DE3643732C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein selbstsperrendes Ausgleichsgetriebe für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein derartiges selbstsperrendes Ausgleichsgetriebe zeigt die DE-AS 15 05 737. Die axial auf den Abtriebswellen verschieb­ lichen Achskegelräder sind durch Federn derart belastet, daß deren Kupplungselemente bzw. Konusringe an den gehäuseseitigen Kupplungselementen bzw. Konusflächen anliegen. Die Federn stützen sich dabei mittig an einer auf dem Lagerbolzen für die Pla­ netenräder sitzenden Anlaufbüchse ab. Das Ausgleichsgetriebe ist jeweils dann gesperrt, wenn kein Differenzdrehmoment an die Antriebsräder übertragen wird. Diese Bauart führt somit zu einer ständigen Belastung der Kupplungselemente, z. B. bei jedem Stillstand des Kraftfahrzeuges, beim antriebslosen Dahin­ rollen, bei Lastwechseln, etc., wodurch ein gewisser Verschleiß unvermeidbar ist.

Bei einem weiteren selbstsperrenden Ausgleichsgetriebe (vgl. US-PS 33 64 791) ist jeweils zwischen den Achskegelrädern und dem Gehäuse eine Lamellenkupplung vorgesehen, die durch mehrere am Gehäuse abge­ stützte Schraubenfedern vorgespannt ist. Die Achskegelräder stützen sich an einer mittigen Abstandshülse ab und bestehen aus zwei Ringteilen, von denen der eine jeweils über eine Kegel­ verzahnung mit den Planetenrädern und der andere mit den Ab­ triebswellen trieblich verbunden ist. Eine Kupplungsverzahnung mit einem relativ großen Verzahnungswinkel verbindet jeweils die Ringteile. Die Abstandshülse bildet mit Lagerbolzen für die Planetenräder einen Antriebsstern, der relativ zum Gehäuse parallel zu den Achsen der Abtriebswellen verschiebbar angeordnet ist. Bei einem einseitigen Abtriebsmoment wird der verzahnte Ringteil des einen Achskegelrades durch den Axialschub der Kupplungsverzahnung zusammen mit dem Antriebsstern aus Planeten­ rädern und Abstandshülse und dem gegenüberliegenden Achskegelrad verschoben und dabei die eine Lamellenkupplung zusammengepreßt. Damit sind aber die Lamellenkupplungen ständig mehr oder weniger in hemmender Funktion (durch die ständig wirkende Kraft der Schrauben­ federn), so daß ebenfalls ein erhöhter Verschleiß insbesondere an den Lamellenkupplungen zu erwarten ist.

Ausgehend von dem erstgenannten, gattungsgemäßen Ausgleichsge­ triebe besteht die Erfindung darin, ein funktionell verbessertes, besonders verschleißarmes und herstellungstechnisch günstiges Ausgleichsgetriebe zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentan­ spruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß sind die Planetenräder ver­ schiebbar im Ausgleichsgehäuse angeordnet und die Lage der Achskegelräder relativ zu den Planetenrädern durch die Anlauf­ büchse genau definiert. Durch die Federn werden die beiden Achskegelräder zusammen mit der Anlaufbüchse und den Planeten­ rädern in einer Mittellage gehalten, in der das Ausgleichsge­ triebe entsperrt ist. In eine Sperrposition verschoben werden die Achskegelräder nur dann, wenn sich aufgrund ungleicher Drehzahl- und Drehmomentverhältnisse an den beiden Achskegel­ rädern eine Verschiebung aus der genannten Mittellage heraus ergibt. Daraus resultiert ein geringer Verschleiß an den die Sperrwirkung ergebenden Kupplungselementen, weil die Kupplungselemente und Sperrelemente nur dann eine Betätigung der Sperre auslösen, wenn tatsächlich ungleiche Drehmomentverhältnisse vorliegen. Die Kupplungselemente können bei einer erwünschten hohen Sperr­ wirkung eine selbstverstärkend wirkende Konuskupplung oder aber eine Lamellenkupplung geringerer Sperrwirkung sein.

Besonders vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind den Patentansprüchen 2 bis 7 entnehmbar. So wird durch die Merkmale der Patentansprüche 2 und 3 eine spielfreie, auch bei hohen Drehmomenten verkantfreie Führung der Achskegel­ räder, der Planetenräder und der Abtriebswellen erzielt. Eine verschleißunempfindliche, in Verschieberichtung leichtgängige Führung der Planetenräder im Ausgleichsgehäuse wird mit den Merkmalen des Anspruches 4 erzielt, indem zwischen den an die Planetenräder angeformten Zapfen und den korrespondierenden Ausnehmungen im Ausgleichsgehäuse Gleitstücke vorgesehen sind.

