DE3617706A1

DE3617706A1 - Differentialgetriebe

Info

Publication number: DE3617706A1
Application number: DE19863617706
Authority: DE
Inventors: Uwe Schlick
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-05-26
Filing date: 1986-05-26
Publication date: 1987-12-03
Also published as: DE3617706C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Differentialgetriebe, insbesondere ein solches mit Hemmung der Ausgleichsbewegung.

Differentiale der oben genannten Art gibt es in vielen Ausführungs formen. Jedoch sind viele mit Nachteilen behaftet. Oftmals werden Kegelräder oder Räder verwendet mit kostspieligen Verzahnungen, was sich negativ auf die Wirksamkeit in beiden Drehrichtungen auswirken kann. Vielen fehlt die Möglichkeit, die Hemmwirkung in Situationen aufzuheben (entsperren), wo es keiner bedarf, was Reibungsverluste mit der Notwendigkeit des Nachrichtens zur Folge haben kann. Andere wiederum sperren die Ausgleichsbewegung von Getriebeteilen form schlüssig. Diese sind nicht auf allen Bodenbeschaffenheiten un eingeschränkt nutzbar (unter anderem wegen Bruch- oder Ver spannungsgefahr). Bei bestimmten hydraulischen Sperrdifferentialen wird die Kraft zur Entfaltung der Hemmwirkung im Bedarfsfall von einer Pumpe bereitgestellt. Das bedeutet zusätzlichen Aufwand. Die Ziele der Erfindung sind demnach

1. ein Differential zu schaffen, bei dem Stirnräder miteinander kämmen,
2. ein Differential zu schaffen, bei dem die Hemmwirkung völlig und teilweise aufhebbar ist,
3. ein Differential zu schaffen, das auf allen Bodenbeschaffen heiten in beiden Drehrichtungen uneingeschränkt nutzbar ist,
4. ein Differential zu schaffen, bei dem der Druck auf die Reibungs widerstand liefernden Packkupplungen während der Ausgleichsbe wegung reduziert wird und bei dem die Notwendigkeit des Nach richtens entfällt,
5. ein Differential zu schaffen, bei dem es eines Austausches von wenigen Teilen bedarf, um das Maß der Hemmwirkung zu variieren,
6. ein Differential zu schaffen, bei dem die Kraft zur Entfaltung der Hemmwirkung immanent ist.

Zu Abb. 1, welche einen Längsschnitt durch ein erfindungsge mäßes Ausgestaltungsbeispiel des Getriebes mit 4 Hülsen zeigt, wo bei die Hülsen unterschiedliche Varianten der Seilverspannung auf weisen: in einem anzutreibenden Rahmen (Ausgleichsgehäuse) 1, 2, 10, 11, sind darin gelagerte Hülsen 20, 21 mit aufgeschrumpften Ritzeln 22-25 ständig miteinander im Eingriff und ragen abwechselnd links/rechts aus dem Rahmen 10, 11, wo sie mit den Halbachsenan trieben 30, 31 kämmen, welche im Gehäuse 32 gelagert sind. Der Rahmen 10, 11 selbst ist mit den beidseitig aufgeschraubten und verbolzten Kupplungskörben 14, 15 in den Halbachsenantrieben 30, 31 gelagert. Er besteht aus Montagegründen aus miteinander ver schraubten Hälften 10, 11. Die Rahmenhälften 10, 11 sind mitsamt den Kupplungskörben 14, 15 und dem Antriebsring 2 durch Bolzen in Abstandsrohren miteinander verschraubt, was nicht abgebildet ist, da nicht in der Schnittebene befindlich.

Die Rotation der die Ausgleichsräder 22, 23 tragenden Hülsen 20, 21 wird gehemmt, indem Schraubenfedern 40, 41 in den Hülsen 20, 21 in denselben beweglich gelagerte Kupplungsdruckkolben 42, 43 auf Packkupplungen 44, 45 drücken, deren Körbe 14, 15 am Rahmen 10, 11 (Ausgleichsgehäuse) befestigt sind.

