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Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Leistungsübertragungsvorrichtung, wie sie als ein
Zentraldifferential in einem Fahrzeug mit Vierradantrieb
verwendet wird.
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Beispielsweise eine Differential-Einrichtung,
welche in der Lage ist, eine Differential-Drehung von einem
Motor über ein Getriebe auf eine Frontantriebswelle und
eine hintere Antriebswelle zu übertragen, ist wohl bekannt.
Diese Differential-Einrichtung bildet einen Unterschied in
der Drehung zwischen den Fronträdern und den Hinterrädern,
wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt, und ermöglicht dadurch
einen gleichmäßigen Lauf.
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Jedoch hat bei dieser Art von Differential-
Einrichtung, wenn eines der Vorder- oder Hinterräder in
schlammigem Untergrund eingesunken ist, das eingesunkene Rad
eine kleinere Last und dreht im Wesentlichen nahezu ohne
Last. Folglich wird die Leistung des Motors durch die
hochtourige Durchrutschdrehung des eingesunkenen Rades
verbraucht. Deshalb ist es schwierig, das Fahrzeug aus dem
schlammigen Untergrund zu herauszufahren. Um ein derartiges
Problem zu lösen, wurde in den letzten Jahren eine
Differential-Einrichtung geschaffen, mit Einrichtungen, um
das Differential zu begrenzen. Diese Einrichtungen sperren
das Differential, wenn die Differential-Drehung dieser
Einrichtung einen vorgegebenen Wert überschritten hat,
wodurch sie es, einem Fahrzeug ermöglicht, mittels
Leistungsübertragung auf die Räder mit besserem Reibkontakt
mit dem Untergrund, aus dem Schlamm zu kommen.
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Als eine Differential-Einrichtung mit derartigen
Einrichtungen zur Begrenzung des Differentials, ist das in
Fig. 1 gezeigte bekannt. Diese Einrichtung umfaßt eine
Transmissionswelle 1, welche mit einer Ausgangswelle eines
Getriebes verbunden ist, und die Motorleistung überträgt,
und angetriebene Transmissionswellen 3, 5, welche in einer
relativen Weise verbunden sind, und welche Leistung von der
Transmissionswelle 1 Übertragung erhalten. Eine Grundplatte
7 ist an der Transmissionswelle 1 befestigt, und
Planetenräder 9 sind frei drehbar auf der Grundplatte 7
vorgesehen. Ein Gehäuse 11 ist auf der angetriebenen
Transmissionswelle 3 vorgesehen, und ein Hohlrad 13,
welches mit den Planetenrädern 9 in Eingriff steht, ist am
Umfang an der Innenfläche des Gehäuses 11 vorgesehen.
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Einerseits ist die angetriebene
Transmissionswelle 5 in die Transmissionswelle 1 eingepaßt,
und ein Sonnenrad 15, welches mit den Planetenrädern 9 in
Eingriff steht, ist an dem äußeren Umfang deren Endteiles
vorgesehen. Die obigen Planetenräder 9, das Hohlrad 13 und
das Sonnenrad 15 bilden eine Differential-Einrichtung 17,
und die Drehung der Transmissionswelle 1 wird auf die
angetriebenen Transmissionswellen 3, 5 frei unterschiedlich
übertragen. In diesem Fall wird die Drehung der
angetriebenen Transmissionswelle 3 auf das hintere
Differential (nicht dargestellt) übertragen und die Drehung
der angetriebenen Transmissionswelle 5 wird an ein
Frontdifferential (nicht dargestellt) über eine Kette 16
und eine Antriebswelle 18 übertragen.
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Einrichtungen, um das Differential zu begrenzen,
welche an die Differential-Einrichtung 17 hinzugefügt
wurden, umfassen eine Vielzahl von Flanschplatten 19, die
vorstehend auf der angetriebenen Transmissionswelle 5
vorgesehen sind, rippenähnliche Platten 21, welche mit
einem Freiraum dazwischen zwischen die Platten 19 eingepaßt
sind, und
Silikonöl 23, welches in einen flüssigkeitsdichten
Innenraum des Gehäuses 19 eingefüllt wurde.
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Dementsprechend bewirkt, falls eine
Relativdrehung zwischen den angetriebenen
Transmissionswellen 3, 5 stattfindet, genauer, falls eine
Differential-Drehung in den Planetenrädern 9 verursacht
wird, bedingt durch eines der Fronträder, das in
schlammigem Untergrund eingesunken ist, erfährt das
Silikonöl zwischen den Flanschplatten 19 und den
rippenähnlichen Platten 21, eine durch seine Viskosität
bedingte Widerstandswirkung und begrenzt damit diese
Differential-Drehung.
