DE3633514A1 - Kegelradgetriebe mit formschlusskupplung - Google Patents

Kegelradgetriebe mit formschlusskupplung

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DE3633514A1 DE19863633514 DE3633514A DE3633514A1 DE 3633514 A1 DE3633514 A1 DE 3633514A1 DE 19863633514 DE19863633514 DE 19863633514 DE 3633514 A DE3633514 A DE 3633514A DE 3633514 A1 DE3633514 A1 DE 3633514A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Kegelradgetriebe mit Formschlußkupplung, insbesondere ein Sperrdifferential nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein Kegelgetriebe nach diesem Oberbegriff ist bekannt aus der DE-PS 19 15 348. Die dort verwendete Führungshülse sieht als Schaltglieder Schaltstifte vor, welche in Bohrungen axial geführt sind, die in Ausnehmungen an der Rückseite eines Kegelrades münden.
Sowohl bei der Übertragung größerer Drehmomente als auch bei beengten Platzverhältnissen, beispielsweise bei in die Kegellager integrierten Gelenken, hat sich diese Anordnung mit aufwendigen Schaltgliedern als nicht mehr geeignet erwiesen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den bekannten Stand der Technik sowohl für größere Drehmomente als auch größere Nabendurchmesser bei an sich kleinbleibenden Kegelraddurchmessern auf kostengünstige und wartungsfreundliche Weise umzugestalten.
Die Lösung wird mit den im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen insbesondere dadurch erreicht, daß durch Anordnung der Schaltglieder auf dem größten verfügbaren Durchmesser die Zahl der Schaltglieder, ohne deren Durchmesser zu verringern, erhöht werden kann. Dabei wird außerdem Platz für eine Kegelradnabe etwa gleichen Durchmessers geschaffen, deren Hohlraum nun Platz bietet, nötigenfalls nächstmöglich zum Kegelrad, z. B. im Bereich unterhalb der Schaltglieder, noch ein Wellengelenk einzubauen.
Weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nach Anspruch 2 kann durch eine von außen zugängige Axialsicherung in der Führungshülse die gesamte Kegelradnabe leicht ohne völlige Demontage des Differentialkorbes aus dem Getriebegehäuse bei Bedarf aus einem Gehäusedeckel herausgezogen werden.
Nach Anspruch 3 wird eine besonders platzsparende Axialsicherung erreicht.
Nach Anspruch 4 wird eine montagegünstige und wartungsfreundliche bzw. beschädigungssichere Überdeckung der Wellenlagerdichtung des Kegelradlagers durch Doppelnutzung der Axialsicherung erreicht.
Nach Anspruch 5 wird eine gesonderte Anfertigung der Ausnehmungen auf dem Umfang des Kegelrades gespart bzw. diese fertigungstechnisch sehr vereinfacht.
Nach Anspruch 6 wird eine das Ausrücken der Schaltglieder erleichternde Ausführungsvariante der Erfindung angegeben.
Nach Anspruch 7 wird eine das Ein- und Ausrücken erleichternde Ausführung der Schaltglieder angegeben.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind aus den drei Ausführungsbeispiele darstellenden Schnittzeichnungen Fig. 1 bis Fig. 3 ersichtlich.
In Fig. 1 verfügt das Kegelradgetriebe 1 über eine mittels eines nicht dargestellten Stellgliedes betätigbare Formschlußkupplung 2, bei welcher eine Schaltmuffe 3, die auf einer zu einem Achskegelrad 4 drehfest verbindbaren und zum Differentialgehäuse formschlüssigen Führungshülse 5 mitsamt von ihr umfaßten Schaltgliedern 6 auf der Nabe 7 des Achskegelrades 4 zu diesem axial verschieblich ist. Der Außenumfang des Achskegelrades 4, welches sich im Eingriff mit einem Ausgleichskegelrad 8 befindet, ist etwa durchmessergleich mit seiner Nabe 7, in welche im Bereich des Zahnkranzes 9 rillenförmige Ausnehmungen 10 in axialer Richtung eingearbeitet sind, welche dadurch die am Achskegelrad 4 außen angearbeitete Zylinderfläche 11 ähnlich einer Mitnahmeverzahnung unterteilen. In bevorzugter Ausführung dienen die Zahnlücken selbst als Ausnehmungen 10. Die die Nabe 7 umschließende Führungshülse 5 ist im Bereich der Ausnehmungen 10 mit Kugelführungslöchern 12 versehen, in welchen die Schaltglieder 6 axial verschieblich sind. Die Schaltglieder 6 (z. B. Kugeln) werden dabei in Umfangsrichtung durch die sie überdeckende Schaltmuffe 3 gesichert. Eine in Richtung des Achskegelrades 4 divergierende Konusfläche 13 im Innendurchmesser der Schaltmuffe 3 ermöglicht es, die Schaltglieder 6 nach Erreichung der Ausnehmungen 10 mit weichem Übergang in die Ausnehmungen 10 einzurasten und mit erhöhter Kraft festzuhalten. Bei der Rückwärtsbewegung ermöglicht diese Konusfläche 13 die rasche Lösung aus dem Formschluß.
