ tialgetrieben ist, wie bereits oben erläutert, die Verschie­ bung des ersten Zahnrades von der Richtung der wirkenden Drehmomente abhängig und demgemäß auch davon, an welcher der beiden Antriebswellen ein größeres Widerstandsmoment herrscht. In manchen Fällen kann eine solche Richtungsab­ hängigkeit erwünscht sein. Es kann jedoch eine solche Abhän­ gigkeit der Bremskraft von der Richtung des am ersten Zahn­ rad angreifenden Widerstandsmomentes dadurch vermieden werden, daß das Bremselement mit dem ersten Zahnrad derart in Eingriff steht und in Bezug auf das Gegenstück der Aus­ gleichsbremse derart angeordnet ist, daß die von dem Zahnrad auf das Bremselement ausgeübte Kraft unabhängig von ihrer Richtung stets im Sinne einer Erhöhung der Bremskraft wirkt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können das Brems­ element und das Gegenstück der Ausgleichsbremse zur Erzeu­ gung eines Anfangsdrehmomentes gegeneinander verspannt sein. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß auch dann, wenn ein Rad völlig widerstandsfrei drehbar ist, an dem anderen Rad das durch die Verspannung bedingte Drehmoment ansteht. Diese Maßnahme ist daher für die Verbesserung des Anfahrverhaltens mittels eines solchen Differentialgetriebes von erheblicher Bedeutung.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind das Bremselement und sein Gegenstück zu einer Baugruppe verei­ nigt, die ein das Bremselement und das Gegenstück aneinander drückendes Federelement enthält. Der besondere Vorteil einer solchen Baugruppe besteht darin, daß die Ausgleichsbremsen unter der gewünschten Vorspannung separat montiert werden können, während ihr Einbau in das Differentialgetriebe vorspannungsfrei erfolgt. Es kann dann die Anordnung auch so getroffen werden, daß das Federelement keine Rückwirkung auf die Zahnräder hat und daher die Zahnräder nicht unnötig belastet.

Bei einer sehr vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden das Bremselement und sein Gegenstück von Stapeln ineinander verschachtelter Bremslamellen gebildet, die konzentrisch zu einer Traghülse angeordnet sind, die mit dem ersten Zahnrad sowie mit einem Stapel der Bremslamellen drehfest verbunden ist, eine Abstützung für das Federelement aufweist und in einen das Gegenstück der Ausgleichsbremse bildenden Korb hineinragt, mit dem der andere Stapel Brems­ lamellen drehfest verbunden ist.

Bei einer anderen, ebenfalls sehr vorteilhaften Ausführungs­ form der Erfindung werden das Bremselement und sein Gegen­ stück von Hülsen mit konzentrischen und aneinander anliegen­ den Kegelflächen gebildet, zwischen denen sich das Feder­ element befindet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entneh­ menden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausgleichsge­ triebe nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II durch das Ausgleichsgetriebe nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Ausgleichsräder des Aus­ gleichsgetriebes nach Fig. 1,

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Abschnitt der Zahnung der mit den Antriebswellen verbundenen Zahnräder des Ausgleichsgetriebes nach Fig. 1 in Richtung des Pfeiles IV in Fig. 2,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungs­ form eines Ausgleichsgetriebes ähnlich Fig. 1,

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI durch das Ausgleichsgetriebe nach Fig. 5,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch ein drittes Ausgleichs­ getriebe nach der Erfindung,

Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII durch das Ausgleichsgetriebe nach Fig. 7,

Fig. 9 einen Längsschnitt durch ein viertes Ausgleichs­ getriebe nach der Erfindung,

Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie X-X durch das Aus­ gleichsgetriebe nach Fig. 9 und

Fig. 11 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Wirkungs­ weise der erfindungsgemäßen Ausgleichsgetriebe.

Das in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Differentialgetriebe ist nach Art eines herkömmlichen Kegelradantriebes ausgebil­ det. Es weist ein Gehäuse 1 auf, das an einer Seite mit einem Deckel 2 verschlossen ist. Der Deckel 2 ist mit Schrauben 4 an einem Flansch 5 des Gehäuses 1 befestigt. Durch diese Schrauben 4 ist zugleich ein an der Außenseite des Flansches angeordnetes Tellerrad 3 befestigt.