Die Kupplungsdruckkolben 42, 43 werden von Seilen 50-53 mitgenommen, welches mittels Kauschen 60-66 an Bolzen 74-77 in den Kolben 42, 43 und den zwischen Federn 40, 41 und Hülsenböden 26, 27 befindlichen Bolzenankern 70, 71 befestigt sind. Die Bolzenanker 70, 71 sind vor Drehung durch Vierkante 80, 81 gesichert, die in den Hülsen 20, 21 stecken und von Bolzen 82, 83 gehalten werden.

Zwischen Federn 40, 41 und Kupplungsdruckkolben 42, 43 befinden sich Drucklager 46, 47. Bei der Relativbewegung des Getriebes wird ein Knebelmechanismus der Seile 50-53 in den Hülsen 20, 21 wirksam:

Beginnen die Stirnräder 22, 23 (Ritzel) zu kämmen, dann ver schränken sich die Seile 50-53, wobei sich der Druck auf die Kupplungspacks 44, 45 reduziert, da sich infolge der Abstands zunahme der Seilaufhängungspunkte voneinander eine Kraft aufbaut, die gegen die Spannung der Federn 40, 41 wirkt. Dies geschieht so lange bis der Reibungswiderstand der Kupplungspacks 44, 45 so klein ist, daß die Kupplungsdruckkolben 42, 43 sich in den Hülsen 20, 21 zu drehen beginnen. Indem die Federn 40,41 mit Druck beaufschlagt werden, reduziert sich der Reibungswiderstand der Packkupplungen 44, 45. Da die Federn 40, 41 ständig bemüht sind, die in ihnen gespeicherte Energie abzugeben, dies aber nur mit gleichzeitiger Erhöhung des Reibungswiderstandes der Kupplungs packs 44, 45 einhergeht, wird durch die Verschränkung der Seile 50-53 auf die Hülsen 20, 21 eine Kraft ausgeübt, welche der Aus gleichsbewegung entgegenwirkt.

Diese Gegenkraft ist also das Resultat von Federspannung und Dreh momentbedarf der schleifenden Kupplungspacks 44, 45.

Besonders hervorzuheben ist also, daß der Druck der Federn 40, 41 auf die Kupplungspacks 44, 45 während der Ausgleichsbewegung reduziert wird, somit auch der Verschleiß an den Kupplungsscheiben, und die Hemmung zu einem Großteil von der Spannung der Federn 40, 41 herrührt. Daraus wird ersichtlich, daß Federn mit unterschiedlicher Kraft auch zu einer unterschiedlichen Hemmwirkung des Getriebes führen werden. Da sich bei der Ausgleichsbewegung des Getriebes alle Ritzelhülsen drehen, wird auf das Rad mit guter Bodenhaftung die Hemmwirkung aller Kupplungspacks übertragen.

Der oben beschriebene Vorgang vollzieht sich in beiden Drehrichtun gen.

Da sich der Abstand der Kupplungsdruckkolben 42, 43 und Hülsenböden 26, 27 infolge der Abnutzung der Kupplungsscheiben erhöht, ist es erforderlich, die Länge der Seile 50-53 dem anzu passen. Die Hemmung würde sonst mit der Zeit nachlassen. Um zu verhindern, daß sich die dann zu langen Seile 50-53 in einem fabrikneuen Getriebe während der Ausgleichsbewegung zunächst mit sich selbst verdrallen, was zu einer kürzeren Lebensdauer führen kann, weisen die mit den Kupplungsdruckkolben 42, 43 verbolzten 75, 76 Ausrückmuffen 72, 73 und die Bolzenanker 70, 71 konische Erhebungen 90-93 auf, die den Seilen 50-53 als Seelen dienen, um die sie sich bei der Ausgleichsbewegung des Getriebes wickeln.

Um die Hemmwirkung des Getriebes aufheben zu können, befinden sich mit Steilgewinde 5, 6 versehene Ringe 3, 4 im Gehäuse 32, die bei Betätigung Drucklager 100, 101 auf die mit Drucklagern 102, 103 versehenen Ausrückmuffen 72, 73 schieben, dabei die Hülsenfedern 40, 41 komprimieren und somit die Hemmwirkung des Getriebes auf heben.

