DE3726986A1 - Ausgleichsgetriebe fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ausgleichsgetriebe für Kraftfahr­ zeuge mit Merkmalen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 ange­ gebenen Art.

Die Erfindung geht aus von einem Stand der Technik gemäß der DE-OS 33 17 544. Dort ist ein Ausgleichsgetriebe offenbart, in dessen Differentialgehäuse zwei selbsttätig wirkende Zen­ trifugalkupplungen eingebaut sind, die abhängig von der Rad­ drehzahldifferenz das Ausgleichsgetriebe automatisch mehr oder weniger sperren.

Zur Sperrung von Ausgleichsgetrieben sind des weiteren eine Reihe weiterer Lösungen bekannt, siehe beispielsweise DE-OS 20 56 633, DE-OS 32 12 495, DE-OS 23 58 794, die alle jenes Merkmal gemeinsam haben, daß für die Sperrung des Ausgleichsgetriebes schaltbare Kupplungen in das Differen­ tialgehäuse eingebaut sind. Diese Kupplungen verteuern das Ausgleichsgetriebe ganz erheblich, beanspruchen außerdem re­ lativ viel Raum, vergrößern mithin das Differentialgehäuse und erschweren überdies die Möglichkeiten einer optimalen Unterbringung und Lagerung der Kegelräder des Differentia­ les.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Ausgleichsgetriebe zu schaffen, das ohne mechanische Kupplung trotzdem zumin­ dest begrenzt automatisch sperrbar ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch ein Ausgleichsge­ triebe mit den im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Durch die hermetische Abdichtung des Innenraumes des Diffe­ rentialgehäuses und dessen vollständige Füllung mit Viskoöl und das Vorsehen des Käfigs aus gelochtem Blech wird beim Betrieb des Ausgleichsgetriebes durch das in allen Hohlräu­ men des abgedichteten Differentialgehäuses-Innenraumes be­ findliche Viskoöl eine relativ gute, permanent wirksame Sperrwirkung erzielt. Diese Sperrwirkung des Viskoöles ist um so größer, je größer die Drehzahldifferenz der beiden an­ getriebenen Räder ist. Es ist damit möglich, daß bis zu etwa 65% der Leistung auf das langsamer drehende Rad übertragen werden kann, auch dann, wenn das schneller drehende Rad praktisch voll gegenüber dem Fahrbahn-Untergrund durchdreht.

Die größte Sperrwirkung wird durch das Viskoöl in Verbindung mit dem Käfig dann erzielt, wenn die letzteren bildenden Bleche im Bereich der miteinander in Eingriff stehenden Ver­ zahnungen der vier Kegelräder nicht gelocht sind. Durch diese vollständige Abdeckung der Verzahnungsbereiche ergibt sich infolge der fehlenden Ausweichmöglichkeit in den Ver­ zahnungsbereichen zwischen den mit einander in Eingriff ste­ henden Zähnen ein hydrostatischer Viskoölfilm und eine sehr hohe Pumpwirkung, die letztendlich ein so hohes Bremsmoment hervorruft, daß eine relativ hohe Antriebsleistungsübertra­ gung auf das langsamer drehende Rad sichergestellt wird.

Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Nachstehend ist die erfindungsgemäße Lösung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Das in der Zeichnung dargestellte Ausgleichsgetriebe ist in ein Achsantriebsgehäuse 1 eines Kraftfahrzeuges eingebaut. Das Ausgleichsgetriebe besteht aus einem im Achsantriebsge­ häuse in dort gefaßten Lagern 2, 3, drehbar gelagerten Diffe­ rentialgehäuse 4 und dem in dessen Innenraum angeordneten Ausgleichs-Differentialgetriebe. Das Differentialgehäuse 4 besteht aus glockenartigen Hälften 5, 6, die flüssigkeits­ dicht zusammengesetzt und durch Schrauben 7 fest miteinan­ der verbunden sind. Am Umfang des Differentialgehäuses 4 ist ein mit einer Antriebsverzahnung 8 versehener Ring 9 durch Schrauben 10 verdrehungsgesichert befestigt. In die An­ triebsverzahnung 8 greift ein Antriebsrad 11 mit seiner Ver­ zahnung ein, das durch ein im Achsantriebsgehäuse 1 gefaßtes Lager 12 drehbar gelagert ist und die vom Motor des Kraft­ fahrzeuges sowie vom Getriebe abgegebene Antriebsleistung auf das Differentialgehäuse 4 überträgt. Letzteres weist ei­ ne zur Rotationsachse 13 koaxiale Durchgangsbohrung 14 auf, die den räumlich erweiterten Innenraum 15 des Differential­ gehäuses 4 durchquert. In diesen Innenraum 15 tauchen jeweils durch die Durchgangsbohrung 14 hindurchgeführte Rad- Antriebswellen 16, 17, hinein, von denen jede an ihrem äuße­ ren Ende mit einem Radantrieb in Verbindung steht und an ih­ rem inneren Ende, hier auf einer Keilverzahnung, ein Antriebs-Kegelrad 18, 19, verdrehungsgesichert trägt. Jedes Kegelrad 18, 19, ist mit seinem Schaft jeweils in einem zur Rotationsachse 13 koaxialen Bohrungsabschnitt 20, 21, des In­ nenraumes 15 drehbar im Differentialgehäuse 4 gelagert.