Parallel zum Deckel 2 ist im Gehäuse 1 ein Achszapfen 18 angeordnet, auf dem zwei Schrägverzahnungen 14, 15 aufwei­ sende erste Zahnräder 16, 17 drehbar gelagert sind. Das in Fig. 1 untere Zahnrad 17 ist zwischen der unteren Wand des Gehäuses 1 und einer Schulter 19 am Achszapfen 18 gehalten, wogegen das andere Zahnrad 16 auf dem Achszapfen 18 ver­ schiebbar ist. Diese beiden ersten Zahnräder 16, 17 wirken mit den Schrägverzahnungen 12, 13 zweier zweiter Zahnrä­ der 10, 11 zusammen, die beide auf senkrecht zum Achszap­ fen 18 in das Gehäuse 1 hineinragenden Antriebswellen 7, 9 sitzen. Die eine Antriebswelle 7 ist in einem in der Mitte des Deckels 2 angeordneten Lagerstutzen 6 gelagert. An der dem Deckel 2 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 1 befin­ det sich koaxial zum Lagerstutzen 6 ein weiterer Lagerstut­ zen 8, in dem die zweite Antriebswelle 9 drehbar gelagert ist. Während die ersten Zahnräder 16, 17 als Stirnräder ausgebildet sind, sind die zweiten Zahnräder 10 und 11 als Tellerräder ausgebildet, welche die Schrägverzahnungen 12, 13 an ihren einander zugekehrten Stirnflächen aufwei­ sen.

Die auf den Antriebswellen 7, 9 angebrachten zweiten Zahnrä­ der 10, 11 weisen in dem von ihren Schrägverzahnungen 12, 13 umschlossenen Bereich jeweils eine Aussparung 20, 21 auf. Diese Aussparungen ergänzen sich im Bereich der Mitte des Gehäuses 1 zu einem im wesentlichen kugelförmigen Hohlraum, in dem sich eine Ausgleichsbremse befindet. Zur Erzeugung der Bremskraft dienen Bremslamellen 22, 23, die abwechselnd auf einer Traghülse 24 angeordnet sind und zwei ineinander verschachtelte Stapel bilden, die sich an einer Seite an einem am Ende der Traghülse angebrachten Flansch 25 abstüt­ zen. An ihrem anderen Ende sind die Bremslamellen-Stapel von einer Druckplatte 26 belastet, an der sich das Ende einer auf der Traghülse 24 angeordneten Schraubendruckfeder 27 abstützt. Das andere Ende dieser Schraubendruckfeder stützt sich an einer Scheibe 28 ab, die auf der Traghülse 24 mit­ tels eines Sprengringes 29 gehalten ist. Die Traghülse 24 mit den aufgeschobenen und sich am Flansch 25 abstützenden Bremslamellen 22, 23, der Druckplatte 26 und der Schrauben­ druckfeder 27 bildet eine Baugruppe, auf der die Bremslamel­ len 22, 23 unter einer von der Schraubendruckfeder 27 be­ stimmten Kraft aneinander anliegen. Dabei weisen die inneren Bremslamellen 23 am Umfang ihrer Bohrung Vorsprünge 30 auf, die in entsprechende Aussparungen am Umfang der Traghülse 24 eingreifen.

Die Traghülse 24 der soeben beschriebenen Baugruppe ist auf einen sich an das in Fig. 1 obere Zahnrad 16 anschließenden, rohrförmigen Abschnitt 31 aufgeschoben und darauf mittels eines Sprengringes 32 gesichert. Die Traghülse 24 weist an ihrer Innenseite Längsnuten auf, in welche Längsstege 33 am Umfang des rohrförmigen Abschnittes 31 eingreifen. Demgemäß ist die Traghülse 24 als Bremselement mit dem ersten Zahn­ rad 16 drehfest, aber in gewissen Grenzen axial verschieb­ lich verbunden. Durch die Vorsprünge 30 sind auch die inne­ ren Bremslamellen 23 über die Traghülse 24 mit dem oberen Zahnrad 16 unverdrehbar verbunden.