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Da jedoch bei dieser Art des Standes der Technik
konstruktionsbedingt die Begrenzung des Differentials nur
durch die Scherwirkung des Silikonöls bewirkt wird, wie in
Fig. 3 gezeigt, ist die ansteigende Kennlinie der durch
den Scherwiderstand gegen die Differential-
Drehgeschwindigkeit verursachten Drehmomentsbegrenzung
nieder, und ebenso ist der Wert der erzeugten
Drehmomentsbegrenzung klein. Schlußendlich existierte das
Problem, daß die Begrenzung des Differentials nicht
wirkungsvoll durchgeführt werden konnte. Selbstverständlich
kann die Drehmomentsbegrenzung mehr oder weniger verändert
werden, indem die Zahl der Flanschplatten 19 und der
rippenähnlichen Platten 21 vergrößert wird. Jedoch gibt es
in einem solchen Fall Probleme, daß die Einrichtung
unhandlich und teuer wird. Ferner tritt das Problem auf,
daß, wenn die Temperatur der viskosen Flüssigkeit durch die
Differential-Drehung ansteigt, die Viskosität der viskosen
Flüssigkeit abnimmt, was zu einer Reduzierung des
übertragenen Drehmomentes führt.
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Aus DE-A-2209879 ist eine Drehmoments- oder
Leistungsübertragungsvorrichtung bekannt. Diese Vorrichtung
umfaßt eine Transmissionswelle, um eine Eingangsleistung zu
übertragen, und erste und zweite Transmissionswellen,
welche in der Lage sind, sich relativ zu der
Transmissionswelle zu drehen. Um die zwei angetriebenen
Transmissionswellen zu verbinden und eine unterschiedliche
Drehung dazwischen zu ermöglichen, ist eine Differential-
Einrichtung vorgesehen. Um ein Drehmoment zwischen den zwei
angetriebenen Transmissionswellen zu übertragen, wenn die
Drehgeschwindigkeit der unterschiedlichen Drehung einen
vorgegebenen Wert überschreitet, ist eine Differential-
Begrenzungseinrichtung vorgesehen, welche die
unterschiedliche Drehung zwischen der ersten und zweiten
angetriebenen Transmissionswelle begrenzt. Bei der
bekannten Einrichtung umfaßt die Differential-
Begrenzungseinrichtung, ein Kupplungselement, welches auf
der ersten angetriebenen Transmissionswelle so angeordnet
ist, daß es in einem vorgegebenen Winkel relativ zu der
ersten angetriebenen Transmissionswelle drehbar ist. Die
Begrenzungseinrichtung beinhaltet ebenfalls eine Vielzahl
von ersten Platten und eine Vielzahl von zweiten Platten,
wobei die zweiten Platten mit der zweiten angetriebenen
Transmissionswelle in Eingriff stehen, und mit den ersten
Platten über einen vorgegebenen Freiraum dazwischen
zusammenpassen, wobei ein viskoses Fluid um die ersten und
zweiten Platten herum vorgesehen ist. Um ein Drehmoment zu
übertragen, wenn eine unterschiedliche Drehung auftritt,
ist ein Kurvengetriebemechanismus, welcher bedingt durch
den Viskosewiderstand der viskosen Flüssigkeit arbeitet,
derart vorgesehen, daß die ersten und zweiten Platten
gegeneinandergedrückt werden, wenn die unterschiedliche
Drehung zwischen den ersten und zweiten Transmissionswellen
auftritt. Da jedoch die Viskoseflüssigkeits-Scherkopplung
und die Anordnung der ersten und zweiten Plattensätze, bei
dieser bekannten
Einrichtung, getrennt voneinander vorgesehen sind, ist
diese ziemlich sperrig und kompliziert. Da überdies der
Mechanismus zum Ermitteln der unterschiedlicher Drehung und
die Einrichtung zum Vergrößern des zu übertragenden
Drehmoment es bei dieser Einrichtung getrennt vorgesehen
sind, wird die Drehmomentenkennlinie negativ beeinflußt.
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Diese Erfindung wurde gemacht, um die oben
beschriebenen Probleme zu lösen.
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Eine erste Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine
kompakte Vorrichtung zu schaffen, und gleichzeitig, die
Drehmomentenkennlinie der Einrichtung zum Sperren eines
Differentials, welche Fluide verwendet, zu verbessern, um
so eine Leistungsübertragungseinrichtung zu schaffen,
welche schnell und gewiß ihr Differential sperrt, und die
ferner, die Abnahme des übertragenen Drehmomentes,
verursacht von einer durch angestiegene Temperatur
verringerte Viskosität, zu verhindern.
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Eine zweite Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine
Vorrichtung zu schaffen, die nicht unnötigerweise oder
unangemessen gesperrt wird.