Ein Herausfallen der Gleitstücke ohne zusätzliche Sicherungs­ mittel wird gemäß Anspruch 5 dadurch erreicht, daß an die Gleit­ stücke angeformte Haltestege stufenförmige Ausnehmungen im Ausgleichsgehäuse hintergreifen. Besonders vorteilhaft können an den Gleitflächen zwischen den Gleitstücken und den korrespon­ dierenden Ausnehmungen im Ausgleichsgehäuse Zwischenlagen aus reibungsarmem Kunststoff vorgesehen sein. Dadurch ergibt sich eine sehr leichtgängige Verschiebbarkeit der Achskegelräder, welche in Verbindung mit einer geeigneten Abstimmung der die Achskegelräder vorspannenden Federn ein feinfühliges, schnelles Ansprechen der Sperrwirkung sicherstellen.

Zweckmäßig können die fliegend im Ausgleichsgehäuse gelagerten Planetenräder gemäß Anspruch 7 an abgeflachten Umfangsflächen der Anlaufbüchse abgestützt sein. Dadurch wird ein Kippen der Planetenräder um ihre Drehachse bei hohen Drehmomentübertra­ gungen verhindert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in

Fig. 1 ein selbstsperrendes Ausgleichsgetriebe für ein Kraftfahrzeug in einem Querschnit entlang der Drehachse der Antriebswellen,

Fig. 2 eine Ansicht X der Fig. 1 auf die Gleitfüh­ rung eines der Planetenräder und

Fig. 3 einen Schnitt gemäß Linie III-III der Fig. 1 durch ein Planetenrad und dessen Lagerung im Ausgleichsgehäuse.

Das dargestellte, selbstsperrende Ausgleichsgetriebe 10 ist über Kegelrollenlager 12, 14 in einem nicht näher dargestellten Getriebegehäuse 16 drehbar gelagert. Dessen Ausgleichsgehäuse 18 setzt sich aus einem rohrförmigen Abschnitt 20 mit zwei in den rohrförmigen Abschnitt 20 eingesetzten Flanschabschnitten 22, 24 zusammen. An dem Flanschabschnitt 24 befestigt ist ein Tellerrad 26, welches mit einem nicht dargestellten Antriebs­ ritzel im Eingriff ist und das Ausgleichsgehäuse 18 antreibt.

In dem Ausgleichsgehäuse 18 drehbar gelagert sind zwei Abtriebs­ wellen 28, 30, die in nicht dargestellter Weise über Gelenk­ wellen mit den angetriebenen Rädern des Kraftfahrzeuges verbunden sind. Innerhalb des Ausgleichsgehäuses 18 sind zwei Achskegel­ räder 32, 34 und zwei Planetenräder 36, 38 drehbar gelagert, die untereinander in Zahneingriff stehen.

Die Achskegelräder 32, 34 sind mit Nabenabschnitten 40, 42 auf rohrförmigen Fortsätzen 44, 46 einer Anlaufbüchse 48 verdreh­ bar geführt. An die Achskegelräder 32, 34 sind an ihrem Außen­ umfang Konusringe 50, 52 angeordnet, die mit korrespondierenden Konusflächen 54, 56 der Flanschabschnitte 22, 24 zusammenwirken und somit eine Konuskupplung bilden. Es könnte jedoch auch eine Lamellenkupplung vorgesehen sein, wobei die Lamellen einer­ seits mit den Achskegelrädern 32, 34 und andererseits mit den Flanschabschnitten 22, 24 drehfest verbunden sind.

An den der Verzahnung 58, 60 der Achskegelräder 32, 34 abge­ wandten Stirnflächen sind kreisförmig verteilte Rampen 62, 64 eingearbeitet, in den Kugeln 66 als Wälzkörper aufgenommen sind. Die Kugeln 66 wirken mit Rampen 68, 70 von den Achskegel­ rädern 32, 34 gegenüberliegend angeordneten Zwischenringen 72, 74 zusammen. Die Rampen 62, 64, 68, 70 sind derart ausge­ bildet, daß bei einer Relativverdrehung zwischen den Zwischen­ ringen 72, 74 und den Achskegelrädern 32, 34 der Abstand zwischen Achskegelrädern und Zwischenringen vergrößert wird. Zwischen den Zwischenringen 72, 74 und deren benachbartem Achs­ kegelrad 32, 34 ist je ein Tellerfederpaket aus mehreren Tellerfedern 76 angeordnet, die die Achskegelräder 32, 34 gegen­ einander vorspannen. Die Zwischenringe 72, 74 sind gegenüber den Flanschen 22, 24 über Axialrollenlager 78 verdrehbar ab­ gestützt.

