DE3536578C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Selbstsperrdifferential nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Dieses Selbstsperrdifferential ist aus der US-PS 33 93 582 bekannt.

Normale Differentiale in der Antriebsachse eines Fahrzeuges ermöglichen es, daß sich bei Kurvenfahrt die Antriebsräder unterschiedlich schnell drehen können.

Nachteilig dabei ist jedoch, daß häufig keines der beiden Antriebs­ räder eine größere Vorschubkraft als das andere auf die Fahr­ bahn übertragen kann. Dreht also beispielsweise ein Rad auf einer vereisten Stelle oder auf weichem Untergrund durch, so überträgt das andere Rad, obwohl es gute Bodenhaftung hat, auch keine Vorschubkraft mehr auf die Fahrbahn.

Aus diesem Grunde sind bereits neben Differentialen mit Schaltsperren auch sog. Selbstsperrdifferentiale bekannt. Die Sperrwirkung der Selbstsperrdifferentiale beruht auf einer Bremsung der Ausgleichsbewegung. Hierzu sind die ver­ schiedensten Mittel, wie z. B. Reibungskräfte, Freilaufein­ richtungen und hydraulische Mittel bekannt. Selbstsperrdif­ ferentiale mit Reibelementen, wie z. B. Lamellenbremsen, wer­ den dabei am häufigsten eingesetzt. Mit ihnen wird erreicht, daß auch dann, wenn ein Rad z. B. auf einem rutschigen Unter­ grund nicht mehr antreiben kann, noch genügend Antriebskraft auf das andere Rad übertragen wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Selbstsperrdifferential zu schaffen, dessen Relativbewegung der beiden Achskegelräder eine schnell ansprechende und wirk­ same Hemmung zwischen den Rädern erzeugt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnen­ den Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß wird nunmehr die Selbstsperrung entsprechend der Funktionsweise einer Radialkolbenpumpe erreicht. Die mit dem Exzenter versehene Achswelle stellt praktisch die Pumpen­ welle dar und das andere Achskegelrad bildet das Pumpenge­ häuse mit den Radialkolben. Findet nun aufgrund unterschied­ licher Bodenhaftung eine Relativbewegung zwischen den beiden Achswellen statt, so wird durch den Umlauf des Exzenters eine Pumpwirkung erzeugt. Damit fördern die Radialkolben das in den Druckräumen angeordnete Druckmittel, im allgemeinen Öl. Während der Verkleinerung der Druckräume findet eine ent­ sprechende Druckerhöhung statt und die in den sich verklei­ nernden Druckräumen angeordneten Bremskolben werden zuneh­ mend gegen den Differentialkorb oder ein mit diesem verbunde­ nes Teil angepreßt. Auf diese Weise ergibt sich eine Brems­ wirkung, welche drehzahldifferenzabhängig ist. Auf diese Wei­ se wird das Durchdrehen eines der Antriebsräder erschwert. Die Wirkung verstärkt sich dabei mit zunehmender Differenz­ drehzahl. Der Anpreßdruck der Bremskolben an den Differen­ tialkorb ist dabei abhängig von der Fördermenge des Druckmit­ tels und dem vorliegenden Druck. Bei nur geringem Schlupf liegt nur ein geringer Druck vor, wodurch sich nur eine relativ geringe Anpressung der Bremskolben an den Differen­ zialkorb ergibt. Bei einem hohen Schlupf, z. B. bei einem Durchdrehen eines der beiden Räder, stellt sich jedoch ein hoher Druck und damit eine hohe Anpreßkraft ein.

Das erfindungsgemäße Selbstsperrdifferential ist einfach im Aufbau und wird sich im allgemeinen auch im Vergleich zu anderen Selbstsperrdifferentialen kleiner in seinen Abmes­ sungen halten lassen. Es sind keine gesonderten Kupplungs­ lamellen oder gesonderten Verzahnungen erforderlich.

Das erfindungsgemäße Selbstsperrdifferential läßt sich weit­ gehend aus Serienteilen von Radialkolbenpumpen zusammen­ bauen. Im Vergleich zu bekannten Selbstsperrdifferentialen wird im allgemeinen auch eine geringere Geräuschentwicklung vorliegen.