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Zur Lösung der obigen Aufgaben stellt die
vorliegende Erfindung eine Leistungsübertragungsvorrichtung
bereit, mit einer Transmissionswelle, um eine
Eingangsleistung zu übertragen; einer ersten und einer
zweiten angetriebene Transmissionswelle, die in der Lage
sind, sich relativ zu der Transmissionswelle zu drehen;
einer Differential-Einrichtung, welche die zwei
angetriebenen Transmissionswellen verbindet und eine
unterschiedliche Drehung dazwischen ermöglicht; und einer
Differentialbegrenzungseinrichtung, welche die
unterschiedliche Drehung zwischen der ersten und zweiten
angetriebenen Transmissionswelle begrenzt, wenn die
Drehgeschwindigkeit der Differential-Drehung einen
vorgegebenen Wert überschreitet, und welche ein Drehmoment
zwischen den zwei angetriebenen Transmissionswellen
überträgt, wobei die Differentialbegrenzungseinrichtung ein
Kupplungselement umfaßt, das auf der ersten angetriebenen
Transmissionswelle so angeordnet ist, daß es über einen
vorgegebenen Winkel relativ zu der ersten angetriebenen
Transmissionswelle drehbar ist, eine Vielzahl von ersten
Platten, die so angeordnet sind, daß sie mit dem
Kupplungselement im Eingriff stehen, eine Vielzahl von
zweiten Platten in Eingriff mit der zweiten angetriebenen
Transmissionswelle, wobei die ersten Platten mit den
zweiten Platten über einen dazwischen vorgegebenen Freiraum
zusammenwirken, eine viskose Flüssigkeit, die
flüssigkeitsdicht um die ersten und zweiten Platten herum
eingefüllt ist, und einen Kurvengetriebemechanismus, der
bedingt durch einen viskosen Widerstand der viskosen
Flüssigkeit derart wirkt, daß die ersten und zweiten
Platten fest zusammengedrückt werden, wenn die
Differential-Drehung zwischen der ersten und zweiten
angetriebenen Transmissionswelle stattfindet, wobei der
Kurvengetriebemechanismus zwischen der zweiten
angetriebenen Transmissionswelle und dem Kupplungselement
angeordnet ist und mit der zweiten angetriebenen
Transmissionswelle und dem Kupplungselement zusammenwirkt,
um die ersten und zweiten Platten fest aneinanderzudrücken,
um ein Drehmoment zu übertragen.
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Zum besseren Verständnis wird nachfolgend die
vorliegenden Erfindung anhand erster bis sechster
Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher
beschrieben. Dabei sind in jeder Ausführungsform
einander entsprechende
Teile mit gleichen Bezugszeichen
versehen, und auf Beschreibungen von gleichen Elementen,
welche zuvor in einer früheren Ausführungsform erklärt
wurden, wird bei der Erklärung der darauffolgenden
Ausbildungsformen verzichtet. Es zeigen:
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Fig. 1: eine perspektivische
Querschnittsansicht, welche eine Differentialvorrichtung
nach dem Stand der Technik darstellt;
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Fig. 2: eine Querschnittsansicht, welche eine
erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
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Fig. 3: ein Kennlinien-Diagramm, welches die
Beziehung zwischen der Differential-Drehgeschwindigkeit des
Planetenrades und des Differential-Begrenzungsdrehmomentes
darstellt;
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Fig. 4: eine Querschnittansicht, welche eine
zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
darstellt;
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Fig. 5: eine Querschnittsansicht, welche eine
dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
darstellt;
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Fig. 6: eine Querschnittsansicht, welche eine
vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
darstellt;
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Fig. 7: eine Querschnittsansicht einer fünften
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 8: eine Halbschnittsansicht einer sechsten
Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 9: ein Diagramm, welches die Beziehung
zwischen der Differential-Drehzahl und dem
Übertragungsdrehmoment der Vorrichtung des Standes der
Technik und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung
darstellt; und
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Fig. 10: ein Diagramm, welches die Beziehung
zwischen der verstrichenen Zeit der unterschiedlichen
Drehung und des Übertragungsdrehmomentes der Vorrichtung
des Standes der Technik und der Vorrichtung der
vorliegenden Erfindung darstellt;
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Fig. 11: eine Querschnittsdarstellung einer
anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 12: ein Kennliniendiagramm wie Fig. 3;
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Fig. 13: eine Querschnittsansicht einer weiteren
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 14: eine Querschnittsansicht einer wiederum
anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 15: eine Querschnittsansicht eines nächsten
Ausführungsbeispiels;
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Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform
ist eine erste, röhrenförmige, angetrieben
Transmissionswelle 27 durch ein Dichtelement 29 frei
drehbar auf einer Transmissionswelle 25 aufgepaßt, welche
Leistung von einem Getrieben überträgt.