Im Getriebegehäuse 32 befinden sich Kanäle, um die Lager 35, 36 der Halbachsenantriebe 30, 31 mit einem Schmiermittel von einer Öl pumpe versorgen zu können. Das Gehäuse 32 ist zu den Halbachsen antrieben 30, 31 mit Simmeringen 37, 38 abgedichtet. Die Schmierung des Getriebes erfolgt über Ölsumpf.

Der Rahmen 10, 11 und die Hülsen 20, 21 sind in Radialdrucklagern 33, 34 und 104, 105 und Kugellagern 106, 107 gelagert. Die Hülsen 20, 21 sind ölgefüllt und zu den Kupplungsdruckkolben 42, 43 mit O-Ringen 48, 49 abgedichtet. In den Kolbenhemden befinden sich Schmierlöcher a-d.

In der Abbildung bestehen in der unteren Hülse 21 Bolzenanker 71 und Ausrückmuffen 73 und ihre konischen Erhebungen 92, 93 aus Montage gründen aus jeweils 2 Teilen.

Zu Abb. 2, welche einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ausgestaltungsbeispiel des Getriebes mit mehr als 6 Ritzeln dar stellt.

In einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung wird die Ge triebewelle zur Erzielung der Hemmwirkung des Getriebes herange zogen:

In einem anzutreibenden Rahmen 1, 2, 10, 11 sind darin gelagerte massive Ritzel 20, 21 ständig miteinander im Eingriff und ragen ab wechselnd links/rechts aus dem Rahmen 10, 11, wo sie mit den auf der Welle 3 frei beweglich gelagerten Bauteilen 30, 31 zur Erzielung der Hemmung einer Ausgleichsbewegung der Ritzel 20, 21 kämmen. Diese hohlradförmigen Bauteile dienen gleichzeitig als Getriebe abtrieb und stehen mit den beiden Antriebssträngen 70, 71 des Fahrzeuges in kraftschlüssiger Verbindung. Zu diesem Zweck sind sie mit jeweils zwei Stirnverzahnungen versehen.

Sie weisen ferner Kanäle und Bohrungen zur beweglichen Lagerung der Seile 92, 93 auf, welche an ihren Enden verschweißte Nippel 94, 95 und Kauschen 96, 97 tragen. Die Seile 92, 93 sind durch die Kauschen 96, 97 an Bolzen 90, 91 in den Hohlrädern 30, 31 befestigt und verbinden die Hohlräder 30, 31 mit den auf der Welle 3 frei be weglich gelagerten Kupplungskörben 40, 41.

Zwischen Kupplungskörben 40, 41 und Hohlrädern 30, 31 befinden sich an Drucklagern 32, 33 montierte Schraubenfedern 34-37, die den Druck der Kupplungskörbe 40, 41 auf die Kupplungsscheiben 54, 55 erzeugen. Die Hohlräder 30, 31 laufen infolge des axialen Drucks der Federn 34-37 auf die zwischen ihnen und dem Rahmen 10, 11 be findlichen Drucklager 4, 5 auf.

Fest auf der Welle 3 verankerte 7, 8 Kupplungsringe 50, 51 rotieren mit der absoluten Bewegung des Getriebes und stellen die "Widerlager" für die Kupplungspacks 44, 45 dar.

Sie sind im Getriebegehäuse 9 gelagert 52, 53 und bilden somit gleichzeitig die Aufhängungspunkte für die Welle 3.

Der Rahmen 10, 11 ist mittels Bolzen 6 auf der Welle 3 fixiert. Seine beiden Hälften 10, 11 sind mitsamt dem Antriebsring 2 durch Bolzen in Abstandsrohren miteinander verschraubt, was nicht abge bildet ist, da nicht in der Schnittebene befindlich. Die Welle 3 ist ölgefüllt und mit Stopfen 82, 83 abgedichtet. Zur Schmierung der Hohlräder 30, 31 und Kupplungskörbe 40, 41 befinden sich Schmier löcher in der Welle 3.