Weiterhin ist das in Fig. 1 untere erste Zahnrad 17 mit einem als Gegenstück für das Bremselement dienenden, nach oben in den von den Zahnrädern 10, 11 begrenzten Hohlraum hineinragenden Korb 34 versehen, der die Traghülse 24 mit den Bremslamellen 22, 23 umgibt und Längsschlitze 35 auf­ weist, in welche die äußeren Bremslamellen 22 mit an ihrem Umfang angebrachten Lappen 36 eingreifen. Auf diese Weise sind die äußeren Bremslamellen mit dem Korb 34 und infolge­ dessen mit dem in Fig. 2 unteren Zahnrad 17 drehfest verbun­ den. Sie sind jedoch gegenüber diesem Zahnrad mit dem Korb 34 in Richtung der Drehachse des Zahnrades verschieb­ lich.

Die von der Traghülse 24 mit den Bremslamellen 22, 23 und der Schraubendruckfeder 27 gebildete Baugruppe stützt sich mit der Außenseite des am Ende der Traghülse 24 angebrachten Flansches 25 am Boden 37 des Korbes 34 ab. Am anderen Ende ist die Baugruppe durch einen Druckring 38 gehalten, der einerseits auf dem Rand der Druckplatte 26 der Baugruppe aufliegt und andererseits durch einen Sprengring 39 am Ende des Korbes 34 gehalten ist. Wie bereits erwähnt, ist die Traghülse 24 an ihrem dem oberen Zahnrad 16 abgewandten Ende auf dem rohrförmigen Abschnitt 31 mittels eines Sprengrin­ ges 32 gehalten. Sie ist aber auch an ihrem anderen Ende gegenüber dem oberen Zahnrad 16 abgestützt, und zwar durch eine Druckhülse 40, die sich mit einem Ende an der Druck­ platte 26 und mit dem anderen Ende an der ihr zugewandten Stirnfläche des Ausgleichsrades 16 abstützt. Die die Brems­ lamellen 22, 23 belastende Schraubendruckfeder 27 erzeugt ein gewisses Reibungsmoment, das unabhängig davon stets vorhan­ den ist, ob auf die Ausgleichsräder 16, 17 eine Axialkraft wirkt oder nicht. Dieses Reibmoment hat zur Folge, daß von den ersten Zahnrädern 16, 17 selbst dann ein entsprechendes Drehmoment auf eines der Zahnräder 10 oder 11 übertragen wird, wenn am anderen Zahnrad das Drehmoment Null ist, also beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug das mit diesem Zahn­ rad verbundene Rad keinen Widerstand findet. Ein Ungleichge­ wicht zwischen den von den ersten Zahnrädern 16, 17 auf die zweiten Zahnräder 10, 11 übertragenen Drehmomente hat zur Folge, daß über die Schrägverzahnung auf die ersten Zahn­ räder 16, 17 Axialkräfte übertragen werden, die der Drehmo­ ment-Differenz proportional sind und bestrebt sind, die beiden Zahnräder entweder einander zu nähern oder aber voneinander zu entfernen. Bei dem Versuch, die beiden Zahn­ räder 16, 17 einander zu nähern, drückt das in Fig. 1 obere Zahnrad 16 über die Druckhülse 40 auf das obere Ende der Bremslamellenpakete, wogegen das untere Zahnrad 17 über den Korb 34 und den Flansch 25 der Traghülse 24 gegen das untere Ende der Bremslamellenpakete drückt, so daß die Bremslamel­ len 22, 23 stärker aneinander gedrückt werden. Dadurch wird die Bremskraft und das dadurch bedingte Drehmoment ver­ stärkt.

In analoger Weise findet eine Erhöhung des Drehmomentes auch dann statt, wenn bei umgekehrtem relativem Drehsinn Axial­ kräfte entstehen, die bestrebt sind, die beiden ersten Zahnräder 16, 17 voneinander zu entfernen. In diesem Fall wirkt das in Fig. 1 obere Zahnrad 16 über den Sprengring 32 am unteren Ende des rohrförmigen Abschnittes 31 auf das untere Ende der Traghülse und versucht, diese Traghülse mit den Bremslamellenpaketen nach oben zu bewegen, während das untere Zahnrad 17 über den Korb 34 und den mit dem Korb verbundenen Druckring 38 auf die Druckplatte 26 von oben auf die Bremslamellenpakete wirkt, so daß auch hier wieder die Pressung und damit das Reibmoment erhöht wird. Es tritt also bei jeder relativen Drehung zwischen den beiden Antriebswel­ len 7, 9 eine Erhöhung des auf die langsamer drehende Welle übertragenen Drehmomentes auf, wodurch eine gute Sperrwir­ kung gewährleistet ist.