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Auch eine zweite angetrieben Transmissionswelle
31 ist frei drehbar in einem Lager 33 gelagert, und ein
Gehäuse 35 ist an einem Ende dieser angetriebene
Transmissionswelle 31 vorgesehen.
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Eine Flanschplatte 37 ist an einem Endabschnitt
der Transmissionswelle 25 vorstehend vorgesehen, und Wellen
39 sind zur Drehung auf einem gleichen Umfang auf der
Flanschplatte 37 befestigt. Planetenräder 41 sind zur
Drehung frei drehbar auf Wellen 39 aufgepaßt. Ferner ist
ein Sonnenrad 43 außerhalb der Umfangsfläche der ersten
Angetriebswelle 27 ausgebildet, und ein Hohlrad 45 ist auf
der Innenfläche der zweiten angetriebene Transmissionswelle
31 ausgebildet. Folglich ist eine Differential-Einrichtung
47 mit diesen zwei Rädern 43, 45 und den Planetenrädern 41,
welche in die zwei Räder 43,45 eingreifen, angeordnet.
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Ferner ist ein Kurvengetrieberad 51 mittels einer Keilwelle
auf die erste angetriebene Transmissionswelle 27 aufgepaßt.
Die Stirnfläche des Kurvengetrieberades 51 ist mit einer
Kurvengetriebefläche ausgerüstet. Diese
Kurvengetriebefläche ist mit einem derartigen Druckwinkel
versehen, daß Plattengruppen, welche später beschrieben
werden, gesperrt werden. Ferner ist ein Kupplungselement 53
frei, axial verschiebbar auf der erste Angetriebswelle 27
aufgepaßt. Dieses Kupplungselement 53 besteht aus einem
zylindrischen Element 55 mit einer Flanschfläche und einer
Gruppe oder Vielzahl von Platten 57, welche aus dem
Körperabschnitt des zylinderischen Elementes 55 nach außen
ragen. Eine dem Kurvengetriebe folgende Fläche ist auf der
Flanschfläche des Kupplungselement 53 ausgebildet, und
diese dem Kurvengetriebe folgende Fläche ist gemacht, um
die Kurvengetriebefläche des Kurvengetrieberads 51 zu
kontaktieren. Demnach ist ein Kurvengetriebe 59 aus dieser
Kurvengetriebefläche und der dem Kurvengetriebe folgenden
Fläche aufgebaut. Anderseits ragt eine Gruppe oder Vielzahl
von Platten 61 in einem vorbestimmten Bereich von der
Innenfläche des Gehäuse der zweiten angetriebenen
Transmissionswelle 31 nach innen, und diese Plattengruppe
61 ist zwischen die Plattengruppe 57 mit einem geringen
Spielraum eingepaßt. Die Gehäusekappe 65 ist über eine
Abdichtung 66 an dem Endabschnitt des Gehäuses 35 angepaßt
und wird durch einen Sprengring 67 gehalten und auch der
axiale Abschnitt der Gehäusekappe 65 ist frei drehbar auf
die erste Angetriebswelle 27 gepaßt. Ein Grundabschnitt
einer Rückstellfeder 69, welche auf der ersten
angetriebenen Transmissionswelle 27 angepaßt ist, greift in
die innere Stirnfläche des axialen Abschnittes der
Gehäusekappe 65, und der vordere Endabschnitt der
Rückstellfeder 59 drückt auf das Kupplungselement 53. Die
Innenseite des Gehäuse 35, welches diese zahlreichen
Elemente einschließt, ist mit einer viskosen Flüssigkeit
angefüllt. Jedes der zuvor beschriebenen Elemente,
namentlich, Kurvengetriebeantriebsrad 49, Kurvengetriebe
59, Kupplungselement 53, Plattengruppe 61, elastisches
Element 69 und viskose Flüssigkeit 71 kombinieren sich
funktional, um eine Einrichtung zum Sperren des
Differentials der Differential-Einrichtung 47 zu bilden.
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Ferner ist ein Leistungsübertragungszahnrad 73 auf
der erste Angetriebswelle 27 fixiert und mittels einer
Zahnradverbindung oder Kettenverbindung, wie dieses
Leistungsübertragungszahnrad 73, wird die Drehung der erste
angetriebenen Transmissionswelle 27, beispielsweise auf ein
nicht dargestelltes Frontdifferential, übertragen. Auch die
zweite angetriebene Transmissionswelle 31 ist mit einem
hinteren Differential (nicht dargestellt) kombiniert.