Zur Sicherung einer Spielfreiheit bzw. einer Einstellung einer gegebenen Vorspannkraft ist es von Vorteil, wenn in den Druckräumen Federn zwischen den Radialkolben und den Bremskolben gespannt sind. Auf diese Weise ist sicher­ gestellt, daß die Radialkolben stets an den Exzenter ange­ drückt sind, während die Bremskolben hingegen - je nach Federstärke - leicht an den Differentialkorb gedrückt sind.

Zur Erhöhung der Wirkung der Selbstsperrung und dessen exak­ ter Einstellung können die Auslaßbohrungen als Drosselboh­ rungen, Drosselkanten oder -blenden ausgebildet sein. In Wei­ terbildung können hierbei die Drosselbohrungen, Drosselkan­ ten oder -blenden in ihrer Öffnungsweite einstellbar sein. Auf diese Weise lassen sich je nach Wunsch unterschiedliche Selbstsperrungen einstellen, bzw. kann man unterschiedliche Zustände berücksichtigen. So wird z. B. im kalten Zustand aufgrund höherer Viskosität des Druckmittels eine stärkere Sperrung vorliegen, als im warmen Zustand. Durch eine ent­ sprechende Einstellbarkeit der Drosselbohrungen, Drosselkan­ ten, oder -blenden läßt sich dies im Bedarfsfalle aus­ gleichen.

Eine weitere sehr vorteilhafte Einsatzmöglichkeit ergibt sich dadurch, daß in einfacher Weise das erfindungsgemäße Selbstsperrdifferential auch vollständig sperrbar ausgebil­ det werden kann. Hierzu ist es lediglich erforderlich, daß man die Auslaßbohrung verschließbar ausbildet, was z. B. über Stifte, Schieber und dgl. durchgeführt werden kann. In die­ sem Falle wird die Differenzialwirkung praktisch nahezu aufgehoben.

Zur Regelung des Druckmittelstromes während der Bewegungen der Radialkolben können die Einlaßbohrungen als Nachsaugven­ tile mit Rückschlagventilen ausgebildet sein. Während des Rückhubes der Radialkolben kann damit das aus den Auslaßboh­ rungen ausgeschobene Druckmittel wieder nachgesaugt werden.

Zur Erhöhung der Bremswirkung kann vorgesehen sein, daß die Bremskolben auf ihren dem Differenzialkorb zugewandten Sei­ ten mit die Reibung erhöhenden Belägen versehen sind.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschrieben.

Das dargestellte Selbstsperrdifferential ist grundsätzlich von bekanntem Aufbau, weshalb nachfolgend im wesentlichen nur die für die Erfindung bedeutenden Teile näher beschrie­ ben werden.

Wie bei bekannten Differentialen treibt ein nicht dargestell­ tes Ritzel ein Tellerrad 1 an, das mit Schrauben an einem Differenzialkorb 2 befestigt ist. Auf sich gegenüberliegen­ den Achswellen 3 und 4 befinden sich Achskegelräder 5 und 6, welche ggf. mit den Achswellen einstückig sein können. Die Achswelle 3 ist in dem Differentialkorb 2 und die Achswelle 4 ist in einem Deckel 7 gelagert. Zwischen den beiden Achs­ kegelrädern 5 und 6 sind in bekannter Weise Ausgleichskegel­ räder 8 angeordnet.

Die Achswelle 3 ist mit einer Verlängerung 9 versehen, die mit einem darin angeformten Exzenter 10 in einen freien Innenraum 11 des Achskegelrades 6 ragt. Das Achskegelrad 6 ist mit mehreren dieses vom Außenumfang bis zum freien Innen­ raum 11 durchsetzenden Radialbohrungen 12 versehen. Über den Umfang verteilt können z. B. 4-8 derartige Radialbohrungen angeordnet sein. In jeder Radialbohrung 12 ist verschiebbar ein Radialkolben 13 angeordnet. Jeweils auf den von dem Exzenter 10 abgewandten Seiten der Radialkolben 13 befindet sich ein Druckraum 14, in welchem jeweils ein Bremskolben 15 verschiebbar angeordnet ist. Federn 16 sind zwischen den Radialkolben 13 und den Bremskolben 15 gespannt, wodurch die Bremskolben 15 an den Differentialkorb 2 und die Radialkol­ ben 13 an den Exzenter 10 mit entsprechender Vorspannung angepreßt sind.

