DE3738280A1 - Lamellensperrdifferential fuer kraftfahrzeuge, insbesondere frontgetriebene personenkraftwagen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lamellensperrdifferential für Kraftfahrzeuge, insbesondere frontgetriebene Personen­ kraftwagen, zur ein- und ausschaltbaren Begrenzung des Diffe­ rentialschlupfes, mit lnnen- und Außenlamellen, die infolge axialer Federbeaufschlagung in reibschlüssiger Drehverbindung miteinander stehen, wobei die Innenlamellen mit einer der Antriebswellen und die Außenlamellen mit dem Differentialge­ häuse (sog. Käfig) drehfest verbunden sind.

Sperrdifferentiale mit 100%iger Sperrwirkung, die in bestimmten Extremsituationen zugeschaltet werden können, sind bei Last­ kraftwagen Stand der Technik. Die bekannten 100%-Sperrdifferen­ tiale kommen an den Hinterachsen und Verteilergetrieben der betreffenden Lastkraftwagen zur Anwendung.

Bei einem Lamellensperrdifferential handelt es sich dagegen um eine völlig andersartige Konzeption eines Sperrdifferen­ tials. Hier ist eine 100%ige Sperrwirkung weder erwünscht noch realisierbar. Lamellensperrdifferentiale zur Schlupf­ begrenzung des Differentialgetriebes kommen vornehmlich bei Personenkraftwagen mit Heckantrieb zur Anwendung. Bekannt sind Lamellensperrdifferentiale, die in Abhängigkeit vom jeweiligen Motordrehmoment selbst sperren. Durch die bekannten selbstsperrenden Lamellensperrdifferentiale wird bei front­ angetriebenen Fahrzeugen das Lenk- und Fahrverhalten im Normalbetrieb ungünstig beeinflußt. Deshalb sind beim bekannten Stand der Technik nur sehr niedrige Sperrwerte (ca. 20%) zu realisieren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Lamellensperr­ differential der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, welches höhere Sperrwerte als 20% ermöglicht, ohne daß dabei eine nachteilige Beeinflussung des Lenk- und Fahrverhaltens im Normalbetrieb befürchtet zu werden braucht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Kupplungsvorrich­ tung gelöst, die zur Herstellung bzw. Lösung der Drehverbin­ dung zwischen Antriebswelle und Innenlamellen dient. Die Kupplungsvorrichtung kann von Hand oder automatisch schaltbar sein.

Zwar ist durch die DE-PS 34 28 574 eine Kupplungsvorrichtung an sich bekannt, durch die bei einem Kraftfahrzeug eine im Antriebsstrang angeordnete Lamellenkupplung aktiviert werden kann. Die bekannten Maßnahmen haben jedoch den von der vorliegenden Erfindung völlig abweichenden Zweck, durch Zuschaltung der Hinterachse einen Allradantrieb des betreffen­ den normalerweise nur an zwei Rädern angetriebenen Fahrzeugs zu ermöglichen. Die bekannten Maßnahmen haben also nichts mit der Zuschaltung einer Schlupfbegrenzung für ein Sperrdiffe­ rential zu tun.

Durch die vorliegende Erfindung wird es in vorteilhafter Weise möglich, Schlupfbegrenzungen an Lamellensperrdifferen­ tialen der eingangs bezeichneten Art zu verwirklichen, die eine Sperrwirkung von weit mehr als 20% haben können. Eine Beeinträchtigung des Lenk- und Fahrverhaltens im Normalbetrieb entfällt, da die erfindungsgemäße Schlupfbegrenzung nur im Bedarfsfall, d.h. in Extremsituationen, eingeschaltet wird, im Normalbetrieb dagegen ausgeschaltet bleibt. Die erfindungsgemäße Schlupfbegrenzung ist daher für Fahrzeuge mit Frontantrieb, auch bei solchen mit hoher Motorisierung, besonders geeignet.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Innenlamellen drehfest auf einer Zahnhülse sitzen, die auf der Antriebswelle gelagert ist, und daß die Zahnhülse durch die Kupplungsvorrichtung mit der Antriebswelle in Drehverbindung bringbar ist. Zweckmäßiger­ weise besitzt hierbei die Zahnhülse - in axialem Abstand von den Innenlamellen - eine Außenverzahnung, die durch eine eine entsprechende Innenverzahnung aufweisende axial verschiebliche Kupplungsmuffe mit einer angrenzend an die Zahnhülse angeordneten Außenverzahnung der Antriebswelle in Eingriff gebracht werden kann.