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Die erste Ausführungsform ist wie oben
beschrieben aufgebaut. Nachfolgend wird nun deren Funktion
erklärt.
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Zunächst, wenn das Fahrzeug geradeausfährt, wird
die Leistung der Transmissionswelle 25 auf die erste und
zweite angetriebene Transmissionswelle 27, 31 über die
Planetenräder 41 übertragen. Ferner wird in diesem Fall, da
die Drehgeschwindigkeit der Front- und Rückräder gleich
sind, keine Differentialwirkung der Differential-
Einrichtung 47 ausgeführt.
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Als nächstes, falls das Fahrzeug eine Kurve
fährt, tritt ein Drehgeschwindigkeitsunterschied zwischen
den Vorder- und den Hinterräder auf. Falls dieser
Drehgeschwindigkeitsunterschied klein ist, wird bedingt
durch die Federkraft des elastischen Elementes 69 keine
Differentialbegrenzung ausgeführt werden oder sie wird
klein bleiben.
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Falls jedoch eines der Vorder- und Hinterräder in
schlammigen Untergrund eingesunken ist, wird, da das
eingesunkene Rad leer durchdrehen wird, eine sehr schnelle
Relativdrehung zwischen der ersten und zweiten
angetriebenen Transmissionswelle 27, 31 auftreten. Deshalb
werden die Planetenräder 41, welche die sehr schnelle
Relativdrehung ermöglichen, ebenfalls eine sehr schnelle
Differential-Drehung verursachen. Dann führt die
Einrichtung zum Begrenzen des Differential die nachfolgende
Differential-Sperrfunktion aus, um das eingesunkene Rad
herauszuziehen. Erstens, wird ein relativer Drehunterschied
zwischen der Plattengruppe 61 und der Plattengruppe 57
bedingt durch die Relativdrehung der ersten angetriebenen
Transmissionswelle 27 und der zweiten angetriebenen
Transmissionswelle 31 auftreten. Bedingt durch diesen
Drehunterschied werden beide Platten 57 und 61 Widerstand
durch die viskose Flüssigkeit 71 erfahren. Dieser
Widerstand wirkt als ein Begrenzungsdrehmoment, um das
Differential der Planetenräder 41 zu begrenzen.
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Andererseits wird die Differential-Drehung der
Planetenräder über die zweite angetriebene
Transmissionswelle 31 auf das Kurvengetrieberad 51
übertragen. Durch die Drehung dieses Kurvengetrieberades
51, wird die auf das Kurvengetriebe folgende Fläche des
Kupplungselements 53 in Kontakt zu der Kurvengetriebefläche
des Kurvengetrieberades 51 gelangen, und wegen deren
Kurvengetriebewirkung wird das Kupplungselement 53 in Fig. 4
nach links bewegt. Da sich das Kupplungselement 53 nach
links bewegt, erfährt das Kupplungselement 53 eine
Federkraft. Diese Federkraft wirkt der Druckkraft zwischen
der Kurvengetriebefläche und der der auf das Kurvengetriebe
folgenden Fläche entgegen, und begrenzt das Anpreßschloß
zwischen der Plattengruppe 57 und der Plattengruppe 61 bis
auf einen bestimmten Unterschied der Relativdrehung, wobei
es eine Differentialbegrenzung wie in Fig. 3 (O-A) gezeigt
ausführt. Wenn die Kurvengetriebewirkung des
Kurvengetriebemechanismusses 59 durch die unterschiedliche
Drehung weiter zunimmt, wird ein Sperren durch
Reibverbindung zwischen der Plattengruppe 61 und
Plattengruppe 57 bewirkt. Als folge davon wird das
Differential der Planetenräder 41 gestoppt und die Leistung
der Transmissionswelle 25 wird wirksam zu dem eingesunkenen
Rad übertragen, um ein Herausziehen des Rades aus dem
schlammigen Untergrund zu erreichen.
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Auf diese Weise, wird bei der ersten
Ausführungsform, die Differentialbegrenzung in ihrem
Anfangsstadium, nämlich während der Periode von O-A in Fig.
2, mit einem Flüssigkeitswiderstand ausgeführt, während die
Reibverbindung durch die Wirkung des elastischen Elementes
69 auf ein bestimmtes Maß bestimmt wird, und wenn die
Differential-Drehung einen bestimmten Punkt überschreitet,
werden die Plattengruppen 61, 57 verriegelt. Deshalb ist es
möglich, die Vorrichtung kompakt zu gestalten, ohne die
Anzahl der Plattengruppen zu erhöhen. Dadurch wird, wie in
Fig. 2 gezeigt, die ansteigende Kennlinie des
Differentialbegrenzungs-Drehmomentes verbessert, und auch
wenn eine abrupte Zunahme, nach Übersteigen einer
bestimmten Differential-Drehung ausgeübt wird, kann die
zuvorgenannte Differential-Sperrung zuverlässig erreicht
werden.