Die Ausführungsform nach den Fig. 5 und 6 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 4 im wesentli­ chen nur durch eine abweichende Ausbildung der Ausgleichs­ bremse, die als Bremselement und Gegenstück anstelle von Bremslamellen Bremskegel 51, 52 aufweist. Der eine Bremske­ gel 51 bildet eine äußere Hülse und damit ein Gegenstück für den anderen Bremskegel 52, der in die Hülse derart einge­ setzt ist, daß die Kegelflächen 53 der Bremskraft 51, 52 aneinander anliegen. Die beiden Bremskegel 51, 52 sind durch zwei Tellerfedern 54 belastet, die sich einerseits an einer am oberen Ende des inneren Bremskegels 52 angeordneten Druckplatte 55 und andererseits an einer das obere Ende des äußeren Bremskegels 51 abschließenden Führungsplatte 56 abstützen. Die Führungsplatte 56 ist durch einen in die Innenwand des äußeren Bremskegels 51 eingreifenden Spreng­ ring 57 gehalten.

Wie bei dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel weist auch hier wieder das in Fig. 5 obere erste Zahnrad 16 einen rohrförmigen Abschnitt 58 auf mit an seiner Außenseite angebrachten Vorsprüngen 59 auf, die in entsprechende Aus­ sparungen am Umfang der Bohrung der Führungsplatte 56 ein­ greifen. Weiterhin weist die Führungsplatte 56 an ihrem Umfang Nasen 60 auf, mit denen sie in Längsschlitze 61 des äußeren Bremskegels 51 eingreift. Auf diese Weise ist der äußere Bremskegel 51 mit dem oberen Zahnrad 16 drehfest verbunden. Demgemäß muß der innere Bremskegel 52 mit dem unteren Zahnrad 17 drehfest verbunden sein. Er weist zu diesem Zweck an seinem unteren Ende einen Flansch 62 mit Vorsprüngen auf, die in entsprechende Längsnuten 63 am Umfang einer das untere Zahnrad 17 tragenden Hülse 64 ange­ ordnet sind. Weiterhin stützt sich der innere Bremskegel mit seinem oberen Ende über die Druckplatte 55 am unteren Ende des rohrförmigen Abschnittes 58 des oberen Zahnrades 16 und weiterhin mit seinem Flansch 62 an der Unterseite eines in die Hülse 64 des unteren Zahnrades 17 eingesetzten Spreng­ ringes 65 ab. In ähnlicher Weise stützt sich der äußere Bremskegel 51 mit seinem unteren Ende auf einem auf der Hülse 64 des unteren Zahnrades 17 angeordneten Widerlager 67 ab, während die am oberen Ende des Bremskegels 51 angebrach­ te Führungsplatte 56 mit ihrer Unterseite an einem in den rohrförmigen Abschnitt 58 des oberen Zahnrades 16 eingesetz­ ten Sprengring 66 anliegt.

Die unter der Kraft der Tellerfeder 54 aneinanderliegenden Kegelflächen 53 bewirken in jedem Fall einen gewissen Rei­ bungsschluß, der zur Übertragung eines Drehmomentes auf eine der Antriebswellen 7, 9 auch dann führt, wenn an der anderen Antriebswelle kein Drehmoment auftritt. Die Verstärkung der Drehmomente durch axiale Belastung der beiden ersten Zahnrä­ der 16, 17 findet in der oben beschriebenen Weise statt. Werden die Zahnräder 16, 17 mit gegeneinander gerichteten Kräften belastet, so drückt das obere Zahnrad 16 über den rohrförmigen Abschnitt 58 und die Druckplatte 55 auf den inneren Bremskegel 52 nach unten, während der äußere Brems­ kegel 51 vom unteren Zahnrad 17 über die Hülse 64 und das Widerlager 65 nach oben gedrückt wird. Dadurch wird der Reibungsschluß verstärkt.