In den Druckräumen 14 befindet sich jeweils eine Drosselboh­ rung 17 als Auslaßbohrung für das Druckmittel und in den Radialkolben 13 sind Nachsaugventile 18 mit Rückschlagven­ tilen für das Druckmittel angeordnet.

Zur Erhöhung der Reibung können die Bremskolben 15 mit Brems­ belägen 19, welche mit der Innenwand des Differentialkorbes 2 in Kontakt stehen, versehen sein (gestrichelt darge­ stellt).

Das erfindungsgemäße Selbstsperrdifferential funktioniert nun nach dem Prinzip einer Radialkolbenpumpe. Sobald sich eine Relativbewegung zwischen den beiden Achswellen 3 und 4 ein­ stellt, dreht sich der Exzenter 10 und erzeugt damit eine Pump­ wirkung in den Druckräumen 14. Während der Reduzierung der Druckräume 14 findet eine entsprechende Druckerhöhung und damit eine erhöhte Anpressung der Bremskolben 15 an den Dif­ ferentialkorb 2 statt. Hierzu ist es lediglich erforderlich, daß die Drosselbohrungen 17 so klein gehalten werden, daß sich ein entsprechender Stau des Druckmittels und damit eine ent­ sprechende Druckerhöhung einstellt. Im Bedarfsfalle kann über eine entsprechende Einrichtungen aufweisende Drosselbohrung, welche auch als Drosselkante ausgebildet sein kann, eine Einstellbarkeit des Öffnungsquerschnittes erreicht werden. So können die Drosselbohrungen 17 im Bedarfsfalle auch mit einfachen Mitteln vollständig geschlossen werden, womit prak­ tisch eine Festkupplung und eine Aufhebung der Differential­ wirkung erreicht wird. Das erforderliche Druckmittel kann in einfacher Weise während des Ansaugtaktes über die Nachsaug­ ventile 18 aus einem im Inneren des Differentiales ange­ ordneten Sammelraum angesaugt werden. In diesen Sammelraum gelangt auch das aus den Drosselbohrungen austretende Druck­ mittel.

Zur Erhöhung des Reibwertes und damit der Selbstsperrung kön­ nen die Bremskolben 15 im Bedarfsfalle auch einen größeren Querschnitt besitzen. Hierzu können sie z. B. in mit den Druckräumen 14 verbundene Stufenbohrungen mit entsprechend größeren Querschnitten liegen.

Die Bremskolben 15 können im Bedarfsfalle auch in separaten Druckräumen angeordnet und mit den Druckräumen 14 über Druck­ leitungen verbunden sein. Ebenso kann statt einer Ausbildung von allen Auslaßbohrungen 17 als Drosselbohrungen auch nur eine gemeinsame Drosselbohrung in einer Auslaßsammelleitung vorgesehen sein.

Claims (4)

1. Selbstsperrdifferential mit einem Tellerrad (1), das an einem Differentialkorb (2) befestigt ist, in dem Ausgleichs­ kegelräder (8) mit zwei Achskegelrädern (5, 6) kämmen, die je­ weils auf einer Achswelle (3, 4) drehfest angeordnet sind, von denen eine einen Exzenter (10) aufweist, der bei einer Relativbewegung der Achswellenräder in Bohrungen geführte Radialkolben (13) verschiebt, so daß sich vom Exzenter abge­ wandt angeordnete Einlaß- (18) und Auslaßbohrungen (17) auf­ weisende Druckräume (14) verändern, die über Kolben eine Hemmwirkung zwischen den Achskegelrädern (5, 6) erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Achswelle (3) über das darauf befestigte Achskegel­ rad (5) hinaus eine Verlängerung (9) mit dem Exzenter auf­ weist, der in die andere Achswelle (4) und/oder das andere die Bohrung aufweisende Achskegelrad (6) ragt und daß die Hemmwirkung von in den Druckräumen (14) angeordneten sich am Differentialkorb (2) abstützenden Bremskolben (15) bewirkt wird.

2. Selbstsperrdifferential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßbohrungen (17) als Drosselbohrungen, Drosselkanten oder Blenden ausgebildet sind.

3. Selbstsperrdifferential nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselbohrungen, Drosselkanten oder Blenden (17) in ihrer Öffnungsweite einstellbar sind.

4. Selbstsperrdifferential nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremskolben (15) auf ihren dem Differentialkorb zugewand­ ten Seiten reibungserhöhende Beläge (19) aufweisen.