Eine solche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kupplungsvor­ richtung zeichnet sich durch einen konstruktiv einfachen und raumsparenden Aufbau bei zugleich optimaler Wirksamkeit aus.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung können den Unteransprüchen sowie - anhand eines Ausführungsbeispiels - der Zeichnung und der nachstehenden Beschreibung dieses Ausführungsbeispiels entnommen werden. Die Zeichnung zeigt - im Längsschnitt - eine (teilweise) Darstellung eines Differen­ tialgetriebes für ein frontangetriebenes Personenkraftfahrzeug.

Es bezeichnet 10 das Getriebegehäuse eines Differentialgetrie­ bes. Innerhalb des Gehäuses 10 sind zu erkennen drei Differen­ tial-Kegelzahnräder 11, 12 und 13, sowie der sog. Differential- Käfig, der mit 14 beziffert ist. Im Differential-Käfig 14, diesen diametral durchsetzend, ist eine Achse 15 angeordnet, auf der die Kegelräder 11 und 13 gelagert sind. Der Differen­ tial-Käfig 14 selbst ist mittels eines Kegelrollenlagers 16 im Differential-Getriebegehäuse 10 gelagert. Die Zeichnung läßt ferner eine der beiden vom Differentialgetriebe ausgehen­ den Antriebswellen des betreffenden Fahrzeugs erkennen. Die Antriebswelle, welche zum Antrieb eines der Vorderräder des Fahrzeugs dienen kann, ist mit 17 bezeichnet. Sie wird durch das Differential-Kegelrad 12 in Drehung versetzt.

Die Zeichnung zeigt des weiteren, daß die Antriebswelle 17 von einem Lamellengehäuse 18 umschlossen ist, welches bei 19 über Verzahnungen mit dem Differential-Käfig 14 drehfest verbunden ist. Das Lamellengehäuse 18 besitzt an seinem Innenumfang eine Keilverzahnung 20, auf der Außenlamellen 21 drehfest mit dem Lamellengehäuse 18 verbunden angeordnet sind.

Auf der Antriebswelle 17 ist des weiteren eine Zahnhülse 22 gelagert, die eine Keilverzahnung 23 aufweist. Auf der Keilverzahnung 23 sitzen, hierdurch drehfest mit der Zahnhülse 22 verbunden, Innenlamellen 24, die radial in die Zwischenräume zwischen den Außenlamellen 21 eingreifen. Durch eine vorgespann­ te Tellerfeder 25, die sich einerseits am Lamellengehäuse 18, andererseits an den Außenlamellen 21 abstützt, stehen die Außenlamellen 21 in ständiger reibschlüssiger Verbindung mit den Innenlamellen 24. Der von der Tellerfeder 25 ausge­ übte Federdruck wird auf der anderen Seite des Lamellenpakets 21, 24 von Nockenscheiben 26 und einem Sicherungsring 27, welche Teile als Gegenlager für die Tellerfeder 25 dienen, aufgenommen.

Die Zahnhülse 22 ist Bestandteil einer insgesamt mit 28 bezeichneten Kupplungsvorrichtung. Sie besitzt zu diesem Zweck eine Außenverzahnung 29. Angrenzend an die Zahnhülse 22 ist an der Antriebswelle 17 ein Absatz 30 ausgebildet, der eine der Verzahnung 29 der Zahnhülse 22 entsprechende und auf gleicher Höhe wie diese befindliche Verzahnung 31 besitzt. Der Absatz 30 dient zugleich als axiale Begrenzungs­ fläche für die Zahnhülse 22. Mit den Verzahnungen 29 und 31 von Zahnhülse 22 bzw. Antriebswelle 17 wirkt eine Schalt­ muffe 32 zusammen, die zu diesem Zweck eine entsprechende Innenverzahnung 33 besitzt. Die Schaltmuffe 32 ist durch eine Schaltstange 133 in Axialrichtung (vgl. Doppelpfeil 34) betätigbar. Zu diesem Zweck ist auf der Schaltstange 133 bei 35 eine mit 36 bezifferte Schaltklaue befestigt, die in eine Ringnut 37 der Schaltmuffe 32 eingreift. Die Schaltmuffe 32 ist auf diese Weise zwar durch die Schaltklaue 36 axial betätigbar, jedoch gegenüber dieser drehbeweglich. Schaltstange 133, Schaltklaue 36 sowie die bereits erwähnten Verzahnungen 29, 31 und 33 sind ebenfalls Bestandteile der insgesamt mit 28 bezifferten Kupplungsvorrichtung. Die gesamte Kupplungsvorrichtung 28, einschließlich der Innen- und Außen­ lamellen 24 bzw. 21 sowie der diese beaufschlagenden Teller­ feder 25 ist in einem Gehäuse 38 integriert, welches bei 39 mittels Schrauben 40 an dem Differential-Getriebegehäuse 10 angeflanscht ist. Auf der gegenüberliegenden Stirnseite ist das Gehäuse 38 durch einen Gehäusedeckel 41 abgeschlos­ sen und durch Lippendichtungen 42, 43 nach außen abgedichtet.