Werden dagegen die beiden ersten Zahnräder 16, 17 in einer nach außen weisenden Richtung beaufschlagt, so übt das obere Zahnrad 16 über die vom Sprengring 67 gehaltene Führungs­ platte 56 und den Sprengring 57 auf den äußeren Bremske­ gel 51 eine nach oben gerichtete Kraft aus, wogegen das untere Zahnrad 17 bestrebt ist, den inneren Bremskegel 52 über den Sprengring 66 am Flansch 62 mitzunehmen. Auch hierdurch werden wieder die Kegelflächen 53 proportional zu der Drehmoment-Differenz zusätzlich aneinandergepreßt, was zu einer Erhöhung des übertragenen Drehmomentes führt.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 7 und 8 handelt es sich um ein Differentialgetriebe nach der Erfindung, das nach Art eines Planetengetriebes ausgeführt ist, das für eine ungleiche Drehmomentverteilung eingerichtet ist. Dem­ gemäß bilden in diesem Fall die ersten Zahnräder 101 Plane­ tenräder, die in einem zu den Antriebswellen 102, 103 koaxi­ al drehbar gelagerten Gehäuse 104 um eine zu den Achsen der Antriebswellen 102, 103 parallele Achse drehbar gelagert sind. Am Ende der einen Antriebswelle 102 befindet sich ein Stirnrad 105 mit außen liegender Schrägverzahnung 106, welches das Sonnenrad des Planetengetriebes bildet, in das das erste Zahnrad 101 eingreift. Am Ende der zweiten An­ triebswelle 103 befindet sich ein Hohlrad 107, mit dessen nach innen gerichtetem Zahnkranz 108 das erste Zahnrad 101 ebenfalls kämmt. Die unterschiedlichen Durchmesser der an den Antriebswellen 102, 103 angebrachten zweiten Zahnräder 105, 108 haben eine unterschiedliche Verteilung der über das Gehäuse 104 mit dem ersten Zahnrad 101 eingeleiteten Dreh­ momente auf die beiden Antriebswellen 102, 103 zur Folge. Eine unterschiedliche Verteilung der Drehmomente auf die beiden Antriebswellen ist beispielsweise bei Verteilerge­ trieben für Vierradantriebe erwünscht.

Wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen ist auch hier wieder eine die Drehung des ersten Zahnrades 101 hindernde Ausgleichsbremse vorhanden, die in diesem Fall allerdings zwischen dem ersten Zahnrad 101 und dem Gehäu­ se 104 des Differentialgetriebes angeordnet ist. Die Aus­ gleichsbremse umfaßt wiederum zwei Pakete Bremslamellen 109, 110, die zwischen auf Bolzen 111 verschiebbar angeordneten Platten 112, 113 eingespannt sind. Die Bolzen 111 liegen mit einem Kopf 114 an der Außenseite der einen Platte 112 an und weisen auf ihrem die andere Platte 113 durchdringenden Abschnitt jeweils eine Schraubendruckfeder 115 auf, die von einer mittels eines Sprengringes 116 fixierten Scheibe 117 gehalten ist. Die zwischen dem Ende des Bolzens 111 und der Außenseite der zweiten Platte 113 eingespannten Federn 115 setzen die Lamellenpakete 109, 110 unter eine gewisse Vor­ spannung. Die beiden Bolzen 111 sind im Bereich von radialen Vorsprüngen an den Platten 112, 113 angeordnet, die in entsprechende Aussparungen des Gehäuses 104 eingreifen, so daß die Platten gegenüber dem Gehäuse drehfest gehalten sind. Zusammen mit den Platten 112, 113 sind auch die Lamel­ len des Paketes 110 gegenüber dem Gehäuse 104 drehfest gehalten, weil sie ebenfalls radiale Vorsprünge aufweisen, mit denen sie auf die Bolzen 111 aufgesetzt sind. Die Lamel­ len des anderen Paketes 109 weisen dagegen nach innen ragen­ de Vorsprünge auf, mit welchen sie in entsprechende Nu­ ten 118 des Achszapfens 119 des ersten Zahnrades 101 ein­ greifen. Weiterhin ist die die Ausgleichsbremse bildende Baueinheit so angeordnet, daß sie einerseits mit der Plat­ te 112 einerseits an einer Schulter 119 des Gehäuses 104 und an der benachbarten Flanke 120 des ersten Zahnrades 101 und andererseits mit der Platte 113 an einem auf dem Achszap­ fen 119 des Zahnrades 101 durch einen Sprengring 122 gehal­ tenen Widerlager 123 anliegt.

