DE3720280C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Selbstsperrdifferential nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 definier­ ten Art.

Um unter ungünstigen Bedingungen noch eine Vorschub­ kraft für ein Fahrzeug zu erhalten, sind Selbstsperr­ differentiale bekannt, deren Wirkung auf einer Brem­ sung der Ausgleichsbewegung des Differentialgetriebes beruht. Hierzu sind die verschiedensten Mittel, wie z. B. Reibungskräfte, Freilaufeinrichtungen und hydrau­ lische Mittel bekannt. Selbstsperrdifferentiale mit Reibelementen, wie z. B. Lamellenbremsen, werden im allgemeinen am häufigsten eingesetzt. Mit ihnen wird erreicht, daß auch dann, wenn ein Rad z. B. auf einem rutschigen Untergrund nicht mehr antreiben kann, noch genügend Antriebskraft auf das andere Rad übertragen wird.

In der DE-OS 35 36 578 ist bereits ein Selbstsperrdif­ ferential vorgeschlagen worden, bei dem eine der bei­ den Achswellen mit einer Verlängerung mit einem Exzen­ ter versehen ist. Der Exzenter ragt in einen freien Innenraum der anderen Achswelle oder des anderen Achs­ kegelrades und das andere Achskegelrad ist im Bereich des Exzenters mit über den Umfang verteilten Radial­ bohrungen versehen. Durch den Exzenter werden in den Radialbohrungen angeordnete Radialkolben entsprechend radial nach außen und innen verschoben. Auf den von dem Exzenter abgewandten Seiten der Radialkolben sind Druckräume mit Einlaß- und Auslaßbohrungen für ein Druckmittel vorhanden. In den Druckräumen sind Brems­ kolben verschiebbar angeordnet, die bei einer radial nach außen gerichteten Verschiebung der Radialkolben über das Druckmittel in den Druckräumen ebenfalls ra­ dial nach außen geschoben und dabei gegen den Diffe­ rentialkorb gedrückt werden. Auf diese Weise ergibt sich die gewünschte Bremswirkung. Im Prinzip liegt da­ mit die Funktionsweise einer Radialkolbenpumpe vor. Die mit dem Exzenter versehene Achswelle stellt prak­ tisch die Pumpenwelle dar und das andere Achskegelrad bildet das Pumpengehäuse mit den Radialkolben. Findet aufgrund unterschiedlicher Bodenhaftung eine Relativ­ bewegung zwischen den beiden Achswellen statt, so wird durch den Umlauf des Exzenters eine Pumpwirkung er­ zeugt. Damit fördern die Radialkolben das in den Druckräumen angeordnete Druckmittel, im allgemeinen Öl, wobei während der Verkleinerung der Druckräume eine entsprechende Druckerhöhung stattfindet und die in den sich verkleinernden Druckräumen angeordneten Bremskolben damit zunehmend gegen den Differentialkorb angepreßt werden. Auf diese Weise ergibt sich auch eine Bremswirkung, welche drehzahlabhängig ist. Ein Durchdrehen eines der Antriebsräder wird damit er­ schwert. Die Wirkung verstärkt sich mit zunehmender Differenzdrehzahl. Der Anpreßdruck der Bremskolben an den Differentialkorb ist dabei abhängig von der För­ dermenge des Druckmittels und dem vorliegenden Druck. Bei nur geringem Schlupf liegt nur ein geringer Druck vor, wodurch sich nur eine relativ geringe Anpressung des Bremskolbens an den Differentialkorb ergibt. Hin­ gegen stellt sich bei einem hohen Schlupf, z. B. bei einem Durchdrehen eines der beiden Räder, ein hoher Druck und damit eine hohe Anpreßkraft ein. Außerdem wirkt jeder Radialkolben nur einzeln, und zwar immer nur in dem Teil, wo gerade eine Hubbewegung stattfin­ det.

Ein derartiges Selbstsperrdifferential ist einfach im Aufbau und läßt sich im allgemeinen im Vergleich zu anderen Selbstsperrdifferentialen kleiner in seinen Abmessungen halten.