Bei der in der oberen Hälfte der Zeichnung gezeigten Stellung der Kupplungsvorrichtung 28 bzw. der Schaltmuffe 32 sind die Verzahnungen 29, 31 von Zahnhülse 22 und Antriebswelle 17 miteinander gekuppelt. Das heißt, die Zahnhülse 22, ein­ schließlich der Innenlamellen 24, ist bei dieser Stellung der Kupplungsvorrichtung 28 drehfest mit der Antriebswelle 17 verbunden. Da die Innenlamellen 24 mit den Außenlamellen 21 im Reibschluß stehen und sich die Außenlamellen 21 über das Lamellengehäuse 18 mit dem Differential-Käfig 14 in formschlüssiger Wirkverbindung befinden, ist somit eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Differential-Käfig 14 und der Antriebswelle 17 hergestellt. Der Grad der hierdurch bewirkten Differentialsperre hängt von der Stärke des Reib­ schlusses zwischen den Innenlamellen 24 und den Außenlamellen 21 ab. Der Sperrwert läßt sich zum Beispiel durch entsprechende Dimensionierung der Innen- und Außenlamellen 24 bzw. 21 sowie der diese beaufschlagenden Tellerfeder 25 - je nach Bedarf - hoch oder niedrig auslegen.

In der unteren Hälfte der Zeichnung ist die Kupplungsvorrich­ tung 28 in ausgerückter Stellung dargestellt, s. strichpunktierte Linien. Hierbei sitzt die Schaltmuffe 32 nurmehr auf der Verzahnung 31 des Absatzes 30 der Antriebswelle 17. Die Verzahnung 29 der Zahnhülse 22 dagegen ist von der Schaltmuffe 32 entkuppelt, so daß sich die Zahnhülse 22 frei mit Bezug auf die Antriebswelle 17 drehen kann. Aus dem Obengesagten ergibt sich, daß in dieser ausgerückten Stellung der Kupplungsvorrichtung 28 die Sperre des Differentials aufgehoben ist.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht somit darin, daß - durch entsprechende Betätigung der Kupplungsvorrichtung 28 - die Sperrwirkung für das Differentialgetriebe je nach Belieben ein- oder ausgeschaltet zu werden vermag.

Claims (7)

1. Lamellensperrdifferential für Kraftfahrzeuge, insbesondere frontgetriebene Personenkraftwagen, zur ein- und ausschalt­ baren Begrenzung des Differentialschlupfes, mit Innen- und Außenlamellen (24 bzw. 21), die infolge axialer Federbeaufschlagung (25) in reibschlüssiger Drehverbin­ dung miteinander stehen, wobei die Innenlamellen (24) mit einer der Antriebswellen (17) und die Außenlamellen (21) mit dem Differentialgehäuse (sog. Differential- Käfig 14) drehfest verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kupplungsvorrichtung (28) vorgesehen ist, die zur Herstellung bzw. Lösung der Drehverbindung zwischen Antriebswelle (17) und Innenlamellen (24) dient.

2. Lamellensperrdifferential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsvorrichtung (28) von Hand schaltbar ist.

3. Lamellensperrdifferential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsvorrichtung (28) automatisch schaltbar ist.

4. Lamellensperrdifferential nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenlamellen (24) drehfest auf einer Zahnhülse (22) sitzen, die auf der Antriebswelle (17) gelagert ist, und daß die Zahnhülse (22) durch die Kupplungsvorrichtung (28) mit der Antriebs­ welle (17) in Drehverbindung bringbar ist.

5. Lamellensperrdifferential nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnhülse (22) - in axialem Abstand von den Innenlamellen (24) - eine Außen­ verzahnung (29) besitzt, die durch eine eine entsprechende Innenverzahnung (33) aufweisende, axial verschiebliche Schaltmuffe (32) mit einer angrenzend an die Zahnhülse (22) angeordneten Außenverzahnung (31) der Antriebswelle (17) in Eingriff bringbar ist.

6. Lamellensperrdifferential nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, mit einem die Innen- und Außenlamellen (24 bzw. 21) umgebenden Gehäuse (38), das an das Getriebegehäuse (10) des Differentialgetrie­ bes (11-15) angeflanscht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsvorrichtung (28) in das Innen- und Außenlamellen (24 bzw. 21) umgeben­ de Gehäuse (38) integriert ist.

7. Lamellensperrdifferential nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (38), radial außerhalb des Durchmesserbereiches der Innen- und Außen­ lamellen (24 bzw. 21), eine Schaltstange (133) axial beweglich angeordnet ist, an der die Schaltmuffe (32) angreift.