Auch diese Ausgleichsbremse ist wieder doppelt wirkend, weil bei einer Verschiebung des ersten Zahnrades 101 in den Fig. 7, 8 nach rechts die Lamellenpakete 109, 110 über den Sprengring 122 und das Widerlager 123 gegen die Platte 112 gedrückt werden, die an der Schulter 121 des Gehäuses 104 Anlage findet, wogegen beim Verschieben des Zahnrades 101 nach links dieses Zahnrad mit seiner Flanke 120 gegen die Platte 112 drückt und dadurch die gesamte Ausgleichsbremse mitnimmt, bis der Sprengring 118 wiederum an einer Gehäuse­ schulter 124 Anlage findet und dadurch die Lamellenpakete zusammengepreßt werden und die von ihnen erzeugte Bremskraft erhöht wird.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann für das Plane­ tenrad 101 ein relativ großer Axialhub vorgesehen werden. Es existiert dann eine Mittelstellung, bei der die Ausgleichs­ bremse, abgesehen von der eingestellten Vorspannung, außer Wirkung ist. Es besteht dann auch die Möglichkeit, das Zahnrad durch das Einrücken von Anschlägen axial in der neutralen Stellung festzulegen, und zwar wahlweise einseitig oder beidseitig, je nachdem, ob eine einseitige oder beidseitige Sperrung erwünscht ist. Dabei können Einrichtun­ gen vorgesehen werden, welche das Einrücken der Sperre von Hand ermöglichen oder aber auch automatisch bewirken, bei­ spielsweise in Abhängigkeit von der Drehzahl.

Endlich zeigt die Ausführungsform nach den Fig. 9 und 10 noch eine Variante eines Differentialgetriebes nach der Erfindung in Planetengetriebe-Bauart, bei welcher an den Enden der beiden Antriebswellen 141, 142 Zahnräder 143, 144 gleichen Durchmessers angebracht sind. Dabei ist die eine der beiden Antriebswellen, nämlich die in der Zeichnung linke Welle 142, als Hohlwelle ausgebildet, durch welche die das Antriebsmoment übertragende Welle 145 hindurchgeführt ist. Am Ende dieser Welle ist ein Flansch 146 befestigt, der an seinen beiden Seiten die Zahnräder 143, 144 umgreifende Gehäuseteile 147, 148 trägt, in denen die Planetenräder 149, 150 gelagert sind. Da die beiden auf den Antriebswel­ len 141, 142 sitzenden zweiten Zahnräder 143, 144 gleichach­ sig nebeneinander angeordnet sind, sind in bekannter Weise zwei Planetenräder 149, 150 erforderlich, von denen jeweils eines mit einem der beiden Zahnräder 143, 144 in Eingriff steht und die ihrerseits miteinander kämmen (siehe Fig. 10). Auch hier sorgt die Schrägverzahnung 151 der als Stirnräder ausgebildeten Zahnräder dafür, daß auf die für die Drehmo­ ment-Verteilung verantwortlichen Planetenräder eine Axial­ kraft ausgeübt wird, wenn die zu verteilenden Drehmomente infolge unterschiedlicher Lasten an den Antriebswellen 141, 142 unterschiedlich sind. Auch hier dient wieder eine zwi­ schen dem Gehäuseteil 147 und dem Achszapfen 152 des ersten Zahnrades 149 angeordnete Ausgleichsbremse 153 dafür, daß eine von der Differenz der Drehmomente abhängige Abbremsung des Planetenrades 149 gegenüber dem Gehäuseteil 147 statt­ findet und demgemäß eine zunehmende Sperrung des Differen­ tialgetriebes erreicht wird. Die Ausgleichsbremse 153 be­ steht wieder aus einem mittels einer Schraubendruckfeder 154 vorgespannten Paket 155 von Bremslamellen, dessen Aufbau sich von dem Aufbau der bisher behandelten Ausgleichsbremsen zwar im Detail, aber nicht grundsätzlich unterscheidet.