Des weiteren sind vier Ausgleichskegelräder 22 vorgesehen, von denen in der Schnittdarstellung nur eines sichtbar ist, wegen der um 45° versetzten Darstellung der oberen Schnitt­ hälfte. Alle vier Ausgleichs-Kegelräder 22 sind jeweils um 90° versetzt auf je einem Lagerzapfen 23 eines im Differen­ tialgehäuse 4 mittels Fixierzapfen in Lagerschalen der bei­ den Hälften 5, 6, befestigten sowie den Innenraum 15 quer durchdringenden Kreuzzapfenlagers 24 drehbar gelagert und stehen mit beiden Antriebs-Kegelrädern 18, 19, in Eingriff.

Für die begrenzte Sperrung des Ausgleichsgetriebes sind fol­ gende Mittel vorgesehen.

Der Innenraum 15 des Differentialgehäuses 4 ist nach außen durch verschiedene Mittel abgedichtet. Hierzu sind jeweils am äußeren Ende eines der beiden Antriebs-Kegelräder 18, 19, in den Bohrungsabschnitt 20 bzw. 21 des Differentialgehäuses 4 eingesetzte Dichtungsringe 25, 26 vorgesehen, von denen jeder sich axial innen an der äußeren Stirnfläche des jewei­ ligen Antriebs-Kegelrades 18, 19, axial außen an der Endflä­ che des Bohrungsabschnittes 20 bzw. 21 und radial innen ge­ gebenfalls auch am Umfang der zugehörigen Rad-Antriebs­ welle 16, 17, abstützt. Hierdurch ist der Spalt zwischen der Nabe des jeweiligen Antriebs-Kegelrades 18, 19, und dem zu­ gehörigen, diesen aufnehmenden Bohrungsabschnitt 20, 21, des Innenraumes 15 nach außen abgedichtet. Außerdem sind am in­ neren Ende der beiden Antriebs-Kegelräder 18, 19, an deren dortigen Stirnflächen, diese dort innerhalb der Verzahnung abdeckende Abdeckscheiben 27, 28, aus Metallblech ange­ bracht, durch Schweißen, Löten oder Kleben.

Diese Abdeckscheiben 27, 28, dichten den Innenraum 15 zu den außen davor endenden Rad-Antriebswellen 16, 17, ab. Des weiteren ist im abgedichteten Innenraum 15 des Differen­ tialgehäuses 4 ein Käfig 29 aus gelochten Blechen lagegesi­ chert befestigt. Dieser Käfig 29 überdeckt mit geringem Ab­ stand, der so klein als möglich sein soll, zumindest die mit­ einander in Eingriff stehenden Verzahnungen der sechs Kegel­ räder 18, 19, 22, vorzugsweise jedoch auch noch weitere Tei­ le derselben. Der Käfig 29 wird aus einzeln vorgefertigten und dann zusammengesetzten Blechen gebildet. Beim darge­ stellten Ausführungsbeispiel besteht der Käfig 29 aus zwei äußeren schalenförmigen Blechen 29/1 und 29/2, vier bzw. acht die verzahnungsfreien Abschnitte zwischen den Kegelrä­ dern 18, 19, 22, abdeckenden schalenförmigen Blechen 29/3, zwei die inneren Verzahnungsbereiche abdeckenden kegelschei­ benförmigen Blechen 29/4, 29/5 und wenigstens zwei sich bei­ derseits der parallelen Seitenflächen des Kreuzzapfenlagers 24 erstreckenden Blechscheiben 29/6, 29/7. Diese Bleche werden beim Zusammenbau des Ausgleichsgetriebes in den Innenraum 15 des Differentialgehäuses 4 eingesetzt und dort lagerichtig befestigt. Die Lagefixierung erfolgt durch entsprechende Ausbildung derselben und/oder das Vorsehen entsprechender Konter- bzw. Abstützflächen im Innenraum 15 des Differen­ tialgehäuses 4 an dessen Wandung und am Kreuzzapfenlager 24. Die einzelnen Bleche des Käfigs 29 werden durch Ausstanzen entsprechender Formstücke aus Metallblech bei gleichzeitiger Ausstanzung der nur an bestimmten Stellen vorgesehenen Lö­ cher 30 und anschließendes Pressen bzw. Prägen oder sonstige spanlose Formgebungsprozesse in ihre Endform gebracht. Die Anzahl und Form der jeweiligen Käfig-Einzelteile hängt von der Endform des Käfigs 29 ab, die wiederum an die jeweiligen Gegebenheiten des Differentialgetriebes 4 und dessen Innen­ raum 15 anzupassen ist. Der dargestellte Käfig 29 ist mit­ hin nur eine an die Gegebenheiten des dargestellten Aus­ gleichsgetriebes angepaßte Ausführungsform, die deshalb bei anderen Ausgleichsgetrieben anders ausgebildet sein kann.