Die US-PS 37 24 289 beschreibt eine Spezialart eines Differentiales, wobei vier Lamellenkupplungen vorhan­ den sind, die Ausgleichsräder abbremsen. Anstelle ei­ nes Exzenters sind vier Nocken vorhanden, die Radial­ kolben betätigen und welche stoßweise arbeiten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Selbstsperrdifferential der eingangs genannten Art unter Beibe­ haltung ihres Prinzipes so zu verbessern, daß dessen Einsatzmöglichkeiten erweitert werden und/oder dessen Wirkungsgrad noch besser wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale ge­ löst.

Statt einer Anordnung von Bremskolben in den Druckräu­ men der Radialkolben sind nun gesonderte Bremsdruck­ kammern vorgesehen, die entsprechend mit den Druckräu­ men verbunden sind. In den Bremsdruckkammern sind nun die Bremskolben angeordnet, die auf hydraulische Weise entweder direkt oder über gesonderte Bremsglieder das gewünschte Bremsmoment erzeugen.

Diese Ausgestaltung hat den bedeutenden Vorteil, daß man damit in weiten Bereichen unabhängig von den An­ ordnungen und Ausgestaltungen der Radialkolben ist. Dies bedeutet, daß man bezüglich der Anordnung und Ausgestaltung der Bremsglieder relativ frei ist und diese in Abhängigkeit von Fahrzeugtyp, gewünschter Selbstsperrung u. dgl. wählen kann. Ebenso läßt sich durch entsprechende Ausgestaltungen das Bremsmoment besser und/oder präziser einstellen.

Die gemeinsame Ringleitung, die als Druckölzuleitung zu allen Bremsdruckkammern führt, und die für alle Bremsdruckkammern gemeinsam ist, ermöglicht einen in­ ternen Druckausgleich und sorgt gleichzeitig auch da­ für, daß in allen Bremsdruckkammern ein gleicher Druck vorhanden ist, wodurch alle Bremskolben überall gleichmäßig anliegen. Darüber hinaus ist es dadurch auch möglich, im Bedarfsfalle nur eine einzige Druck­ ausgangsleitung für das Druckmittel vorzusehen.

In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin­ dung kann hierzu vorgesehen sein, daß wenigstens teil­ weise entlang der inneren Umfangswand des Differen­ tialkorbes von den Druckkolben beaufschlagte Bremsrin­ ge angeordnet sind.

Durch diese Ausgestaltung wird praktisch das Prinzip einer Trommelbremse verwirklicht, wie es zum Bremsen von Rädern üblich ist. Je nach der durch die Druckkol­ ben erzeugten hydraulischen Kraft oder durch diese selbst werden die Bremsringe mehr oder weniger stark an den Differentialkorb angepreßt.

Hierzu kann vorgesehen sein, daß jeweils ein Bremsring zwischen zwei Bremskolben angeordnet ist, die an bei­ den Enden des Bremsringes angreifen und diesen an die Innenumfangswand des Differentialkorbes anpressen.

Auf diese Weise kann man in geschickter Form den ge­ samten Innenumfang des Differentialkorbes mit Brems­ ringen belegen. Damit erhält man im Bedarfsfalle ein hohes Bremsmoment, wobei gleichzeitig auch genügend große Flächen für eine Wärmeabfuhr vorhanden sind.

Um hohe Andruckkräfte für die Bremsringe bei relativ kurzen Wegen erreichen zu können, kann vorgesehen sein, daß die Bremskolben an ihren dem Differen­ tialkorb zugewandten Seiten Keilflächen aufweisen, an die die Bremsringe anliegen.

Hierzu kann vorgesehen sein, daß die Keilflächen als Stege ausgebildet sind, die aus den Stirnseiten der Bremskolben herausragen.

Eine weitere sehr vorteilhafte Weiterbildung der er­ findungsgemäßen Lösung besteht darin, daß ein oder mehrere in axialer Richtung in Nuten innen im Diffe­ rentialkorb angeordnet sind, in denen gegenüber dem Differentialkorb drehfeste, jedoch axial verschiebbare Lamellen vorliegen, wobei die Lamellen von axialen Druckringen als Bremskolben andrückbar sind.