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In der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform
sind Folgende die Punkte, in welchen sich die zweite
Ausführungsform von der ersten Ausführungsform
unterscheidet: das Kupplungselement 53 ist derart in die
Gehäuseseite eingesetzt, daß es frei axial verschiebbar ist;
die zwischen die Plattengruppe 57 eingepaßte Plattengruppe
61 ist auf der ersten angetriebenen Transmissionswelle 27
vorgesehen; die Kurvengetriebeantriebsplatte 49 greift in
dem Hohlrad 45 des Gehäuse 35 ein; und eine
Kurvengetriebefläche ist auf der Stirnfläche der
angetriebenen Kurvengetriebeplatte 49 ausgebildet und eine
dem Kurvengetriebe folgende Fläche ist auf der Stirnseite
des Kupplungselementes 53 ausgebildet.
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Demzufolge kann sich bei der zweiten
Ausführungsform im wesentlichen der gleiche Effekt wie bei
der ersten Ausführungsform einstellen.
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In Fig. 5, der dritten Ausführungsform, ist das
Gehäuse 35 an dem Endteil der Transmissionswelle 25 mit
Schrauben 75 fixiert, wodurch eine Flanschfläche 31a an dem
Endteil der zweiten angetriebenen Transmissionswelle 31
vorstehend vorgesehen ist, und diese Flanschfläche 31a ist
im Eingriff mit dem Hohlrad 45 mit diesem verbunden oder
mit dem Kurvengetriebe verbunden. Die restliche Anordnung
ist gleich wie bei der ersten Ausführungsform.
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Demnach kann auch im Fall der dritten
Ausführungsform, die gleiche Wirkung wie in der in Fig. 2
und Fig. 3 gezeigten Ausführungsform erreicht werden.
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Die in Fig. 6 ausgeführte Ausführungsform ist
eine, bei der die vorliegende Erfindung auf ein hinteres
Differential eines Fahrzeuges angewendet ist.
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In Fig. 6 ist ein Antriebsritzel (nicht
dargestellt) auf der Transmissionswelle vorgesehen, und
diese Antriebsritzel steht mit einem Tellerrad (nicht
dargestellt) eines Differentialgehäuses 77 im Eingriff,
wobei die Plattengruppe 61 in ein Seitenrad 81 eingreift.
Andererseits steht die Innenfläche des Differentialgehäuses
77 im Eingriff mit einer Plattengruppe 57 und ein Druckring
85 ist frei, axial verschiebbar eingepaßt.
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Überdies ist eine Ritzelwelle 87 auf dem
Differentialgehäuse 77 frei drehbar vorgesehen und ein
Ritzel 88, welches im Eingriff in Seitenrädern 81, 83 ist,
ist auf der Ritzelwelle 87 ausgebildet, und eine dem
Kurvengetriebe folgende Fläche ist auf der Stirnseite des
Druckring 85 ausgebildet, welcher der Kurvengetriebefläche
gegenüberliegt. Die Kurvengetriebefläche und die auf den
Kurvengetriebe folgende Fläche bilden einen
Kurvengetriebemechanismus 59. Weiter ist eine
Rückstellfeder 69 zwischen der Stirnfläche des
Differentialgehäuses 77 und dem Kupplungselement 53
angeordnet. Durch die Rückstellkraft der Rückstellfeder 69,
erfährt die Plattengruppe 61, 57 eine Kraft in eine
Richtung, welche die Plattengruppen 61, 57 zwingt
auseinander zu rücken. Luftdichtigkeit ist durch zwischen
dem Differentialgehäuse 77 und den Seitenrädern 81, 83
plazierte Dichtungselemente 91 erreicht, und das Innere des
Differentialgehäuses 77 ist mit einer viskosen Flüssigkeit
71 gefüllt.
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Da diese vierte Ausführungsform wie oben
ausgeführt aufgebaut ist, verursacht, falls zwischen den
linken und rechten Rädern ein
Drehgeschwindigkeitsunterschied über einem vorbestimmten Wert auftritt, die
Relativdrehung zwischen dem Differentialgehäuse 77 und dem
Seitenrad 81, nämlich der Relativdrehung der Plattengruppen
61 und der Plattengruppen 57, einen Widerstand der viskosen
Flüssigkeit 71, wodurch die Differential-Drehung des Ritzel
41, die Kurvengetriebewirkung des
Kurvengetriebemechanismusses 59, das axiale Verschieben des
Druckring 85 nach links, bedingt durch die
Kurvengetriebewirkung, der Reibdruckkontakt zwischen den
Plattengruppe 61, 57 und das Eigensperren der
Kurvengetriebemechanismusses 59 nacheinander bewirkt
werden. Folglich wird gleich, wie in den Fällen der anderen
entsprechenden Ausführungsformen zuvor beschrieben, die
Begrenzung der Differential-Drehung rasch bewirkt.