Hohlräder 30, 31 und Kupplungskörbe 40, 41 sind mit Dichtringen a-h (z. B. O-Ringe) zur Welle 3 hin abgedichtet.

Zur Aufhebung der Hemmwirkung des Getriebes ragen Bolzen 44, 45 (Ausrückbolzen) durch Bohrungen in den Kupplungsringen 50, 51 auf Drucklager 42, 43, welche auf die Kupplungskörbe 40, 41 montiert sind. Die Ausrückbolzen 44, 45 werden verschoben von Drucklagern 46, 47, die sich in mit Steilgewinde 62, 63 mit dem Getriebege häuse 9 verbundenen Ringen 60, 61 (Ausrückringen) befinden. Deckel 80, 81 dichten das Gehäuse ab. Die Schmierung des Getriebes erfolgt über Ölsumpf.

Claims

1. Differentialgetriebe, gekennzeichnet durch einen auf einer Welle fixierten Rahmen, im Rahmen drehbar gelagerte Ritzel, die dauernd miteinander im Eingriff sind und abwechselnd links/rechts aus dem Rahmen ragen, wo sie mit den Bauteilen zur Erzielung der Hemmung ihrer Relativbewegung und den Halbachsenantrieben kämmen, auf der Welle drehbar gelagerte und axial verschiebbare Kupplungskörbe, Federn zwischen den Bauteilen zur Erzielung der Hemmung einer Relativbewegung der Ritzel und den Kupplungskörben, Verbindungs elemente zwischen den Kupplungskörben und den Bauteilen zur Erzielung der Hemmung einer Relativbewegung der Ritzel, sowie auf der Welle verankerte Kupplungsringe.

2. Differentialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile zur Erzielung der Hemmung einer Relativbewegung der Ritzel und die Kupplungskörbe Kanäle und Lagerpfannen, mindestens aber Lagerpfannen zur beweglichen Lagerung der Ver bindungselemente aufweisen.

3. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Verbindungselementen um solche aus Seilen oder Stangen handelt mit Nippeln an den Enden.

4. Differentialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile zur Erzielung der Hemmung einer Relativbewegung der Ritzel und die Kupplungskörbe Kanäle und Bohrungen aufweisen zur Befesti gung der Verbindungselemente mittels Bolzen und zur Gewährleistung ihrer Beweglichkeit.

5. Differentialgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei denVerbindungselementen um solche aus Seilen oder Stangen handelt mit zur Fixierung an Bolzen geeigneten Be festigungsbauteilen an mindestens einem Ende (z. B. Haken, Ösen, Kauschen).

6. Differentialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile zur Erzielung der Hemmung einer Relativbewegung der Ritzel und die Kupplungskörbe nach den unter 2 und/oder 4 formu lierten Ansprüchen ausgestaltet sind und entsprechend die Verbindungs elemente an einem Ende eins der unter 3 und/oder 5 formulierten Aus gestaltungsbeispiele aufweisen.

7. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch ge kennzeichnet, daß die Welle über Bohrungen verfügt und ölgefüllt ist zur Schmierung auf ihr gelagerter Bauteile.

8. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch ge kennzeichnet, daß die Aufhebung der Hemmwirkung von Ausrückvorrich tungen zum Ausrücken der Packkupplungen bewirkt wird.

9. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch ge kennzeichnet, daß die Kupplungsringe im Getriebegehäuse gelagert sind und axiale Bohrungen aufweisen, daß Bolzen in den Bohrungen über Drucklager den Druck von Ausrückvorrichtungen zum Ausrücken der Packkupplungen auf die Kupplungskörbe übertragen.

10. Differentialgetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsringe mit Vorrichtungen mit Ein/Aus Mechanismus versehen sind, welche die Bolzen arretieren bzw. lösen.

11. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbachsenantriebe und die Bauteile zur Erzielung der Hemmung einer Relativbewegung der Ritzel aus jeweils einem in sich einheitlichen Stück bestehen.

12. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch ge kennzeichnet, daß die Welle geschlitzt ist und in den im Gehäuse gelagerten Halbachsenantrieben gelagert ist, daß sich auf den Halbachsenantrieben drehfeste aber axial verschiebbare Antriebs muffen befinden, die von Ausrückvorrichtungen zum Ausrücken der Packkupplungen über Drucklager verschoben werden, daß die Antriebs muffen über Drucklager in der Welle befindliche Bauteile (z. B. Stan gen) verschieben, daß diese Bauteile andere Bauteile mit Druck beaufschlagen, welche zum Ausrücken der Packkupplungen über Druck lager auf die Kupplungskörbe wirken.

13. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 8-12, dadurch ge kennzeichnet, daß die Ausrückvorrichtungen im wesentlichen aus mit dem Getriebegehäuse durch Gewinde verbundenen Ringen bestehen.

14. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch ge kennzeichnet, daß die an den Federn auftretende Reibung von Druck lagern reduziert wird.

15. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch ge kennzeichnet, daß die drehbar auf der Welle gelagerten Bauteile zur Welle hin abgedichtet sind.

16. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch ge kennzeichnet, daß die Ritzel zusammengesetzt sind und aus jeweils mehr als einem Teil bestehen.

17. Differentialgetriebe, bei dem mit Ritzel bestückte Hülsen in einem anzutreibenden Rahmen drehbar gelagert sind und dauernd mit einander in Eingriff und abwechselnd links/rechts aus demRahmen ragen, wo sie mit den Halbachsenantrieben kämmen und aus deren Ende drehbare Kupplungsdruckkolben Kupplungspacks durch Federkräfte in die am Rahmen fixierten Kupplungskörbe drücken, dadurch gekenn zeichnet, daß Verbindungselemente zwischen Hülsen und Druckkolben angebracht sind, die bei Relativbewegung des Differentials die Kupplungsdruckkolben in Drehung versetzen.

18. Differentialgetriebe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen auf einer Welle sitzt, die im Getriebegehäuse ge lagert ist.

19. Differentialgetriebe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen im Getriebegehäuse oder den Halbachsenantrieben ge lagert ist.

20. Differentialgetriebe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen über die Kupplungskörbe im Getriebegehäuse oder den Halbachsenantrieben gelagert ist.

21. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 17-20, dadurch ge kennzeichnet, daß die Kupplungskörbe pro Seite aus einem Stück be stehen.

22. Differentialgetriebe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen auf einer Welle sitzt, daß die Kupplungskörbe so wohl am Rahmen, als auch auf der Welle befestigt sind und daß die Welle im Getriebegehäuse oder den mit Schmierlöchern versehenen Halbachsenantrieben gelagert ist.

23. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 17-22, dadurch ge kennzeichnet, daß die Halbachsenantriebe aus innen und außen ver zahnten Ringen bestehen die mit den Antriebssträngen des Fahrzeugs kämmen.

24. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 17-23, dadurch ge kennzeichnet, daß die Aufhebung der Hemmwirkung von Ausrückvorrich tungen zum Ausrücken der Packkupplungen bewirkt wird.

25. Differentialgetriebe nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrückvorrichtungen im wesentlichen aus mit dem Getriebe gehäuse durch Gewinde verbundenen Ringen bestehen.

26. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 17-25, dadurch gekennzeichnet, daß in den Hülsen oder in den auf ihnen fixierten Kupplungsdruckkolben verbunden sind.

27. Differentialgetriebe nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Anker oder mindestens die Kupplungsdruckkolben konische Erhebungen aufweisen, um welche sich die Seile bei Relativbewegung des Differentials wickeln.

28. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 26-27, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsdruckkolben teilbar sind.

29. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 26-28, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen abtriebsseitig zu Böden ausgeformt sind, um den Federn bzw. Ankern Aufstandsflächen zu bieten, und daß sich zwischen den Kupplungsdruckkolben und den Federn Druck lager befinden.

30. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 26-29, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenhemden Schmierlöcher aufweisen und die Hülsen gegen Schmierstoffverlust abgedichtet sind (z. B. durch O-Ringe).

31. Differentialgetriebe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle ölgefüllt ist und Schmierlöcher zu ihrer Schmierung aufweist.