Durch eine derartige Ausgestaltung wird praktisch das Prinzip einer Scheibenbremse verwirklicht, wobei je­ weils zwei auf Abstand sich gegenüberliegende Druck­ ringe zusammenarbeiten, die jeweils eine gemeinsame Bremsdruckkammer bilden, und wobei die Außenlamellen zwischen den beiden Druckringen angeordnet sind.

Auf diese Weise ergibt sich eine Vergrößerung der Flä­ che zur Erzeugung eines Bremsmomentes. Außerdem werden durch die sich in axialer Richtung gegenüberliegenden Druckringe die auftretenden Axialkräfte ausgeglichen.

Wenn vorgesehen ist, daß die Zwischenglieder aus ein oder mehrere Innenlamellen ausgebildet sind, die jeweils abwechselnd mit dazwischenragenden Außenlamellen zu­ sammenarbeiten, wird das bekannte Zusammenwirken zwi­ schen Innen- und Außenlamellen für den neuen Anmel­ dungsfall verwendet. Die Wirkung der Lamellen tritt jedoch nicht wie bisher bei den bekannten Selbstsperr­ differentialen durch eine Verschiebung von Druckringen aufgrund der auftretenden Zentrifugalkraft, sondern wesentlich präziser durch die hydraulische Wirkung auf.

Es kann vorgesehen sein, daß die Verbin­ dungsbohrungen zwischen den Druckräumen und den Brems­ druckkammern mit Rückschlagventilen versehen sind.

Auf diese Weise wird eine umgekehrte Strömungsrichtung unter ungünstigen Verhältnissen vermieden.

Wenn in der oder den Druckauslaßleitungen der Brems­ druckkammern Blenden, Drosselkanten o. dgl. vorgesehen sind, kann die Selbstsperrung erhöht bzw. entsprechend genau eingestellt werden.

Ist in einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, daß in der oder den Druckauslaßleitungen der Bremsdruckkam­ mern Regelstifte zur Einstellung der Auslaßquerschnit­ te angeordnet sind, so lassen sich die Auslaßquer­ schnitte einstellen. Auf diese Weise können je nach Wunsch unterschiedliche Selbstsperrungen erzeugt bzw. unterschiedliche Zustände berücksichtigt werden. Gegebenenfalls kann sogar eine vollständige Sperrung durch den Regel­ stift erzeugt werden. Auf diese Weise wird die Diffe­ rentialwirkung praktisch vollständig aufgehoben.

Nachfolgend sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Selbstsperrdifferen­ tial mit Bremskolben und mit Bremsringen,

Fig. 2 eine Ansicht aus Pfeilrichtung X in der Fig. 2,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in der Fig. 2,

Fig. 4 einen Teilschnitt durch ein Selbstsperrdiffe­ rential anderer Bauart mit Innen- und Außenla­ mellen und Druckringen als Bremskolben.

Die beiden dargestellten Selbstsperrdifferentiale sind grundsätzlich von bekanntem Aufbau, weshalb nachfol­ gend im wesentlichen nur die für die Erläuterung der Erfindung bedeu­ tenden Teile näher beschrieben werden. Insbesondere sind auch die beiden dargestellten Ausführungsbeispie­ le bis auf die Bremsringe bzw. Innen- und Außenlamel­ len von gleichem Aufbau.

Auf sich gegenüberliegenden Achswellen 1 und 2 (in der Fig. 4 gestrichelt dargestellt) befinden sich Achske­ gelräder 3 und 4, welche ggf. mit ihren dazugehörigen Achswellen einstückig sein können.

Die Achswelle 1 ist mit einer Verlängerung 5 versehen, die mit einem darin eingeformten Exzenter 6 in einen freien Innenraum des Achskegelrades 4 bzw. der Achs­ welle 2 und einem damit verbundenen Verbindungsteil 7 ragt. Das Achskegelrad 4 bzw. das Verbindungsteil 7 ist mit mehreren Radialbohrungen 8 versehen, in denen Radialkolben 9 angeordnet sind. Die Radialkolben sind als Hohlkolben ausgebildet, wobei in deren Innenraum ein Stift 10 ragt, der mit einer vergrößerten Rückwand 10 A den entstehenden ringförmigen Druckraum 11 auf der Außenseite abschließt. Eine Feder 12 sorgt für die Rückstellkraft des Radialkolbens 9 während des Umlau­ fes des Exzenters 6.