Die Planetenräder 36, 38 sind mit je einem angeformten Zapfen 80, 82 versehen, die in einer Bohrung 83 eines Gleitstückes 84 verdrehbar gelagert sind. Das Gleitstück 84 ist jeweils in eine langlochförmige Ausnehmung 86 im Rohrabschnitt 20 des Ausgleichsgehäuses 18 in einer Richtung parallel zu den Drehach­ sen der Antriebswellen 28, 30 verschiebbar geführt. Dabei sind die Ausnehmungen 86 (Fig. 2 und 3) stufenförmig ausgebildet, wobei an die Gleitstücke 84 angeformte Haltestege 88, 90 in die Ausnehmung 86 formschlüssig eingreifen. Die Gleitstücke 84 sind somit nur von innerhalb des Rohrabschnittes 20 montierbar und nach deren Montage lagegesichert. Die zwischen den Gleit­ stücken 84 bzw. den Haltestegen 88, 90 und der korrespondierenden Ausnehmung 86 gebildeten Führungsflächen sind durch Zwischenlagen 92, 94 aus fluorhaltigem Kunststoff (z. B. Teflon) voneinander getrennt. Dies stellt selbst bei Drehmomentübertragungen zwischen dem Rohrabschnitt 20 und den Gleitstücken 84 deren leichte, axiale Verschiebbarkeit sicher. Eine weitere, rei­ bungsmindernde Zwischenlage 96 aus Kunststoff ist um die Zapfen 80, 82 herum zwischen den Gleitstücken 84 und den Planetenrädern 36, 38 eingelegt. Die von den Zapfen 80, 82 abgewandten Stirn­ flächen 100 der Planetenräder 36, 38 laufen an abgeflachten Umfangsflächen 102 der Abstandsbüchse 48 an, so daß die Planeten­ räder 36, 38 entlang deren Drehachse spielfrei und kippmomentfrei gehalten sind.

Durch die Federn 76 werden die Achskegelräder 32, 34 in einer Mittellage gehalten, wobei sich die ringförmigen Stirnflächen der Nabenabschnitte 40, 42 an dem im Durchmesser größeren Mitten­ abschnitt der Anlaufbuchse 48 abstützen. Dieser Mittenabschnitt trägt auch die abgeflachten Umfangsflächen 102 zur Abstützung der Planetenräder 36, 38. In dieser Mittellage der Achskegelräder 32, 34 weisen die Konusringe 50, 52 bzw. deren Konusflächen einen geringfügigen Abstand zu den Konusflächen 54, 56 an den Flanschen 22, 24 auf. In dieser Mittellage ist das Ausgleichsge­ triebe nicht gesperrt, d. h., daß sich die beiden Achskegelräder 32, 34 zueinander und mit Bezug zum Ausgleichsgehäuse 18 in unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten drehen können. Die Drehmomentübertragung bzw. der Kraftfluß läuft dabei von den Planetenrädern 36, 38 über die Achskegelräder 32, 34, die Rampen 62, 64, die Kugeln 66, die Rampen 68, 70 der Zwischenringe 72, 74 und über deren Keilverzahnungen 104, 106 auf die korres­ pondierenden Abtriebswellen 28, 30. Die durch die Rampen 62, 64 bzw. 68, 70 verursachten, axialen Kraftkomponenten an den Achskegelrädern 32, 34 heben sich dabei gegenseitig auf, so daß bei gleicher Drehmomentübertragung an beiden Abtriebswellen 28, 30 die Mittellage der Achskegelräder 32, 34 beibehalten bleibt.