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Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform
ist die Rückstellfeder 69 der ersten Ausführungsform
ersetzt durch eine Tellerfeder 137 als das elastische
Elemente 69 ersetzt, welches zwischen der Plattengruppe
61 und dem Flanschabschnitt des Kupplungselementes 53
geordnet. Diese Tellerfeder 137 ermöglicht es den Platten
während eines vorbestimmten Bereiches der Ausgangsbewegung
des Kupplungselementes 53 zum Zeitpunkt dessen Anhebens in
einem freien Zustand zu sein.
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Demnach, wird, wenn Differential-Drehung
auftritt, dasjenige der zu diesem Zeitpunkt vorhandenen
Drehmomente den Kurvengetriebemechanismus 59 von dem
Gehäuses 35 der angetriebenen Transmissionswelle 31 aus
über die zweiten Platten 57 und die Kupplungselemente 53
erreichen, und die anderen werden den
Kurvengetriebemechanismus 59 über die erste angetriebene
Transmissionswelle 27 erreichen. Da es in Drehrichtung ein
Ineinandergreifen zwischen beiden über den
Kurvengetriebemechanismus 59 gibt, wird eine axiale
Belastung gemäß dem Differential-Drehungs-Drehmoment,
bedingt durch die Neigung der abgeschrägten Vorsprünge auf
dem Kurvengetriebemechanismus 59, auftreten. Die Belastung
verursacht eine Axialbewegung des Kupplungselementes 53,
welche den Raum zwischen dem Kupplungselement 53 und der
Gehäuseabdeckung 55 des Gehäuses 35 einengt. Dadurch werden
die Plattengruppe 57 und die Tellerfeder 137 gedrückt.
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Die ersten und zweiten Plattengruppen 61, 57
beginnen sich relativ zueinander zu drehen, wobei sie sich
gegenseitig unter einem leichten Druck berühren, und der
Scherwiderstand der viskosen Flüssigkeit 71 und der
Reibungswiderstand zwischen den reibenden Platten wird
darauf ausgeübt. Bis die Differential-Drehgeschwindigkeit
B&sub1; ist, wie durch den Bereich B-1 der Kurve B in Fig. 9
gezeigt, wird die Belastungskraft auf den
Kurvengetriebemechanismus 59 entsprechend der Zunahme der
Differential-Drehgeschwindigkeit ansteigen und dadurch das
Gegeneinanderpressen der ersten und zweiten Platten 61, 57
verstärkt, was es dem übertragenen Drehmoment ermöglicht
proportional anzusteigend zu sein. Wenn die Differential-
Drehgeschwindigkeit im Bereich B&sub1; bis B&sub2; des Diagramms ist,
wird fast keine Veränderung des übertragenen Drehmomentes
vorgenommen, wie durch den Bereich B-2 in dem Diagramm
gezeigt. Dies ist der Bereich, in welchem die
Reaktionsfederkraft der Tellerfeder 137 wirksam ist, und es
wird angenommen, daß obwohl die Differential-
Drehgeschwindigkeit ändert, die Feststellkraft der ersten
und zweiten Platten 61, 57, nämlich das übertragene
Drehmoment, wenig verändert, weil die Reaktionskraft der
Feder wie ein Dämpfer wirkt. Dieser Abschnitt der Kennlinie
verhindert das Sperren während einer Kurvenfahrt. Wenn die
Differential-Drehgeschwindigkeit ansteigt und den Bereich
über B&sub2; in dem Diagramm erreicht, nimmt das übertragene
Drehmoment abrupt zu, wie durch den Bereich B-3 in dem
Diagramm gezeigt. Dieses zeigt, daß die Belastungskraft des
Kurvengetriebemechanismus 59 über die Reaktionskraft der
Tellerfeder 137 hinaus angestiegen ist und die ersten und
zweiten Platten 61, 57 zum Sperren veranlaßt hat. Dieser
Teil der Kennlinie ist wirksam, um ein schnelles Sperren in
einem Fall zu ermöglichen, wenn es Schwierigkeiten gibt aus
schlammigem Untergrund herauszukommen, wenn eines der Räder
leer durchdreht.
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Ferner ist es durch eine Auswahl der
Funktionsweise der Tellerfeder 137 möglich, die
beschriebene Betriebskennlinie zu erreichen.