Über jeweils eine Druckleitung 13 mit einem Rück­ schlagventil 14 steht jeder Druckraum 11 mit einer Bremsdruckkammer 15 in Verbindung. Über eine gemeinsa­ me Ringleitung 16 sind alle Bremsdruckkammern (wie dargestellt vier Stück) miteinander verbunden. Über eine Druckausgangsleitung 17 erfolgt der Rücklauf des verdrängten Druckmittels.

Nachfolgend wird das erste Ausführungsbeispiel anhand der Fig. 1-3 beschrieben. Wie dargestellt, befindet sich in jeder Bremsdruckkammer 15 ein Bremskolben 18. Jeder Bremskolben 18 ist auf seiner äußeren Stirnseite mit einem sich quer über die Stirnseite erstreckenden Steg 19 versehen. Der Steg 19 verläuft in Längsrich­ tung des Selbstsperrdifferentiales und ist im Quer­ schnitt gesehen keilförmig ausgestaltet, wobei er sich nach außen zu konisch verjüngt.

An der Innenumfangswand 20 des Differentialkorbes 21 liegen vier Bremsringe 22 an. An ihren Schmalseiten weisen die Bremsringe 22 Abschrägungen auf, die der Keilform des Steges 19 entsprechen. Werden nun während des Umlaufes des Exzenters 6 die Radialkolben 9 nach außen bewegt, so entsteht aufgrund der Verdrängung des Druckmittels in den Bremsdruckkammern 15 entsprechend ein Druckaufbau, wodurch die Druckkolben 18 nach außen verschoben werden. Aufgrund der Keilwirkung der Stege 19 werden damit die Bremsringe 22 an die innere Um­ fangswand 20 des Differentialkorbes 21 angepreßt. Da jedesmal ein Bremsring 22 zwischen zwei Bremskolben 18 und deren Stege 19 eingeklemmt wird, ergibt sich eine gleichmäßige Bremswirkung.

In der Fig. 4 ist eine Ausgestaltung ersichtlich, wo­ bei in jeder Bremsdruckkammer 15 zwei Bremskolben in Form von Druckringen 23 und 24 angeordnet sind, die sich auf Abstand axial gegenüberliegen. Über ein oder mehrere nicht dargestellte Verbindungsbohrungen ist die Druckkammer 15 mit einer weiteren Druckkammer 15 A verbunden, die den Druckring 23 gegen den Druckring 24 bei Einführung von Druckmittel verschiebt. Mit anderen Worten: Die Bremsdruckkammer 15 ist in diesem Falle zweiteilig.

Zwischen den beiden Druckringen 23 und 24 befinden sich in einer üblichen Anordnung Innenlamellen 25 (drei Stück) und dazwischenliegende Außenlamellen 26. Die Außenlamellen 26 befinden sich in einer Längsnut 27 in dem Differentialkorb 21. Dies bedeutet, sie sind drehfest, jedoch axial verschiebbar in dem Differen­ tialkorb 21 angeordnet.

Tritt aufgrund des Umlaufes des Exzenters 6 wiederum aufgrund unterschiedlicher Abtriebsdrehzahlen an den Achswellen 1 und 2 eine Relativbewegung zwischen dem Exzenter 6 und dem Verbindungsteil 7 auf, so werden die Radialkolben 10 in den Druckräumen 8 verschoben, wodurch sich ein entsprechender Druckaufbau in den Bremsdruckkammern 15 und ggf. 15 A einstellt. Dadurch werden die beiden Druckringe 23 und 24 aufeinander zu bewegt und bewirken eine Klemmwirkung zwischen den In­ nenlamellen 25 und den Außenlamellen 26. An deren ein­ ander sich berührenden Reibflächen wird in üblicher Weise ein Bremsmoment erzeugt, das die Selbstsperrwir­ kung bewirkt.