Abschließend soll noch die Wirkungsweise der erfindungsgemä­ ßen Differentialgetriebe anhand des in Fig. 11 dargestellten Diagrammes verdeutlicht werden. In dem Diagramm ist auf der Abszisse die Drehmoment-Differenz und auf der Ordinate das mittels der Ausgleichsbremse erzeugte Sperrmoment aufgetra­ gen. Die gestrichelte Linie G bezeichnet die Gleichheit von Drehmoment-Differenz Δ M und Sperrmoment M _S , welche die Zustände der Sperrung und der Freigabe des Differentialge­ triebes trennt. Beträgt die Drehmoment-Differenz Δ M = 0, so herrscht ein Sperrmoment M _B , das sich aus der Vorspannung der Ausgleichsbremse ergibt. Wächst die Drehmoment-Differenz Δ M an, so wird das Sperrmoment M _S ausgehend vom Ausgangs­ wert M _B proportional zur Drehmoment-Differenz Δ M erhöht, wie es die Linie M anzeigt. Solange das durch die Linie M wiedergegebene Sperrmoment sich oberhalb der Linie G befin­ det, ist das Differentialgetriebe gesperrt. Bei Erreichen einer gewissen Drehmoment-Differenz Δ M = F, ist diese Dif­ ferenz gleich dem Sperrmoment, so daß das Sperrmoment über­ wunden wird und nunmehr ein Ausgleich stattfinden kann. Dieses Verhalten ist erwünscht, weil es einerseits ein gutes Anfahrverhalten bei einem durchrutschenden Rad gewährleistet und andererseits im Fahrbetrieb die infolge der Reifenhaf­ tung auftretenden Drehmoment-Differenzen ausreichend groß sind, um das Sperrmoment zu überwinden. Allerdings ist das Auftreten sehr hoher Differenzmomente an der Vorderachse von frontgetriebenen Fahrzeugen unerwünscht. Dem kann jedoch mit der oben erwähnten Ausgleichsbremssperre in drehzahlabhängi­ ger Weise vorgebeugt werden.

Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, daß die vorstehenden Ausführungen nur die statischen Verhältnisse wiedergeben. Tatsächlich wird das Verhalten der Ausgleichsbremse am Differentialgetriebe beim Fahrbetrieb durch die dann auftre­ tenden Vibrationen beeinflußt. Allgemein steht auch eine geschlossene Kupplung unter Least nicht vollständig still, sondern es findet stets ein langsames Gleiten der Kupplungs­ körper gegeneinander statt. Daher kann davon ausgegangen werden, daß dieses Gleiten und Nachgeben auch beim Durchfah­ ren schwacher Kurven einen Ausgleich der Raddrehzahlen zuzuläßt, ohne daß dabei eine nennenswerte Erhöhung der Sperrwirkung eintritt. Bei starken Kurven und schnelleren relativen Drehungen der Räder ist zu erwarten, daß das schnellere Rad zunächst entlastet und dadurch der Punkt F des Diagrammes nach Fig. 11 erreicht wird. Infolge des höheren Reibmomentes von der Fahrbahn her wird jedoch die Sperrwirkung periodisch gestört, so daß sich dann infolge der Federung der Achswellen ebenfalls periodisch momentan ein Betrieb ohne Verstärkung der Ausgleichsbremse einstellt. Auch hier wäre dann die Sperrwirkung im zeitlichen Mittel nur vermindert vorhanden. Beim Anfahren, wo eine möglichst weitgehende Sperrung des Differentialgetriebes erwünscht ist, kommt dagegen der statische Zustand und damit die Übertragung des maximalen Sperrmomentes voll zur Geltung.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die darge­ stellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern Abwei­ chungen davon möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise könnte anstelle von einer einsin­ nig wirkenden Ausgleichsbremse eine zweisinnig wirkende vorgesehen werden, die auf einfachere Weise mit den ersten Zahnrädern verbunden werden könnte, beispielsweise in Form einer Doppelkegelanordnung. Weiterhin können Ausgleichsbrem­ sen der beschriebenen Art bei Differentialgetrieben unter­ schiedlichen Aufbaues Anwendung finden. Es wäre auch mög­ lich, solche Differentialgetriebe zusätzlich mit einer schaltbaren Differentialsperre zu versehen, sowie auch mit Einrichtungen, welche ein Abschalten der Ausgleichsbremse ermöglichen. Wie bereits erwähnt, besteht die Möglichkeit, die Axialbewegung der ersten Zahnräder, die erforderlich ist, um die Wirkung der Ausgleichsbremse zu verstärken, in Abhängigkeit von der Drehzahl zu blockieren. Das Blockieren kann beispielsweise mit einer mittels Fliehgewichten dreh­ zahlabhängig betätigten Sperre geschehen, die eine Axialver­ schiebung des bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 6 oberen Zahnrades 16 verhindert. In dieser Hinsicht ist es von Interesse, daß bei den dargestellten Ausführungs­ beispielen das untere Zahnrad 17 jeweils zwischen der Gehäu­ sewand und einer Schulter 19 auf dem Achszapfen 18 in Axial­ richtung unbeweglich angeordnet ist.