Die den Käfig 29 bildenden Bleche könnten außerdem, so weit möglich, auch durch Gießen hergestellt sein. Die den Käfig 29 bildenden Bleche sind in jenen Bereichen, in denen die Ver­ zahnungen der sechs Kegelräder 18, 19, 22, im Eingriff stehen, nicht gelocht, aber in allen anderen, diese Kegelrä­ der abdeckenden Bereichen von einer Vielzahl von Löchern 30 durchsetzt.

Des weiteren ist der abgedichtete und mit dem Käfig 29 be­ stückte Innenraum 15 des Differentialgehäuses 4 mit als Sperrmittel dienendem Viskoöl gefüllt. Dabei handelt es sich um ein zähflüssiges Medium, das gegebenenfalls mit Schmier­ stoffadditiven vermischt sein kann. Dieses Viskoöl wird bei Montage des Ausgleichsgetriebes in den Innenraum 15 eingebracht. Dies kann über einen am Differentialgehäuse 4 vorgesehenen Füllkanal erfolgen, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist und entweder durch eine später durch eine Blindschraube zu verschließende Gewindebohrung oder eine Ge­ windebohrung mit eingebautem Rückschlagventil realisiert sein kann. Während des Füllvorganges steht der Innenraum 15 zwecks Entlüftung mit der Atmosphäre in Verbindung, was durch einen später ebenfalls durch eine Blindschraube ver­ schließbaren Entlüftungskanal realisiert sein kann. Nach dieser Befüllung sind alle innerhalb des abgedichteten In­ nenraumes 15 verbleibenden Freiräume mit Viskoöl ausgefüllt.

Aufgrund dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Aus­ gleichsgetriebes stellt sich folgende vorteilhafte Wirkung ein.

Wenn vom Antriebszahnrad 11 Leistung in das Ausgleichsge­ triebe eingeleitet, also das Differentialgehäuse 4 in Rota­ tion versetzt, dabei von den vier Ausgleichs-Kegelrädern 22 Kraft über die Antriebs-Kegelräder 18, 19, auf die beiden Rad-Antriebswellen 16, 17, übertragen wird, aber aufgrund un­ terschiedlicher Bodenhaftung oder anderer Einflüsse eines der beiden Räder durchdreht, dann beginnt das Viskoöl in Verbindung mit dem die Kegelräder 18, 19, 22, umgebenden Käfig 29 seine Sperrwirkung zu entfalten. Dabei nimmt diese Sperrwirkung mit Vergrößerung der Drehzahldifferenz zu. Die Sperrwirkung erreicht dabei gegenüber herkömmlichen, mit Sperrkupplungen 100%-ig sperrbaren Ausgleichsgetrieben, im­ merhin einen Wert, der bis zu etwa 65% betragen kann. Das heißt, auch bei einem voll durchdrehenden Rad kann vom Motor her immer noch etwa 65% der Leistung auf das langsamer drehende Rad übertragen werden, was in der Praxis in der Regel genügt und im Hinblick auf ein besseres Anfah­ ren des Fahrzeuges sogar sehr vorteilhaft ist.

Die Sperrwirkung des Viskoöles in Verbindung mit dem Käfig 29 kommt durch dessen Viskosität, dem dadurch bedingten inneren Widerstand gegen Relativbewegungen und jene Pumparbeit zu­ stande, die die miteinander in Eingriff stehenden, aber durch den Käfig abgedeckten Kegelräder 18, 19, 22, zu ver­ richten haben, um das Viskoöl innerhalb der Freiräume zu verdrängen, die über die Löcher 30 im Käfig 29 miteinander in Kommunikation stehen. Diese Pumparbeit wird im besonderen dadurch erhöht, daß die den Käfig 29 bildenden Bleche in den Eingriffsbereichen der miteinander kämmenden Kegelräder 18, 19, 22, keine Löcher aufweisen, also diese Eingriffsbereiche durch geschlossene Wandteile des Käfigs 29 abgedeckt sind.