In der Druckauslaßleitung 17 kann ggf. eine Drossel­ blende und/oder ein Regelstift angeordnet sein.

Claims (10)

1. Selbstsperrdifferential mit einem Differentialkorb (21), mit zwei auf Achswellen (1, 2) angeordneten Achskegelrädern (3, 4) und mit dazwischenliegenden Ausgleichskegelrädern, wo­ bei eine der beiden Achswellen (1, 2) mit einem Exzenter (6) ver­ sehen ist, mittels dem Radialkolben (9) verschiebbar sind, wobei auf den von dem Exzenter (6) abgewandten Seiten der Radialkolben (9) Druckräume (11) mit Einlaß- und Auslaßbohrun­ gen (13) für ein Druckmittel liegen, wobei eine der Achs­ wellen (1, 2) eine Verlängerung aufweist, auf der der Exzen­ ter (6) angeordnet ist, der in einen freien Innenraum der anderen Achswelle (1, 2) des anderen Achskegelrades (3, 4) oder ein mit dem Achskegelrad (3, 4) verbundenes Teil ragt und wobei das andere Achskegelrad (3, 4) oder ein mit der Antriebswelle verbundenes Verbindungsteil im Bereiche des Exzenters mit über den Umfang verteilten Radialbohrungen ver­ sehen ist in denen die Radialkolben (9) durch den Exzenter (6) verschiebbar sind und dabei über Druckräume mit Druck­ mittel eine Reibkraft zwischen einem Bremskolben (18) und dem Differentialkorb (21) erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß von den Bremskolben (18, 23, 24) aufweisenden Brems­ druckräumen (15, 15 A) örtlich getrennte Druckräume (11) der Radialkolben (9) jeweils über Druckleitungen (13) mit den Bremsdruckräumen (15, 15 A) verbunden sind, und daß alle Bremsdruckräume (15, 15 A) zusätzlich über eine gemeinsame Ringleitung (16) miteinander verbunden sind.

2. Selbstsperrdifferential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Bremsdruckräumen (15, 15 A) verschiebbare Brems­ kolben (18) oder Bremsringe (23, 24) angeordnet sind, die über die Radialkolben (9), insbesondere als Ringe ausgebildet, betätigt werden.

3. Selbstsperrdifferential nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens teilweise entlang der inneren Umfangswand (20) des Differentialkorbes (21) von den Bremskolben (18) beaufschlagte Bremsringe (22) angeordnet sind.

4. Selbstsperrdifferential nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Bremsring (22) zwischen zwei Bremskolben (18) angeordnet ist, die an beiden Enden des Bremsrin­ ges angreifen und diesen an die Innenumfangswand (20) des Differentialkorbes (21) anpressen.

5. Selbstsperrdifferential nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremskolben (18) an ihren dem Differentialkorb (21) zugewandten Seiten Keilflächen (19) aufweisen, an die die Bremsringe (22) anliegen.

6. Selbstsperrdifferential nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilflächen als Stege (19) angeordnet sind, die aus den Stirnseiten der Bremskolben (18) herausragen.

7. Selbstsperrdifferential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere in axialer Richtung verlaufende Nuten (27) innen im Differentialkorb (21) angeordnet sind, in denen gegenüber dem Differentialkorb (21) drehfe­ ste, jedoch axial verschiebbare Lamellen (26) vorlie­ gen, wobei die Lamellen (26) von axialen Druckringen (23, 24) als Bremskolben (19), insbesondere über Zwischen­ glieder (25), andrückbar sind.

8. Selbstsperrdifferential nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitungen (13) zwischen den Druckräumen (8) und den Bremsdruckkammern (15, 15 A) mit Rückschlagven­ tilen (14) versehen sind.

9. Selbstsperrdifferential nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß in der oder den Druckausgangsleitungen (17) der Brems­ druckkammern (15, 15 A) Blenden angeordnet sind.

10. Selbstsperrdifferential nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß in der oder den Druckausgangsleitungen (17) der Brems­ druckkammern (15, 15 A) Regelstifte zur Einstellung der Auslaßquerschnitte angeordnet sind.