DE3608118A1 - Betaetigungseinrichtung fuer eine kraftschluessige sperrkupplung eines sperrbaren differentialgetriebes fuer kraftfahrzeuge - Google Patents
Betaetigungseinrichtung fuer eine kraftschluessige sperrkupplung eines sperrbaren differentialgetriebes fuer kraftfahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung der
im Oberbegriff des Hauptanspruches beachriebenen Gattung.
Eine derartige Betätigungseinrichtung geht aus der DE-OS
32 12 495 hervor. Als Kraftverstärkungselement ist hier
eine Tellerfeder vorgesehen, die in Art eines Trägers auf
zwei Stützen auf ihrer einen Seite mit ihrem äußeren Rand
bereich an einer radialen Anlagefläche des Differentialge
häuses anliegt und mit ihrem inneren Randbereich vom ver
schiebbaren Betätigungselement beaufschlagbar ist. Auf
ihrer anderen Seite stützt sich die Tellerfeder innerhalb
der ringförmigen Anlagefläche des Differentialgetriebes in
einem ebenfalls ringförmigen Bereich am Druckstück ab, wo
bei der wirksame Abstand der Anlagefläche des Differential
gehäuses und des Druckstückes wesentlich geringer ist als
der wirksame Abstand der Anlagefläche des Differentialge
häuses von der Angriffstelle des Betätigungselementes. Auf
diese Weise kann die über das Betätigungselement auf die
Tellerfeder aufgebrachte Axialkraft stark übersetzt werden
und es stehen somit am Druckstück für das Zusammenpressen
der als Lamellenkupplung ausgebildeten Sperrkupplung hohe
Axialkräfte zur Verfügung. Zur Aufrechterhaltung der ein
mal eingerückten Sperrkupplung ist es hier allerdings not
wendig, das Betätigungselement ständig zu beaufschlagen,
da die am Druckstück zur Verfügung stehende Axialkraft di
rekt abhängig ist von der Axialkraft des Betätigungsele
mentes. Das Betätigen und Halten der eingerückten Diffe
rentialsperre ist dann problemlos, wenn das Betätigungs
element auf hydraulischem oder pneumatischem Wege beauf
schlagt ist. Aus verschiedenen Gründen kann es jedoch vor
teilhaft oder notwendig sein, das Betätigungselement elek
tromagnetisch zu steuern. In solchem Fällen erweist es sich
als äußerst nachteilig, bei bereits eingerückter Differen
tialsperre auch weiterhin am Betätigungselement die volle
axiale Kraft zur Verfügung stellen zu müssen, da Elektro
magnete mit einer dementsprechenden Dauerbelastung nicht
nur unverhältnismäßig voluminös bauen und so Schwierigkei
ten bei der Unterbringung hervorrufen, sondern auch verhält
nismäßig teuer sind.
Ausgehend von dem aufgezeigten Stand der Technik liegt der
Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungseinrichtung
der eingangs näher beschriebenen Art zu schaffen, die mit
Hilfe eines relativ schwachen, kleinbauenden Elektromagneten
ein Einrücken und Halten der Sperrkupplung erlaubt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß das Kraft
verstärkungselement und mehrere das Druckstück bildende Kipp
hebel in Art eines Kniehebels zusammenwirken.
Um die Montage der Kipphebel zu erleichtern, sind diese in
einem ihrer Endbereiche unter Bildung eines einstückigen Kipp
hebelringes miteinander verbunden. Eine baulich besonders ein
fache Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der
Kipphebelring aus in ihrem inneren Endbereich miteinander
verbundenen Kipphebeln besteht und mit diesem Bereich auf
der Nabe der einen Hälfte der Sperrkupplung geführt ist.
Das Merkmal, wonach der Kipphebelring auf der dem Druck
stück abgewandten Seite an einem federbelasteten Anschlag
abgestützt ist, ermöglicht eine einwandfreie Funktion der
Sperrkupplung unabhängig vom Verschleiß oder von der Änderung
von Eigenschaften bestimmter Bauteile. Hierbei ist es sinnvoll,
als Anschlag einen gegen die Kraft einer Feder verschieb
baren Ring vorzusehen, der sich seinerseits an einem Absatz
der Nabe des Achswellenkegelrades abstützt. Um eine wesent
lich höhere Kraftverstärkung zu erzielen, wird ferner vor
geschlagen, daß als Kraftverstärkungselement ein Spreizring
angeordnet ist. In besonders einfacher Weise ist dieser mit
seinem inneren Randbereich sowohl radial als auch axial an
dem Betätigungselement abgestützt und greift mit seinem
äußeren Randbereich in axialem Abstand vom sich am Ring ab
stützenden inneren Bereich des Kipphebelringes in dessen
freien äußeren Endbereich sowohl radial als auch axial an
entsprechenden Innenflächen ab. Um die zusätzliche Belastung
der Lager des Differentialgetriebes anläßlich der Betätigung
der Sperrkupplung möglichst gering zu halten, ist ferner die
Betätigungseinrichtung im Innern des Differentialgetriebege
häuses untergebracht.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei
spieles näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 die Schnittansicht eines sperrbaren Diffe
rentislgetriebes mit der erfindungs
gemäßen Betätigungseinrichtung und
Fig. 2 ein Diagramm, in welchem die Schließ
kraft der Sperrkupplung über den Be
tätigungsweg des Betätigungselementes
aufgetragen ist.