Erfolgt über ein Antriebsrad des Kraftfahrzeuges keine oder nahezu keine Drehmomentübertragung, so beginnt dieses Rad relativ zum anderen Rad zu beschleunigen. Es sei angenommen, die dieses Rad antreibende Abtriebswelle ist die auf der Zeichnung Fig. 1 linke Abtriebswelle 28. Bei dieser Beschleunigung entsteht an der Verzahnung zwischen den Planetenrädern 36, 38 und dem Achskegelrad 34 eine axiale Kraftkomponente, welche die Plane­ tenräder 36, 38, die Anlaufbüchse 48 und das Achskegelrad 32 auf der Zeichnung nach links verschiebt, wobei die Kraft der links angeordneten Tellerfedern 76 überwunden wird. Dies führt zu einem Anbremsen bzw. leichtem Sperren des Achskegelrades 32 mit dem Ausgleichsgehäuse 18 über die Konusfläche 54. Dieses Anbremsen bewirkt sofort, daß sich durch die noch vorhandene Differenzgeschwindigkeit zwischen den beiden Abtriebswellen 28, 30 bzw. den Zwischenringen 72, 74 eine geringfügige Relativ­ verdrehung zwischen Achskegelrad 34 und Zwischenring 74 ein­ stellt, die aufgrund der Rampen 64, 70 und der Kugeln 66 eine weitere, verstärkte Kraftkomponente und somit eine ggf. starke Zunahme der Sperrwirkung ergibt. Somit kann entsprechend der Sperrwirkung über die Abtriebswelle 30 Drehmoment abgegeben werden.

Sobald wieder über beide Abtriebswellen 28, 30 ein gleichmäßi­ ges Drehmoment abgenommen wird, heben sich die durch die Rampen 62, 68 und 64, 70 in Verbindung mit den Kugeln 66 ausgeübten Axialkräfte wieder gegenseitig auf, wodurch durch die Kraft der Tellerfedern 76 die Achskegelräder 32, 34 und die Planeten­ räder 36, 38 wieder die Mittellage einnehmen.

Claims (7)

1. Selbstsperrendes Ausgleichsgetriebe für Kraftfahrzeuge, mit einem angetriebenen Ausgleichsgehäuse (18), in dem zwei Planetenräder (36, 38) und zwei Achskegelräder (32, 34) drehbar gelagert und untereinander in Eingriff sind, die an ihrer der Verzahnung abgewandten Stirnseite Rampen (62, 64) aufweisen, an denen Wälzkörper (66) anlaufen, die an Rampen (68, 70) von zwei gehäuseseitig abgestützten Zwischenringen (72, 74) anliegen und die Zwischenringe dreh­ fest mit Abtriebswellen (28, 30) verbinden, wobei Kupplungs­ elemente (50, 52, 54, 56) zusammenwirken, die am Ausgleichs­ gehäuse (18) und an den axial verschieblich angeordneten Achskegelrädern (32, 34) angeordnet sind, die durch Federn (76) über eine zwischen den Achskegelrädern vorliegende Anlaufbüchse (48) bei Geradeausfahrt in ihrer Ausgangslage gehalten werden, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• a) die Planetenräder (32, 34) sind in der Richtung der Drehachse der Abtriebswellen (28, 30) verschiebbar im Ausgleichsgehäuse (18) gelagert und
• b) die beiden Achskegelräder (32, 34) sind mittels den an den Zwischenringen (72, 74) abgestützten Federn (76) gegen die Anlaufbüchse (48) gespannt, so daß in der durch die Federn (76) bewirkten Mittellage der Achskegelräder (32, 34) keine Sperrwirkung zwischen den Kupplungselementen (50, 52, 54, 56) vorhanden ist.

2. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achskegelräder (32, 34) auf rohrförmigen Fortsätzen (44, 46) der Anlaufbüchse (48) radial geführt sind.

3. Ausgleichsgetriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswellen (28, 30) in der Anlaufbüchse (48) radial geführt sind.

4. Ausgleichsgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenräder (36, 38) mit ange­ formten Zapfen (80, 82) in Bohrungen (83) von Gleitstücken (84) drehbar gelagert sind, wobei die Gleitstücke (84) in langlochförmigen Ausnehmungen (86) im Ausgleichsgehäuse (18) verschiebbar geführt sind.

5. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an die Gleitstücke (84) Haltestege (88, 90) angeformt sind, die in die stufenförmig ausgebildeten Ausnehmungen (86) am Ausgleichsgehäuse (18) formschlüssig eingreifen.

6. Ausgleichsgetriebe nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Gleitflächen zwischen den Gleit­ stücken (84) und den Ausnehmungen (86) Zwischenlagen (92, 94) aus reibungsarmem, insbesondere fluorhaltigem Kunststoff vorgesehen sind.

7. Ausgleichsgetriebe nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenräder (36, 38) an ihrer den Zapfen (80, 82) gegenüberliegenden Stirnfläche (100) an abgeflachten Umfangsflächen (102) der Anlaufbüchse (48) abgestützt sind.