Die Führungshülse 5 kann erfindungsgemäß auch gleichzeitig als Lagerstuhl für das Lager des Achskegelrades 4 in der Wand des Kegelradgetriebes 1 mitverwendet werden, wenn die Anwendung für ein Differentialgetriebe erfolgt.
Durch den im Innendurchmesser der Nabe 7 gewonnenen Platz ist es nunmehr einfach, ein Wellengelenk 15 der vom Achskegelrad 4 abgehenden Gelenkwelle 16 zentrumsnah in das Getriebe zu integrieren, wie dies aus der DE-OS 34 46 271.6 im Prinzip bereits bekannt ist.
Mittels eines in die Nabe einsteckbaren und dort arretierbaren Sperringes 17 kann sowohl das Wellengelenk 15 axial arretiert als auch das Lager 14 durch eine Lagerabdeckung 18 schmutz- und beschädigungssicher abgedeckt werden.
Die besondere bauliche Zusammenfassung des Kegelrades 4 und einer besonders großen Nabe 7 mit diese außen umfassenden großen Lager 14 ergibt die weitere Möglichkeit, das Kegelrad 4 samt Nabe 7 durch einen seitlichen Gehäusedeckel 19 in das Getriebe 1 einzuschieben bzw. es diesem wieder zu entfernen, ohne dazu eventuell weitere Getriebeteile, wie z. B. das Ausgleichskegelrad 8 oder die Führungshülse 5, ebenfalls ausbauen zu müssen.
Sofern die als Laufbahn des Gelenkes 15 dienende Nabe 7 getrennt vom Kegelrad 4 hergestellt werden muß, besteht auch die Möglichkeit einer Stumpfschweißverbindung (20), wie z. B. eine Reibschweißung.
In Fig. 2 ist sowohl eine die Nabe 7 des Achskegelrades 4 umfassende Führungshülse 5.4 mit länglichen Führungslöchern 12.1 über dem Bereich der Ausnehmungen 10 auf den Außenmantel des Achskegelrades 4 vorgesehen als auch eine weitere, die muffenseitige Hälfte des Kegelradgetriebes 1 außen umfassende Führungshülse 5.1 vorgesehen, mit deren stirnseitiger und zum Achskegelrad konvergierender Führungsfläche 13.5 die Schaltglieder 6 durch die Muffe 3 radial von außen in Richtung zur Drehachse anpreßbar sind. Die Muffe 3 ist hier mit kreisrunden Führungslöchern 12.3 von etwas kleinerem Durchmesser als dem Durchmesser der Schaltglieder 6 entspricht versehen, so daß die Schaltglieder 6 käfigartig seitlich und radial geführt sind, gleichgültig ob sie in ihrer an das Kegelgetriebe 1 nabenartig anschließenden inneren Führungshülse 5.4 bzw. deren länglichen Führungslöchern 12.1 in die Ausnehmungen 10 des Achskegelrades 4 eingerastet oder (wie in der Fig. dargestellt) aus ihnen durch die Muffe 3 auf eine weitere, nach außen divergierende Führungsfläche 13.1 in der inneren Führungshülse 5.4 herausgeschoben sind.
In Fig. 3 ist für die Schaltglieder 6 anstelle von Kugeln eine besondere Art von Schaltfingern vorgesehen. Deren muffenseitiges Ende weist einen oben in eine Innenringnut der Schaltmuffe 3 eintauchenden balligen Nocken und das kegelradseitige Ende eine scheibenförmige Verdickung auf, welche (wie auch die Kugeln nach Fig. 2) zwischen axialen Führungsflächen 13.1 und 13.5 radial und axial begrenzt verschieblich und drehgesichert geführt sind. Der Einlegehub erfolgt primär beim Entlanggleiten an den hülsenseitigen Führungsflächen 13.1 und 13.5. Der Aushebehub wird noch unterstützt durch Entlanggleiten des mit Außenkonturen versehenen Rumpfes der Schaltfinger an den muffenseitigen Stirnkanten der inneren Führungsflächen 13.5.
Dank der hiermit auf beiden Seiten des Schaltweges wirksam werdenden, sanft wechselnden Führungsflächen wird, trotz der beengten Platzverhältnisse, in beiden Richtungen ein sicheres und weiches Umschalten erreicht.
  • Bezugszeichen  1 Kegelradgetriebe
     2 Formschlußkupplung
     3 Schaltmuffe
     4 Achskegelrad
     5, 5.1, 5.4 Führungshülse
     6 Schaltglied (Kugel oder Schaltfinger)
     7 Nabe
     8 Ausgleichskegelrad
     9 Zahnkranz
    10 Ausnehmung
    11 Zylinderfläche
    12, 12.1, 12.3 Führungsloch
    13, 13.1, 13.5 Führungsfläche
    14 Lager von 4
    15 Wellengelenk
    16 Abtriebswelle
    17 Sperring
    18 Lagerabdeckung
    19 Gehäusedeckel
    20 Stumpfschweißverbindung

Claims (7)

1. Kegelradgetriebe (1) mit Formschlußkupplung (2), insbesondere für Sperrdifferentiale, bei welchem gleichmäßig über den Umfang einer mit einem Achskegelrad (4) drehfest verbindbaren und koaxialen mit dem Differentialgehäuse formschlüssigen Führungshülse (5) verteilt angeordnete, axial geführte Schaltglieder (6) mittels einer mit der Führungshülse (5) zusammenwirkenden Schaltmuffe (3) in entsprechenden Ausnehmungen (10) eines Achskegelrades (4) einrastbar sind, welches mit mindestens einem zu ihm rechtwinklig stehenden Ausgleichskegelrad (8) kämmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (10) in eine auf einem äußeren Durchmesser des Achskegelrades (4) herausgearbeitete Zylinderfläche (11) eingelassen sind, in welcher Schaltglieder (6) unter Überdeckung durch eine innere Führungsfläche (13) über den Ausnehmungen (10) radial gesichert sind und daß sie durch Axialzustellung der Schaltmuffe (3) zwecks Einkuppeln in diese Ausnehmungen (10) vor Erreichung ihrer achskegelradseitigen Endstellung zentripedal hineindrückbar und aus ihnen bei Rückstellung der Schaltmuffe (3) wieder heraushebbar sind.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelradnabe (7) bei einem axialen Gehäusedeckel (19) als Ganzes einschiebbar und sicherbar ist.
3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (5) eine Nabe (7) des Achskegelrades (4) umfaßt und einen größeren Innendurchmesser aufweist als der äußere Durchmesser des Achskegelrades (4) beträgt und daß der Außendurchmesser der Nabe (7) dem Außendurchmesser des Achskegelrades (4) bzw. der daran angearbeiteten Zylinderfläche (11) entspricht, wobei die Schaltglieder (6) in ihrem axialen Weg durch in die Führungshülse (5) eingelassene Führungslöcher (12) begrenzt sind.
4. Getriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (7) des Achskegelrades (4) auf gleichem Durchmesser wie dessen äußerer Durchmesser bis unter die Wand des Kegelradgetriebes (1) zurückspringend als Lagerstuhl für ein Lager (14) des Achskegelrades (4) vorgesehen ist, und daß die Nabe (7) gegenüber der Führungshülse (5) durch einen gegen deren Innenwand einrastenden Sperring (17) axial festgelegt ist und das Lager (14) durch eine Abdeckung (18) nach außen abgedeckt ist.
5. Getriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (10) durch Zahnlücken der Zähne des Achskegelrades (4) gebildet werden.
6. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
- daß eine Führungshülse (5.1) die Kegelräder (4, 8) achskegelradseitig außen umschließt und die auf einer Nabe (5.4) des Kegelradgetriebes (1) axial verschiebliche Schaltmuffe (3) in ihrer inneren Endlage in die Führungshülse (5.1) mit den Führungslöchern (12.3) bis unter eine in das muffenseitige Ende der Führungshülse (5.1) innen eingearbeitete konvergierende Führungsfläche (13.5) hineinreicht
- und daß die eine ebenfalls als Führungshülse (5.4) ausgestaltete Nabe des Kegelradgetriebes (1) über den Ausnehmungen (10) des Achskegelrades (4) und muffenseitig davor mit weiteren länglichen Führungslöchern (12.1) versehen ist, welche muffenseitig mit einer in die Nabe (5.4) außen eingearbeiteten und gegen die Muffe (3) divergierenden weiteren Führungsfläche (13.1) versehen sind.
7. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
- daß die Schaltglieder (6) aus mehreren an ihrem einen Ende in einer inneren Umfangsringnut der Schaltmuffe (3) durch einen darin verdrehgesicherten und axial und radial geführten balligen Nocken gehalterten Schaltfingern bestehen, welche an ihrem anderen Ende eine scheibenförmig auslaufende Verdickung haben, die zwischen den Führungsflächen (13.5 und 13.1) drehgesichert begrenzt radial- und axialverschieblich geführt ist
- und daß die Enden jedes der Schaltglieder (6) durch ein mit den Radialhub der Verdickung steuernden Außenkonturen versehenes Rumpfstück von etwa der Länge des Hubes der Schaltmuffe (3) starr verbunden sind.
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