Das in Fig. 1 gezeigte Differentialgetriebe kann sowohl
in der Hinterachse als auch in der Vorderachse eines
Fahrzeuges untergebracht sein. Zwei mit dem Achskörper
der betreffenden Achse verbundene Wände 1 weisen mitein
ander fluchtende Bohrungen auf, in welchen Kegelrollen
lager 2 zur Lagerung des Differentialgetriebegehäuses 3
angeordnet sind. In dem über das Zahnrad 4 antreibbaren
Gehäuses 3 ist in herkömmlicher Weise das Differentialge
triebe bestehend aus den beiden auf der fest im Gehäuse 3
sitzenden Achse 5 gelagerten Ausgleichsrädern 6 sowie den
damit kämmenden Achswellenkegelrädern 7, 8. Die Achswellen
kegelräder 7, 8 sind jeweils auf eine zu den Antriebsrädern
der betreffenden Achse führende Achswelle 9, 10 aufgesetzt
und über eine Keilverzahnung drehbar mit dieser verbunden.
Die Differentialgetriebesperre besteht aus einer Lamellen-
Sperrkupplung 11, deren Lamellen 12, 13 in einem zwischen
der Nabe Ba des Achswellenkegelrades 8 und der Zylinder
wand 3 a einer Bohrung im Differentialgetriebegehäuse 3 ver
bliebenen Ringsrum untergebracht sind und jeweils abwechselnd
in Nuten des Differentialgetriebegehäuses 3 bzw. der Nabe 8 a
geführt sind.
Zum Zusammenpressen des Lamellenpaketes zwecks Sperren des
Differentialgetriebes dient eine ringförmige Druckplatte 14,
auf die ihrerseits ein Kipphebelring 15 wirkt. Dieser Kipp
hebelring 15 besteht aus einer Vielzahl Kipphebel 15 a, die
radial angeordnet sind und sich mit ihrem inneren Endbereich,
in welchem sie miteinander verbunden sind, auf der Nabe 8 a
radial abstützen. Im äußeren Endbereich weisen die Kipphebel 15 a
einen nach innen gerichteten Absatz 15 b auf, um radial
nach außen sowie axial in Richtung der Sperrkupplung 11
wirkende Kräfte aufzunehmen. Die Anordnung der Kipphebel 15 a
im Raum wurde so gewählt, daß diese mit der Achswelle 10 einen
Winkel von etwa 45° einschließen. Auf diese Weise befindet sich
der äußere Endbereich der Kipphebel 15 s mit dem nach innen ge
richteten Absatz 15 b in großem axialen und radialen Abstand
vom Auflagepunkt des Kipphebelringes 15 auf der Nabe 8 a des
Achswellenkegelrsdes 8. Etwa auf halber Länge besitzen die
Kipphebel 15 a eine Nase 15 c, die an der Druckplatte 14 an
liegt. Zur Aufnahme der beim Sperren des Differentialgetrie
bes auftretenden Axialkräfte stützt sich der Kipphebelring 15
über einen auf einem Absatz der Nabe 8 a angeordneten Ring 16
an einer Tellerfeder 17 ab, die ihrerseits ebenfalls wieder
über einen Ring 18 axial gesichert ist. Diese Abstützung stellt
auch sicher, das es zu keinen Verklemmungen innerhalb der er
findungsgemäßen Betätigungseinrichtung kommt.
Die Betätigung der Differentialsperre erfolgt über ein Be
tätigungselement, das als die Achswelle 10 umgebende, in dem
gleichzeitig die Seitenwand des Differentialgehäuses 3 bil
denden Zahnrad 4 geführte Hülse 19 ausgebildet ist. Auf der
dem Differentialgetriebe abgewandten Seite der Wand 1 steht
die Hülse 19 in nicht gezeigter Weise mit einem Elektromag
neten in Wirkverbindung, der diese im erregten Zustand aus
der gezeigten Stellung in das Getriebegehäuse 3 hineinschiebt.
Im Inneren des Getriebegehäuses 3 trägt die Hülse 19 einen
Ring 20 mit einem äußeren, der Sperrkupplung 11 zugewandten
Absatz 20 a. In unbetätigtem Zustand befindet sich dieser
Absatz 20 a in axialem Abstand von dem Absatz 15 b des Kipp
hebelringes 15, auf der der Sperrkupplung 11 abgewandten
Seite einer durch den Absatz 15 b definierten Ebene. Zwischen
diesen beiden Absätzen 15 b, 20 a ist ein beispielsweise als
Tellerfeder ausgebildeter Spreizring 21 spielfrei angeordnet.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung
ist wie folgt: In der gezeigten Stellung ist der Elektromagnet
nicht erregt und infolgedessen das Differentialgetriebe nicht
gesperrt. Dieses arbeitet somit in üblicher Weise, wobei sich
die Lamellen 12, 13 der Sperrkupplung 11 im Falle unterschied
licher Achswellendrehzahlen relativ zueinander drehen.