Claims (9)

1. Differentialgetriebe mit einem drehbar gelagerten, angetriebenen Gehäuse, mit mindestens einem in dem Gehäuse drehbar gelagerten ersten Zahnrad, mit zur Achse des Gehäuses koaxialen Antriebswellen, die an ihren Enden mit dem ersten Zahnrad in Eingriff ste­ hende zweite Zahnräder tragen, und mit einer die Relativdrehung zwischen den Antriebswellen hemmenden Ausgleichsbremse, die ein bewegliches Bremselement, das mit einem der Zahnräder, das axial verschieblich gelagert ist, verbunden ist und ein Gegenstück für das Bremselement aufweist, derart, daß das verschiebliche Zahnrad das Bremselement das dem Gegenstück mit einer Bremskraft zur Anlage bringt, die über die axiale Belastung seiner Zahnung von dem übertragenen Dreh­ moment abgeleitet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremselement (22, 23) mit dem ersten Zahn­ rad (16, 17) verbunden und dieses Zahnrad als schräg­ verzahntes Stirnrad ausgebildet ist.

2. Differentialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweiten Zahnräder (10, 11) als schräg verzahnte Planräder ausgebildet sind und die Ausgleichsbremse im Zentrum des Gehäuses (1) in dem von den Zahnrädern (10, 11, 16, 17) begrenzten Raum angeordnet ist.

3. Differentialgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Gehäuse (1) zwei erste Zahnräder (16, 17) koaxial zueinander angeordnet sind und mit dem einen das Bremselement und mit dem anderen das Gegenstück verbunden ist.

4. Differentialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweiten Zahnräder (105, 107) eben­ falls als schräg verzahnte Stirnräder ausgebildet sind und das Gegenstück der Ausgleichsbremse mit dem Ge­ häuse (104) verbunden ist.

5. Differentialgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsele­ ment mit dem ersten Zahnrad (101) derart in Eingriff steht und in Bezug auf das Gegenstück der Ausgleichs­ bremse (109, 110) derart angeordnet ist, daß die von dem Zahnrad (101) auf die Ausgleichsbremse ausgeübte Kraft unabhängig von ihrer Richtung stets im Sinn einer Erhöhung der Bremskraft wirkt.

6. Differentialgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsele­ ment (22) und das Gegenstück der Ausgleichsbremse zur Erzeugung eines Anfangsdrehmomentes gegeneinander verspannt sind.

7. Differentialgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Bremselement (22, 23) und sein Gegenstück zu einer Baugruppe vereinigt sind, die ein das Bremselement und das Gegenstück aneinander drüc­ kendes Federelement (27) enthält.

8. Differentialgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Bremselement und sein Gegenstück von Stapeln ineinander verschachtelter Bremslamellen (22, 23) gebildet werden, die konzentrisch zu einer Traghülse (24) angeordnet sind, die mit dem ersten Zahnrad (16) sowie mit einem Stapel der Bremslamel­ len (23) drehfest verbunden ist, eine Abstützung (28) für das Federelement (27) aufweist und in einen das Gegenstück der Ausgleichsbremse bildenden Korb (34) hineinragt, mit dem der andere Stapel Bremslamel­ len (22) drehfest verbunden ist.

9. Differentialgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Bremselement und sein Gegenstück von Hülsen mit konzentrischen und aneinander anliegenden Bremskegeln (51, 52) gebildet werden, zwischen denen sich das Federelement (54) befindet.