DE3642503A1 - Sperrbares ausgleichsgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein sperrbares Ausgleichsgetriebe für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Ein solches Ausgleichsgetriebe zeigt die DE-PS 21 64 324. Hier ist in üblicher Weise das Ausgleichsgehäuse über Kegelrollenlager im Getriebegehäuse gelagert. Außerdem nimmt das Ausgleichsgehäuse für jede Radantriebswelle einen Lamellensatz auf. Entsprechend ist auf beiden Seiten des Getriebegehäuses für jeden dieser Lamellen­ satz ein Druckkolben vorgesehen. Bei einer Druckbeaufschlagung der Lamellensätze bewirken die Reaktionskräfte eine Spreizung des Getriebegehäuses in Richtung der Getriebeachse. Unter Getriebe­ achse soll die Achse verstanden werden, um die sowohl das Aus­ gleichsgehäuse als auch die Radantriebswellen drehen. Die Sprei­ zung des Getriebegehäuses bewirkt eine Entlastung der Kegelrol­ lenlager zwischen Ausgleichsgehäuse und Getriebegehäuse. Es kommt zu axialem bzw. radialem Spiel, und eine exakte Führung des Ausgleichsgehäuses ist nicht mehr gewährleistet. Tragbildver­ lagerungen, Geräusche und Verschleiß in der Verzahnung des Tellerrades bzw. des Antriebkegelrades sind die Folge.

Eine andere Lösung eines vorbekannten Ausgleichsgetriebes läßt sich aus der DE-OS 34 44 843 entnehmen. Bei dieser Lösung, die in den hier interessierenden Teilen im wesentlichen gleich auf­ gebaut ist wie die vorbeschriebene, ist lediglich einer Radantriebs­ welle ein Lamellensatz im Ausgleichsgehäuse zugeordnet. Entspre­ chend weist das Getriebegehäuse auch nur einen Druckkolben auf. Bei einer Sperrung des Ausgleichsgetriebes bewirkt der einseitige axiale Druck des Druckkolbens eine starke Belastung des gegen­ überliegenden Kegelrollenlagers. Außerdem verlagert sich aufgrund der Elastizitäten der einzelnen Bauteile das mit dem Ausgleichs­ gehäuse verbundene Tellerrad in Richtung Antriebskegelrad und verändert das Zahnspiel. Die Folge sind erhöhter Verschleiß und unangenehme Geräuschentwicklungen. Außerdem hebt bei Ansteigen des Sperrdruckes das druckkolbenseitige Kegelrollenlager allmählich ab und verliert seine Führungseigenschaften. Es stellt sich wieder axiales und radiales Spiel ein mit den bereits erwähnten Folgen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Ausgleichs­ getriebe so weiterzuentwickeln, daß bei einer Sperrung die Lager­ stellen zwischen dem Ausgleichsgehäuse und dem Getriebegehäuse nicht zusätzlich be- bzw. entlastet werden.

Die Aufgabe wird erfindgungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.

Die Erfindung sieht also einen Zusatzkolben vor, der ebenfalls im Ausgleichsgehäuse geführt ist und den Reaktionskräften des Druck­ kolbens entgegenwirkt. Dabei ist es im Rahmen der Erfindung unerheblich, ob das Ausgleichsgehäuse mit zwei Lamellensätzen oder nur einem Lamellensatz bestückt ist. Sind allerdings zwei Druckkolben im Getriebegehäuse vorgesehen, so ist jedem dieser Kolben ein Zusatzkolben zuzuordnen.

Durch den Zusatzkolben kann der Betriebsdruck des Druckkolbens keinen Einfluß mehr nehmen auf die Position des Tellerrades zum Antriebskegelrad. Ebenso wird eine zusätzliche Belastung bzw. Entlastung der Lagerstellen zwischen Ausgleichsgehäuse und Ge­ triebegehäuse verhindert.

Des weiteren kann die Druckbeaufschlagung des Druck- und Zusatzkolbens unterschiedlich eingestellt werden. Dadurch läßt sich eine Anpassung an die Elastizitäten der einzelnen Bauteile des Ausgleichsgetriebes erreichen. Aber auch über die Variation der wirksamen Druckflächen der einzelnen Kolben kann ein entsprechen­ der Ausgleich vorgenommen werden. Selbstverständlich lassen sich auch Druckkraft und Flächendimensionierung miteinander kombinie­ ren.

Bei den üblichen Ausgleichsgetrieben übernehmen Wälzlager die Lagerung des Ausgleichsgehäuses im Getriebegehäuse. In einem solchen Fall ist der Zusatzkolben gegenüber dem Druckkolben axial nach außen verlagert, wobei axial sich auf die Getriebeachse bezieht. Die beiden Kolben, Druck- und Zusatzkolben, schließen die Lagerstelle ein.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist bei einem mit zwei La­ mellensätzen bestückten Ausgleichsgehäuse der Zusatzkolben so angeordnet, daß er bei seiner Betätigung direkt auf den Lagerring des Wälzlagers wirkt, der dem Getriebegehäuse zugeordnet ist. Wird bei dieser Ausführung das Ausgleichsgetriebe gesperrt und bewegt sich durch die vorerwähnte Spreizung das Getriebegehäuse axial nach außen, so würde es im Normalfall versuchen, den Lager­ ring mitzunehmen. Der Zusatzkolben wirkt dem aber entgegen, indem er gegen diesen Lageraußenring drückt. Damit bleibt die Lagervorspannung erhalten und die Lagerstelle erfährt insgesamt keine Beeinträchtigung.

In einer weiteren vorteilhaften Konstrukion ist lediglich einer Radantriebswelle ein Lamellensatz zugeordnet. In diesem Fall beauf­ schlagt der Druckkolben über den Lamellensatz und einen Druck­ ring das Ausgleichsgehäuse. Die hierbei entstehende Axialkraft wirkt sich auf die Lagerstellen zwischen Ausgleichs- und Getrie­ begehäuse belastend bzw. entlastend aus. Gleichzeitig jedoch drückt der Zusatzkolben auf die Radantriebswelle und versucht sie aus dem Ausgleichsgehäuse herauszubewegen. Die Radantriebswelle ihrerseits ist mit dem Achswellenrad unverrückbar verbunden und dieses stützt sich über ein Axiallager am Ausgleichsgehäuse ab. Über das Axiallager bildet diese Gegenkraft ein Kräftegleichgewicht mit der vorher erwähnten Axialkraft des Druckkolbens mit der Folge, daß sich Getriebegehäuse und Ausgleichsgehäuse nicht relativ zueinander bewegen bzw. die Belastung der Lagerstellen neutralisiert wird.

Zweckmäßig ist es bei dieser Konstruktion, zwischen dem Achswel­ lenrad und dem Ausgleichsgehäuse einerseits und dem Zusatzkolben und der Radantriebswelle andererseits je ein Axiallager vorzu­ sehen. Dadurch lassen sich Reibungskräfte minimieren. Die Axial­ lager selbst sind vorzugsweise als Nadellager ausgeführt.

Wie bereits erwähnt, können Druckkolben und Zusatzkolben mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt werden. Wo es jedoch aufgrund der konstruktiven Ausgestaltung des Ausgleichsgetriebes möglich ist, kann für beide Kolben eine gemeinsame Druckver­ sorgung vorgesehen sein. Dadurch läßt sich der Aufwand ins­ gesamt verringern.

Nachfolgend sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung mit den dazugehörigen Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein Ausgleichsgetriebe, deren Ausgleichsgehäuse zwei Lamellensätze aufnimmt und

Fig. 2 ein Ausgleichsgetriebe, bei dem nur einer Radantriebswelle ein Lamellensatz zugeordnet ist.

Fig. 1 zeigt die obere Hälfte eines sperrbaren Ausgleichgetriebes für Kraftfahrzeuge mit einem Getriebegehäuse 1. Das Getriebe­ gehäuse 1 besteht aus einem Grundgehäuse 1 a, an dem beidseitig deckelartige Gehäuseteile 1 b und 1 c festgeschraubt sind. In seinem Inneren nimmt das Getriebegehäuse 1 ein ebenfalls aus mehreren Teilen aufgebautes Ausgleichsgehäuse 2 auf. Zwischen dem Gehäuse­ teil 1 b des Getriebegehäuses 1 und Lagerhälsen 2 a, 2 b des Aus­ gleichsgehäuses 2 sind Kegelrollenlager 3 und 4 vorgesehen. Dadurch läßt sich das Ausgleichsgehäuse 2 im Getriebegehäuse 1 um eine Getriebeachse 5 drehen. Um dieselbe Getriebeachse 5 drehen auch Radantriebswellen 6 und 7, die in Führungsbohrungen der Lagerhälse 2 a, 2 b des Ausgleichsgehäuses 2 gelagert sind.

Am Ausgleichsgehäuse 2 ist ein Tellerrad 8 festgeschraubt. Das Tellerrad 8 kämmt in bekannter Weise mit einem im Getriebegehäuse 1 gelagerten Antriebsritzel 9. Innerhalb des Ausgleichsgehäuses 2 sitzen auf den Radantriebswellen 6, 7 über Keilnutprofile verdreh­ fest Achswellenräder 10, 11. Diese Achswellenräder 10, 11 kämmen mit Ausgleichskegelräder 12, die frei drehbar auf einer im Aus­ gleichsgehäuse 2 gehaltenen Welle 13 sitzen. Aufgrund der Dar­ stellungsart ist in der Zeichnung lediglich eines dieser Kegel­ ausgleichsräder 12 zu erkennen.

Innerhalb des Ausgleichsgehäuses 2 ist jeder Radantriebswelle ein Lamellensatz 14, 15 zugeordnet. Die Lamellensätze 14, 15 sind aufgebaut aus scheibenringartigen Lamellen 14 a, 15 a, die mit einem gezahnten, inneren Scheibenrand in ein Vielkeilnutprofil der Achs­ wellenräder 10 und 11 eingreifen. Abwechselnd dazwischen sind vergleichbare Lamellen 14 b, 15 b angeordnet, die mit einer ent­ sprechenden Außenverzahnung in ein Vielkeilnutprofil der Innen­ wandung des Außengleichsgehäuses 2 eingreifen. Zu dem Ausgleichs­ kegelrad 12 hin stützen sich die Lamellensätze 14, 15 über Druck­ ringe 16, 17 an Schultern des Ausgleichgehäuses 2 ab. Auf der gegenüberliegenden Seite überbrücken Distanzringe 18, 19 den Abstand zwischen der letzten Lamelle der Lamellensätze 14, 15 und der benachbarten Wand des Ausgleichsgehäuses.

Ringförmige Druckkolben 20, 21 sind in den Gehäuseteilen 1 b geführt. Die Druckkolben 20, 21 wirken über Axiallager 22, 23 auf Betätigungsringe 24, 25, die mit mehreren am Umfang verteilten zapfenartigen Fortsätzen 24 a, 25 a durch das Ausgleichsgehäuse 2 hindurchgreifen und an den Distanzringen 18, 19 anliegen.

Axial nach außen verlagert sind in den Gehäuseteilen 1 c des Getriebegehäuses 1 außerdem Zusatzkolben 26, 27 geführt. Die Betätigungsrichtung der Zusatzkolben 26, 27 ist die gleiche wie der Druckkolben 20, 21. Die Zusatzkolben 26, 27 sind ebenfalls als Ringkolben ausgebildet und weisen über den Umfang verteilt axiale Fortsätze 26 a, 27 a auf. Mit diesen Fortsätzen 26 a, 27 a drücken die Zusatzkolben 26, 27 auf äußere dem Getriebegehäuse 1 zugeordnete Lagerringe 3 a, 4 a der Wälzlager 3, 4.

Die Druckkolben 20, 21 und die Zusatzkolben 26, 27 werden durch getrennte Versorgungsleitungen in den Gehäuseteilen 1 b und 1 c mit einer Druckflüssigkeit beaufschlagt. Hierzu ist in der Zeichnung schematisch ein Druckversorgungssystem angedeutet, aus dem sich entnehmen läßt, daß eine Ventileinheit 28, 29 so aufgebaut ist, daß sie den Weg zu den Zusatzkolben 26, 27 erst ab einem bestimmten Druck freigibt. Auf diese Weise werden zunächst die Druckkolben 20, 21 beaufschlagt, ab einem bestimmten Druck dann auch die Zusatzkolben 26, 27.

Beim Betätigen der Sperre des Ausgleichsgetriebes werden die Druckkolben 20, 21 wie eben erwähnt mit Druck beaufschlagt. Sie bewegen sich in Richtung Lamellensätze und drücken über die Betätigungsringe 24, 25 und Distanzringe 18, 19 die Lamellensätze 14, 15 zusammen. Diese stützen sich wiederum über die Druckringe 16, 17 am Ausgleichsgehäuse 2 ab. Sobald die Lamellen 14 a, 14 b und 15 a, 15 b sich berühren, ergibt sich zwischen ihnen ein Reib­ schluß, der um so größer ist, je stärker die Lamellen zusammen­ gedrückt werden. Durch diesen Reibschluß wird das Getriebege­ häuse drehfest mit den Achswellenrädern 10, 11 und damit mit den Radantriebswellen 6, 7 verbunden. Das Ausgleichsgetriebe ist gesperrt.

Die Reaktionskräfte, die aufgrund der Druckbeaufschlagung der Druckkolben 20, 21 in das Getriebegehäuse 1 eingeleitet werden, versuchen dieses in Achsrichtung zu spreizen. Die äußeren Lager­ ringe 3 a, 3 b der Kegelrollenlager 3, 4 würden normalerweise die Spreizbewegung mitmachen. Dies verhindern jedoch die Zusatz­ kolben 26, 27, da sie ab einem bestimmten Druck ebenfalls be­ aufschlagt werden und sodann mit ihren Fortsätzen 26 a, 27 a auf die Außenringe 3 a, 4 a der Wälzlager 3, 4 drücken. Dadurch bleibt die Lagervorspannung erhalten und die Lagerung erleidet keine Beeinträchtigung.

Die Ausführung nach Fig. 2 ähnelt der nach Fig. 1. Soweit sich die Teile gleichen, tragen sie die gleichen Bezugsziffern. Im Gegensatz zur Fig. 1 zeigt die Fig. 2 den unteren Abschnitt eines Ausgleichsgetriebes. Es ist ein Gehäusedeckel 1 c erkennbar, der das Getriebe nach außen hin abschließt. Im übrigen ist das Gehäu­ se 1 in ähnlicher Weise aus mehreren Gehäuseteilen aufgebaut.

In dieser Ausführung nach Fig. 2 ist lediglich der Radantriebs­ welie 6 ein Lamellensatz 14 zugeordnet, wobei dieser Lamellensatz wieder den üblichen Aufbau aufweist. Die Radantriebswelle nimmt eine Schaftschraube 31 auf, an deren den Ausgleichsrädern zuge­ wandten Ende ein scheibenförmiger Anschlag 30 befestigt ist. Dieser Anschlag 30 überdeckt teilweise die Stirnseite des Achs­ wellenrades 10 und drückt es gegen einen äußeren radialen An­ schlag der Radantriebswelle 6. Dadurch hält die Radantriebsweile 6 das Achswellenrad 10 axial unverrückbar fest. Zwischen der rück­ wärtigen Stirnseite des Achswellenrades 10 und der Gehäusewand des Ausgleichsgehäuses 2 ist ein Axiallager 32 vorgesehen.

Der Zusatzkolben 26 hat hier eine entgegengesetzte Betätigungs­ richtung gegenüber dem Druckkolben 20. Er wirkt dabei über ein Axiallager 33 auf einen weiteren radialen Anschlag der Radan­ triebswelle 6. Über einen gemeinsamen Anschlußstutzen 34 werden sowohl der Druckkolben 20 als auch der Zusatzkolben 33 gespeist. Eine getrennte Steuerung ist bei Bedarf möglich.

Bei einer Sperrung des Ausgleichsgetriebes drückt der Druck­ kolben 20 in der beschriebenen Weise die Lamellen des Lamellen­ satzes 14 zusammen. Da sich der Lamellensatz 14 am Ausgleichsge­ häuse 2 abstützt, versucht dieses sich in axialer Richtung nach rechts zu verlagern mit der Folge, daß das Wälzlager 3 entlastet und das Wälzlager 4 zusätzlich belastet wird. Andererseits drückt der Zusatzkolben 33 die Radantriebswelle 6 nach links. Über die Schaftschraube 31 und den ringförmigen Anschlag 30 bzw. den Achswellenrad 10 pflanzt sich dieser Druck auf die Wand des Ausgleichsgehäuses fort und wirkt so der Belastung des Druck­ kolbens 20 entgegen. Bei entsprechender Dimensionierung sind die beiden Kräfte, die im Ausgleichsgehäuse wirken, gleich groß und entgegengesetzt und heben sich damit auf. Die beiden Lager 3 und 4 werden nicht belastet.

Claims (6)

1. Sperrbares Ausgleichsgetriebe für Kraftfahrzeuge mit einem Getriebegehäuse und einem darin, um die Getriebeachse drehbar gelagerten Ausgleichsgehäuse sowie mit mindestens einem im Ausgleichsgehäuse angeordneten, eine Sperrwirkung zwischen dem Ausgleichsgehäuse und wenigstens einer Radantriebswelle hervorrufenden Lamellensatz, der über einen im Getriebege­ häuse geführten Druckkolben hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagbar ist, gekennzeichnet durch einen im Getriebe­ gehäuse (1) geführten Zusatzkolben (26, 27) für den Ausgleich der während eines Sperrvorganges auftretenden, auf die Lagerstellen (Wälzlager 3, 4) zwischen Gebtriebegehäuse (1) und Ausgleichsgehäuse (2) wirkenden Reaktionskräfte.

2. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 1, bei dem das Ausgleichs­ gehäuse über Wälzlager im Getriebegehäuse gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzkolben (26, 27) gegenüber dem Druckkolben (20, 21) axial nach außen ver­ lagert ist.

3. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 2, bei dem für jede Rad­ antriebswelle ein Lamellensatz mit zugehörigem Druck- und Zusatzkolben vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zusatzkolben (26, 27) bei seiner Betätigung mit dem dem Getriebegehäuse (1) zugeordneten Lagerring (3 a, 4 a) des auf seiner Seite liegenden Wälzlagers (3, 4) zusammenarbeitet.

4. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Radantriebswelle (6), der der Lamellensatz zugeordnet ist, ihr Achswellenrad (10) axial unverrückbar hält und daß der Zusatzkolben (26) entgegen der Betätigungsrichtung des Druckkolbens (20) auf die Radantriebswelle (6) drückt.

5. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Achswellenrad (10) und dem Ausgleichs­ gehäuse (2) und zwischen dem Zusatzkolben (26) und der Antriebsweile (6) je ein Axiallager (32, 33) vorgesehen ist.

6. Ausgleichsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Getriebegehäuse (1) ein gemeinsamer Anschlußstutzen (34) für das Druckmedium des Druck- und des Zusatzkolbens (20, 26) vorgesehen ist.