Soll das Differentialgetriebe gesperrt werden, so wird der
Elektromagnet erregt, wodurch die Hülse 19 in das Differential
getriebegehäuse 3 eindringt, bis der Spreizring 21 in der durch
den Absatz 15 b des Kipphebelringes 15 definierten Ebene liegt.
Bei diesem Vorgang stützt sich der Spreizring 21 mit seinem
inneren Randbereich am Absatz 20 a des Ringes 20 ab und er
zwingt so eine Spreizung des Spreizringes 19, da dieser in
seinem äußeren Randbereich in axialer Richtung am Absatz 15 b
des Kipphebelringes 15 abgestützt ist. Die Spreizung des Spreiz
ringes 19 überträgt sich auf die einzelnen Kipphebel 15 a des
Kipphebelringes 15, welche dementsprechend in ihrer Ebene um
die Aufstandslinie auf der Nabe 8 a verschwenken und dabei die
Druckplatte 14 im Sinne eines Zusammenpressens des Lamellen
pakets der Sperrkupplung 11 nach links verschieben.
Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, steigt bei diesem Betätigungs
vorgang die vom Elektromagneten aufzubringende, durch die
Kurve A qualitativ angedeutete Betätigungskraft bis auf einen
Maximalwert, der etwa bei halbem Betätigungsweg erreicht wird,
um anschließend bis zum Erreichen des vollen Betätigungs
weges der Hülse 19 auf einen sehr geringen Wert zu fallen.
Demgegenüber steigt infolge der beschriebenen Anordnung der
Einzelteile der Betätigungseinrichtung in Art eines Knie
hebels die zum Zusammenpressen des Lamellenpaketes zur Ver
fügung stehende, durch die Kurve B ebenfalls qualitativ
angedeutete Axialkraft bis zum Erreichen des vollen Betäti
gungsweges bis auf einen gegenüber der dann wirksamen Be
tätigungskraft wesentlich höheren Wert ständig an. In die
ser Sperrstellung besteht für den Elektromagneten trotz der
ständigen Aufrechterhaltung der Sperrung des Differentialge
triebes wegen der geringen Betätigungskraft keine Gefahr einer
Überlastung auch bei Dauerbetrieb. Bei Entregung des Elektro
magneten bewegt sich die Hülse 19 unter der geringen Rest
kraft des Spreizringes 21 wieder in seine Ausgangslage zurück.
Claims (10)
1. Betätigungseinrichtung für eine kraftschlüssige Sperr
kupplung eines sperrbaren Differentialgetriebes für
Kraftfahrzeuge, bei der im Kraftfluß von einem längs
verschiebbaren Betätigungselement zu einer Druckplatte
der im Innern des Differentialgetriebegehäuses unterge
brachten Sperrkupplung ein Kraftverstärkungselement an
geordnet ist, das auf ein die Druckplatte belastendes
Druckstück wirkt,
gekennzeichnet dadurch,
daß das Kraftverstärkungselement und mehrere das Druck
stück bildende Kipphebel (15 a) in Art eines Kniehebels
zusammenwirken.
2. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kipphebel (15 a) im wesentlichen radial angeordnet,
gleichmäßig über den Umfang der Druckplatte (14) verteilt
sind.
3. Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kipphebel (15 a) in einem ihrer Endbereiche unter
Bildung eines einstückigen Kipphebelringes (15) mitein
ander verbunden sind.
4. Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kipphebelring (15) aus in ihrem inneren End
bereich miteinander verbundenen Kipphebeln (15 a) be
steht und mit diesem Bereich auf der Nabe (8 a) der
einen Hälfte (Achswellenkegelrad (8)) der Sperrkupp
lung (11) geführt ist.
5. Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kipphebelring (15) auf der der Druckplatte (14)
abgewandten Seite an einem federbelasteten Anschlag ab
gestützt ist.
6. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Anschlag ein gegen die Kraft einer Feder (17)
verschiebbarer Ring (16) vorgesehen ist.
7. Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kipphebel (15 a) als biegeelastische Träger aus
gebildet sind.
8. Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Kraftverstärkungselement ein Spreizring (21)
angeordnet ist.
9. Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich der Spreizring (21) mit seinem inneren Rand
bereich spielfrei sowohl radial als auch axial an dem
Betätigungselement (Hülse (19)) abstützt und mit seinem
äußeren Randbereich in axialem Abstand vom sich am Ring
(16) abstützenden inneren Bereich des Kipphebelringes (15)
in dessen freien äußeren Endbereich sowohl radial als
auch axial an entsprechenden Innenflächen (Absatz (15 b))
angreift.
10. Betätigungseinrichtung nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis 9,
gekennzeichnet durch die Anordnung
im Inneren des Differentialgetriebegehäuses (3).
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |