DE3717513A1 - Selbstsperrendes differentialgetriebe, insbesondere kegelrad-differentialgetriebe - Google Patents
Selbstsperrendes differentialgetriebe, insbesondere kegelrad-differentialgetriebeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein selbstsperrendes Differential
getriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiges Differentialgetriebe wird in der DE-PS
8 54 155 beschrieben. Dieses bekannte Getriebe ist als
Stirnrad-Getriebe ausgebildet und weist als Eingangs
element ein durch ein Tellerrad antreibbares Gehäuse
auf, in dem zwei Sätze von Ausgleichsrädern gelagert
sind. Die Ausgleichsräder der beiden Sätze sind ab
wechselnd auf einem zur Drehachse des Gehäuses konzen
trischen Kreis angeordnet und stehen miteinander in Ein
griff, so daß sie in Bezug auf das Gehäuse gegensinnig
zueinander um parallel zur Gehäuseachse verlaufende
Achsen drehbar sind. Die Ausgleichsräder der beiden Sätze
sind axial gegeneinander versetzt, und jeder Satz von
Ausgleichsrädern kämmt mit einem Abtriebszahnrad, das
auf einer koaxial in dem Gehäuse drehbaren Abtriebswelle
angeordnet ist. Zwischen den Abtriebszahnrädern und dem
Gehäuse sind Lamellenkupplungen zur Sperrung des Diffe
rentialgetriebes angeordnet. Die Abtriebsräder stehen
über Schrägverzahnungen mit den Abtriebswellen in Ein
griff. Wenn zwischen den Drehmomenten an den Abtriebs
wellen eine Differenz auftritt, so ergibt sich aufgrund
der Schrägverzahnung ein Axialschub, durch den eine der
beiden Kupplungen in Eingriff gebracht wird, so daß die
Ausgleichswirkung des Differentialgetriebes gehemmt wird.
In der noch unveröffentlichten, am 26. Mai 1986 einge
reichten deutschen Patentanmeldung P 36 17 706.7-12
des Anmelders wird ein dem oben beschriebenen Differential
getriebe vergleichbares Stirnrad-Differentialgetriebe vor
geschlagen, bei dem die Lamellenkupplungen mit Hilfe von
Schraubenfedern ständig in die Eingriffsstellung vorge
spannt sind. Zum Lösen der Kupplungen sind Knebelmecha
nismen vorgesehen, die eine vom Betrag des auf sie ein
wirkenden Drehmoments abhängige Betätigungskraft erzeugen.
Solche Knebelmechanismen sind als solche aus der euro
päischen Patentanmeldung 00 83 501 bekannt und werden
beispielsweise durch auf einem Kreis konzentrisch zur
Drehachse angeordnete, im wesentlichen parallel zur Dreh
achse verlaufende Zugstangen oder Zugseile gebildet, die
zwei relativ zueinander drehbare Teile miteinander verbin
den und sich bei einer relativen Verdrehung dieser Teile
verschränken, so daß sich der Abstand zwischen den beiden
drehbaren Teilen verringert.
Wenn bei dem in der Patentanmeldung P 36 17 706 beschrie
benen Differentialgetriebe gleiche Drehmomente an beiden
Abtriebswellen anliegen, so befinden sich die Kupplungen
im Eingriff, d.h., die Ausgleichswirkung ist gehemmt. Wenn
dieses Differentialgetriebe beispielsweise zum Antrieb
eines Kraftfahrzeugs eingesetzt wird, so ist auch bei
Durchdrehen eines Rades des Fahrzeugs gewährleistet,
daß eine gewisse Antriebsleistung auf das andere Rad
übertragen wird. Bei einer Kurvenfahrt wird durch die
Knebelmechanismen die Eingriffskraft - und damit der
Reibschluß - der Kupplungen verringert, so daß eine
Ausgleichsbewegung ermöglicht wird. Bei Geradeausfahrt
werden geringfügige Fluktuationen des relativen Drehwin
kels zwischen den beiden Rädern durch die Knebelmecha
nismen ausgeglichen, ohne daß der Kupplungseingriff
gelöst wird. Hierdurch wird ein unnötiger Verschleiß
der Kupplungen vermieden.
Die Erfindung bezweckt eine Verallgemeinerung des in der
Patentanmeldung P 36 17 706 für Stirnrad-Differentialge
triebe vorgeschlagenen Selbstsperrmechanismus auf Diffe
rentialgetriebe beliebiger Bauart, insbesondere auf
Kegelrad-Differentialgetriebe.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Differentialge
triebe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen
Art mit einem einfach und kompakt aufgebauten und dabei
funktionssicheren und verschleißarmen Sperrmechanismus
zu versehen, bei dem die Sperrwirkung während des Gleich
laufs der Abtriebswellen besteht und bei erzwungener
differentieller Drehung der Abtriebswellen selbsttätig
reduziert wird.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich
aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich
aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung eignet sich insbesondere für Kegelrad-Diffe
rentialgetriebe, ist jedoch auch bei Differentialgetrieben
anderer Bauart, beispielsweise bei üblichen Planetenge
trieben einsetzbar.
Ein Differentialgetriebe weist allgemein ein Eingangs
element, zwei Abtriebselemente sowie Ausgleichselemente
auf, die mit den Abtriebselementen in Eingriff stehen
und derart miteinander gekoppelt sind, daß sie in Bezug
auf das Eingangselement nur gegensinnig zueinander dreh
bar sind. Erfindungsgemäß können die zur Hemmung der Aus
gleichsbewegung dienenden Kupplungen und Knebelmechanis
men wirkungsmäßig zwischen dem Eingangselement und den
Ausgleichselementen, zwischen dem Eingangselement und
den Abtriebselementen oder auch zwischen den beiden Ab
triebselementen angeordnet sein. In jedem Fall wird eine
differentielle Drehung der Abtriebselemente verhindert,
solange die Kupplungen fest in Eingriff sind, und die
Eingriffskraft der Kupplungen wird in dem Maße verrin
gert, wie das über die Kupplungen und die Knebelmecha
nismen übertragene Drehmoment zunimmt.
Das erfindungsgemäße Differentialgetriebe weist insbeson
dere die folgenden Vorteile auf.
Die Sperrung des Differentialgetriebes wird durch die
Knebelmechanismen selbsttätig aufgehoben, ohne daß hierzu
besondere Antriebsmittel wie hydraulische Stellglieder
oder dergleichen erforderlich sind. Die Funktion der
Knebelmechanismen ist dabei von der Drehrichtung unab
hängig.
Die Knebelmechanismen lassen sich darüber hinaus so ge
stalten, daß trotz des unvermeidlichen Abriebs an den
Kupplungen kein Nachstellen erforderlich ist.
Die Eingriffskraft der Kupplungen und damit der Grad
der Hemmung der Ausgleichswirkung läßt sich durch Aus
tausch der die Kupplungen beaufschlagenden Federn auf
einfache Weise variieren.
Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt einen schematischen Schnitt
durch ein erfindungsgemäßes Kegelrad-Differentialge
triebe.
Das Differentialgetriebe 10 weist einen zylindrischen
Differentialkorb 12 auf, dessen Mantel durch zwei anein
andergeflanschte rohrförmige Bauteile 14, 16 gebildet wird.
Der Differentialkorb 12 bildet das Eingangselement des
Differentialgetriebes 10 und wird über eine Kardanwelle
18, ein Kegelrad 20 und Tellerrad 22 angetrieben. Die
Stirnwände 24, 26 des Differentialkorbs 12 sind mit Hilfe
von Lagern 30 in einem Rahmen 28 gelagert.
Zwei Abtriebswellen 32, 34 sind koaxial in dem Differential
korb 12 gelagert und weisen an ihrem inneren Ende jeweils
ein als Kegelrad ausgebildetes Abtriebsrad 36 bzw. 38 auf.
Auf einer quer zur Drehachse des Differentialkorbs 12
verlaufenden Ausgleichswelle 40 sind zwei ebenfalls als
Kegelräder ausgebildete drehbare Ausgleichsräder 42 an
geordnet, die mit den Abtriebsrädern 36, 38 kämmen.
In den Differentialkorb 12 sind zwei Rutschkupplungen 44
angeordnet, die die Abtriebswellen 32, 34 koaxial umgeben.
Die Rutschkupplungen 44 werden jeweils durch starr mit
dem Mantel des Differentialkorbs verbundene Lamellen
46 und durch kammförmig in diese eingreifende Lamellen
48 gebildet, die an einem axial auf der Abtriebswelle
32 bzw. 36 verschiebbaren Kupplungsträger 50 angeordnet
sind.
Die Kupplungsträger 50 sind jeweils über eine Anzahl von
Zugseilen 52 mit dem Abtriebsrad 36 bzw. 38 verbunden.
Die Zugseile 52, von denen in der Zeichnung jeweils
nur eines erkennbar ist, sind in gleichmäßigen Winkel
abständen um die Drehachse des Differentialkorbes ange
ordnet und mit verdickten Enden in dem Kupplungsträger
50 und dem Abtriebsrad 36 bzw. 38 verankert.
Durch Schraubendruckfedern 54, die sich über Drucklager
56 an den Abtriebsrädern 36, 38 abstützen, werden die
Kupplungsträger 50 nach außen vorgespannt, so daß die
Kupplungslamellen 46, 48 fest in Eingriff gehalten werden.
Die Abtriebsräder 36, 38 stützen sich über Drucklager 58
gegenseitig ab, so daß die durch die Federn 54 erzeugten
Axialkräfte aufgefangen werden.
An den durch Schutzkappen 60 abgedeckten axialen Enden
des Differentialkorbes 12 sind Ausrückmechanismen 62
zum Lösen der Kupplungen 44 angeordnet. Jeder der Aus
rückmechanismen 62 weist einen mit Steilgewinde versehenen,
in den Rahmen 28 eingeschraubten Schubring 64 auf, der
mit Hilfe eines nicht gezeigten Betätigungsmechanismus
drehbar ist. Die Stirnwände 24, 26 des Differentialkorbes
werden von Druckstangen 68 durchlaufen, die sich über
Drucklager 66 an dem Schubring 64 abstützen und über
weitere Drucklager 70 den Kupplungsträger 50 beauf
schlagen.
Wenn das Differentialgetriebe 10 über die Kardanwelle
18 angetrieben wird und an den Abtriebswellen 32, 34
das gleiche Gegendrehmoment anliegt, so drehen sich beide
Abtriebswellen 32, 34 gemeinsam mit dem Differentialkorb
12 und den Kupplungsträgern 50, die über die in der Ein
griffsstellung befindlichen Kupplungen 44 mit dem Diffe
rentialkorb verbunden sind.
Wenn an den Abtriebswellen 32, 34 unterschiedliche Gegen
drehmomente anliegen, so werden die durch die Ausgleichs
räder 42 und die Abtriebsräder 36, 38 gekoppelten Abtriebs
wellen gegensinnig in Bezug auf den Differentialkorb 12
gedreht. Solange die Kupplungen 44 fest in Eingriff sind,
werden die Kupplungsträger 50 starr in Bezug auf den
Differentialkorb gehalten. Die Abtriebsräder 36, 38 werden
somit relativ zu den gegenüberliegenden Kupplungsträgern
50 verdreht. Hierdurch werden die Zugseile 52 verschränkt,
so daß sie die Kupplungsträger 50 entgegen der Kraft der
Federn 54 näher an die Abtriebsräder 36, 38 heranziehen
und auf diese Weise den Kupplungseingriff lockern. Die
Verschränkung der Zugseile 52 hat weiterhin zur Folge, daß
ein Drehmoment direkt von den Kupplungsträgern 50 auf
die Abtriebsräder 36, 38 übertragen wird. Zwischen dem
durch die Zugseile übertragenen Drehmoment und der durch
die Zugseile auf den Kupplungsträger ausgeübten Axial
kraft besteht ein nichtlinearer Zusammenhang. Die Axial
kraft ist nur vom Betrag, nicht jedoch von der Richtung
des Drehmoments abhängig.
Wenn die durch die Zugseile 52 ausgeübte Axialkraft über
einen bestimmten Betrag hinaus zunimmt, so ergibt sich
ein zunehmender Schlupf der Kupplungen 44, der einer
weiteren Zunahme des auf die Zugseile übertragenen
Drehmoments entgegenwirkt. Es stellt sich so ein Gleich
gewicht ein, bei dem die durch die Zugseile auf den
Kupplungsträger ausgeübte Axialkraft gerade durch die
Kraft der Federn 54 aufgehoben wird. Das in diesem
Gleichgewichtszustand direkt von dem Differentialkorb
auf die Abtriebsräder übertragene Drehmoment läßt sich
durch geeignete Dimensionierung der Federn 54 nach Wunsch
einstellen.
Die Ausgleichswirkung des Differentialgetriebes 10 wird
somit durch die Wirkung der Kupplungen 44 derart gehemmt,
daß einerseits die Übertragung eines gewissen Mindestdreh
moments auf die stärker belastete Abtriebswelle gewähr
leistet ist, andererseits jedoch eine differentielle
Drehung der Abtriebswellen ermöglicht wird, wobei der
Reibungswiderstand der Kupplungen durch die Wirkung der
Zugseile 52 verringert ist.
Wenn die Hemm- oder Sperrwirkung des Differentialgetriebes
10 nicht erforderlich ist, so können die Kupplungen 44 mit
Hilfe der Ausrückmechanismen 62 zwangsweise gelöst wer
den. Zu diesem Zweck werden die Schubringe 64 gedreht
und somit durch die Wirkung des Steilgewindes axial
in Richtung auf den Differentialkorb 12 verschoben.
Durch die Schubstangen 68 werden die Kupplungsträger
dabei entgegen der Kraft der Federn 54 in die Frei-
Stellung verschoben.
Die Zugdrähte 52 können dabei schlaff durchhängen. Die
Kupplungsträger 50 sind mit abgerundeten Fortsätzen ver
sehen, die einen Führungskörper 72 für die Zugseile 52
bilden und ein Verzwirnen der Zugseile verhindern.
Bei der Herstellung werden die Zugseile 52 derart be
messen, daß sie auch in der Sperrstellung des Diffe
rentialgetriebes leicht durchhängen, so daß ein im
Laufe des Betriebs auftretender Abrieb an den Kupp
lungslamellen ausgeglichen werden kann. Ein gewisses
Spiel der Zugseile 52 hat darüber hinaus den Vorteil,
daß geringfügige Fluktuationen der Winkelstellung der
Abtriebswellen 32, 34 in Bezug auf den Differentialkorb
12 ausgeglichen werden können, ohne daß die Kupplungen
rutschen.
In einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung
können anstelle der Zugseile 52 auch starre Zugstangen
vorgesehen sein, die gelenkig an den Abtriebsrädern und
den Kupplungsträgern verankert sind. In diesem Fall wird
ein Ausgleich des Abriebs der Kupplungslamellen dadurch
ermöglicht, daß die Zugstangen eine gewisse Überlänge
aufweisen und in einem begrenzten Bereich axial ver
schiebbar an den Kupplungsträgern und den Abtriebs
rädern gehalten sind.
Claims (8)
1. Selbstsperrendes Differentialgetriebe, insbesondere Kegel
rad-Differentialgetriebe mit wenigstens einer zwischen dem
Eingangselement (12) und den Abtriebselementen (36, 38) oder
zwischen dem Eingangselement (12) und den Ausgleichsrädern
(42) des Differentialgetriebes oder zwischen den beiden
Abtriebselementen (36, 38) wirkenden Rutschkupplung (44)
zur Hemmung der Ausgleichsbewegung, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Rutschkupplung (44) elastisch
in die Eingriffsstellung vorgespannt und mit einem Knebel
mechanismus (52) verbunden ist, der zwischen einem Kupp
lungsteil (50) der Rutschkupplung (44) und dem zugeord
neten Eingangs- oder Abtriebselement bzw. Ausgleichsrad
angeordnet ist und eine vom Betrag des auf ihn ausgeüb
ten Drehmoments abhängige, der Vorspannung entgegenwirken
de Kraft auf das Kupplungsteil (50) ausübt.
2. Differentialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Kupplung (44) eine
Axial-Lamellenkupplung ist, deren mit dem Knebelmecha
nismus (52) verbundenes Kupplungsteil (50) durch den
Knebelmechanismus axial verschiebbar ist.
3. Differentialgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Knebelmechanismus
zwischen zwei um eine gemeinsame Achse drehbaren, in
axialem Abstand zueinander angeordneten Teilen (Kupplungs
teil 50, Abtriebselemente 36, 38) angeordnet ist und durch
eine Anzahl flexibler oder gelenkig an den drehbaren
Teilen befestigter Verbindungsglieder (52) gebildet
wird, die in gleichmäßigen Winkelabständen um die ge
meinsame Drehachse der verbundenen Teile angeordnet sind
und eine begrenzte relative Verdrehung dieser beiden
Teile unter Verringerung des axialen Abstands derselben
gestatten.
4. Differentialgetriebe nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Verbindungsglieder
durch lose durchhängende Zugseile (52) gebildet werden und
daß wenigstens eines der durch die Zugseile verbundenen Teile
(50) einen Führungskörper (72) bildet, der die Zugseile
radial von innen abstützt.
5. Kegelrad-Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche
2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Rutschkupplungen (44) koaxial zu den Abtriebswellen (32,
34) in dem Differentialkorb (12) des Differentialgetriebes
angeordnet sind.
6. Differentialgetriebe nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Verbindungsglieder (52)
jeweils zwischen einem der Abtriebs-Kegelräder (36, 38)
des Differentialgetriebes und einem auf der zugehörigen
Abtriebswelle (32 bzw. 34) drehbaren und verschiebbaren
Kupplungsträger (50) angeordnet sind.
7. Differentialgetriebe nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß zwischen den Kupplungsträgern
(50) und den Abtriebs-Kegelrädern (36, 38) jeweils wenigstens
eine zum Vorspannen der Rutschkupplung (44) dienende Druck
feder (54) angeordnet ist, die sich an einem Drucklager
(56) abstützt, und daß die Abtriebs-Kegelräder (36, 38)
sich über Drucklager (58) gegenseitig abstützen.
8. Differentialgetriebe nach Anspruch 7, gekenn
zeichnet durch einen zum Lösen der Rutschkupplun
gen (44) dienenden Ausrückmechanismus (62) mit axial durch
die Stirnwände (24, 26) des Differentialkorbs (12) verlau
fenden Schubstangen (68), die sich über Drucklager (70)
an dem Kupplungsträger (50) abstützen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873717513 DE3717513A1 (de) | 1986-05-26 | 1987-05-23 | Selbstsperrendes differentialgetriebe, insbesondere kegelrad-differentialgetriebe |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863617706 DE3617706A1 (de) | 1986-05-26 | 1986-05-26 | Differentialgetriebe |
DE19873717513 DE3717513A1 (de) | 1986-05-26 | 1987-05-23 | Selbstsperrendes differentialgetriebe, insbesondere kegelrad-differentialgetriebe |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3717513A1 true DE3717513A1 (de) | 1988-12-08 |
Family
ID=25844105
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873717513 Granted DE3717513A1 (de) | 1986-05-26 | 1987-05-23 | Selbstsperrendes differentialgetriebe, insbesondere kegelrad-differentialgetriebe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3717513A1 (de) |
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- 1987-05-23 DE DE19873717513 patent/DE3717513A1/de active Granted
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Legal Events
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---|---|---|---|
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