Claims (9)

1. Ausgleichsgetriebe für Kraftfahrzeuge, mit einem in einem Achsantriebsgehäuse drehbar gelagerten Differentialgehäuse, in dessen Außenverzahnung ein Antriebszahnrad eingreift und in dessen Innenraum

• a) zwei Rad-Antriebswellen eintauchen und dort endseitig mit je einem Antriebs-Kegelrad bestückt sind,
• b) wenigstens zwei Ausgleichs-Kegelräder angeordnet sind, von denen jedes auf einem im Differentialgehäuse befe­ stigten und mit diesem mitrotierenden Lagerzapfen drehbar gelagert ist sowie mit beiden Antriebs- Kegelrädern in Eingriff steht, und
• c) Mittel vorgesehen sind, durch die in Abhängigkeit von der Raddrehzahldifferenz das Ausgleichsgetriebe auto­ matisch begrenzt sperrbar ist,

dadurch gekennzeichnet,
daß für die begrenzte Sperrung des Ausgleichsgetriebes folgende Mittel vorgesehen sind,

• - Organe (25, 26, 27, 28) für eine Abdichtung des Innen­ raumes (15) des Differentialgehäuses (4) nach außen,
• - ein Käfig (29) aus gelochten Blechen, die im abgedichte­ ten Innenraum (15) des Differentialgehäuses (4) lagefi­ xiert befestigt sind und mit geringem Abstand zumindest die miteinander in Eingriff stehenden Verzahnungen al­ ler Kegelräder (18, 19, 22) überdecken, und
• - der abgedichtete Innenraum (15) des Differentialgehäu­ ses (4) ist mit als Sperrmittel dienendem Viskoöl ge­ füllt.

2. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Innenraum (15) des Differentialgehäuses (4) am äußeren Ende der beiden Antriebskegel-Räder (18, 19) durch zwei, jeweils in einen Abschnitt (20, 21) der Durch­ gangsbohrung (14) des Differentialgehäuses (4) eingesetzte und sich an der äußeren Stirnfläche des jeweiligen Kegel­ rades (18, 19), gegebenenfalls auch am Umfang der zugehö­ rigen Rad-Antriebswelle (16, 17) abstützende Dichtungs­ ringe (25, 26) abgedichtet ist.

3. Ausgleichsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (15) des Differentialgehäuses (4) am inneren Ende der beiden Antriebs-Kegelräder (18, 19) durch an deren dortigen Stirnflächen angebrachte Abdeckscheiben (27, 28) zu den außen davor endenden Rad-Antriebswellen (16, 17) hin nach außen abgedichtet ist.

4. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abdeckscheiben (27, 28) aus Metallblech her­ gestellt und am jeweiligen Antriebskegelrad (18, 19), dessen Stirnseite innerhalb der Verzahnung abdeckend, an­ geschweißt bzw. angelötet bzw. angeklebt sind.

5. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Käfig (29) aus einzeln vorgefertigten, Blechen (29/1, 29/2, 29/3, 29/4, 29/5, 29/6, 29/7) zusammengestellt ist, die beim Zusammenbau des Aus­ gleichsgetriebes in den Innenraum (15) des aus zwei, durch Schrauben (7) miteinander verbindbaren Hälften (5, 6) bestehenden Differentialgehäuses (4) eingesetzt und dort lagerichtig befestigt werden.

6. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Käfig (29) bzw. die diesen bildenden Bleche in jenen Abdeckbereichen, in denen die Verzahnungen der Kegelräder (18, 19, 22) miteinander in Eingriff ste­ hen, nicht gelocht, aber in allen anderen Kegelrad-Abdeck­ bereichen von einer Vielzahl von Löchern (30) durchsetzt sind.

7. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das als Sperrmittel dienende Viskoöl durch ein zähflüssiges Medium gebildet ist, das mit Schmiermittel­ additiven vermischt ist.

8. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Sperrwirkung des Viskoöles in Verbindung mit dem Käfig (29) durch dessen Viskosität, dem dadurch be­ dingten internen Widerstand gegen Relativbewegungen und die Pumparbeit zustandekommt, die die miteinander in Ein­ griff stehenden, aber durch den Käfig (29) abgedeckten Ke­ gelräder (18, 19, 22) zu verrichten haben, um das Viskoöl innerhalb der Freiräume zu verdrängen, die über die Löcher (30) im Käfig (29) miteinander in Kommunika­ tion stehen, und daß diese Sperrwirkung des Viskoöles ei­ nen Wert bis zu etwa 65% eines herkömmlich hundertpro­ zentig gesperrten Ausgleichsgetriebes annehmen kann.