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Die Kurve A in Fig. 9 zeigt weiter die Kennlinie
der Übertragungsvorrichtung nach dem Stand der Technik,
welche nur den viskosen Widerstand der Viskosen Flüssigkeit
ausnützt. Wie zuvor beschrieben ist die ansteigende
Kennlinie niedrig, nämlich, sie zeigt, daß der Anfang einen
mäßigen Neigungswinkel besitzt, und daß allgemein der Pegel
des übertragenen Drehmomentes niedrig ist. Selbst wenn die
Differential-Drehgeschwindigkeit ansteigt, kann ein
Sperrzustand der dem Widerstand ausgesetzten Platten, wie
zuvor beschrieben, nicht einfach durch die Bedingung der
Differential-Drehgeschwindigkeit erreicht werden kann.
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In Fig. 10 ist eine Beziehung zwischen der Zeit
und dem übertragenen Drehmoment bei einer bestimmten
Differential-Drehung dargestellt. In dem Diagramm zeigt
Kurve B die Kennlinie unter gleichen Bedingungen wie Kurve
B in Fig. 9, und Kurve A zeigt ebenfalls ähnlich die
Kennlinie eines Standes der Technik, welcher nur den
viskosen Widerstand der viskosen Flüssigkeit ausnützt.
Gleich wie Fig. 9 zeigt Fig. 10, daß bei der Vorrichtung
des Standes der Technik, welche nur viskosen Widerstand
ausnützt, während Zeit verstreicht und zunehmender
Temperatur, und das übertragene Drehmoment bedingt durch
eine Abnahme der Viskosität abfällt. Jedoch zeigt es für
die erfindungsgemäße Vorrichtung, nämlich diejenige mit
einer Kurvengetriebeeinrichtung und einer Tellerfeder, daß
obwohl die Temperatur bei fortschreitender Zeit zunimmt,
das übertragene Drehmoment nicht abnimmt, wobei es generell
einen höheren Pegel des übertragenen Drehmomentes erreicht,
und es zeigt ferner, daß die Vorrichtung rasch den
Endsperrzustand erreicht.
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Bei dem in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die erfindungsgemäße Leistungsübertragungsvorrichtung
als eine unabhängige, eigene Vorrichtung ausgebildet. In
der Darstellung verläuft eine Transmissionswelle 25 nach
links und eine erste angetriebene Transmissionswelle 27
verläuft nach recht. Ein Gehäuse 35 ist mit der ersten
angetriebenen Transmissionswelle 27 verbunden. Ein
Kupplungselement 53, welches ein bewegbares Element ist,
ist in das Gehäuse 35 frei drehbar und frei axial
verschiebbar eingepaßt. Platten 57, 61 sind entgegengesetzt
angeordnet zwischen des inneren Umfangs des
Kupplungselementes 53 und dem äußeren Umfang einer Büchse
139, welche im Eingriff mit
dem äußeren Umfang der zweiten angetriebenen
Transmissionswelle 31 ist. Ein Kurvengetriebemechanismus 59
ist zwischen einer Seite des Gehäuses 35 und dem seitlichen
Abschnitt des Kupplungselement 53 vorgesehen ist. Da der
Aufbau und die Funktion der anderen Teile ähnlich wie bei
der ersten Ausführungsform sind, wird auf deren
Beschreibung verzichtet.
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Fig. 11, Fig. 13, Fig. 14 und Fig. 15 zeigen
weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in
welchen auf die Rückstellfeder 69 aus Fig. 2, Fig. 4, Fig.
5 und 6 verzichtet wurde.
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Fig. 12 ist eine Kennlinie der in Fig. 11
gezeigten Vorrichtung.
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Zusammenfassend ist es möglich, wenn diese
Erfindung wie oben beschrieben aufgebaut ist, neben der
Beibehaltung der Kompaktheit die Kenngrößen der Einrichtung
zur Differentialbegrenzung, welche Fluide verwenden, zu
verbessern. Nämlich es ist möglich, die ansteigende
Kennlinie des Begrenzungsdrehmomentes für unterschiedliche
Drehung zu verbessern. Es ist ebenfalls möglich, das
Sperrdrehmoment ausreichend groß zu machen. Damit wird,
falls eines der Räder in sumpfigem Untergrund eingesunken
ist, und die Differential-Drehgeschwindigkeit einen
vorbestimmten Wert überschreitet, eine sehr rasche
Differentialbegrenzung erreicht und ein zuverlässiges
Sperren erhalten. Bedingt durch eine Reaktion des
elastischen Elementes, wird die reibbedingte
Befestigungskraft zwischen den Platten auf ein bestimmtes
Maß beschränkt. Deshalb ist es auch möglich, eine Bewegung,
wie Kurvenfahrt, gleichmäßig abzudecken.